JP6332018B2 - 搬送ロボット、及びその制御方法 - Google Patents
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Description
この一態様において、前記制御手段は、前記並進力変化量算出手段により算出された並進力の変化量が第1閾値以上、及び前記旋回力変化量算出手段により算出された旋回力の変化量が第2閾値以上、のうちの少なくとも一方となるとき、前記倣い制御を変更してもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記並進力変化量算出手段により算出された並進力の変化量が第1閾値以上、及び前記旋回力変化量算出手段により算出された旋回力の変化量が第2閾値以上、のうちの少なくとも一方となるとき、前記移動手段を制御して、前記カートを所定位置まで後退させ、前記カートの進行方向に対して、該カートに作用する外力の位置と反対側へ前記カートを所定量移動させる復帰制御を行なってもよい。
この一態様において、前記並進力変化量算出手段は、前記カートの各車輪の転がり抵抗に基づいて該カートに外力が作用していないときの並進力の想定値を算出し、前記並進力検出手段により検出された並進力と該算出した並進力の想定値とに基づいて前記並進力の変化量を算出し、前記旋回力変化量算出手段は、前記カートの各車輪の転がり抵抗に基づいて該カートに外力が作用していないときの旋回力の想定値を算出し、前記旋回力検出手段により検出された旋回力と該算出した旋回力の想定値とに基づいて前記旋回力の変化量を算出してもよい。
この一態様において、当該搬送ロボットが移動する環境内の領域毎に、前記転がり抵抗が設定された環境地図情報を記憶する記憶手段を更に備え、前記並進力変化量算出手段及び旋回力変化量算出手段は、前記記憶手段の環境地図情報と、当該搬送ロボットの現在位置情報と、に基づいて、前記転がり抵抗を算出し、該算出した転がり抵抗に基づいて、前記並進力の想定値及び前記旋回力の想定値を夫々算出してもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記並進力変化量算出手段により算出された並進力の変化量に基づいて、前記並進力のインピーダンス制御又はアドミタンス制御を行ない、前記旋回力変化量算出手段により算出された旋回力の変化量に基づいて、前記旋回力のインピーダンス制御又はアドミタンス制御を行なってもよい。
この一態様において、当該搬送ロボットが走行する斜面の傾斜を検出する傾斜検出手段を更に備え、前記並進力変化量算出手段は、前記傾斜検出手段により検出された前記斜面の傾斜に基づいて補正した前記並進力の想定値を算出し、該補正した並進力の想定値に基づいて前記並進力の変化量を算出し、前記旋回力変化量算出手段は、前記傾斜検出手段により検出された前記斜面の傾斜に基づいて補正した前記旋回力の想定値を算出し、該補正した旋回力の想定値に基づいて前記旋回力の変化量を算出してもよい。
この一態様において、当該搬送ロボットが移動する環境内の領域毎に、前記カートの各車輪の転がり抵抗が設定された環境地図情報を記憶する記憶手段を更に備え、前記制御手段は、前記記憶手段の環境地図情報と、当該搬送ロボットの現在位置情報と、に基づいて、前記第1及び第2閾値を変更してもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ロボット本体と、前記ロボット本体に設けられ、移動する移動手段と、前記ロボット本体に設けられ、カートを牽引し、並進方向及び旋回方向に移動可能なアームと、を備える搬送ロボットの制御方法であって、前記アームに対し並進方向に作用する並進力を検出するステップと、前記アームに対し旋回方向に作用する旋回力を検出するステップと、前記検出された並進力に基づいて、前記カートに対して外力が作用したときの前記アームに対する並進力の変化量を算出するステップと、前記検出された旋回力に基づいて、前記カートに対して外力が作用したときの前記アームに対する旋回力の変化量を算出するステップと、前記算出された並進力の変化量及び前記算出された旋回力の変化量、のうちの少なくとも一方に倣うように倣い制御を実行するステップと、を含むことを特徴とする搬送ロボットの制御方法であってもよい。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態1に係る搬送ロボットの概略的構成の一例を示す斜視図である。本実施形態1に係る搬送ロボットは、例えば、図1に示すようにカートを牽引し自律的に搬送する自律型ロボットとして構成されている。
f=fr=fr1x+fr2x+fr3x+fr4x
ロボット本体2の胴体関節部21の旋回軸P2周りの旋回トルクτは、τ=0となる。
f=fi+fr
ロボット本体2の胴体関節部21の旋回軸P2周りの旋回トルクτは、τ=0となる。
τr=l1fr11+l2fr21+l3fr31+l4fr41
並進力fはfrのx成分により相殺されるため、f=fr=0となる。
τ=τi+τr、f=0
f=fi+fr、τ=τi+τr
f1=ma1+fr
f2=ma2+fr
m=(f1−f2)/(a1−a2)
Cr=fri/Fi
=(fr/4)/(mg/4)
=fr/mg
f′=fi+fr
=ma+Crmg
f1=Kf1Δlc=Kf1(lc0−lc)
制御部55は、外力に倣う仮想倣い力f2を下記式より算出する。
f2=Kf2Δf=Kf2(fs−f′)
制御部55は、仮想ダンパーによる粘性力fdを下記式より算出する。
fd=Dfdlc/dt
fv=f1+f2−fd
τ1=Kτ1Δθc=Kτ1(θc0−θc)
制御部55は、外力トルクに倣う仮想倣いトルクτ2を下記式より算出する。
τ2=Kτ2Δτ=Kτ2(τs−τ′)
制御部55は、仮想ねじりダンパーによる粘性トルクτdを下記式より算出する。
τd=Dτdθc/dt
τv=τ1+τ2−τd
並進力変化量Δf及び/又は旋回力変化量Δτが過大となる場合、例えば、カートXが動けなくなるロック状態の可能性が高い。例えば、カートXが環境と接触し、その接触摩擦力によりロック状態になる場合、カートXの車輪が路面の段差に引っ掛りロック状態になる場合、カートXが周辺の環境と多点で接触してロック状態になる場合などが想定される。制御装置5の制御部55がそのまま上記倣い制御を継続しても、カートXを牽引するのは困難である。
本発明の実施形態3において、メモリに記憶された環境地図情報には、カートXの各車輪の転がり抵抗係数Crが記憶されている。例えば、図19に示すように、環境地図情報の領域毎には予め算出された転がり抵抗係数Crが設定されている。制御部55は、メモリの環境地図情報と、搬送ロボット1の現在位置情報と、に基づいて、現在走行している領域の転がり抵抗Crを随時参照する。制御部55は、参照した転がり抵抗係数Crに基づいて、並進力想定値f′および旋回力想定値τ′を算出する。これにより、より高精度な転がり抵抗を用いて旋回力想定値τ′および並進力想定値f′を算出できるため、より高精度に上記コンプライアント制御を実行できる。なお、制御部55は、例えば、メモリの環境地図情報と、環境センサ6から出力される環境情報と、に基づいて、環境地図情報上における搬送ロボット1の現在位置を算出できる。
本発明の実施形態4に係る制御装置5の制御部55は、路面の傾斜角度θsに基づいて、並進力想定値f′および旋回力想定値τ′を補正する。これにより、搬送ロボット1が傾斜路面上でカートXを牽引する場合でも、その傾斜路面による重力成分を考慮して、高精度にカートXと環境との接触を推定し倣い制御が実行できる。
f′=fi+fr′+fg
傾斜面での重力により作用する旋回トルクτ′gは、mgsinθsの旋回方向成分mgsinθssinθtと、 モーメントアームlgとに基づいて、下記式で算出できる。
τ′g=lgmgsinθssinθt
並進力の想定値f′=fi+fr′+fg′
旋回トルクの想定値τ′=τi+τr′+τg′
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。
Claims (9)
- ロボット本体と、
前記ロボット本体に設けられ、移動する移動手段と、
前記ロボット本体に設けられ、カートを牽引し、並進方向及び旋回方向に移動可能なアームと、
前記アームに対し並進方向に作用する並進力を検出する並進力検出手段と、
前記アームに対し旋回方向に作用する旋回力を検出する旋回力検出手段と、
を備える搬送ロボットであって、
前記並進力検出手段により検出された並進力に基づいて、前記カートに対して外力が作用したときの前記アームに対する並進力の変化量を算出する並進力変化量算出手段と、
前記旋回力検出手段により検出された旋回力に基づいて、前記カートに対して外力が作用したときの前記アームに対する旋回力の変化量を算出する旋回力変化量算出手段と、
前記並進力変化量算出手段により算出された並進力の変化量及び前記旋回力変化量算出手段により算出された旋回力の変化量、のうちの少なくとも一方に倣うように、前記カートが環境と接触したときの該接触力を緩和する倣い制御を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする搬送ロボット。 - 請求項1記載の搬送ロボットであって、
前記制御手段は、前記並進力変化量算出手段により算出された並進力の変化量が第1閾値以上、及び前記旋回力変化量算出手段により算出された旋回力の変化量が第2閾値以上、のうちの少なくとも一方となるとき、前記倣い制御を変更する、ことを特徴とする搬送ロボット。 - 請求項2記載の搬送ロボットであって、
前記制御手段は、前記並進力変化量算出手段により算出された並進力の変化量が第1閾値以上、及び前記旋回力変化量算出手段により算出された旋回力の変化量が第2閾値以上、のうちの少なくとも一方となるとき、前記移動手段を制御して、前記カートを所定位置まで後退させ、前記カートの進行方向に対して、該カートに作用する外力の位置と反対側へ前記カートを所定量移動させる復帰制御を行なう、ことを特徴とする搬送ロボット。 - 請求項1乃至3のうちいずれか1項記載の搬送ロボットであって、
前記並進力変化量算出手段は、前記カートの各車輪の転がり抵抗に基づいて該カートに外力が作用していないときの並進力の想定値を算出し、前記並進力検出手段により検出された並進力と該算出した並進力の想定値とに基づいて前記並進力の変化量を算出し、
前記旋回力変化量算出手段は、前記カートの各車輪の転がり抵抗に基づいて該カートに外力が作用していないときの旋回力の想定値を算出し、前記旋回力検出手段により検出された旋回力と該算出した旋回力の想定値とに基づいて前記旋回力の変化量を算出する、ことを特徴とする搬送ロボット。 - 請求項4記載の搬送ロボットであって、
当該搬送ロボットが移動する環境内の領域毎に、前記転がり抵抗が設定された環境地図情報を記憶する記憶手段を更に備え、
前記並進力変化量算出手段及び旋回力変化量算出手段は、前記記憶手段の環境地図情報と、当該搬送ロボットの現在位置情報と、に基づいて、前記転がり抵抗を算出し、該算出した転がり抵抗に基づいて、前記並進力の想定値及び前記旋回力の想定値を夫々算出する、ことを特徴とする搬送ロボット。 - 請求項4又は5記載の搬送ロボットであって、
前記制御手段は、
前記並進力変化量算出手段により算出された並進力の変化量に基づいて、前記並進力のインピーダンス制御又はアドミタンス制御を行ない、
前記旋回力変化量算出手段により算出された旋回力の変化量に基づいて、前記旋回力のインピーダンス制御又はアドミタンス制御を行なう、ことを特徴とする搬送ロボット。 - 請求項4乃至6のうちいずれか1項記載の搬送ロボットであって、
当該搬送ロボットが走行する斜面の傾斜を検出する傾斜検出手段を更に備え、
前記並進力変化量算出手段は、前記傾斜検出手段により検出された前記斜面の傾斜に基づいて補正した前記並進力の想定値を算出し、該補正した並進力の想定値に基づいて前記並進力の変化量を算出し、
前記旋回力変化量算出手段は、前記傾斜検出手段により検出された前記斜面の傾斜に基づいて補正した前記旋回力の想定値を算出し、該補正した旋回力の想定値に基づいて前記旋回力の変化量を算出する、ことを特徴とする搬送ロボット。 - 請求項2記載の搬送ロボットであって、
当該搬送ロボットが移動する環境内の領域毎に、前記カートの各車輪の転がり抵抗が設定された環境地図情報を記憶する記憶手段を更に備え、
前記制御手段は、前記記憶手段の環境地図情報と、当該搬送ロボットの現在位置情報と、に基づいて、前記第1及び第2閾値を変更する、ことを特徴とする搬送ロボット。 - ロボット本体と、
前記ロボット本体に設けられ、移動する移動手段と、
前記ロボット本体に設けられ、カートを牽引し、並進方向及び旋回方向に移動可能なアームと、を備える搬送ロボットの制御方法であって、
前記アームに対し並進方向に作用する並進力を検出するステップと、
前記アームに対し旋回方向に作用する旋回力を検出するステップと、
前記検出された並進力に基づいて、前記カートに対して外力が作用したときの前記アームに対する並進力の変化量を算出するステップと、
前記検出された旋回力に基づいて、前記カートに対して外力が作用したときの前記アームに対する旋回力の変化量を算出するステップと、
前記算出された並進力の変化量及び前記算出された旋回力の変化量、のうちの少なくとも一方に倣うように、前記カートが環境と接触したときの該接触力を緩和する倣い制御を実行するステップと、を含むことを特徴とする搬送ロボットの制御方法。
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