JP7487118B2 - 1つ以上のロボット相互参照パラグラフの自然ロボットタスクのためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
この出願は、2018年7月2日に出願された米国特許出願第16/025,544号の利益を主張する。その全体の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
これらの構成要素は、外部位置コントローラ402及び内部速度コントローラ404を含み得るがこれらに限定されない。この組み合わされた制御システム400により、プログラムが、所望の配置を指定することによってタスク空間全体にわたってエンドエフェクタを「飛ばす」ことを可能にし、ジョイントの速度及び位置が自動的に計算され得る。これにより、オペレータは、ロボットの低レベルの制御ではなく、タスクにフォーカスすることができる。
所望のタスク(1):カップを机の上に置く。
不自然:ハンドルを右にコーナーからx=30、y=50cmに向けて、カップを置く。
自然:ハンドルを任意の方向に向けて、テーブルの境界内の任意の場所にカップを置く。
所望のタスク(2):ロボット上のカメラを、空間内の3Dポイントx=1、y=2、z=2に向ける。
不自然:カメラをx=0、y=0.2、z=0.3に配置し、x=1、y=2、z=2に向ける。
不自然:画像の上部を現実世界の上部と整合して、カメラを任意の場所から{1,2,2}に向ける。
自然:カメラ位置に拘束することなく、カメラを任意の配向で{1,2,2}に向ける。
所望のタスク(3):1m離れたノズルを使用し、パーツの中心に直接向けて、パーツをスプレーペイントする。
不自然:ノズルをパーツに向け、その軸を中心に特別に配向して、1m離れたところからスプレーする。
自然:ノズルをパーツに向ける以外に特別に配向することなく、1m離れたところからスプレーする。
Claims (42)
- システムであって、
関連する最大自由度数を有するロボットシステムと、
低減されたモーションの量を使用して実行されるタスクを指す自然ロボットタスクを受信するように構成されたグラフィカルユーザインターフェースであって、前記自然ロボットタスクは前記自然ロボットタスクに関連する少なくとも1つの自然ワークピース拘束を有する、グラフィカルユーザインターフェースと、
前記自然ロボットタスクを実行するために必要となる最小自由度数を識別するように構成されたプロセッサと
を備え、
前記最大自由度数は、前記ロボットシステムが動き得るモードの最大数であり、
前記最小自由度数は、少なくとも部分的に、前記自然ロボットタスクに関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束に基づき、
前記最小自由度数は、前記ロボットシステムが前記自然ロボットタスクを実行するために動き得るモードの最小数であり、
前記ロボットシステムの環境の定義に基づいて前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束が定義され、前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束を使用して前記自然ロボットタスクのモーションが定義される、システム。 - 前記自然ロボットタスクに関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束が、方向拘束、曲線又は表面への割り当て、距離拘束、ジョイント位置、ジョイント位置の線形及び非線形機能の組み合わせ、ワークピース形状、ワークピース特徴、重心、並びに線形及び角運動量を含むグループから選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスクに関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束を識別するように構成されたスキャナを更に備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスクの実行可能な又は最適化された実施形態を決定するように構成されたシミュレータを更に備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスクを受信することは、学習デモンストレーションと併せて受信される、請求項1に記載のシステム。
- 前記最小自由度数は、前記最大自由度数よりも少ない、請求項1に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスク、又は前記最小自由度数の識別に関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、ユーザによって指定される、請求項1に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスク、又は前記最小自由度数の識別に関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、前記スキャナの識別に応じて自動的に決定される、請求項3に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスク、又は前記最小自由度数の識別に関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、前記ロボットシステムの動作中にリアルタイムで更新される、請求項1に記載のシステム。
- 前記最小自由度数は、少なくとも部分的に、センサデータに基づく、請求項1に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスク、又は前記最小自由度数の識別に関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、前記ロボットシステムの動作の前、間、又は後に、通信チャネルを使用して更新される、請求項1に記載のシステム。
- 前記グラフィカルユーザインターフェースは、2次元インターフェース又は3次元インターフェースのうちの少なくとも一方である、請求項1に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスクは、前記ロボットシステムを制御するために使用されるロボットシステムフレームを参照することなく、前記システムによって受信される、請求項1に記載のシステム。
- 前記最小自由度数は、ワークピースの1つ以上の特徴と1つの形状とのみを参照することによって識別される、請求項1に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記ロボットシステムを、追加の自由度を探索することによって前記自然ロボットタスクを実行するように制御するべく構成され、
前記追加の自由度は、少なくとも部分的に、前記最大自由度数と前記最小自由度数との差異に基づく、請求項1に記載のシステム。 - 前記追加の自由度の探索は、前記追加の自由度を使用して基準を最適化することにより、前記基準を最小化しようとする勾配ベースの方法を採用することを含む、請求項15に記載のシステム。
- 前記プロセッサ及びスキャナは、ロボットタスクを実行する前にワークスペースを定義するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記自然ロボットタスクは、前記自然ロボットタスクに関連する少なくとも1つの自然環境拘束を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの自然なワークピース拘束は、特定のワークピースに関連する1つ以上の幾何学的特徴を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの自然環境拘束は、ペグインホール挿入、ライン追跡、カメラポインティング、対称オブジェクトの把持、平らな表面へのオブジェクトの配置、平らなオブジェクトと吸盤との接触、モバイルベースの操縦、又は製品安定性のためのモバイルロボットの重心制御、を含む、請求項17に記載のシステム。
- 方法であって、
関連する最大自由度数を有するロボットシステムを提供することと、
グラフィカルユーザインターフェースにおいて、少なくとも1つの自然ワークピース拘束を有する自然ロボットタスクを受信することであって、前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は前記自然ロボットタスクに関連し、前記自然ロボットタスクは低減されたモーションの量を使用して実行されるタスクを指すことと、
少なくとも1つのプロセッサを使用して、前記自然ロボットタスクを実行するために必要となる最小自由度数を識別することと
を含み、
前記最大自由度数は、前記ロボットシステムが動き得るモードの最大数であり、
前記最小自由度数は、少なくとも部分的に、前記自然ロボットタスクに関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束に基づき、
前記最小自由度数は、前記ロボットシステムが前記自然ロボットタスクを実行するために動き得るモードの最小数であり、
前記ロボットシステムの環境の定義に基づいて前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束が定義され、前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束を使用して前記自然ロボットタスクのモーションが定義される、方法。 - 前記自然ロボットタスクに関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、方向拘束、曲線又は表面への割り当て、距離拘束、ジョイント位置、ジョイント位置の線形及び非線形機能の組み合わせ、ワークピース形状、ワークピース特徴、重心、並びに線形及び角運動量を含むグループから選択される、請求項21に記載の方法。
- 少なくとも部分的に、スキャナに基づいて、前記自然ロボットタスクに関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束を識別すること、を更に含む、請求項21に記載の方法。
- 少なくとも部分的に、シミュレーションに基づいて、前記自然ロボットタスクの実行可能な又は最適化された実施形態を決定すること、を更に含む、請求項21に記載の方法。
- 前記自然ロボットタスクを受信することは、学習デモンストレーションと併せて受信される、請求項21に記載の方法。
- 前記最小自由度数は、前記最大自由度数よりも少ない、請求項21に記載の方法。
- 前記自然ロボットタスク、又は前記最小自由度数の識別に関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、ユーザによって指定される、請求項21に記載の方法。
- 前記自然ロボットタスク、又は前記最小自由度数の識別に関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、前記スキャナの識別に応じて自動的に決定される、請求項23に記載の方法。
- 前記自然ロボットタスク、又は前記最小自由度数の識別に関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、前記ロボットシステムの動作中にリアルタイムで更新される、請求項21に記載の方法。
- 前記最小自由度数は、少なくとも部分的に、センサデータに基づく、請求項21に記載の方法。
- 前記自然ロボットタスク、又は前記最小自由度数の識別に関連する前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、前記ロボットシステムの動作の前、間、又は後に、通信チャネルを使用して更新される、請求項21に記載の方法。
- 前記グラフィカルユーザインターフェースは、2次元インターフェース又は3次元インターフェースのうちの少なくとも一方である、請求項21に記載の方法。
- 前記最小自由度数は、前記ロボットシステムを制御するために使用されるロボット方法フレームを参照することなく識別される、請求項21に記載の方法。
- 前記最小自由度数は、ワークピースの1つ以上の特徴と1つの形状とのみを参照することによって識別される、請求項21に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのプロセッサを使用して、前記ロボットシステムを、追加の自由度を探索することによって前記自然ロボットタスクを実行するように制御することを更に含み、
前記追加の自由度は、少なくとも部分的に、前記最大自由度数と前記最小自由度数との差異に基づく、請求項21に記載の方法。 - ロボットタスクを実行する前にワークスペースを定義することを更に含み、
定義することは、少なくとも部分的に、前記プロセッサ及び前記スキャナからのデータに基づく、請求項23に記載の方法。 - 前記自然ロボットタスクは、前記自然ロボットタスクに関連する少なくとも1つの自然環境拘束を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束は、特定のワークピースに関連する1つ以上の幾何学的特徴を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの自然環境拘束は、ペグインホール挿入、ライン追跡、カメラポインティング、対称オブジェクトの把持、平らな表面へのオブジェクトの配置、平らなオブジェクトと吸盤との接触、モバイルベースの操縦、又は製品安定性のためのモバイルロボットの重心制御、を含む、請求項37に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束が、前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束に等しい種類の拘束だけではなく、前記少なくとも1つの自然ワークピース拘束以下の種類の拘束も含む、請求項21に記載の方法。
- マニピュレータヤコビアンが、少なくとも部分的に、前記ロボットシステムに関連するモーションを計算するために使用される、請求項21に記載の方法。
- 前記プロセッサは、前記ロボットシステムを、自由度の緩和を探索することによって前記自然ロボットタスクを実行するように制御するべく構成される、請求項1に記載のシステム。
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