JP5475629B2 - 軌道計画方法、軌道計画システム及びロボット - Google Patents
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Description
用する。
状態を探索木の枝とする。さらに、生成された枝が示すそれぞれの状態に対して、3個の
異なるトルク
表1は、実験1のシミュレーションの設定を示す。上述の次の状態までの時間間隔が、表1のトルク切替タイムステップに相当する。
を意味する。実験1においては、第1関節及び第2関節に、それぞれ10個の異なるトルクを与えるので、100個の異なる次の状態が派生する。
表3は、実験2のシミュレーションの設定を示す。上述の次の状態までの時間間隔が、表3のトルク切替タイムステップに相当する。
ルクを与えないので、10個の異なる次の状態が派生する。
実験3は、第1位相空間上の、角度が−90°(−π/2)乃至0°の領域の状態となることがないように軌道を定める点を除いて、実験2と同じ条件で行った。位相空間上の領域を制限するには、図3のステップS045に示した手順による。
表5は、実験1、実験2及び実験1と同じ条件で、既知状態登録木を使用しなかった場合の探索状態数及び計算時間を示す表である。既知状態登録木を使用しなかった場合には、上述のように、根または枝から派生させる枝の数をNとし、最深部の木の深さをMとすると、最深部において探索の対象となる枝(状態)の数は、NMとなる。実験1の条件によると、
N=10x10=100
M=5[s]/0.1[s]=50
となる。最深部以外の深さの枝の数を加えると、探索状態数は、以下のおとりである。
つぎに、作成された軌道の制御について説明する。
ここでロボットとは、少なくとも1個以上の関節(ジョイント)で接続された部材を有し、部材の位置を制御することのできる機械装置を指す。
Claims (16)
- 軌道計画システムによって、物体の状態を目標状態へ制御するための軌道を求める軌道計画方法であって、
該軌道計画システムの探索木作成部が、該物体の状態を、状態空間において探索木の根として定めるステップと、
該探索木作成部が、所定の時間間隔における力学的な関係から、該時間間隔が経過した後の、該物体の次の状態を、状態空間において探索木の枝として定めるステップと、
該軌道計画システムの既知状態登録木作成部が、予め区分された状態空間の複数のセルから該次の状態が属するセルを定めると共に、該次の状態と異なる他の状態であって該セルに属する当該他の状態が、既知状態登録木の枝としてすでに登録されているかどうかを判断するステップと、
該既知状態登録木作成部が、該セルに属する該他の状態が登録されている場合に、該次の状態を破棄するステップと、
該既知状態登録木作成部が、該セルに属する状態が登録されていない場合に、該セルに属する該次の状態を該既知状態登録木の枝として既知状態登録木記憶部に登録するステップと、
該軌道計画システムの軌道作成部が、探索が終了した後に、該既知状態登録木記憶部に該既知状態登録木の枝として登録された状態の中から、該目標状態までの距離が所定値以下である状態の一つを最良状態として選択し、該選択した最良状態から、該既知状態登録木の根側に遡って求めた一連の状態によって軌道を求めるステップと、を含む軌道計画方法。 - 状態が属することのできる状態空間の範囲を定めることにより、物体の動作を制限する請求項1に記載の軌道計画方法。
- 前記所定の時間間隔における力学的な関係に制約条件を定めることにより、物体の動作を制限する請求項1または2に記載の軌道計画方法。
- 該探索木作成部が、物体の状態空間上の次の状態を、探索木の枝として求める際に、探索木の末端の全ての枝から次の状態に対応する枝を派生させる請求項1から3のいずれかに記載の軌道計画方法。
- 該探索木作成部が、物体の状態空間上の次の状態を、探索木の枝として求める際に、探索木の枝の内、選択した枝から次の状態に対応する枝を派生させる請求項1から3のいずれかに記載の軌道計画方法。
- 該既知状態登録木作成部が、該次の状態が属するセルが該目標状態を含む場合には、該セルに属する状態が、該既知状態登録木の枝としてすでに登録されている場合にも、該次の状態を破棄せず、該セルに属する該次の状態を該既知状態登録木の枝として既知状態登録木記憶部に登録する請求項1から5のいずれかに記載の軌道計画方法。
- 該既知状態登録木作成部が、該セルに属する状態が登録されていない場合に、該次の状態を該セルに属する状態として登録した後に、該次の状態と該目標状態との状態空間における距離を求め、該距離が、これまでに該既知状態登録木の枝として登録された状態の該目標状態との距離の最小値よりも小さければ、該次の状態を最終最良状態として記録し、該軌道作成部が、該最良状態として、該最終最良状態を選択する、請求項1から6のいずれかに記載の軌道計画方法。
- 該物体が、先端部を除く端部がジョイントによって接続された、1または複数の部材である請求項1から7のいずれかに記載の軌道計画方法。
- 該物体が、ロボットの部材である請求項1から8のいずれかに記載の軌道計画方法。
- 状態空間が位相空間である請求項1から9のいずれかに記載の軌道計画方法。
- 物体の状態を目標状態とするための軌道を求める軌道計画システムであって、
該物体の状態を、状態空間において探索木の根として定め、所定の時間間隔における力学的な関係から、該時間間隔が経過した後の、該物体の次の状態を、状態空間において探索木の枝として定める探索木作成部と、
既知状態登録木を記憶する既知状態登録木記憶部と、
予め区分された状態空間の複数のセルから、該次の状態が属するセルを定めると共に、該次の状態と異なる他の状態であって該セルに属する当該他の状態が、既知状態登録木の枝としてすでに登録されているかどうか判断し、該セルに属する該他の状態が登録されている場合に、該次の状態を破棄し、該セルに属する状態が登録されていない場合に、該セルに属する該次の状態を該既知状態登録木の枝として該既知状態登録木記憶部に登録する、既知状態登録木作成部と、
探索が終了した後に、該既知状態登録木記憶部に該既知状態登録木の枝として登録された状態の中から、該目標状態までの距離が所定値以下である状態の一つを最良状態として選択し、該選択した最良状態から、該既知状態登録木の根側に遡って求めた一連の状態によって軌道を求める軌道作成部と、を備えた軌道計画システム。 - 状態が属することのできる状態空間の範囲を定めることにより、物体の動作を制限する請求項11に記載の軌道計画システム。
- 前記所定の時間間隔における力学的な関係に制約条件を定めることにより、物体の動作を制限する請求項11または12に記載の軌道計画システム。
- 状態空間が位相空間である請求項11から13のいずれかに記載の軌道計画システム。
- 請求鋼11から14のいずれかに記載の軌道計画システムと、該軌道計画システムが求めた軌道をフィードバック制御によって実現する軌道制御部とを備えた、軌道計画・制御システム。
- 請求項15に記載の軌道計画・制御システムを備えたロボットであって、該物体が、該ロボットの部材であり、該軌道にしたがって、該ロボットの部材を制御するロボット。
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