JP2011067942A - ヒューマノイドロボットのための診断、予知、及び健全管理システム並びに方法 - Google Patents
ヒューマノイドロボットのための診断、予知、及び健全管理システム並びに方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】分散コントローラは、多重高速通信ネットワークに渡って、関節及び他の統合システム構成要素を制御する。診断、予知、及び健全管理(DPHM)モジュールは、各種制御レベルでロボット内に組み込まれる。各DPHMモジュールは、ネットワークに渡って、又は外部機器を介してアクセス可能な位置のそれぞれの制御レベル/接続機器に対して、DPHMデータを計測し、制御し、記録する。ロボットを制御する方法は、分散コントローラの多重制御レベル内に、複数のDPHMモジュールを組み込み、DPHMモジュールを使用して、制御レベルの各々内のDPHMデータを計測し、高速通信ネットワークの少なくとも1つに渡ってアクセス可能な位置に、DPHMデータを記録する。
【選択図】図2
Description
本発明は、NASAスペースアクトアグリーメント(Space Act Agreement)第SAA-AT-07-003号に基づいて、政府の支援によりなされたものである。政府は、この発明に関し、いくつかの権利を有する。
Claims (19)
- 複数のコンプライアントロボット関節と、各々がロボット関節の1つを動かすように調整されたアクチュエータと、ロボットシステムの複数の制御ポイントにおいて制御及びフィードバックデータを計測するように調整されたセンサと、を含む複数の統合システム構成要素を有するロボットと、
多重分散制御レベルを有し、前記多重分散制御レベルを介して、多重高速通信ネットワークに渡って、前記統合システム構成要素を制御するように構成されたコントローラと、
を備えたロボットシステムであって、
前記コントローラは、複数の組込み診断、予知、及び健全管理(DPHM)モジュールを含み、それらの少なくとも1つは、前記統合システム構成要素の各々の内部に組み込まれ、DPHMモジュールの各々は、前記統合システム構成要素のそれぞれの対して、DPHMデータ及びシステムの振舞いを計測して制御すると共に、前記高速通信ネットワークに渡ってアクセス可能な位置におけるDPHMデータを記録するように調整されていることを特徴とするロボットシステム。 - 前記DPHMモジュールは、前記ロボットシステムの全てのソフトウェア及びハードウェアレベルにおいて、DPHM機能性を集約的に提供することを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記分散制御レベルの少なくとも1つは、有限ステートマシン(FSM)を利用し、前記DPHMモジュールは、直接そのFSMとインターフェースをとることを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記DPHMモジュールは、所定の障害条件に応じて、ロボットを自動的にフェールセーフモードに移行させるように各々構成されていることを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。
- DPHMモジュールは、前記所定の障害条件に応じて、システム状態の通知、指示機器の起動、前記統合システム構成要素の少なくとも1つの停止、及び、少なくとも1つの関節が閾位置に動くことの防止、のうちの少なくとも1つを実行するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のロボットシステム。
- 前記高速通信ネットワークのいずれをも介して通信を行うことなく、DPHMモジュールのいずれか内に格納された情報に直接アクセスすべく、前記分散制御レベルのいずれにも選択的に接続可能なDPHMハードウェア機器を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。
- ヒューマノイドロボットによる実行のための異なる専用機能を各々が提供する多重制御モジュールを更に備え、DPHMモジュールのうちの対応する1つは、前記制御モジュールの各々内に組み込まれていることを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。
- 複数のコンプライアントロボット関節と、アクチュエータと、複数の統合システム構成要素の対応する1つでの制御及びフィードバックデータを判定するように調整されたセンサと、を含む前記複数の統合システム構成要素を有するヒューマノイドロボットを制御するように調整されたコントローラであって、
多重分散制御レベルと、
多重高速通信ネットワークと、
を備え、
前記コントローラは、複数の組込み診断、予知、及び健全管理(DPHM)モジュールを含み、前記DPHMモジュールの少なくとも1つは、前記分散制御レベルの各々で、前記統合システム構成要素の各々の内部に組み込まれ、DPHMモジュールの各々は、前記統合システム構成要素のそれぞれの対して、DPHMデータ及びシステムの振舞いを計測して制御すると共に、前記高速通信ネットワークに渡ってアクセス可能な位置に、DPHMデータを記録するように調整されていることを特徴とするコントローラ。 - 前記DPHMモジュールは、前記ロボットシステムの全てのソフトウェア及びハードウェアレベルにおいて、DPHM機能性を集約的に提供することを特徴とする請求項8に記載のコントローラ。
- 前記制御レベルの少なくとも1つは、有限ステートマシン(FSM)を利用し、前記DPHMモジュールの少なくとも1つは、直接そのFSMとインターフェースをとることを特徴とする請求項8に記載のコントローラ。
- 前記高速通信ネットワークのいずれをも使用することなく、DPHMモジュールのいずれか内に格納された情報に直接アクセスするように調整されたDPHMハードウェア機器を更に備えることを特徴とする請求項8に記載のコントローラ。
- 前記センサは、一対の位置エンコーダを含み、前記DPHMモジュールの少なくとも1つは、前記一対の位置エンコーダからの値の差異が、調整閾値を超えたときには、フェールセーフモードに入るように調整されていることを特徴とする請求項8に記載のコントローラ。
- ヒューマノイドロボットによる実行のための異なる専用機能を各々が提供する複数の制御モジュールを更に備え、DPHMモジュールのうちの1つは、前記制御モジュールの各々内に組み込まれていることを特徴とする請求項8に記載のコントローラ。
- 前記複数の制御モジュールは、触覚的感知モジュール及び視覚的感知モジュールの各々を有していることを特徴とする請求項13に記載のコントローラ。
- 複数のコンプライアントロボット関節と、アクチュエータと、前記ロボット関節の対応する1つでのフィードバックデータを判定するように調整されたセンサと、を含む複数の統合システム構成要素を有するロボットシステム内のロボットを制御する方法であって、
コントローラを、多重制御レベル及び多重高速通信ネットワークで構成し、
DPHMモジュールを、前記統合システム構成要素の各々内に組み込み、
前記DPHMモジュールを使用して、前記制御レベルの各々内のDPHMデータを計測し、
前記高速通信ネットワークの少なくとも1つに渡ってアクセス可能な位置に、前記DPHMデータを記録することを特徴とする方法。 - 前記制御レベルの少なくとも1つは、有限ステートマシン(FSM)を利用し、該方法は、更に、前記DPHMモジュールの少なくとも1つを使用して、直接そのFSMとインターフェースをとることを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 前記DPHMモジュールを使用してDPHMデータを計測するステップは、前記DPHMモジュールが、所定の障害条件の存在を判定したときには、前記ロボットシステムを自動的にフェールセーフモードに移行させることを含んでいることを特徴とする請求項15に記載の方法。
- フェールセーフモードに移行することは、状態を通知し、指示機器を起動し、前記統合システム構成要素の少なくとも1つへの電力を停止し、前記コンプライアントロボット関節の少なくとも1つが非安全状態に動くことを防止し、前記コンプライアントロボット関節の少なくとも1つを所定の受動状態に置くことのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項17に記載のロボットシステム。
- フェールセーフモードに移行させるステップは、関節を所定の受動状態に移すことを含み、その所定の状態とは、前記ヒューマノイドロボットの閾値最少重量に対する重力補償の調整量を維持する重力補償状態であることを特徴とする請求項18に記載のロボットシステム。
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