CN113103223A - 路径生成装置、控制装置、检查系统、路径生成方法以及程序 - Google Patents

路径生成装置、控制装置、检查系统、路径生成方法以及程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够抑制机器人与障碍物碰撞的路径生成装置、控制装置、检查系统、路径生成方法以及程序。路径生成装置生成机器人的路径，该机器人的路径是能使每一个单元按所期望的单曲率弯折的多个单元连结而成的，所述路径生成装置具备：解析部，使用能够在假想空间上重现与操作量对应的所述机器人的位置和姿态的机器人模型，输出表示该位置和姿态的位置姿态信息；生成部，在所述假想空间上生成连结从规定的进入位置至目标位置为止的路径；以及确定部，确定用于使所述机器人模型中的各单元的连结部的位置与所述路径上一致，并且使该机器人模型沿所述路径行进的操作量。

Description

路径生成装置、控制装置、检查系统、路径生成方法以及程序
技术领域
本公开涉及一种路径生成装置、控制装置、检查系统、路径生成方法以及程序。
背景技术
已知一种用于狭窄部的检查的机器人。这样的机器人例如具有多关节构造等，构成为长条且能够柔软地弯折，以便能够穿过狭窄的场所到达最终目的地。以下，将具有这样的构成的机器人记载为“长条柔软机器人”。
在专利文献1中，公开了一种根据摄像机图像来进行机器人的校正的信息处理装置。该信息处理装置基于假想图像与现实际图像的差来调整控制参数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-024480号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述的长条柔软机器人与以往的刚性高的机器人的特性具有较大不同，因此在使其沿以往的计算主体的模拟的通道(路径)移动时，存在控制误差变大的倾向。因此，由于这样的控制误差，例如假定了长条柔软机器人与障碍物碰撞等。
本公开的目的在于，提供一种能够抑制长条柔软机器人与障碍物碰撞的路径生成装置。
技术方案
根据本公开的一个方案，路径生成装置生成机器人的路径，该机器人的路径是能使每一个单元按所期望的单曲率弯折的多个单元连结而成的，所述路径生成装置具备：解析部，使用能够在假想空间上重现与操作量对应的所述机器人的位置和姿态的机器人模型，输出表示该位置和姿态的位置姿态信息；生成部，在所述假想空间上生成连结从规定的进入位置至目标位置为止的路径；以及确定部，确定用于使所述机器人模型中的各单元的连结部的位置与所述路径上一致，并且使该机器人模型沿所述路径行进的操作量。
所述生成部基于所述位置姿态信息，判定按照所述操作量的输入沿所述路径行进的所述机器人模型是否与障碍物模型接触，在判定为接触的情况下，将所述路径修正为所述机器人模型不与所述障碍物模型接触。
有益效果
根据上述的方案，能抑制机器人与障碍物碰撞。
附图说明
图1是表示实施方式的检查系统的整体构成的图。
图2是表示实施方式的检查装置的构成的图。
图3是表示实施方式的检查装置的构成的图。
图4是表示实施方式的检查装置的构成的图。
图5是表示实施方式的检查装置的构成的图。
图6是表示实施方式的检查装置的构成的图。
图7是表示实施方式的检查装置的构成的图。
图8是表示实施方式的控制装置的硬件构成的图。
图9是表示实施方式的CPU的功能构成的图。
图10是表示实施方式的CPU的处理流程的图。
图11是表示实施方式的CPU所处理的数据的例子的图。
图12是表示实施方式的CPU所处理的数据的例子的图。
图13是表示实施方式的CPU所处理的数据的例子的图。
图14是表示实施方式的CPU所处理的数据的例子的图。
图15是对实施方式的路径生成装置的作用和效果进行说明的图。
图16是表示实施方式的CPU的功能构成的图。
图17是表示实施方式的CPU的处理流程的图。
图18是表示实施方式的CPU的处理流程的图。
具体实施方式
<第一实施方式>
以下，参照图1～图15对第一实施方式的路径生成装置和具备该路径生成装置的检查系统进行说明。
(检查系统的整体构成的概要)
图1是表示第一实施方式的检查系统的整体构成的图。
图1所示的检查系统1用于狭窄部(例如，燃气轮机、蒸汽轮机等的内部)的检查。
如图1所示，检查系统1具备控制装置10和检查装置5。控制装置10具有作为路径生成装置100A的功能。对控制装置10和路径生成装置100A的详细在后文加以记述。
需要说明的是，在本实施方式中，以路径生成装置100A作为功能而嵌入控制装置10的方案进行了说明，但在其他实施方式中不限定于该方案。在其他实施方式中，例如，也可以是路径生成装置100A与控制装置10作为分体而设置的方案。在该情况下，路径生成装置100A对控制装置10输出操作量。
(检查装置的构成)
首先，参照图2～图7对检查装置5进行详细地说明。
检查装置5是能够从外部来确认检查对象(燃气轮机等)的内部的装置。本实施方式的检查装置5具备检查用电缆61(图3)和长条柔软机器人6。
首先，参照图2对长条柔软机器人6的整体构成进行说明。
长条柔软机器人6构成为多个单元U串联地连结。单元U具有能够在多个部位弯折的多关节构造，构成为能够在规定的范围(例如，直至90°的范围)向所期望的方向弯折的构造。不过，基于后述的构造，一个单元U仅能够以单曲率弯折，仅通过一个单元无法变形为双曲率的形状(例如S字的形状)。
各单元U通过连结部L(图2的黑点所示的部分)串联地连结。此外，在本实施方式中，一个单元U由例如三个节S构成。各单元U的边界(连结部L)和各节S的边界通过凸缘632分割。
从长条柔软机器人6的顶端挿出设于检查用电缆61(图3)的顶端的传感器612。
接着，参照图3～图7对检查用电缆61和长条柔软机器人6的构成进行详细地说明。
检查用电缆61具有柔软性高的电缆主体611和传感器612。电缆主体611通过由操作者对操作部(未图示)进行操作，能够在与作为电缆主体611的延伸的方向的电缆延伸方向交叉的任意的方向弯折，所述电缆主体611与管子62为不同的构件，相对于管子62可拆装地固定。在电缆主体611中，电缆移动用的驱动器(未图示)以能够与长条柔软机器人6独立地单独驱动的方式设置。
传感器612固定于电缆主体611的顶端。传感器612和电缆主体611内置于管子62(后述)。本实施方式的传感器612是能够对检查对象的内部进行拍摄的摄像机。由传感器612拍摄到的影像、图像等拍摄数据经由从电缆主体611中的未设有传感器612一侧的端部(后端)延伸的电缆被送至摄像机图像监测器等。作为本实施方式的检查用电缆61，例如，使用对无法直接目视的深处部位进行观察、检查的管道镜(工业用内视镜)。
需要说明的是，检查用电缆61只要具有能够弯折的构造即可，例如，也可以是具有连接多个柔软性高的构件的多关节构造的蛇型的机器人等。
此外，传感器612不限定于像本实施方式那样为摄像机。例如，本实施方式的传感器612也可以是具有尺寸测量功能(例如，三维相位测量)的传感器612、能够测定温度、有无伤痕的传感器612。
长条柔软机器人6具备：管子62、姿态用驱动器65以及进退用驱动器67。
如图3所示，管子62在内部形成有检查用电缆61能够插通的中空部。管子62具有挠性。管子62为能够在多个部位弯折的多关节构造。因此，管子62能够在与作为管子62的延伸方向的管子延伸方向交叉的任意的方向弯折。需要说明的是，优选的是，管子62的各关节部构成为容易弯曲，另一方面不易扭转且不易被压缩。管子62的外径为能够插入检查对象的狭窄部的大小(例如
Figure BDA0002860499370000051
)。在管子62中，电缆主体611能够拆装。本实施方式的管子62通过连结多个管子主体63而构成。一个管子主体63相当于图2所示的一个节S。
多个管子主体63在管子主体63的延伸方向上排列配置并相互连结。如图4所示，管子主体63具有两端开口的筒状部631和从筒状部631的两端的外周面朝向径向的外侧突出的凸缘632。筒状部631在内部呈检查用电缆61能够插通的圆筒状。筒状部631例如形成有多个狭缝(未图示)，能够在任意的方向弯折。凸缘632呈圆环状并与筒状部631一体地形成。
如图3所示，姿态用驱动器65能够调节管子62的姿态。在此，管子62的姿态是指，在与管子延伸方向交叉的假想面上的管子62的顶端的位置和朝向。本实施方式的姿态用驱动器65固定于管子62的基端(后端)。如图7所示，姿态用驱动器65具有多条线651、壳体部652、带轮653、线驱动部654以及线载荷检测部655。
如图4所示，多条线651相对于一个管子主体63设有多条(在本实施方式中，例如为四条)。线651的顶端固定于在管子主体63中位于顶端侧的凸缘632。如图5所示，线651以相对于一个凸缘632错开相位(例如90度)的方式相互分离地固定。此外，线651按邻接的管子主体63错开相位地配置。因此，如图6所示，相对于配置于顶端侧的一个管子主体63，在基端侧邻接的其他管子主体63中，例如，线651的固定位置偏移45度。因此，在基端侧的管子主体63的凸缘632中，形成有线插通孔633，该线插通孔633用于使固定于比该管子主体63靠顶端侧配置的管子主体63的线651插通。因此，线插通孔633形成为越是配置于靠近基端的位置的管子主体63则越多。
如图7所示，壳体部652固定于管子62的基端。壳体部652在内部容纳有线651的一端。在壳体部652中，形成有能够供从管子62的基端突出的电缆主体611插通的壳体贯通孔652A。壳体贯通孔652A以贯通壳体部652的方式形成。
带轮653以可旋转的状态装配于壳体部652内。带轮653在壳体部652内使线651的延伸方向反转。带轮653按每条线651设置。就是说，相对于一条线651设置一个带轮653。带轮653以包围壳体贯通孔652A的方式相互分离地设置多个。
线驱动部654固定于壳体部652内。线驱动部654按每条线651设置。就是说，相对于一条线651设置一个线驱动部654。线驱动部654经由线载荷检测部655，与作为在线651中不与管子主体63固定的一侧的端部的线651的基端连接。线驱动部654能够使线651相对于带轮653进退。作为线驱动部654，例如，可使用电动滑块、电动气缸、滚珠丝杆。
线载荷检测部655配置于线651的基端与线驱动部654之间。线载荷检测部655测定线651产生的载荷(线拉伸力)，将测定结果送至线驱动部654。在发送的测定结果判断为过大的值(例如，对线651造成损伤的值)以上的情况下，线驱动部654驱动为松开线651。此外，在发送的测定结果判断为过小的值(例如，线651被视为挠曲的值)以下的情况下，线驱动部654驱动为以不松开线651的程度扩张。线载荷检测部655例如也可以为能够直接测定载荷的称重传感器。此外，作为代替方法，也可以基于线驱动部654中的马达电流值间接地测定载荷。
此外，姿态用驱动器65驱动多个管子主体63中配置于接近顶端的位置的一部分的管子主体63。通过姿态用驱动器65驱动的管子主体63可以为一个，也可以为多个。如图3所示，本实施方式的管子62分为通过姿态用驱动器65驱动的主动部62A和不通过姿态用驱动器65驱动的从动部62B。
在主动部62A中，线651固定于各管子主体63的凸缘632。主动部62A是在管子62中从顶端开始规定的长度的区域。在此，规定的长度是指，能够到达所期望的检查范围的长度。
从动部62B追随主动部62A的动作而可动。在从动部62B中，线651不固定于各管子主体63的凸缘632。从动部62B是在管子62中从基端至主动部62A为止的区域。本实施方式的从动部62B是壳体部652与主动部62A中夹着的区域。
进退用驱动器67能够使管子62进退。在此，管子62的进退是指，使管子62相对于管子延伸方向移动。本实施方式的进退用驱动器67能够使固定有管子62的壳体部652移动。进退用驱动器67具有导轨672和进退驱动部671。
进退驱动部671在导轨672上移动。在进退驱动部671上固定有壳体部652。进退驱动部671例如为电动滑块。进退驱动部671以接近检查对象的方式在导轨672上移动，由此管子62插入至检查对象的内部的深处。相反地，进退驱动部671以从检查对象分离的方式在导轨672上移动，由此管子62从检查对象的内部的深处移动至入口附近。
(控制装置的硬件构成)
图8是表示第一实施方式的控制装置的硬件构成的图。
如图8所示，控制装置10具备CPU100、通信接口101、存储器102、输入设备103以及输出设备104。
CPU100按照预先准备的程序进行动作，由此发挥路径生成装置100A等各种功能。
通信接口101例如为与长条柔软机器人6和其他终端装置的连接接口。
存储器102是所谓的主存储装置，提供CPU100的处理所需要的存储区域。
输入设备103是接受来自操作人员的操作的装置，例如为鼠标、键盘、触摸传感器等。
输出设备104是用于向操作人员输出各种信息的装置，为显示器、扬声器等。
(路径生成装置的功能构成)
图9是表示第一实施方式的CPU的功能构成的图。接着，参照图9对CPU100的功能进行说明。
如图9所示，CPU100具有作为路径生成装置100A的功能的解析部1001、生成部1002以及确定部1003。此外，CPU100具有作为输出部1004的功能。
解析部1001使用在假想空间上重现与操作量对应的长条柔软机器人6的位置和姿态的机器人模型RM，输出表示该位置和姿态的位置姿态信息。机器人模型RM例如也可以基于利用MBD(Multibody Dynamics：多体动力学)的机构解析而构建。在该情况下，解析部1001获取长条柔软机器人6实机的刚性、减衰、尺寸等固有的特性，构建综合考虑了实机固有的特性的机器人模型RM。
解析部1001输入来自后述的确定部1003的操作量。操作量是指，具体而言，基于姿态用驱动器65(线驱动部654)的各线651的拉伸量。解析部1001将该操作量输入至机器人模型RM，其结果是，输出通过机构解析而在假想空间上重现的长条柔软机器人6(机器人模型RM)整体的位置和姿态(以下，也记载为“位置姿态信息”)。
生成部1002在假想空间上生成连结从规定的进入位置至目标位置的路径，作为所谓的路径规划器(path planner)发挥功能。具体而言，首先，生成部1002获取表示检查对象和其周边环境的形状的三维CAD。然后，生成部1002在机器人模型RM所存在的假想空间上重现检查对象及其周边环境。以下，也将检查对象和其周边环境记载为“障碍物”，将在假想空间上重现的障碍物记载为“障碍物模型OM”。
而且，生成部1002在假想空间上以满足各种条件的方式生成从进入位置至目标位置为止的路径。在此，各种条件如以下所示。
(1)行进时，满足长条柔软机器人6的机构上的制约条件(最大曲率、线操作量、线张力等)。
(2)在沿路径行进的所有的部位，机器人模型RM与障碍物模型OM不碰撞(保持规定的距离以上)。
(3)机器人模型RM的移动距离或移动时间(作业时间)最小。
此外，生成部1002基于位置姿态信息，判定根据操作量的输入沿路径行进的机器人模型RM是否与障碍物模型OM接触。然后，在生成部1002判定为机器人模型RM与障碍物模型OM接触的情况下，将生成的路径修正为机器人模型RM不与障碍物模型OM接触。在此，在“机器人模型RM是否与障碍物模型OM接触的判定”不仅是指机器人模型RM是否与障碍物模型OM实际接触(距离是否成为0)的判定，也包括机器人模型RM与障碍物模型OM的距离是否成为预先规定的距离阈值以下的判定。
确定部1003确定应输入至机器人模型RM的操作量。具体而言，确定部1003确定用于使机器人模型RM中的各单元U的连结部L(图2)的位置与生成部1002生成的路径上一致，并且使该机器人模型RM沿路径行进的操作量。
在此，确定部1003以时间历程输出机器人模型RM从进入位置行进至目标位置为止的各步骤的操作量。
输出部1004将通过解析部1001、生成部1002以及确定部1003的处理来确定的操作量的时间历程输出为向长条柔软机器人6实机的控制信号。
需要说明的是，在本实施方式中，对作为一个CPU100所具有的作为路径生成装置的功能进行说明，但在其他实施方式中不限于该方案。在其他实施方式中，例如，也可以是通过具有分别相当于上述的解析部1001、生成部1002、确定部1003的功能的多个IC芯片的协作，作为路径生成装置发挥功能的方案。
(CPU的处理流程)
图10是表示第一实施方式的CPU的处理流程的图。
此外，图11～图14是表示第一实施方式的CPU所处理的数据的例子的图。
以下，参照图10～图14对CPU100的处理的流程进行详细地说明。
首先，生成部1002输入表示障碍物的位置、形状的三维CAD以及与长条柔软机器人6的位置、姿态相关的初始值和最终值(步骤S01)。
在此，将输入至生成部1002的初始值和最终值的例子示于图11。如图11所示，作为初始值，规定了长条柔软机器人6的顶端、基端各自的位置(X、Y、Z)、姿态(Ro、Pi、Ya)。位置(X、Y、Z)是表示假想空间上的位置的信息，姿态(Ro、Pi、Ya)是表示假想空间上的位置(X、Y、Z)上的姿态(侧滚、俯仰、横摆)的信息。
同样地，作为最终值，规定了长条柔软机器人6的顶端的位置(X、Y、Z)、姿态(Ro、Pi、Ya)。
作为初始值而被规定的位置(X、Y、Z)、姿态(Ro、Pi、Ya)分别表示长条柔软机器人6的顶端(传感器612)的进入位置和长条柔软机器人6的顶端在该进入位置应采取的姿态。此外，作为最终值而被规定的位置(X、Y、Z)、姿态(Ro、Pi、Ya)分别表示长条柔软机器人6的顶端(传感器612)应该到达的目标位置和长条柔软机器人6的顶端在该目标位置应采取的姿态。
返回图10，生成部1002基于输入的三维CAD和初始值、最终值(图11)而生成初始路径(步骤S02)。在此，生成部1002生成的路径(初始路径)以满足上述条件(1)～(3)的同时连结进入位置与目标位置的方式生成。
生成部1002生成的路径(初始路径)具体而言表示长条柔软机器人6的各连结部L的位置和姿态的时间历程。即，如图12所示，生成部1002将以时间历程示出每个长条柔软机器人6的连结部L(凸缘1、凸缘2、……)的位置(X、Y、Z)、姿态(Ro、Pi、Ya)的信息生成为“路径”。
返回图10，接着，确定部1003输入生成部1002生成的路径(图12)，确定与该路径对应的操作量的时间历程(步骤S03)。
在此，将确定部1003确定的操作量的例子示于图13。如图13所示，确定部1003以时间历程确定多个线驱动部654(No.1、No.2、……)各自的拉伸量(〇〇mm)。在此所确定的各线驱动部654的拉伸量是用于使长条柔软机器人6的各连结部L的位置和姿态与从生成部1002输入的路径所示的位置和姿态一致的操作量。就是说，若将确定部1003确定的操作量的时间历程(图13)依次输入至长条柔软机器人6，则理想的是，长条柔软机器人6在各时刻至少能使各连结部L的位置和姿态与路径(图12)所示的位置、姿态一致的同时行进。
接着，解析部1001按每时刻输入确定部1003确定的操作量(图13)，将该操作量应用于预先准备的机器人模型RM。然后，解析部1001使用机器人模型RM，在假想空间上重现在将相同的操作量输入至长条柔软机器人6实机的情况下实现的长条柔软机器人6整体的位置和姿态(步骤S04)。然后，解析部1001输出在假想空间上重现的机器人模型RM的位置姿态信息。“位置姿态信息”是对输入了机器人模型RM所具有的操作量的情况进行机构解析的结果，是表示得到的机器人模型RM整体的位置和姿态的信息。因此，通过参照该位置姿态信息，能掌握假想空间上的机器人模型RM的所有部位的位置和姿态。
返回图10，接着，生成部1002从解析部1001输入位置姿态信息，判定该位置姿态信息所示的机器人模型RM是否即将与障碍物模型OM接触(步骤S05)。在此，生成部1002例如获取如图14所示的信息。
图14所示的信息表是构成机器人模型RM的各单元的与障碍物模型的最小距离的时间历程。如图14所示，生成部1002参照从解析部1001输入的位置姿态信息，按每个机器人模型RM的单元计算出与障碍物的最小距离。最小距离是计算出单元整体的所有部位的与障碍物的距离，选择其最小值而得到的。
生成部1002在步骤S05中判定在某时刻计算出的最小距离(图14)是否低于规定的阈值。
返回图10，在某时刻计算出的最小距离低于规定的阈值的情况下(步骤S05；是)，生成部1002针对机器人模型RM修正在以后的时刻应该应用的路径。
例如，在图14中，设为在某时刻i“单元1”的最小距离低于阈值。在该情况下，生成部1002修正现阶段的路径(图12)的时刻i+1以后的信息。在此，生成部1002向“单元1”的最小距离增加倾向的方向修正i+1以后的路径。
在某时刻计算出的最小距离不低于规定的阈值的情况下(步骤S05；否)，生成部1002不修正现阶段的路径而过渡到下一步骤。
接着，生成部1002判定机器人模型RM的顶端是否到达目标位置(步骤S07)。在机器人模型RM的顶端未到达目标位置的情况下(步骤S07；否)，解析部1001、生成部1002以及确定部1003前进至下一时刻并且重复步骤S04～步骤S07的处理。
在机器人模型RM的顶端到达目标位置的情况下(步骤S07；是)，输出部1004输出最终应输入至长条柔软机器人6的操作量的时间历程(步骤S08)。输出部1004输出的操作量的时间历程例如输出为向长条柔软机器人6实机的控制信号。
(作用、效果)
参照图15，对通过执行上述处理流程而得到的作用和效果进行说明。
图15表示配置于实际空间V上的障碍物O和长条柔软机器人6以及生成部1002生成的初始路径P。初始路径P是以长条柔软机器人6的“连结部L”不与障碍物O接触的方式连结进入位置PS与目标位置PG的路径。在长条柔软机器人6的顶端(传感器612)到达目标位置PG的阶段中，长条柔软机器人6的位置、姿态遍及整体与初始路径P一致。然而，长条柔软机器人6在路径上行进的中途的阶段中，长条柔软机器人6整体的位置、姿态不一定与初始路径一致。以下，对其理由进行具体地说明。
例如，在行进中的某时刻中，某连结部L位于初始路径P上的位置PM1，该连结部L的相邻的连结部L位于初始路径P上的位置PM2。在该情况下，位置PM1与位置PM2之间的路径成为平缓的S字(组合两个曲率的形状)。然而，如上所述，长条柔软机器人6具有一个单元只能弯折单曲率的制约。因此，遍及从位置PM1至位置PM2而延伸的一个单元U无法以与初始路径P完全一致的方式弯折。像这样，在初始路径P中的一个单元长度的某处区域中存在两种以上的曲率的情况下，在该区域行进时，长条柔软机器人6的至少一部分偏离初始路径P。
根据这样的理由，不易掌握在检查对象的内部行进中的长条柔软机器人6的除了连结部L以外的位置、姿态实际为怎样的状态。
对于该问题，本实施方式的路径生成装置(CPU100)通过使用能够在假想空间上重现长条柔软机器人6的驱动的机器人模型RM，能掌握在路径上行进中的各时刻的长条柔软机器人6整体的位置、姿态。由此，能在假想空间上进行与障碍物O的接触判定，能生成行进中的长条柔软机器人6遍及整体不与障碍物O接触的路径。
例如，本实施方式的路径生成装置在使机器人模型RM从位置PM1至位置PM2沿初始路径P行进时，在该机器人模型RM即将与障碍物模型OM接触的情况下，能立即修正以后的初始路径P，生成能够避免接触的新的路径P’(图15)。
以上，根据第一实施方式的路径生成装置，能抑制长条柔软机器人与障碍物碰撞。
<第二实施方式>
接着，参照图16、图17对第二实施方式的路径生成装置和具备该路径生成装置的检查系统进行说明。
(CPU的功能构成)
图16是表示第二实施方式的CPU的功能构成的图。
如图16所示，第二实施方式的CPU100根据第一实施方式的构成，新具有作为重现部1005和反馈部1006的功能。
重现部1005基于解析部1001输出的位置姿态信息，重现通过装配于机器人模型RM的假想的摄像机拍摄的假想空间的图像。
反馈部1006根据从长条柔软机器人6实机获取的检测信号与通过机器人模型RM重现的检测信号的对比结果，来校正应输入至长条柔软机器人6的操作量。在此，在本实施方式中，“从长条柔软机器人6实机获取的检测信号”是指，通过装配于长条柔软机器人6的顶端的摄像机(传感器612)拍摄的实际空间的图像。此外，在本实施方式中，“通过机器人模型RM重现的检测信号”是指，通过重现部1005重现的假想空间的图像。
(CPU的处理流程)
图17是表示第二实施方式的CPU的处理流程的图。
图17所示的处理流程在控制装置10进行长条柔软机器人6实机的控制的阶段中反复执行。
输出部1004输出经过第一实施方式的处理流程(图10)生成的操作量作为对长条柔软机器人6实机的控制信号(步骤S11)。长条柔软机器人6实机根据从输出部1004输入的操作量而使各单元U弯折，在检查对象的内部行进。
接着，反馈部1006获取通过长条柔软机器人6实机的传感器612拍摄的图像(步骤S12)。
另一方面，在假想空间上，解析部1001将与向长条柔软机器人6实机的操作量相同的操作量输入至机器人模型RM。由此，在假想空间上，机器人模型RM与长条柔软机器人6实机同样地弯折，在检查对象的内部行进。此时，重现部1005重现通过装配于机器人模型RM的顶端的假想的摄像机拍摄的假想空间内的图像。反馈部1006获取重现部1005重现的图像(步骤S13)。
接着，反馈部1006将在步骤S12获取到的来自长条柔软机器人6实机的图像与在步骤S13获取到的图像进行对比，计算出实际空间中的长条柔软机器人6实机的顶端的位置和姿态与假想空间中的机器人模型RM的顶端的位置和姿态之间的偏移量(步骤S14)。
具体而言，反馈部1006从各个图像中提取多个特征点，将各个图像上的共同的特征点的位置关系进行对比，由此计算出上述偏移量。
反馈部1006基于在步骤S14计算出的偏移量，以实际空间上的长条柔软机器人6的位置和姿态与假想空间上的机器人模型RM的位置和姿态一致的方式输出操作校正量(步骤S15)。
(作用、效果)
以上，根据第二实施方式的控制装置10，基于分别从长条柔软机器人6、机器人模型RM获取到的检测信号(图像)，校正机器人模型RM与长条柔软机器人6的偏移的同时进行控制。通过这样，能使长条柔软机器人6实机精度更良好地在假想空间上沿规定地路径行进。
需要说明的是，根据第二实施方式，上述的反馈部1006将作为检测信号的分别从长条柔软机器人6、机器人模型RM获取到的图像进行对比，由此计算出两者的位置、姿态的偏移量。但是，在其他实施方式中不限定于该方案。
例如，其他实施方式的反馈部1006也可以基于作为检测信号的分别从长条柔软机器人6、机器人模型RM获取到的线张力的不同量来计算出两者的位置、姿态的偏移量。
其他实施方式的控制装置10也可以还具有如下所述的功能。
例如，控制装置10也可以具备判定部，该判定部根据实际图像(动画)来判定是否存在异常/预兆(例如，异物、烧损、裂纹等)。在该情况下，在该判定部判定为存在异常/预兆的情况下，结束检查，输出表示该意思的警报等。
此外，检查系统1也可以使完成了从进入位置到达目标位置的检查的长条柔软机器人6移动至与进入位置不同的位置(例如，在与进入位置不同的位置设置的出口)。
第一实施方式的控制装置10以在内部具有路径生成装置100A，将与通过该路径生成装置100A生成的路径对应的操作量作为控制信号输出至长条柔软机器人6的方案进行了说明，但在其他实施方式中不限定于该方案。例如，路径生成装置100A也可以与控制装置10分体而单独构成。在该情况下，路径生成装置100A也可以将生成的路径朝向操作人员显示。
<第三实施方式>
接着，参照图18对第三实施方式的路径生成装置和具备该路径生成装置的检查系统进行说明。
(CPU的处理流程)
图18是表示第三实施方式的CPU的处理流程的图。
第一实施方式的路径生成装置100A创建唯一的目标路径，但本实施方式的路径生成装置100A按每时间历程(t＝1、2、……)创建目标路径。
如图18所示，本实施方式的路径生成装置100A具有步骤S03a、S04a以及步骤S06a来代替第一实施方式中的步骤S03、S04以及步骤S06(图10)，还具有步骤S09。以下，对这些处理进行详细地说明。
在步骤S03a中，确定部1003输入生成部1002生成的路径(图12)，确定某时刻t＝n时的操作量。
接着，解析部1001输入确定部1003确定的、时刻t＝n时的操作量，将该操作量应用于预先准备的机器人模型RM。然后，解析部1001使用机器人模型RM，在假想空间上确定时刻t＝n时的长条柔软机器人6整体的位置和姿态(步骤S04a)。然后，解析部1001输出在假想空间上重现的机器人模型RM的位置姿态信息。
之后，在步骤S05的判定中，在时刻t＝n的机器人模型RM与障碍物模型OM的最小距离低于规定的阈值的情况下(步骤S05；是)，修正时刻t＝n以后的路径(初始路径)(步骤S06a)。在该情况下，路径生成装置100A返回步骤S03a，基于修正后的路径，重新确定时刻t＝n时的操作量。
另一方面，在步骤S05的判定中，在时刻t＝n的机器人模型RM与障碍物模型OM的最小距离不低于规定的阈值的情况下(步骤S05；否)，生成部1002判定机器人模型RM的顶端是否到达目标位置(步骤S07)。在机器人模型RM的顶端未到达目标位置的情况下(步骤S07；否)，解析部1001、生成部1002以及确定部1003前进至下一时刻(步骤S09)，返回步骤S03a的处理。
在上述的实施方式中，包括路径生成装置100A的CPU100的各种处理的过程以程序的形式存储于计算机可读记录介质，通过计算机读出并执行该程序来进行上述各种处理。此外，计算机可读记录介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。此外，也可以通过通信线路将该计算机程序传送至计算机中，使接收了该传送的计算机执行该程序。
上述程序也可以用于实现上述功能的一部分。而且，也可以是能与已记录于计算机系统中的程序组合来实现上述功能的所谓的差分文件(差分程序)。
如上所述，对本公开的几个实施方式进行了说明，但这些所有实施方式是作为例子示出的，并没有试图限定发明的范围。这些实施方式也可以通过其他的各种方案来实施，且能在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围和主旨中，同样，包含于权利要求书所记载的发明和与其同等的范围内。
<附注>
例如像以下这样掌握各实施方式所记载的路径生成装置100A、控制装置10以及检查系统1。
(1)第一方案的路径生成装置100A生成长条柔软机器人6的路径，该长条柔软机器人6的路径是能使每一个单元按所期望的单曲率弯折的多个单元U连结而成的，所述路径生成装置具备：解析部1001，使用能够在假想空间上重现与操作量对应的长条柔软机器人6的位置和姿态的机器人模型RM，输出表示该位置和姿态的位置姿态信息；生成部1002，在假想空间上生成连结从规定的进入位置至目标位置为止的路径；以及确定部1003，确定用于使机器人模型RM中的各单元U的连结部L的位置与路径上一致，并且使该机器人模型RM沿路径行进的操作量。
生成部1002基于位置姿态信息，判定按照操作量的输入沿路径行进的机器人模型RM是否与障碍物模型OM接触，在判定为接触的情况下，将路径修正为机器人模型不与障碍物模型OM接触。
(2)根据第二方案的路径生成装置100A，生成部1002当在假想空间上行进中的机器人模型RM与障碍物模型OM的最小距离低于阈值的情况下，修正路径。
(3)根据第三方案的路径生成装置100A，生成部1002在某个时刻，当在假想空间上行进中的机器人模型RM与障碍物模型OM的最小距离低于阈值的情况下，修正该时刻以后的路径。
(4)第四方案的路径生成装置100A还具备重现部1005，该重现部1005重现在假想空间上通过装配于机器人模型RM的摄像机拍摄的图像。
(5)第五方案的控制装置10具备上述的路径生成装置100A以及将所述操作量输出至长条柔软机器人的输出部1004。
(6)第六方案的控制装置10还具备反馈部1006，该反馈部1006根据从长条柔软机器人6获取到的检测信号与通过机器人模型RM重现的检测信号的对比结果，校正应输入至长条柔软机器人6的操作量。
(7)第七方案的控制装置10还具备判定部，该判定部根据从长条柔软机器人6获取到的实际图像来判定是否存在异常或预兆。
(8)第八方案的检查系统1具备上述的控制装置和长条柔软机器人6。
(9)第九方案的路径生成方法是生成长条柔软机器人6的路径的路径生成方法，该长条柔软机器人6的路径是能使每一个单元按所期望的单曲率弯折的多个单元U连结而成的，所述路径确定方法包括以下步骤：使用能够在假想空间上重现与操作量对应的长条柔软机器人6的位置和姿态的机器人模型RM，输出表示该位置和姿态的位置姿态信息；在假想空间上生成连结从规定的进入位置至目标位置为止的路径；以及确定用于使机器人模型RM中的各单元U的连结部L的位置与路径上一致，并且使该机器人模型RM沿路径行进的操作量。
在生成所述路径的步骤中，基于位置姿态信息来判定按照操作量的输入沿路径行进的机器人模型RM是否与障碍物模型OM接触，在判定为接触的情况下，将路径修正为机器人模型不与障碍物模型OM接触。
(10)第十方案的程序使生成能够在每一个单元弯折为所期望的单曲率的多个单元U连结而成的长条柔软机器人6的路径的路径生成装置的计算机执行以下步骤：使用能够在假想空间上重现与操作量对应的长条柔软机器人6的位置和姿态的机器人模型RM，输出表示该位置和姿态的位置姿态信息；在假想空间上生成连结从规定的进入位置至目标位置为止的路径；以及确定用于使机器人模型RM中的各单元U的连结部L的位置与路径上一致，并且使该机器人模型RM沿路径行进的操作量。
在生成所述路径的步骤中，基于位置姿态信息，判定按照操作量的输入沿路径行进的机器人模型RM是否与障碍物模型OM接触，在判定为接触的情况下，将路径修正为机器人模型不与障碍物模型OM接触。
符号说明
1 检查系统
10 控制装置
100 CPU
100A 路径生成装置
1001 解析部
1002 生成部
1003 确定部
1004 输出部
1005 重现部
1006 反馈部
101 通信接口
102 存储器
103 输入设备
104 输出设备
6 长条柔软机器人
61 检查用电缆
611 电缆主体
612 传感器
62 管子
62A 主动部
62B 从动部
63 管子主体
631 筒状部
632 凸缘
633 线插通孔
65 姿态用驱动器
651 线
652 壳体部
653 带轮
654 线驱动部
655 线载荷检测部
67 进退用驱动器
671 进退驱动部
672 导轨

Claims (10)

1.一种路径生成装置，生成机器人的路径，所述机器人的路径是能使每一个单元按所期望的单曲率弯折的多个单元连结而成的，其中，所述路径生成装置具备：
解析部，使用能够在假想空间上重现与操作量对应的所述机器人的位置和姿态的机器人模型，输出表示所述位置和姿态的位置姿态信息；
生成部，在所述假想空间上生成连接从规定的进入位置至目标位置为止的路径；和
确定部，确定用于使所述机器人模型中的各单元的连结部的位置与所述路径上一致，并且使所述机器人模型沿所述路径行进的操作量，
所述生成部基于所述位置姿态信息，判定按照所述操作量的输入沿所述路径行进的所述机器人模型是否与障碍物模型接触，在判定为接触的情况下，将所述路径修正为所述机器人模型不与所述障碍物模型接触。
2.根据权利要求1所述的路径生成装置，其中，
所述生成部当在所述假想空间上行进中的所述机器人模型与所述障碍物模型的最小距离低于阈值的情况下，修正所述路径。
3.根据权利要求2所述的路径生成装置，其中，
所述生成部在某个时刻，当在所述假想空间上行进中的所述机器人模型与所述障碍物模型的最小距离低于阈值的情况下，修正所述时刻以后的所述路径。
4.根据权利要求1所述的路径生成装置，其中，
还具备重现部，所述重现部在所述假想空间上重现通过装配于所述机器人模型的摄像机拍摄的图像。
5.一种控制装置，其具备：
权利要求1至权利要求4中任一项所述的路径生成装置；和
输出部，将所述操作量输出至所述机器人。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其中，
还具备反馈部，所述反馈部根据从所述机器人获取到的检测信号与通过所述机器人模型重现的检测信号的对比结果，校正应输入至所述机器人的操作量。
7.根据权利要求5所述的控制装置，其中，
还具备判定部，所述判定部根据从所述机器人获取到的实际图像来判定是否存在异常或预兆。
8.一种检查系统，其具备：
权利要求5所述的控制装置；和
所述机器人。
9.一种路径生成方法，生成机器人的路径，所述机器人的路径是能使每一个单元按所期望的单曲率弯折的多个单元连结而成的，所述路径生成方法包括以下步骤：
使用能够在假想空间上重现与操作量对应的所述机器人的位置和姿态的机器人模型，输出表示所述位置和姿态的位置姿态信息；
在所述假想空间上生成连接从规定的进入位置至目标位置为止的路径；以及
确定用于使所述机器人模型中的各单元的连结部的位置与所述路径上一致，并且使所述机器人模型沿所述路径行进的操作量，
在生成所述路径的步骤中，基于所述位置姿态信息判定按照所述操作量的输入沿所述路径行进的所述机器人模型是否与障碍物模型接触，在判定为接触的情况下，将所述路径修正为所述机器人模型不与所述障碍物模型接触。
10.一种存储有程序的计算机可读记录介质，其中，所述程序用于使生成能使每一个单元按所期望的单曲率弯折的多个单元连结而成的机器人的路径的路径生成装置的计算机执行以下步骤：
使用能够在假想空间上重现与操作量对应的所述机器人的位置和姿态的机器人模型，输出表示所述位置和姿态的位置姿态信息；
在所述假想空间上生成连接从规定的进入位置至目标位置为止的路径；以及
确定用于使所述机器人模型中的各单元的连结部的位置与所述路径上一致，并且使所述机器人沿模型所述路径行进的操作量，
并且，在生成所述路径的步骤中，基于所述位置姿态信息，判定按照所述操作量的输入沿所述路径行进的所述机器人模型是否与障碍物模型接触，在判定为接触的情况下，将所述路径修正为所述机器人模型不与所述障碍物模型接触。
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