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Path Planning / Motion Planning / Trajectory Planning
自動経路生成(パスプランニング)
自動経路生成(パスプランニング)とは、ロボットが目的位置まで安全かつ効率的に移動するための動作経路を自動計算する技術です。
障害物、可動範囲、関節角度制限、速度制限、干渉条件などを考慮し、衝突しない最適な軌道を生成します。
ロボットビジョン、ばら積みピッキング、協働ロボット、AGV、AMR、自動組立などで必須の機能であり、AI・3D認識・点群処理・シミュレーションと組み合わせて使用されます。
スマートファクトリーや自律ロボットで重要なコア技術です。
■イメージ
開始 → 障害物 → 目標
直線 → 衝突
回避 → OK
※安全な経路を作る。
■パスプランニングで考慮する要素
◆要素 | ◆内容 |
障害物 | 回避 |
関節角度 | 制限 |
速度 | 上限 |
加速度 | 制限 |
可動範囲 | ワーク |
干渉 | 防止 |
工具姿勢 | TCP |
※多条件最適化。
■処理の流れ
目標位置 ↓ 環境認識 ↓ 障害物検出 ↓ 経路探索 ↓ 軌道生成 ↓ ロボット動作
※自動生成。
■パスと軌道の違い
◆用語 | ◆意味 |
Path | 通るルート |
Trajectory | 時間付き軌道 |
Motion | 動作 |
※ロボットでは両方使う。
■使用されるアルゴリズム
◆方法 | ◆内容 |
A* | 探索 |
RRT | ロボット |
RRT* | 最適 |
Dijkstra | 経路 |
PRM | 3D |
IK | 逆運動学 |
※高度計算。
■ロボットでの用途
◆用途 | ◆内容 |
バラ積み | 回避 |
デスタッキング | 回避 |
溶接 | 軌道 |
組立 | 精密 |
AGV | 移動 |
協働 | 安全 |
※必須機能。
■3Dビジョンとの関係
カメラ ↓ 点群 ↓ 障害物 ↓ パス生成 ↓ ロボット
※最近は自動。
■メリット
◆メリット | ◆内容 |
自動化 | ◎ |
安全 | ◎ |
高速 | ○ |
柔軟 | ◎ |
多品種 | ◎ |
■デメリット
◆デメリット | ◆内容 |
計算重い | △ |
設定難 | △ |
センサ必要 | △ |
調整必要 | △ |
※高度技術。
■協働ロボットで重要な理由
◆理由 | ◆内容 |
柵なし | 必須 |
人回避 | 必須 |
多品種 | 必須 |
AI連携 | 必須 |
※近年重要。
■関連用語
◆用語 | ◆内容 |
姿勢推定 | Pose |
点群 | 3D |
バラ積み | Bin |
IK | 逆運動学 |
衝突判定 | Collision |
■まとめ
自動経路生成とは、ロボットが安全に動くための経路を自動計算する技術です。協働ロボットやAIロボットで重要なパスプランニング機能です。
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