JP6598090B2 - 記憶媒体、ロボット動作を計画する方法、ロボット動作を計画するハードウェア、及びロボット - Google Patents
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Description
本出願は2015年1月26日に出願された米国仮出願番号第62/107,755号の利益を主張し、その数値、表、図面を含む全てが参照によって本願に組み込まれる。
Claims (15)
- 1つ以上のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、計算システムで実行されると、少なくとも、
ロボットの衝突ジオメトリ、前記ロボットの各関節の自由度、および前記ロボットの関節制限を含むロボット記述を受信すること、
シナリオ記述を受信すること、
前記ロボット記述および前記シナリオ記述を用いて、前記ロボットの動作計画を行うために、前記ロボットのコンフィギュレーション空間にグラフを生成すること、
前記グラフは、前記コンフィギュレーション空間における前記ロボットの姿勢を表す複数のノードと、前記コンフィギュレーション空間における対応する一対の姿勢間の動作を表す複数のエッジとを含んでおり、前記エッジの各々一つは前記ノードの複数の組の中の各組のノード同士を連結しており、ならびに、
前記グラフの前記複数のエッジのエッジ毎に、前記ロボットが駆動されている環境にあるとしたら前記エッジに衝突するであろう障害物の全部分を示す各回路を備える各衝突検出部を作成すること、
を前記計算システムに指示する命令が保存されている媒体。 - 前記グラフは確率的ロードマップである、請求項1に記載の媒体。
- 前記グラフのエッジ毎に前記回路を備える前記各衝突検出部を作成する前記命令は、前記計算システムに、少なくとも、
前記ロボットが駆動されている環境にあるとしたら前記各エッジと衝突するであろう前記障害物のうちの1つの障害物の各部分と衝突を起こす可能性がある、前記PRM中の全てのエッジを特定すること、および
エッジ毎に、そのエッジと衝突する可能性がある複数障害物の部分の表現の論理和をとる論理和回路を作成し、任意で、前記論理和回路を最適化して前記論理和回路を形成するゲートの数を減らすことを指示する、請求項1に記載の媒体。 - 前記衝突検出部の前記回路が、論理ゲートもしくは参照テーブル、または論理ゲートと参照テーブルの両方を含む、請求項1に記載の媒体。
- 前記計算システムに、少なくとも、
前記各衝突検出部をエッジ毎に作成する前に、前記グラフからいくつかのエッジまたはノードをトリミングすることを指示する命令をさらに含み、前記シナリオ記述が、確定領域、障害物分布、初期ロボット姿勢の分布、初期ロボット姿勢の分布、および目標姿勢分布を含み、前記グラフをトリミングする命令が、前記計算システムに、少なくとも、
前記確定領域のタプル、前記障害物分布から選択した数の障害物、前記初期ロボット姿勢のうちの初期ロボット姿勢、および前記目標姿勢分布から選択した目標姿勢を用いて、複数の問題インスタンスを生成すること、
問題インスタンス毎に、最短解経路の導出に関する各エッジの寄与因子を評価すること、および、
これらのエッジの前記寄与因子に基づいて、前記グラフのエッジを除去することを指示する、請求項1に記載の媒体。 - ロボットの動作計画を行うために前記ロボットのコンフィギュレーション空間において事前に計算されたグラフデータ構造のエッジ毎に設けられている複数の回路を備える動作計画ハードウェアにて、前記ロボットのセンサシステムから取得した環境および目標位置のデータであって、前記環境内の障害物の部分を表現するデータを受信すること、
前記グラフデータ構造は前記コンフィギュレーション空間における対応する一対の姿勢間の動作を表す複数のエッジを含んでおり、前記グラフデータ構造の前記複数のエッジの各エッジに各回路が設けられており、前記複数の回路の各々は前記各エッジによって表される可能な動きのうちの各一つが衝突という結果になるか否かを判断する、
前記動作計画ハードウェアによって障害物の部分と衝突していると示されている前記グラフデータ構造のエッジを除去すること、ならびに、
正規動作計画を決定すること、
を含む、ロボット動作を計画する方法。 - 前記正規動作計画を決定することが、
前記グラフデータ構造の検索を行って、前記障害物の前記部分と衝突していると前記動作計画ハードウェアで示された前記グラフデータ構造の前記エッジを除去した後に残った前記グラフデータ構造のエッジに沿って前記ロボットの現在位置と前記目標位置との間の最短経路を求めることを含む、請求項6に記載の方法。 - 前記グラフデータ構造の各エッジの前記回路がブール回路を備え、前記データが前記環境内の前記障害物の前記部分を表現する三次元の点を含み、
前記障害物の前記部分を表現する前記三次元の点のそれぞれに対して各ブール回路で並行して処理を行うことであって、このとき各ブール回路は前記三次元の点を受信して、そのブール回路に対応する前記エッジに関して衝突ありの表示または衝突なしの表示を出力することを含み、
前記動作計画ハードウェアによって障害物の部分と衝突していると示される前記グラフデータ構造のエッジを除去することが、
前記グラフデータ構造から、対応するブール回路からの衝突ありの表示を有するエッジを除去すること、
を含む、請求項6に記載の方法。 - 入力を並行して処理するように構成された複数の衝突検出部を備え、各衝突検出部がロボットの動作計画を行うために前記ロボットのコンフィギュレーション空間に生成されたグラフのエッジ毎に対応するブール回路を備え、
前記グラフは、前記コンフィギュレーション空間における対応する一対の姿勢間の動作を表す複数のエッジを含んでおり、前記グラフの前記複数のエッジの内の各エッジに各衝突検出部が設けられている、
ロボット動作を計画するハードウェア。 - 前記ブール回路が、エッジ毎に、当該エッジと障害物の部分のブール論理表現との論理和を算出する論理和回路を備える、請求項9に記載のハードウェア。
- 各ブール回路が、一組のビットで表される同じ三次元点を並行して受け取り、衝突ありを示す1または衝突なしを示す0をその三次元点と共に返送する、請求項9に記載のハードウェア。
- センサシステム、
アクチュエータシステム、
処理システム、
記憶システム、および
ロボットの動作計画を行うために前記ロボットのコンフィギュレーション空間において事前に計算されたグラフデータ構造のエッジ毎に設けられている1つの回路を含む、複数の回路を備えるロボット動作計画ハードウェアと、を備え、
前記グラフデータ構造は前記コンフィギュレーション空間における対応する一対の姿勢間の動作を表す複数のエッジを含んでおり、前記グラフデータ構造の前記複数のエッジの各エッジに各回路が設けられており、前記複数の回路の各々は前記各エッジによって表される可能な動きのうちの各一つが衝突の結果になるか否かを判断する、
ロボット。 - 前記ロボット動作計画ハードウェアが、少なくとも、前記センサシステムから取得した環境に関するデータであって、前記環境内の障害物の部分を表現する三次元の点を含むデータを受信し、前記障害物の前記部分を表現する前記三次元の点のそれぞれに対して、前記ロボット動作計画ハードウェアの前記回路が、その三次元の点を並行して処理して、その回路に対応するエッジに関する衝突ありの表示または衝突なしの表示をその三次元の点と共に出力し
前記記憶システムに保存される前記グラフデータ構造をさらに備え、あるエッジに対応する前記回路が前記衝突なしの表示を出力した場合は、前記処理システムが前記グラフデータ構造の前記エッジを有効と特定し、前記グラフデータ構造のグラフ検索を行って前記有効と表示されたエッジに沿って最短経路を求める、請求項12に記載のロボット。 - 前記グラフデータ構造のエッジ毎の前記回路が、論理ゲートもしくは参照テーブル、または論理ゲートと参照テーブルの両方を含む、請求項12に記載のロボット。
- 前記ロボット動作計画ハードウェアが経路計算部をさらに備え、前記経路計算部が少なくとも、
目標位置のデータと前記回路から出力された衝突検出結果とを受信し、
前記衝突検出結果で表示された有効エッジを用いて、前記ロボットの現在位置から前記目標位置までの、前記グラフデータ構造内での経路を選択する、
請求項12に記載のロボット。
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