JP6487067B2 - 環境接触を考慮したロボットのアクチュエータの開ループおよび閉ループ制御の方法及び装置 - Google Patents
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Description
を判定し、この特徴ベクターは以下の要素の全てを含む。
・時間間隔TにおけるG(t)のメジアンまたは平均値、
・時間間隔TにおけるG(t)の最小値および最大値、
・時間間隔Tにおけるメジアンまたは平均値からのG(t)の偏差値、
・時間間隔TにおけるG(t)の信号幅、
・時間間隔TにおけるG(t)の周波数スペクトル、
・周波数スペクトルの1以上の特性周波数。
を分類して分類結果KEを生成し、各カテゴリはパーツまたは関節継ぎ手の少なくとも1つと対象物との間の、対応する外部接触力Fextおよび/または外部接触モーメントMextによって引き起こされる接触タイプを示す。好都合には、「望ましい接触イベント」と「望ましくない接触イベント」との区別に加えて、カテゴリは接触をもたらす対象物のタイプに関する情報、例えば接触する対象物の接触部分が硬質な素材でできているかより硬質ではない素材でできているかなど、を与えることができる。カテゴリは、適切な一連の試験および/もしくはシミュレーション計算を行うことによって、または用意されたデータベース、例えばデータ「クラウド」から、容易に判定することができる。
の分類は、サポートベクターマシン(SVM)、および/または隠れマルコフモデル、および/またはニューラル・ネットワーク、および/またはガウス過程、またはこれらの組み合わせによって行われる。
の要素を取りまとめたものが、望ましい接触イベントまたは望ましくない接触イベントである外力Fextの作用について非常に正確かつ堅牢な分析と分類とを可能とし、本方法が環境接触の考慮およびこれに対する反応を著しい向上によってロボットのアクチュエータの開ループおよび/または閉ループ制御を可能とすることを認識した。
がさらに以下の要素を含む場合に向上させることができる。
・時間間隔TにおけるG(t)のシャノンエントロピーまたはシャノンエントロピー分布など、ある程度の情報内容、および/または
・時間間隔TにおけるG(t)の活動性、可動性、複雑性など、1以上のヨルト(Hjorth)パラメータ、および/または
・時間間隔TにおけるG(t)の1以上のエネルギー関連パラメータ、および/または
・時間間隔TにおけるG(t)の1以上の自己相関関連パラメータ、および/または
・時間間隔TにおけるG(t)の1以上の歪度パラメータ、および/または
・時間間隔TにおけるG(t)の1以上のスペクトル位相パラメータ、および/または
・時間間隔TにおけるG(t)の1以上のスペクトル振幅パラメータ。
を判定するよう構成される評価部であって、特徴ベクターが、時間間隔TにおけるG(t)のメジアンまたは平均値、時間間隔TにおけるG(t)の最小値および最大値、時間間隔Tにおけるメジアンまたは平均値からのG(t)の偏差値、時間間隔TにおけるG(t)の信号幅、時間間隔TにおけるG(t)の周波数スペクトル、周波数スペクトルの1以上の特性周波数、の要素を含む、評価部と、可能性のある
の予め定義されたカテゴリに基づいて、
を分類して分類結果KEを生成する分類部であって、各カテゴリはパーツと周囲環境の対象物との間の、対応する外部接触力Fextおよび/または外部接触モーメントMextによって引き起こされる、接触タイプを示す、分類部と、分類結果KEに応じて、アクチュエータの開ループおよび閉ループ制御を行うユニットと、を備える。
が判定される。ここで、ta=時間間隔の開始、te=時間間隔の終了、t0∈T、t0<teである。この特徴ベクターは、以下の要素を全て含む。
・時間間隔TにおけるGi(t)のメジアン、
・時間間隔TにおけるG(t)の最小値および最大値、
・時間間隔TにおけるメジアンからのG(t)の偏差値、
・時間間隔TにおけるG(t)の信号幅、
・時間間隔TにおけるG(t)の周波数スペクトル、
・周波数スペクトルの固有周波数。
の予め定義されたカテゴリに基づいて
の分類を行い、分類結果KEを生成する。こうして、分類結果KEは特定の接触カテゴリを示すことになる。可能性のある
の予め定義されたカテゴリは、例えば、多種多様な環境接触の状況を評価してカテゴリに分類する、対応する一連の試験に基づいて判定される。これらのカテゴリは、複数のアーム部および/または関節継ぎ手の1つと周囲環境の対象物との間の、外力Fextおよび/または接触モーメントMextよって引き起こされる、異なる接触タイプを示すことが好都合である。
を判定するよう構成される評価部であって、特徴ベクターが、時間間隔TにおけるG(t)のメジアンまたは平均値、時間間隔TにおけるG(t)の最小値および最大値、時間間隔Tにおけるメジアンまたは平均値からのG(t)の偏差値、時間間隔TにおけるG(t)の信号幅、時間間隔TにおけるG(t)の周波数スペクトル、周波数スペクトルの1以上の特性周波数、の要素を含む、評価部203と、予め定義されたカテゴリに基づいて、
を分類して分類結果KEを生成する分類部であって、各カテゴリはパーツと周囲環境の対象物との間の、対応する外部接触力Fextおよび/または外部接触モーメントMextによって引き起こされる、接触タイプを示す分類部204と、分類結果KEに応じて、アクチュエータの開ループおよび/または閉ループ制御を行うユニット(205)と、を備える。
201 センサシステム
202 インターフェース
203 評価部
204 分類部
205 アクチュエータの開ループおよび/または閉ループ制御を行うユニット
Claims (10)
- アクチュエータにより駆動可能な関節継ぎ手によって接続された少なくとも2つのパーツを有するロボットのアクチュエータの、環境接触を考慮した、開ループおよび閉ループ制御の方法であって、
センサシステムによって、時間依存性の一次元的または多次元的変数G(t)であって、時間に応じて前記パーツに対する1以上の外部接触力Fextおよび/または1以上の外部モーメントMextの作用を表すために用いることができる変数G(t)を判定して格納するステップと、
前記変数G(t)の条件Bを与えるステップと、
時刻t0において前記条件BがG(t)により満たされない場合、ta=時間間隔の開始、te=時間間隔の終了、t0∈T、t0<teのとき、検出された前記変数G(t)の時間間隔T=[ta,te]における
を判定するステップであって、前記特徴ベクターが、
前記時間間隔TにおけるG(t)のメジアンまたは平均値、
前記時間間隔TにおけるG(t)の最小値および最大値、
前記時間間隔Tにおける前記メジアンまたは前記平均値からのG(t)の偏差値、
前記時間間隔TにおけるG(t)の信号幅、
前記時間間隔TにおけるG(t)の周波数スペクトル、
前記周波数スペクトルの1以上の特性周波数、
の要素を含む、ステップと、
予め定義されたカテゴリに基づいて、
を分類して分類結果KEを生成するステップであって、各カテゴリは前記パーツまたは前記関節継ぎ手の1つと周囲環境の対象物との間の、対応する外部接触力Fextおよび/または外部接触モーメントMextによって引き起こされる、接触タイプを示す、ステップと、
時間t>t0であるときに、前記分類結果KEに応じて、前記アクチュエータの開ループおよび/または閉ループ制御を行うステップと、を含む、開ループおよび閉ループ制御の方法。 - 前記時間間隔Tの開始時間taおよび前記時間間隔Tの終了時間teは時間依存性であって、すなわちta=ta(t)およびte=te(t)であり、または前記時間間隔Tの終了時間teは時間依存性であって、すなわちte=te(t)である、
請求項1または請求項2に記載の方法。 - 前記ロボットは、アクチュエータにより駆動可能な複数の関節継ぎ手によって接続された複数のパーツを有する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記変数G(t)は、1以上の力、および/または1以上のトルク、および/または1以上の機械的ストレス、および/または1以上の圧力を表す、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記センサシステムは、前記パーツの1つに設けられた少なくとも1つのセンサを備え、前記パーツに対する外力Fextの位置敏感検出のために平面状に設けられた複数のセンサ要素を備え、検出された前記外力Fextに基づいて前記変数G(t)を判定する、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記センサシステムは、前記関節継ぎ手にかかるトルク、および/または前記関節継ぎ手にかかる力、および/または前記関節継ぎ手にかかる加速度を検出するための、前記関節継ぎ手の1つに接続されたトルクセンサ、および/または力センサ、および/または加速度センサを備える、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の方法。 - 1以上の前記パーツおよび/または1以上の関節継ぎ手のそれぞれについて前記変数G(t)を判定する、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の方法。 - 判定された前記分類結果KEに応じて、前記アクチュエータの開ループおよび/または閉ループ制御は、前記パーツの運動を停止、減速、加速、または逆方向への運動を開始させるように行われる、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の方法。 - アクチュエータにより駆動可能な関節継ぎ手によって接続された少なくとも2つのパーツを有するロボットのアクチュエータの、環境接触を考慮した、開ループおよび/または閉ループ制御を行い、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法を実行する装置であって、
時間に応じて前記パーツに対する1以上の外部接触力Fextおよび/または1以上の外部モーメントMextの作用を表すために用いることができる時間依存変数G(t)を判定して格納するセンサシステムと、
当該変数G(t)の条件Bを与えるインターフェースと、
時刻t0において前記条件BがG(t)により満たされない場合、ta=時間間隔の開始、te=時間間隔の終了、t0∈T、t0<teのとき、前記検出された変数G(t)の時間間隔T=[ta,te]における
を判定するよう構成される評価部であって、前記特徴ベクターが、
前記時間間隔TにおけるG(t)のメジアンまたは平均値、
前記時間間隔TにおけるG(t)の最小値および最大値、
前記時間間隔Tにおける前記メジアンまたは前記平均値からのG(t)の偏差値、
前記時間間隔TにおけるG(t)の信号幅、
前記時間間隔TにおけるG(t)の周波数スペクトル、
前記周波数スペクトルの1以上の特性周波数、
の要素を含む、評価部と、
予め定義されたカテゴリに基づいて、
を分類して分類結果KEを生成する分類部であって、各カテゴリは前記パーツと周囲環境の対象物との間の、対応する外部接触力Fextおよび/または外部接触モーメントMextによって引き起こされる、接触タイプを示す、分類部と、
前記分類結果KEに応じて、前記アクチュエータの開ループおよび/または閉ループ制御を行うユニットと、
を備える装置。
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