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POSITION/FORCE CONTROLLER, AND POSITION/FORCE CONTROL METHOD AND PROGRAM

Foreign code F150008380
Posted date Jul 13, 2015
Country WIPO
International application number 2014JP073083
International publication number WO 2015041046
Date of international filing Sep 2, 2014
Date of international publication Mar 26, 2015
Priority data
  • P2013-194704 (Sep 19, 2013) JP
Title POSITION/FORCE CONTROLLER, AND POSITION/FORCE CONTROL METHOD AND PROGRAM
Abstract Provided is a technique for more appropriately realizing human-like movement by a robot. This position/force controller is provided with: a position detection means for detecting information relating to a position based on the effect of an actuator; a function-dependent force/speed distribution conversion means for performing conversion by distributing control energy to speed or positional energy and force energy in response to functions realized on the basis of speed (position) and force information corresponding to the information relating to the position and on the basis of information serving as a reference for control; a position control amount calculation means for calculating the control amount for speed or position on the basis of the speed or positional energy; a force control amount calculation means for calculating the force control amount on the basis of the force energy; and an integration means for integrating the speed or position control amount and the force control amount and performing a reverse conversion on the speed or position control amount and the force control amount to return the output to the actuator, to determine the input to the actuator.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Conventional, declining birthrate and the like in the background of the elderly, and the robot hand is replaced with a time-consuming work is strongly demanded. However, the operation of the conventional robot, environmental adaptability and flexibility and lack of, a human body in order to realize the appropriate action is not yet obtained. In this case, the master, the slave system acquired by the time-series position information and force information using the artificial movement of the actuator and which have been reproduced, at the time of reproduction and mechanical impedance is constant, the position of the environment still, size, and adaptability to an environmental change such as mechanical impedance is missing. In addition, the master, the slave system by remote control techniques relating to the robot, for example Patent Document 1 and Patent Document 2 are described.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲 [請求項1]
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出手段と、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に応じて、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換手段と、
 前記機能別力・速度割当変換手段によって割り当てられた速度または位置のエネルギーに基づいて、速度または位置の制御量を算出する位置制御量算出手段と、
 前記機能別力・速度割当変換手段によって割り当てられた力のエネルギーに基づいて、力の制御量を算出する力制御量算出手段と、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合手段と、
 を備えることで、速度または位置のエネルギーと、力のエネルギーとをそれぞれ独立に制御可能としたことを特徴とする位置・力制御装置。

[請求項2]
 前記機能別力・速度割当変換手段は、前記実現される機能を複数の機能から選択可能であることを特徴とする請求項1に記載の位置・力制御装置。

[請求項3]
 前記機能別力・速度割当変換手段は、前記実現される機能を表す座標変換によって、前記制御エネルギーを前記速度または位置のエネルギー及び前記力のエネルギーに割り当てることを特徴とする請求項1または2に記載の位置・力制御装置。

[請求項4]
 前記制御の基準となる情報は、リアルタイムに入力される他の装置におけるアクチュエータの作用に基づく位置に関する情報であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の位置・力制御装置。

[請求項5]
 前記制御の基準となる情報は、予め取得された他の装置におけるアクチュエータの作用に基づく位置に関する情報であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の位置・力制御装置。

[請求項6]
 前記制御の基準となる情報は、仮想的に生成されたアクチュエータの作用に基づく位置に関する情報であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の位置・力制御装置。

[請求項7]
 前記制御の基準となる情報は、ゲームにおける仮想空間内の物体による作用を想定して仮想的に生成されたアクチュエータの作用に基づく位置に関する情報であることを特徴とする請求項6に記載の位置・力制御装置。

[請求項8]
 前記機能別力・速度割当変換手段は、鏡像変換を含む変換を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の位置・力制御装置。

[請求項9]
 前記機能別力・速度割当変換手段は、位置及び力の少なくとも一方のスケーリングを含む変換を行うことを特徴とする請求項8に記載の位置・力制御装置。

[請求項10]
 前記アクチュエータとは異なる他のアクチュエータをさらに備え、
 前記アクチュエータはマスタ装置及びスレーブ装置の一方として動作し、前記他のアクチュエータは前記マスタ装置及び前記スレーブ装置の他方として動作し、
 前記マスタ装置と前記スレーブ装置は、無線通信によって接続されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の位置・力制御装置。

[請求項11]
 1または複数の対象者による動作の前記機能別力・速度割当変換手段、前記位置制御量算出手段及び前記力制御量算出手段の演算内容が蓄積されたデータベースを備えることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の位置・力制御装置。

[請求項12]
 前記機能別力・速度割当変換手段は、オフセットを含む変換を行うことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の位置・力制御装置。

[請求項13]
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出手段と、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、予め取得されている制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に応じて、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとのうち、少なくとも一方に割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換手段と、
 前記機能別力・速度割当変換手段によって割り当てられた速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとのうち、少なくとも一方に基づいて、速度または位置の制御量と力のエネルギーとの少なくとも一方を算出する位置制御量算出手段と、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合手段と、
 を備えることを特徴とする位置・力制御装置。

[請求項14]
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出手段と、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に合わせて設定されている変換によって、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換手段と、
 前記機能別力・速度割当変換手段によって割り当てられた速度または位置のエネルギーに基づいて、速度または位置の制御量を算出する位置制御量算出手段と、
 前記機能別力・速度割当変換手段によって割り当てられた力のエネルギーに基づいて、力の制御量を算出する力制御量算出手段と、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合手段と、
 前記アクチュエータの出力に、位置、力及び時間の少なくともいずれかのスケーリングを生じさせるスケーリング手段と、
 を備えることを特徴とする位置・力制御装置。

[請求項15]
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出ステップと、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に応じて、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換ステップと、
 前記機能別力・速度割当変換ステップにおいて割り当てられた速度または位置のエネルギーに基づいて、速度または位置の制御量を算出する位置制御量算出ステップと、
 前記機能別力・速度割当変換ステップにおいて割り当てられた力のエネルギーに基づいて、力の制御量を算出する力制御量算出ステップと、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合ステップと、
 を含むことを特徴とする位置・力制御方法。

[請求項16]
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出ステップと、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、予め取得されている制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に応じて、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとのうち、少なくとも一方に割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換ステップと、
 前記機能別力・速度割当変換ステップにおいて割り当てられた速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとのうち、少なくとも一方に基づいて、速度または位置の制御量と力のエネルギーとの少なくとも一方を算出する位置制御量算出ステップと、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合ステップと、
 を含むことを特徴とする位置・力制御方法。

[請求項17]
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出ステップと、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に合わせて設定されている変換によって、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換ステップと、
 前記機能別力・速度割当変換ステップにおいて割り当てられた速度または位置のエネルギーに基づいて、速度または位置の制御量を算出する位置制御量算出ステップと、
 前記機能別力・速度割当変換ステップにおいて割り当てられた力のエネルギーに基づいて、力の制御量を算出する力制御量算出ステップと、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合ステップと、
 前記アクチュエータの出力に、位置、力及び時間の少なくともいずれかのスケーリングを生じさせるスケーリングステップと、
 を含むことを特徴とする位置・力制御方法。

[請求項18]
 コンピュータに、
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出機能と、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に応じて、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換機能と、
 前記機能別力・速度割当変換機能によって割り当てられた速度または位置のエネルギーに基づいて、速度または位置の制御量を算出する位置制御量算出機能と、
 前記機能別力・速度割当変換機能によって割り当てられた力のエネルギーに基づいて、力の制御量を算出する力制御量算出機能と、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合機能と、
 を実現させることを特徴とするプログラム。

[請求項19]
 コンピュータに、
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出機能と、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、予め取得されている制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に応じて、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとのうち、少なくとも一方に割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換機能と、
 前記機能別力・速度割当変換機能によって割り当てられた速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとのうち、少なくとも一方に基づいて、速度または位置の制御量と力のエネルギーとの少なくとも一方を算出する位置制御量算出機能と、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合機能と、
 を実現させることを特徴とするプログラム。

[請求項20]
 コンピュータに、
 アクチュエータの作用に基づく位置に関する情報を検出する位置検出機能と、
 前記位置に関する情報に対応する速度(位置)及び力の情報と、制御の基準となる情報とに基づいて、実現される機能に合わせて設定されている変換によって、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行う機能別力・速度割当変換機能と、
 前記機能別力・速度割当変換機能によって割り当てられた速度または位置のエネルギーに基づいて、速度または位置の制御量を算出する位置制御量算出機能と、
 前記機能別力・速度割当変換機能によって割り当てられた力のエネルギーに基づいて、力の制御量を算出する力制御量算出機能と、
 前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを統合し、その出力をアクチュエータに戻すべく前記速度または位置の制御量と前記力の制御量とを逆変換して、前記アクチュエータへの入力を決定する統合機能と、
 前記アクチュエータの出力に、位置、力及び時間の少なくともいずれかのスケーリングを生じさせるスケーリング機能と、
 を実現させることを特徴とするプログラム。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • KEIO UNIVERSITY
  • Inventor
  • OHNISHI, Kouhei
  • SAKAINO, Sho
  • NOZAKI, Takahiro
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LT LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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