JP2022539813A - 異なる方向範囲にわたるロボットマニピュレータのエンドエフェクタの触覚フィードバック - Google Patents
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Abstract
Description
-ロボットマニピュレータが、静止ポーズから開始し、加速も外力もなしに静止ポーズのままだが、手動ガイドすることができるよう、制御ユニットによってロボットマニピュレータに作用する重力を補償するためのアクチュエータの制御、
-手動ガイド中:位置角検出ユニットによる、遠位部材または地球固定座標系に対するエンドエフェクタの向きの検出、および
-エンドエフェクタの手動ガイド中に、エンドエフェクタが以下のようになるような、制御ユニットによるロボットマニピュレータのアクチュエータの少なくとも一部の制御であり、エンドエフェクタは:
a)第1のエンドエフェクタの回転の第1の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第1の範囲外では、回転角依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、第1のエンドエフェクタの回転は、エンドエフェクタの縦軸を中心としたエンドエフェクタの回転であり、
b)第2のエンドエフェクタの回転の第2の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第2の範囲外では、偏向依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、第2のエンドエフェクタの回転は、元々整列された縦軸または垂直軸からのエンドエフェクタの回転偏向である。
-シグモイド関数、
-多項式関数、
-三角関数、
-指数関数、
-対数関数。
a)第1のエンドエフェクタの回転の第1の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第1の範囲外では、回転角依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、第1のエンドエフェクタの回転は、エンドエフェクタの縦軸を中心としたエンドエフェクタの回転であり、
b)第2のエンドエフェクタの回転の第2の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第2の範囲外では、偏向依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、第2のエンドエフェクタの回転は、元々整列された縦軸または垂直軸からのエンドエフェクタの回転偏向である。
a)第1のエンドエフェクタの回転の第1の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第1の範囲外では、回転角依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、第1のエンドエフェクタの回転は、エンドエフェクタ3の縦軸を中心としたエンドエフェクタ3の回転であり、および、
b)第2のエンドエフェクタの回転の第2の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第2の範囲外では、偏向依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、第2のエンドエフェクタの回転は、任意の偏向方向における垂直軸からのエンドエフェクタ3の回転偏向であり、すべての偏向は、エンドエフェクタ3の元々整列された縦軸上に共通の回転中心を有する。角度に依存する偏向は、図1の曲線矢印で表され、垂直軸の周りに結果として生じる円錐は、図1の破線の三角形で表される。
-ロボットマニピュレータ1が、静止ポーズから開始し、加速も外力もなしに静止ポーズのままだが、手動ガイドすることができるよう、制御ユニット7によって、ロボットマニピュレータ1に作用する重力を補償するためのアクチュエータ5を制御S1し、
-手動ガイド中:位置角検出ユニット9による、遠位部材または地球固定座標系に対するエンドエフェクタ3の向きを検出S2、
-エンドエフェクタ3の手動ガイド中に、エンドエフェクタ3が以下のようになるように、制御ユニット7によりロボットマニピュレータ1のアクチュエータ5の少なくとも一部を制御S3し、エンドエフェクタ3は:
a)第1のエンドエフェクタの回転の第1の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第1の範囲外では、回転角依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、第1のエンドエフェクタの回転は、エンドエフェクタ3の縦軸を中心としたエンドエフェクタ3の回転であり、および、
b)第2のエンドエフェクタの回転の第2の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第2の範囲外では、偏向依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、第2のエンドエフェクタの回転は、元々整列された縦軸または垂直軸からのエンドエフェクタ3の回転偏向である。
3:エンドエフェクタ
5:アクチュエータ
7:制御ユニット
9:位置角検出ユニット
S1:制御
S2:検出
S3:制御
Claims (10)
- ユーザによるロボットマニピュレータ(1)の手動ガイド中に前記ロボットマニピュレータ(1)を制御する方法であって、前記ロボットマニピュレータ(1)は、関節によって相互接続された複数の部材を含み、エンドエフェクタ(3)は、さらなる関節によって遠位部材に接続され、アクチュエータ(5)はすべての関節に配置され、次のステップを含み:
-前記ロボットマニピュレータ(1)が、静止ポーズから開始し、加速も外力もなしに静止ポーズのままだが、手動ガイドすることができるよう、制御ユニット(7)によって前記ロボットマニピュレータ(1)に作用する重力を補償するために前記アクチュエータ(5)を制御(S1)し、
-手動ガイド中:位置角検出ユニット(9)による、前記遠位部材または地球固定座標系に対する前記エンドエフェクタ(3)の向きを検出(S2)、
-前記エンドエフェクタ(3)の手動ガイド中に、前記エンドエフェクタ(3)が以下のようになるよう、前記制御ユニット(7)により前記ロボットマニピュレータ(1)の前記アクチュエータ(5)の少なくとも一部を制御(S3)し、エンドエフェクタ(3)は:
a)第1のエンドエフェクタの回転の第1の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第1の範囲外では、回転角依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、前記第1のエンドエフェクタの回転は、前記エンドエフェクタ(3)の縦軸を中心とした前記エンドエフェクタ(3)の回転であり、および、
b)第2のエンドエフェクタの回転の第2の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第2の範囲外では、偏向依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、前記第2のエンドエフェクタの回転は、元々整列された縦軸または垂直軸からの前記エンドエフェクタ(3)の回転偏向である、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記第2のエンドエフェクタの回転は、元の縦軸または所定の平面内の垂直軸からの前記エンドエフェクタ(3)の回転偏向である、方法。 - 請求項2に記載の方法であって、
前記所定の平面は垂直面であり、前記第2のエンドエフェクタの回転は水平軸を中心に定義され、前記水平軸は、前記ロボットマニピュレータ(1)を垂直軸を中心に回転させても、前記ロボットマニピュレータ(1)の地球固定環境に対してその向きを維持する、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記第2のエンドエフェクタの回転は、共通の回転中心を有する任意の偏向方向への元の縦軸または垂直軸からの前記エンドエフェクタ(3)の回転偏向である、方法。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ロボットマニピュレータ(1)の前記アクチュエータ(5)の少なくとも一部の制御は、前記エンドエフェクタ(3)の手動ガイド中に、前記第1の範囲外および/または前記第2の範囲外の前記エンドエフェクタ(3)が速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗するように行われる、方法。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の方法であって、
前記第2の範囲外の前記偏向依存抵抗は、偏向に対して非線形であり、および/または前記第1範囲外の前記回転角依存抵抗は、回転角に対して非線形である、方法。 - 請求項6に記載の方法であって、
偏向と抵抗との間、および/または回転角と抵抗との間のそれぞれの非線形関数は、次の:
-シグモイド関数、
-多項式関数、
-三角関数、
-指数関数、
-対数関数、
のいずれかである、方法。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の方法であって、
前記偏向依存抵抗および/または前記回転角依存抵抗はそれぞれ、所定の上限で飽和する、方法。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の方法であって、
前記制御ユニット(7)による前記ロボットマニピュレータ(1)の前記アクチュエータ(5)の少なくとも一部の制御は、前記エンドエフェクタ(3)の手動ガイド中に、前記第2のエンドエフェクタの回転の前記第2の範囲内で前記エンドエフェクタ(3)が、偏向依存の抵抗で前記手動ガイドに対抗するように行われ、前記第2の範囲内の前記偏向依存抵抗は、偏向毎に前記第2の範囲外の前記偏向依存抵抗の半分よりも小さい、方法。 - 関節によって相互接続された複数の部材を含むロボットマニピュレータ(1)であって、エンドエフェクタ(3)は、さらなる関節によって遠位部材に接続され、アクチュエータ(5)は、すべての関節に配置され、制御ユニット(7)および位置角検出ユニット(9)をさらに備え、制御ユニット(7)は、前記ロボットマニピュレータ(1)が、静止ポーズから開始し、加速も外力もなしに静止ポーズのままだが、手動ガイドすることができるよう、前記ロボットマニピュレータ(1)に作用する重力を補償するために前記アクチュエータ(5)を制御するように設計されており、前記位置角検出ユニット(9)は、手動ガイド中に、前記遠位部材または地球固定座標系に対する前記エンドエフェクタ(3)の向きを検出するように設計されており、前記制御ユニット(7)は、前記エンドエフェクタ(3)の検出された方向に基づいて、前記ロボットマニピュレータ(1)の前記アクチュエータ(5)の少なくとも一部を、前記エンドエフェクタ(3)の手動ガイド中に前記エンドエフェクタ(3)が以下のようになるよう制御するように設計されており、前記エンドエフェクタ(3)は:
a)第1のエンドエフェクタの回転の第1の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第1の範囲外では、回転角依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、前記第1のエンドエフェクタの回転は、前記エンドエフェクタ(3)の縦軸を中心とした前記エンドエフェクタ(3)の回転であり、および、
b)第2のエンドエフェクタの回転の第2の範囲内では、手動ガイドに対抗しないか、速度依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、第2の範囲外では、偏向依存の抵抗で手動ガイドに対抗し、ここで、前記第2のエンドエフェクタの回転は、元々整列された縦軸または垂直軸からの前記エンドエフェクタ(3)の回転偏向、
である、ロボットマニピュレータ(1)。
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