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ロボットの運動方法決定装置、ロボットの運動方法決定方法、及び、そのプログラム 新技術説明会

国内特許コード P110002310
整理番号 2011-004
掲載日 2011年4月12日
出願番号 特願2011-021107
公開番号 特開2012-157965
登録番号 特許第5828539号
出願日 平成23年2月2日(2011.2.2)
公開日 平成24年8月23日(2012.8.23)
登録日 平成27年10月30日(2015.10.30)
発明者
  • 立矢 宏
  • 林 道大
  • 武田 昌士
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 ロボットの運動方法決定装置、ロボットの運動方法決定方法、及び、そのプログラム 新技術説明会
発明の概要 【課題】対象ロボットの動力学モデルが不明な場合でも、最適な軌道を決定することが可能なロボットの運動方法決定装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るロボットの運動方法決定装置100は、ロボットが第1の位置から第2の位置へ移動するように、ロボットが備える複数の駆動部を制御するための制御値の候補の組である制御値候補を決定し、決定した制御値候補をロボットに送信する実機制御部102と、制御値候補によって制御されている複数の駆動部の駆動状態を示す物理量である実測値を取得する実測値取得部104と、実測値から、実測値に対応する制御値候補の評価値を決定する評価部106と、評価値に基づいて、制御値候補を、ロボットの運動方法を決定するための制御値の組として採用するか否かを決定する制御値決定部108とを備える。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


近年、二酸化炭素排出量の削減のために、化石燃料使用量の低減が求められている。そのため、自動車や家電製品を使用する時のみでなく、それらの製造時においも化石燃料、及び電力の使用量を低減することが求められている。したがって、工業製品の製造過程で広く用いられている産業用ロボットの消費電力量を低減する必要性が高まっている。



一般に、複数の駆動関節をもつロボットの静力学、動力学特性は強い非線形性を示し、各関節の駆動力は、ロボットの位置、姿勢、速度、及び、加速度によって複雑に変化する。ここで、ロボットの出力部(例えば、ロボットアームのハンド部分)を第1の位置から第2の位置へ移動させる場合において、ロボットの出力部(例えば、ハンド部分)の時間に対する変位を「軌道」又は「運動方法」と呼ぶ。すなわち、以後、ロボットの軌道(又は、ロボットの運動方法)とは、ロボットの可動部分を第1の位置から第2の位置へ移動させる場合において、ロボットの可動部分の位置の時間変化を表す。



定型的な作業を行う産業用ロボットの軌道は事前に定めることができる。よって、各関節の駆動力、又は駆動させるために必要なエネルギーがより少なくなるように、事前に軌道を最適化しておくことで、ロボットの消費電力量を低減することができる。



従来、こうしたロボットの軌道を最適化する方法として、対象とするロボットの動力学モデルに基づくシミュレーションが試みられている(例えば、非特許文献1を参照)。



シミュレーションで最適軌道の探索を行うことにより、計算時間をかけることで、多数の軌道の繰り返し探索が可能となり、ロボットの消費電力をより低減させる最適な軌道を決定することができる。

産業上の利用分野


本発明は、ロボットの運動方法決定装置等に関し、特に、ロボットを事前に定められた第1の位置から第2の位置へ移動させるための運動方法を決定するロボットの運動方法決定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
予め定められたロボットコマンドにより制御可能であるロボットを事前に定められた第1の位置から第2の位置へ移動させるための運動方法を決定するロボットの運動方法決定装置であって、
前記ロボットが前記第1の位置から前記第2の位置へ移動するように、前記ロボットが備える複数の駆動部を制御するための制御値の候補の組である制御値候補を、前記制御値がとり得る値として予め定められた複数の値のうちからランダムに選択することで決定し、決定した前記制御値候補を前記ロボットに送信する実機制御部と、
前記制御値候補によって制御されている前記複数の駆動部の駆動状態を示す物理量である実測値を取得する実測値取得部と、
前記実測値から、前記実測値に対応する前記制御値候補の評価値を決定する評価部と、
前記評価値に基づいて、前記制御値候補を修正することなく、前記ロボットの運動方法を決定するための前記制御値の組として前記制御値候補を採用するか否かを決定する制御値決定部とを備え
前記制御値は、前記ロボットコマンドに含まれるパラメタであって、当該パラメタを含む前記ロボットコマンドにより前記複数の駆動部のそれぞれが制御されることで前記ロボットの動作が定められるパラメタである
ロボットの運動方法決定装置。

【請求項2】
前記制御値決定部は、
前記ロボットの移動のために予め定められた動力学モデルを用いることなく、前記決定をする
請求項1に記載のロボットの運動方法決定装置。

【請求項3】
さらに、評価記憶部を備え、
前記実機制御部は、互いに異なる複数の前記制御値候補を決定し、
前記評価部は、前記複数の制御値候補の各々を、当該制御値候補の評価値と対応付けて前記評価記憶部に記憶させ、
前記制御値決定部は、前記評価記憶部に記憶されている複数の前記評価値のうち、最も評価がよい評価値に対応する前記制御値候補を、前記制御値の組として採用するよう決定する
請求項1又は2に記載のロボットの運動方法決定装置。

【請求項4】
さらに、2つの前記制御値候補間の類似度を算出する類似度算出部を備え、
前記実機制御部は、前記複数の制御値候補に含まれる任意の2つの制御値候補間の類似度が、事前に定められた類似度の閾値が示す類似性よりも類似しないように前記複数の制御値候補を決定する
請求項3に記載のロボットの運動方法決定装置。

【請求項5】
前記制御値は、前記駆動部の駆動時間、駆動距離、駆動速度、駆動加速度、及び、位置のうち少なくとも1つに対応する値であり、
前記実測値は、電流値、電力、及び、電力量のうちの少なくとも1つであり、
前記評価部は、前記複数の駆動部における前記実測値の合計又は前記実測値のピーク値がより小さいほど、より大きくなるように評価値を決定し、
前記類似度算出部は、前記2つの制御値候補間で対応する前記制御値の候補同士の差の絶対値の総和の逆数として前記類似度を算出し、
前記実機制御部は、前記複数の制御値候補に含まれる任意の2つの制御値候補間の前記類似度が、事前に定められた閾値未満となるように前記複数の制御値候補を決定し、
前記制御値決定部は、前記評価記憶部に記憶されている複数の前記評価値のうち、最も大きな評価値に対応する前記制御値候補を、前記制御値の組として採用するよう決定する
請求項4に記載のロボットの運動方法決定装置。

【請求項6】
前記実機制御部は、前記複数の制御値候補に含まれる任意の2つの制御値候補のうち、一方の制御値候補に対応する評価値が、事前に定められた評価基準値未満である場合には、前記一方の制御値候補と、他方の制御値候補とが、事前に定められた閾値が示す類似性よりも類似しないように、前記複数の制御値候補を決定する
請求項4に記載のロボットの運動方法決定装置。

【請求項7】
予め定められたロボットコマンドにより制御可能であるロボットを事前に定められた第1の位置から第2の位置へ移動させるための運動方法を決定するロボットの運動方法決定方法であって、
前記ロボットが前記第1の位置から前記第2の位置へ移動するように、前記ロボットが備える複数の駆動部を制御するための制御値の候補の組である制御値候補を、前記制御値がとり得る値として予め定められた複数の値のうちからランダムに選択することで決定し、決定した前記制御値候補を前記ロボットに送信する実機制御ステップと、
前記制御値候補によって制御されている前記複数の駆動部の駆動状態を示す物理量である実測値を取得する実測値取得ステップと、
前記実測値から、前記実測値に対応する前記制御値候補の評価値を決定する評価ステップと、
前記評価値に基づいて、前記制御値候補を修正することなく、前記ロボットの運動方法を決定するための前記制御値の組として前記制御値候補を採用するか否かを決定する制御値決定ステップとを含み、
前記制御値は、前記ロボットコマンドに含まれるパラメタであって、当該パラメタを含む前記ロボットコマンドにより前記複数の駆動部のそれぞれが制御されることで前記ロボットの動作が定められるパラメタである
ロボットの運動方法決定方法。

【請求項8】
請求項7に記載のロボットの運動方法決定方法をコンピュータに実行させる
プログラム。

【請求項9】
請求項8に記載のプログラムを記録した
コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【請求項10】
予め定められたロボットコマンドにより制御可能であるロボットを事前に定められた第1の位置から第2の位置へ移動させるための運動方法を決定する集積回路であって、
前記ロボットが前記第1の位置から前記第2の位置へ移動するように、前記ロボットが備える複数の駆動部を制御するための制御値の候補の組である制御値候補を、前記制御値がとり得る値として予め定められた複数の値のうちからランダムに選択することで決定し、決定した前記制御値候補を前記ロボットに送信する実機制御部と、
前記制御値候補によって制御されている前記複数の駆動部の駆動状態を示す物理量である実測値を取得する実測値取得部と、
前記実測値から、前記実測値に対応する前記制御値候補の評価値を決定する評価部と、
前記評価値に基づいて、前記制御値候補を修正することなく、前記ロボットの運動方法を決定するための前記制御値の組として前記制御値候補を採用するか否かを決定する制御値決定部とを備え
前記制御値は、前記ロボットコマンドに含まれるパラメタであって、当該パラメタを含む前記ロボットコマンドにより前記複数の駆動部のそれぞれが制御されることで前記ロボットの動作が定められるパラメタである
集積回路。
産業区分
  • その他運輸
  • 工業用ロボット
  • 制御調整
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011021107thum.jpg
出願権利状態 登録
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
ご興味のある方は、下記「問合せ先」へ整理番号と共にご連絡願います。
なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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