JP5733882B2 - ロボット及びその協調作業制御方法 - Google Patents
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Description
ここで、Jrelは相対ヤコビアンで、Xd relは目標位置で、Xrelは相対位置で、Krelは相対座標系に対して予め入力された剛性係数で、(τA,τB)は前記第1及び第2マニピュレータの関節トルクである。
ここで、Xは、第1及び第2エンドエフェクタ16,17の現在位置を示し、Xdは、第1及び第2エンドエフェクタ16,17の目標位置を示し、τは、第1及び第2マニピュレータ14,15の関節トルクを示す。なお、J T は、絶対座標系に対するヤコビアンの転置行列を示す。
参考文献[2]:Christopher L.Lewis,"Trajectory Generation For Two Robots Cooperating To Perform A Task",Inter.Conf.on Robotics and Automation pp.1626−1631,1996
図4は、本発明の実施例によるロボットの協調作業制御方法を示した動作フローチャートである。図4において、作業対象物に対する作業を遂行するために少なくとも2台のマニピュレータ14,15、すなわち、第1及び第2マニピュレータ14,15が必要である場合、第1及び第2マニピュレータ14,15が互いに協調作業を遂行すべきである。第1及び第2マニピュレータ14,15が協調作業を遂行するためには、まず、第1エンドエフェクタ(または第2エンドエフェクタ)16,17の座標系に対する第2エンドエフェクタ(または第1エンドエフェクタ)17,16の軌跡で第1及び第2マニピュレータ14,15が移動すべき目標位置Xd relを目標位置入力部20で入力する(100)。このとき、目標位置Xd relは、使用者(またはプログラム開発設計者)が入力する。
ここで、Krelは、相対座標系に対して予め入力された剛性係数である。
11,12 脚部
14,15 第1及び第2マニピュレータ
14A,15A リンク
16,17 第1及び第2エンドエフェクタ
18 頭部
20 目標位置入力部
22,24 第1及び第2現在位置計算部
26 位置比較部
28 相対位置計算部
30 相対ヤコビアン生成部
32 インピーダンス制御部
34,36 第1及び第2関節トルク制御部
Claims (16)
- 目標相対位置を入力し、
作業を遂行する複数のマニピュレータにそれぞれ設けられたエンドエフェクタの絶対座標位置を計算し、
前記各エンドエフェクタの絶対座標位置から相対座標位置を計算し、
計算された前記相対座標位置と入力された前記目標相対位置とを比較することによって、前記エンドエフェクタが、前記目標相対位置に到達したか否かを判断し、
前記目標相対位置に到達していないと判断された場合に、一つのエンドエフェクタに対向する別のエンドエフェクタの相対ヤコビアンを計算し、
前記目標相対位置、前記相対座標位置、および、前記相対ヤコビアンを用いて前記複数のマニピュレータの関節トルクを計算し、
前記相対座標位置が、前記目標相対位置に近づくように、
前記関節トルクによって前記複数のマニピュレータの協調作業を制御する、
ことを含むロボットの協調作業制御方法。 - 前記複数のエンドエフェクタの絶対座標位置を計算することは、
前記複数のマニピュレータの関節角を測定し、前記測定された関節角の関数で前記複数のエンドエフェクタの現在の絶対座標位置を計算することである請求項1に記載のロボットの協調作業制御方法。 - 前記複数のエンドエフェクタが予め入力された目標相対位置に到達したかを判断することをさらに含み、
前記複数のエンドエフェクタが前記目標相対位置に到達した場合、前記複数のマニピュレータの協調作業を終了する請求項1に記載のロボットの協調作業制御方法。 - 前記目標相対位置は、前記複数のエンドエフェクタのうち何れか一つのエンドエフェクタの絶対座標位置に対する他のエンドエフェクタの軌跡を追跡して入力する請求項3に記載のロボットの協調作業制御方法。
- 前記相対座標位置は、前記複数のエンドエフェクタのうち何れか一つのエンドエフェクタの絶対座標位置から相対エンドエフェクタの絶対座標位置を引き算した値である請求項1に記載のロボットの協調作業制御方法。
- インピーダンス制御が実現されるように、前記相対ヤコビアンと前記相対座標位置を使用して前記複数のマニピュレータの関節トルクを計算すること、をさらに含む請求項1に記載のロボットの協調作業制御方法。
- 前記エンドエフェクタの一つに対向するエンドエフェクタの相対ヤコビアンを計算することにおいて、1個の相対ヤコビアンが計算される請求項1に記載のロボットの協調作業制御方法。
- 目標相対位置を入力し、
作業を遂行する第1及び第2マニピュレータにそれぞれ設けられた第1及び第2エンドエフェクタの絶対座標位置を計算し、
前記第1及び第2エンドエフェクタのうち何れか一つの絶対座標位置から他のエンドエフェクタの相対座標位置を計算し、
計算された前記相対座標位置と入力された前記目標相対位置とを比較することによって、前記第1及び第2エンドエフェクタが、前記目標相対位置に到達したか否かを判断し、
前記目標相対位置に到達していないと判断された場合に、
一方のエンドエフェクタに対向する他方のエンドエフェクタの相対ヤコビアンを計算し、
前記目標相対位置、前記相対座標位置および、前記相対ヤコビアンを用いて前記第1及び第2マニピュレータの関節トルクを計算し、
前記相対座標位置が、前記目標相対位置に近づくように、
前記関節トルクによって前記第1及び第2マニピュレータの協調作業を制御する、
ことを含むロボットの協調作業制御方法。 - 前記第1及び第2エンドエフェクタの絶対座標位置を計算することは、
前記第1及び第2マニピュレータの関節角(θA,θB)を測定し、前記測定された関節角(θA,θB)の関数[f(θA,θB)]で前記第1及び第2エンドエフェクタの現在の絶対座標位置(XA,XB)を計算することである請求項8に記載のロボットの協調作業制御方法。 - 前記関節トルクを計算することは、インピーダンス制御が実現されるように、前記第1及び第2エンドエフェクタの現在の絶対座標位置(XA,XB)から計算された相対座標位置に従って相対ヤコビアン行列を用いて前記関節トルクを求めることである請求項9に記載のロボットの協調作業制御方法。
- 前記第1及び第2マニピュレータの関節トルクを計算する前記インピーダンス制御の式は、下記のように表す請求項10に記載のロボットの協調作業制御方法。
(τA,τB)=JrelKrel(Xd rel−Xrel)
ここで、Jrelは相対ヤコビアンで、Xd relは目標相対位置で、Xrelは相対位置で、Krelは相対座標系に対して予め入力された剛性係数で、(τA,τB)は前記第1及び第2マニピュレータの関節トルクである。 - 作業を遂行する複数のマニピュレータと;
前記複数のマニピュレータにそれぞれ設けられた複数のエンドエフェクタと;
目標相対位置を入力するための目標位置入力部と;
前記各エンドエフェクタの絶対座標位置を計算する現在位置計算部と;
前記各エンドエフェクタの絶対座標位置から相対座標位置を計算する相対位置計算部と;
計算された前記相対座標位置と入力された前記目標相対位置とを比較することによって、前記エンドエフェクタが、前記目標相対位置に到達したか否かを判断する位置比較部と;
前記目標相対位置に到達していないと判断された場合に、一つのエンドエフェクタに対向する別のエンドエフェクタの相対ヤコビアンを計算する相対ヤコビアン生成部と;
前記目標相対位置、前記相対座標位置、および、前記相対ヤコビアンを用いて前記複数のマニピュレータの関節トルクを計算し、前記相対座標位置が、前記目標相対位置に近づくように、前記関節トルクによって前記複数のマニピュレータの協調作業を制御する制御部と;
を含むロボット。 - 前記相対位置計算部は、一つのエンドエフェクタの相対座標位置を、複数のエンドエフェクタのうち前記エンドエフェクタに対向する別のエンドエフェクタの絶対座標位置から計算する請求項12に記載のロボット。
- 前記相対座標位置は、前記エンドエフェクタに対向するエンドエフェクタの絶対座標位置から前記エンドエフェクタの絶対座標位置を引き算した値である請求項13に記載のロボット。
- インピーダンス制御が実現されるように、前記相対ヤコビアンと前記相対座標位置を使用して前記複数のマニピュレータの関節トルクを計算する請求項12に記載のロボット。
- 相対ヤコビアン生成部は、前記エンドエフェクタの一つに対向するエンドエフェクタの1個の相対ヤコビアンを計算する請求項12に記載のロボット。
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