JP2014087922A - Robot control device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はロボット制御技術に関し、特に、接触状況にある多関節ロボットに対して接触センサなしに接触位置を検出し、これを活用して接触状態の多関節ロボットを安定的に制御するのに適したロボット制御装置及びロボット制御方法に関する。 The present invention relates to a robot control technology, and particularly suitable for detecting a contact position without a contact sensor for a multi-joint robot in a contact state and utilizing this to stably control a multi-joint robot in a contact state. The present invention relates to a robot control apparatus and a robot control method.
近年、人間型ロボットが活発に開発されることによって、このようなロボットが人間環境で十分に適応するようにする研究の必要性が浮上している。人間環境は、既存の産業用ロボットが作業を行っていた空間である工場組立ラインよりも遥かに複雑であり、定型化されていない。従って、ロボットが人間環境でうまく適応するためには、人間が持つレベルの知覚能力が必要である。特に、ロボットと周囲環境間の接触状況が増大するにつれ、ロボットの触覚能力に対する必要性に直面している。 In recent years, with the active development of humanoid robots, the need for research to make such robots fully adapt in the human environment has emerged. The human environment is much more complex and less stylized than the factory assembly line, the space where existing industrial robots were working. Therefore, in order for a robot to adapt well in a human environment, it needs a level of human perception ability. In particular, as the contact situation between the robot and the surrounding environment increases, the need for the robot's tactile abilities is confronted.
既存の接触位置の認知方法は、主に触覚センサにのみ依存していたため、接触センサが設けられていない部分に対して認識に限界があった。特に、ロボットの触覚センサは、殆どがロボットのエンドエフェクタ(end-effecter)に装着されるため、接触状態のロボットを制御するアルゴリズムも主にロボットのエンドエフェクタで行われる作業のみを考慮して研究されている。これに対し、人間はある作業を行うにおいて手先だけでなく、胴部や手足など体全体の触覚を利用することで、これを補っている。特に、視野を確保し難い場合には、体からの触覚を利用することが非常に重要である。 Since the existing method for recognizing the contact position mainly depends only on the tactile sensor, there is a limit to recognition on a portion where the contact sensor is not provided. In particular, most robot tactile sensors are attached to the robot's end-effector, so the algorithm for controlling the robot in contact is also studied only considering the work that is mainly performed by the robot's end-effector. Has been. On the other hand, humans make up for this by using not only the hands but also the tactile sensation of the entire body such as the torso and limbs when performing certain tasks. In particular, when it is difficult to secure a visual field, it is very important to use the sense of touch from the body.
触覚を利用する一例として、人が椅子に座っている場合を考えてみよう。人は視覚から椅子の位置に関する概略的な情報を得て椅子に向かっていく。しかしながら、視覚から得た位置情報が正確に定量的に計算されるわけではなく、椅子に座る瞬間には椅子に背を向ける姿勢を取るため、椅子に対する視野を確保できない。従って、人が椅子に座るためには、手足を通じて感じられる触覚の手助けが必要である。このように、体全体に対する触感を活用することは、ロボットが人間環境に適応するのに非常に大きなメリットを提供するので、必然的であると言える。 As an example of using tactile sense, consider the case where a person is sitting on a chair. A person obtains rough information about the position of the chair from the sight and heads toward the chair. However, the position information obtained from the sight is not accurately and quantitatively calculated, and at the moment of sitting on the chair, the posture facing the chair is taken, and thus the field of view for the chair cannot be secured. Therefore, in order for a person to sit on a chair, it is necessary to assist tactile sensation felt through limbs. Thus, it can be said that utilizing the tactile sensation for the entire body is inevitable because it provides a great advantage for the robot to adapt to the human environment.
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、接触状況にある多関節ロボットに対する幾何情報(ロボットリンク(link)の表面情報)と運動学情報(関節変数)を用いて動きが交差する部分を接触位置として推定することで、接触センサが装着されていない多関節ロボットのリンク部分に対しても触感を提供できるロボット制御技術を提案することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to obtain geometric information (surface information of a robot link (link)) and kinematic information (joint variables) for an articulated robot in contact. It is to propose a robot control technology that can provide a tactile sensation even for a link portion of an articulated robot that is not equipped with a contact sensor by estimating a portion where movements intersect as a contact position.
また、本発明の他の目的は、幾何情報と運動学情報を用いて計算された多関節ロボットのリンクに対する接触位置によってロボットの関節を制御することで、接触センサなしに接触状態の多関節ロボットを安定的に制御できるロボット制御技術を提案することにある。 Another object of the present invention is to control the joint of the robot according to the contact position with respect to the link of the multi-joint robot calculated using the geometric information and kinematic information, so that the multi-joint robot in a contact state without a contact sensor. It is to propose a robot control technology that can stably control.
前記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、ロボットの幾何情報と運動学情報を用いて前記ロボットの動きが交差する部分を前記ロボットのリンクと周辺環境間の接触位置として検出する接触位置検出部と、前記接触位置検出部で検出される接触位置によって前記ロボットのリンクに対する関節トルクを計算し、計算される前記関節トルクによって前記ロボットの動きを制御する接触状態制御部とを含むロボット制御装置を提供できる。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a portion where the robot motion intersects is detected as a contact position between the robot link and the surrounding environment using the robot geometric information and kinematic information. A contact position detection unit that calculates a joint torque for the link of the robot based on the contact position detected by the contact position detection unit, and controls a movement of the robot based on the calculated joint torque. A robot control device including the same can be provided.
ここで、前記接触位置検出部は、前記ロボットのリンクの配列形態による表面情報の動き変化に対応する交点を前記接触位置として検出できる。 Here, the contact position detection unit can detect, as the contact position, an intersection corresponding to a change in the movement of surface information according to the link arrangement form of the robot.
また、前記幾何情報は、表面情報を含むことができる。 The geometric information may include surface information.
更に、前記表面情報は、n次元モデル(前記nは0を含む自然数)を含むことができる。 Further, the surface information may include an n-dimensional model (where n is a natural number including 0).
また、前記運動学情報は、前記ロボットの関節角度を含むことができる。 The kinematic information may include a joint angle of the robot.
更に、前記関節角度は、前記ロボットの関節装置内に含まれるエンコーダを通じて検出され得る。 Further, the joint angle can be detected through an encoder included in the joint device of the robot.
また、前記接触位置検出部は、前記ロボットの幾何情報を格納する幾何情報格納部と、前記ロボットの関節変数を格納する運動学情報格納部と、前記幾何情報及び関節変数を用いて前記ロボットのリンクと周辺環境間の接触位置を計算する接触位置計算部とを含むことができる。 The contact position detection unit includes a geometric information storage unit that stores geometric information of the robot, a kinematic information storage unit that stores joint variables of the robot, and the robot using the geometric information and joint variables. A contact position calculation unit that calculates a contact position between the link and the surrounding environment may be included.
更に、前記接触位置検出部は、前記接触位置に対する誤差を補正する誤差補正部を更に含むことができる。 Further, the contact position detection unit may further include an error correction unit that corrects an error with respect to the contact position.
また、前記誤差補正部は、前記周辺環境が凸な環境の場合に発生する接触誤差を補正できる。 In addition, the error correction unit can correct a contact error that occurs when the surrounding environment is a convex environment.
更に、前記接触位置検出部は、前記幾何情報の方位変化量の推定性能角によって前記幾何情報の交線を計算できる。 Further, the contact position detection unit can calculate the intersection line of the geometric information based on the estimated performance angle of the azimuth change amount of the geometric information.
また、前記接触状態制御部は、前記接触位置検出部で計算される接触位置を格納する接触位置格納部と、前記接触位置格納部に格納される接触位置によって前記ロボットのリンクに対する関節トルクを計算する関節トルク計算部とを含むことができる。 The contact state control unit calculates a joint torque for the link of the robot based on a contact position storage unit that stores a contact position calculated by the contact position detection unit and a contact position stored in the contact position storage unit. And a joint torque calculator.
更に、前記接触状態制御部は、前記接触位置検出部で計算される接触位置による接触ヤコビアン情報を計算するヤコビアン計算部を更に含むことができる。 The contact state control unit may further include a Jacobian calculation unit that calculates contact Jacobian information based on the contact position calculated by the contact position detection unit.
また、前記ヤコビアン計算部は、前記計算される接触位置によって前記接触ヤコビアン情報をリアルタイムで更新処理できる。 In addition, the Jacobian calculation unit can update the contact Jacobian information in real time according to the calculated contact position.
前記目的を達成するために、本発明の他の態様によれば、ロボットの幾何情報と運動学情報を用いて前記ロボットの動きが交差する部分を前記ロボットのリンクと周辺環境間の接触位置として検出する過程と、検出される前記接触位置によって前記ロボットのリンクに対する関節トルクを計算する過程と、計算される前記関節トルクによって前記ロボットの動きを制御する過程とを含むロボット制御装置のロボット制御方法を提供できる。 In order to achieve the above object, according to another aspect of the present invention, a portion where the movement of the robot intersects using the geometric information and kinematic information of the robot as a contact position between the link of the robot and the surrounding environment. A robot control method for a robot controller, comprising: a detecting step; a step of calculating a joint torque for the link of the robot based on the detected contact position; and a step of controlling the movement of the robot by the calculated joint torque. Can provide.
ここで、前記検出する過程は、前記ロボットのリンクの配列形態による表面情報の動き変化に対応する交点を前記接触位置として検出する過程を含むことができる。 Here, the detecting process may include a process of detecting, as the contact position, an intersection corresponding to a change in movement of surface information according to an arrangement form of the links of the robot.
また、前記検出する過程は、前記接触位置に対する誤差を補正する過程を含むことができる。 The detecting process may include a process of correcting an error with respect to the contact position.
更に、前記検出する過程は、前記幾何情報の方位変化量の推定性能角によって前記幾何情報の交線及び交点を計算する過程を含むことができる。 Further, the detecting step may include a step of calculating intersection lines and intersection points of the geometric information according to an estimated performance angle of the azimuth change amount of the geometric information.
また、前記計算する過程は、前記接触位置による接触ヤコビアン情報を計算する過程を更に含むことができる。 The calculating may further include calculating contact Jacobian information based on the contact position.
更に、前記接触ヤコビアン情報は、前記接触位置によってリアルタイムで更新され得る。 Further, the contact Jacobian information may be updated in real time according to the contact position.
本発明によれば、接触状況にある多関節ロボットに対する幾何情報と運動学情報を用いて動きが交差する部分を接触位置と判断することで、接触センサがなくても接触状態の多関節ロボットを安定的に制御できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to determine an articulated robot in a contact state without a contact sensor by determining a portion where movements intersect as a contact position using geometric information and kinematic information for the articulated robot in a contact state. There is an effect that it can be stably controlled.
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になる。しかしながら、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されることができ、但し、本実施形態は、本発明の開示が完全なようにし、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明は請求の範囲の範疇により定義されるだけである。明細書全体にわたって同一の図面符号は同一の構成要素を示す。 Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described in detail below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and can be realized in various forms different from each other, provided that the present embodiments complete the disclosure of the present invention. The present invention is provided to enable a person having ordinary knowledge in the technical field of the present invention to fully understand the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
以下、添付する図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態によるロボット制御装置に対するブロック図であって、大きく接触位置検出部100と接触状態制御部200とを含むことができる。
FIG. 1 is a block diagram of a robot control apparatus according to an embodiment of the present invention, and can largely include a contact
本発明の実施形態では、このような接触位置検出部100と接触状態制御部200を総称してロボット制御装置と称することにし、接触位置検出部100と接触状態制御部200は、それぞれ別個で動作するのではなく、相互補完的な関係にあることを周知する必要がある。
In the embodiment of the present invention, the contact
図1に示すように、接触位置検出部100は、幾何情報格納部102、運動学情報格納部104、接触位置計算部106、誤差補正部108などを含むことができる。
As shown in FIG. 1, the contact
ここで、幾何情報格納部102は、多関節ロボットの幾何情報、例えば接触が発生するロボットリンクの幾何情報を格納する機能を行える。ここで、幾何情報は、ロボットリンクの表面情報を含むことができ、この表面情報は、0次元モデル(点)又は1次元(直線)モデル又は2次元(平面)モデル又は3次元(立体)モデルのうちのいずれか1つのモデルを含むことができる。
Here, the geometric
運動学情報格納部104は、ロボットの運動学情報、例えばロボットの関節変数であるそれぞれの関節角度を格納する機能を行える。ロボットの関節変数は、ロボットの関節装置内に設けられたエンコーダ(図示せず)から受信され得る。このようなエンコーダは、本発明の技術分野において通常の知識を有する者であれば、容易に理解できるため、具体的な構成及び技術の説明は省略する。
The kinematics
接触位置計算部106は、幾何情報格納部102及び運動学情報格納部104に格納されている情報、例えば幾何情報及び運動学情報を用いてロボットリンクの接触位置情報を計算する機能を行える。
The contact
このとき、接触位置計算部106は、突然の接触による動きにも対応して接触位置情報を計算できるように、等価角度軸(equivalent angle-axis)技法を含むことができる。また、接触位置計算部104は、幾何情報格納部102に格納されている幾何情報間の交点の計算が不可能な場合にも接触位置情報を計算できるように、仮の(pseudo)接触位置計算技法を含むことができる。
At this time, the contact
誤差補正部108は、接触位置計算部106を通じて計算される接触位置情報を補正する機能を行える。具体的に、誤差補正部108は、幾何モデルを用いることによって発生し得る接触位置推定誤差を補正できる。
The
一方、接触状態制御部200は、接触位置格納部202、ヤコビアン計算部204、関節トルク計算部206などを含むことができる。
Meanwhile, the contact
ここで、接触位置格納部202は、接触位置検出部100の接触位置計算部106で計算された接触位置情報を格納する機能を行える。
Here, the contact
ヤコビアン計算部204は、接触位置計算部106で計算された接触位置情報による接触ヤコビアン情報を計算する機能を行える。ここで、接触ヤコビアン情報は、例えばロボットリンクのジョイント角度、動作座標系サーボ間の対応関係などを含むことができ、これらの情報は、接触位置計算部106で計算される接触位置情報によってリアルタイムで更新され得る。
The
関節トルク計算部206は、接触状態の制御のために接触位置格納部202に格納された接触位置情報とヤコビアン計算部204で計算される接触ヤコビアン情報を用いてトルク値を計算し、計算されるトルク値をロボット関節装置内の関節モータ(図示せず)に印加する機能を行える。このようなトルク値が関節モータに印加されることによって関節モータが駆動され得、関節モータの駆動によってエンコーダの関節変数が再び接触位置検出部100の運動学情報格納部104に提供される相互補完的な関係を形成できる。
The joint
接触状態にあるロボットの制御のために、関節トルク値ベクトルГは、次の式1のように示され得る。
以下では、前述した構成と共に本発明の実施形態によるロボット制御方法、具体的に多関節ロボットの接触位置検出方法と、それによる接触状態制御方法に関する具体的な実施形態をより詳細に記述する。 Hereinafter, a specific embodiment related to the robot control method according to the embodiment of the present invention, specifically the contact position detection method of the articulated robot, and the contact state control method based thereon will be described in more detail together with the above-described configuration.
図2は、図1の接触位置検出部100で接触位置を幾何学的に検出する場合を説明する概念図であって、関節により動きが可能なロボットのロボットリンク1が接触環境2により動きに制限があるとき、接触位置を検出する場合を説明する。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a case where the contact position is detected geometrically by the contact
まず、ロボットの特性上、関節角度情報を通じてロボットリンク1の配列形態(configuration)情報が分かり、この配列形態によるロボットリンクの幾何情報は、幾何情報格納部100に格納され得ることは周知の通りである。
First, the configuration information of the
図2に示す接触環境2とロボットリンク1間の接触状況で、ロボットの動きは接触位置により制限を受けられ得る。このとき、ロボットの動きによる幾何学的形状の動きも幾何情報格納部102を通じて追跡でき、ロボットの幾何学的な形状は、その動きにおいて交点Cを有するようになる。本発明の実施形態では、このような交点Cを動きに対する制限、即ち接触位置として推定できる。
In the contact state between the
図3は、図2で示した接触位置検出方法をより具体的に示す概念図である。理解を促進するために、ロボットのリンク形状が1次元モデル、例えば直線モデルで表現され得ると仮定すれば、接触が発生したロボットリンクの直線モデルを幾何情報格納部102に格納できる。
FIG. 3 is a conceptual diagram more specifically showing the contact position detection method shown in FIG. In order to facilitate understanding, assuming that the link shape of the robot can be expressed by a one-dimensional model, for example, a straight line model, the straight line model of the robot link where contact has occurred can be stored in the geometric
ロボットリンクの配列形態は、関節装置内に装着されるエンコーダを通じて把握可能であるため、ロボットの動きによる直線モデルの変化も追跡が可能である。このとき、直線モデルの方位(orientation)が一定量以上変化するとき、変化前/後の瞬間の直線モデル間の交点を計算することで、ロボットの動きに発生した制限位置を探すことができる。このとき、用いられる方位の変化量を「推定性能角」といい、このような推定性能角は、接触位置検出(推定)方法の実行如何と実行性能を決定するのに使用され得る。 Since the arrangement form of the robot link can be grasped through an encoder mounted in the joint device, a change in the linear model due to the movement of the robot can also be tracked. At this time, when the orientation of the linear model changes by a certain amount or more, it is possible to search for the restriction position generated in the movement of the robot by calculating the intersection between the linear models at the moment before / after the change. At this time, the amount of change in orientation used is referred to as an “estimated performance angle”, and such an estimated performance angle can be used to determine whether or not to execute the contact position detection (estimation) method.
このとき、接触位置検出方法は、2直線間の関係が絡んだ位置において交点を計算できない際にも接触位置を推定できる方法を含むことができる。例えば、直線が絡んだ位置関係において交点を計算できない際には、接触位置検出方法により2直線間の距離が最も近い点を計算することで、仮の接触位置を決定できる。 At this time, the contact position detection method can include a method in which the contact position can be estimated even when the intersection cannot be calculated at the position where the relationship between the two straight lines is entangled. For example, when an intersection cannot be calculated in a positional relationship involving straight lines, a temporary contact position can be determined by calculating a point where the distance between the two straight lines is the closest by the contact position detection method.
図4は、本発明の実施形態によって直線モデルを通じて接触位置を検出するにおいて図1の誤差補正部108の誤差補正技術を例示的に説明する概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram exemplarily explaining the error correction technique of the
接触位置推定アルゴリズムが幾何モデルの動きを追跡して交点を計算するため、図4のように、凸な環境(円形)との接触が発生する場合には誤差が発生し得る。 Since the contact position estimation algorithm tracks the movement of the geometric model and calculates the intersection point, an error may occur when contact with a convex environment (circular shape) occurs as shown in FIG.
このとき、誤差補正は次の[式2]のように、実際の接触位置と推定された接触位置間の誤差値の補正を通じてなされ得る。
前述した接触位置計算部106に含まれる「意図していない動きの分析」アルゴリズムは、以下のように、ロボットリンクの動きを等価角度軸技法を通じて分析することで、幾何モデルの動きを追跡できる。
図5は、本発明の実施形態によるロボット制御方法、具体的に多関節ロボットの接触位置検出方法を例示的に説明するフローチャートであって、接触位置推定方法の拡張された概念を例示したものである。 FIG. 5 is a flowchart illustrating a robot control method according to an embodiment of the present invention, specifically a contact position detection method for an articulated robot, and illustrates an expanded concept of the contact position estimation method. is there.
もし、接触するリンクの表面が2次元モデル、即ち平面的な幾何モデルである場合には、図6のように、平面モデルを適用して接触位置を計算できる。平面モデルの動きも接触位置により制限されるので、平面の形跡は、接触位置を含む直線を交線として残しながら変化するようになる。接触による動きの制限から発生する全ての交線は必ず接触点Cを含む(図6ではXで示す)直線となる。 If the surface of the contacting link is a two-dimensional model, that is, a planar geometric model, the contact position can be calculated by applying the planar model as shown in FIG. Since the movement of the plane model is also limited by the contact position, the trace of the plane changes while leaving a straight line including the contact position as an intersection line. All intersecting lines generated from the movement limitation due to the contact are always straight lines including the contact point C (indicated by X in FIG. 6).
図5に示すように、まずロボットが接触環境に対して最初の接触を認知する場合(S100)、接触位置計算部106は、幾何情報格納部102からの最初の平面モデルを適用した後、ロボットの制御による最初の平面モデルの方位変化量が推定性能角を超えるかを判断できる(S102)(S104)。この時には、正確な接触位置が分からない状態であるため、不安定な制御を行わざるを得ない。
As shown in FIG. 5, when the robot first recognizes the first contact with respect to the contact environment (S100), the contact
最初の平面モデルの方位変化量が推定性能角を超えるようになれば、接触位置計算部106は、最初の直線の交線情報を計算でき、これと共に幾何情報格納部102からの2番目の平面モデルを適用できる(S106)。この時も同様に、接触位置が分からない状態での不安定な制御である。
When the azimuth change amount of the first plane model exceeds the estimated performance angle, the contact
同様に、接触位置計算部106は、2番目の平面モデルの方位変化量が推定性能角を超えるかを判断でき(S108)、同様の方式で2番目の直線の交線を計算し、3番目の平面モデルを適用できる(S110)。
Similarly, the contact
このように計算された2つの交線は、接触位置という1つの共通した点を有しているので、その2直線の交点が結局のところ、接触位置として計算され得る(S112)(S114)。 Since the two intersecting lines calculated in this way have one common point called the contact position, the intersection of the two straight lines can be calculated as the contact position after all (S112) (S114).
このように接触位置が計算されれば、接触位置計算部106は、該当接触位置情報を接触状態制御部200に提供でき、接触状態制御部200は、接触位置格納部202内に該当接触位置情報を仮格納しながら、ヤコビアン計算部204を通じて接触位置による接触ヤコビアンを計算できる。
If the contact position is calculated in this way, the contact
また、接触状態制御部200は、関節トルク計算部206を通じて接触位置と接触ヤコビアンを用いて関節トルクを計算でき、計算される関節トルクは、図示を省略した関節モータに印加され得る。これにより、ロボットの安定した制御が実行され得る(S116)。
Further, the contact
このとき、本発明の実施形態では、このようなロボットの制御を行うにおいて追加される平面モデルの方位変化量を持続的にモニタリングでき、任意の平面モデルの方位変化量が推定性能角を超える場合に、任意の平面モデルに対する直線の交線を計算し、段階(S112)にフィードバックできる(S118)(S120)。 At this time, in the embodiment of the present invention, it is possible to continuously monitor the azimuth change amount of the plane model added in performing such robot control, and the azimuth change amount of any plane model exceeds the estimated performance angle. In addition, the intersection of straight lines with respect to an arbitrary plane model can be calculated and fed back to the step (S112) (S118) (S120).
図7は、図1のヤコビアン計算部110で接触ヤコビアン情報を計算する方法を例示的に説明する概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a method for calculating contact Jacobian information by the Jacobian calculation unit 110 of FIG.
前記接触位置推定方法により計算された接触位置によって接触ヤコビアン情報は、以下の[式6]を用いてリアルタイムで更新されるようにする。このとき、制御中心と接触位置は同一であってもよく、互いに異なってもよい。
図8及び図9は、本発明の実施形態によるロボット制御方法、具体的に接触位置検出方法の全般的な構成を整理したブロック図であって、接触位置推定方法及びそれと相互作用する接触状態制御方法の全体的な制御フレームワークブロックダイアグラムである。 8 and 9 are block diagrams in which the overall configuration of the robot control method according to the embodiment of the present invention, specifically, the contact position detection method, is arranged. The contact position estimation method and the contact state control interacting therewith are shown. 2 is an overall control framework block diagram of the method.
まず、接触が発生した状況で図8のように接触位置推定方法を開始できる。 First, the contact position estimation method can be started as shown in FIG.
初期の接触位置が分からない状態でロボットを制御するようになれば、意図していない動きが発生し得る。 If the robot is controlled without knowing the initial contact position, an unintended movement may occur.
この動きを分析した接触位置推定方法は、接触位置を推定することで、図9のように、前記接触状態制御部200の接触位置格納部202に接触位置を格納できる(S200)。
The contact position estimation method that analyzes this movement can store the contact position in the contact
その後、前述したような接触力制御空間と動き制御空間を定義できる(S202)。 Thereafter, the contact force control space and the motion control space as described above can be defined (S202).
ヤコビアン計算部204は、接触位置計算部106で推定された接触位置によって接触ヤコビアンを再構成できる(S204)。
The
与えられた接触位置によって接触空間で接触力が制御され、動き制御空間でロボットの動きが制御され得る(S206)。接触力の制御は、ロボットと環境の接触を維持させるための制御を行い、ロボットの動き制御は、接触位置を推定できる動きを作り出す。 The contact force is controlled in the contact space according to the given contact position, and the movement of the robot can be controlled in the motion control space (S206). The contact force control performs control for maintaining contact between the robot and the environment, and the robot motion control creates a motion that can estimate the contact position.
このような接触位置推定方法と接触状態制御方法は、相互補完的に作用できる。 Such a contact position estimation method and a contact state control method can act complementarily.
Claims (9)
前記接触位置検出部で検出される接触位置によって前記ロボットのリンクに対する関節トルクを計算し、計算される前記関節トルクによって前記ロボットの動きを制御する接触状態制御部と
を含むロボット制御装置。 A contact position detection unit that detects a portion where the movement of the robot intersects using the geometric information and kinematic information of the robot as a contact position between the link of the robot and the surrounding environment;
A robot control apparatus comprising: a contact state control unit that calculates joint torque with respect to the link of the robot based on the contact position detected by the contact position detection unit, and controls movement of the robot using the calculated joint torque.
前記ロボットの幾何情報を格納する幾何情報格納部と、
前記ロボットの関節変数を格納する運動学情報格納部と、
前記幾何情報及び関節変数を用いて前記ロボットのリンクと周辺環境間の接触位置を計算する接触位置計算部と、
前記接触位置に対する誤差を補正し、前記周辺環境が凸な環境の場合に発生する接触誤差を補正する誤差補正部と
を含むことを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。 The contact position detector is
A geometric information storage unit for storing geometric information of the robot;
A kinematics information storage unit for storing joint variables of the robot;
A contact position calculation unit that calculates a contact position between the link of the robot and the surrounding environment using the geometric information and joint variables;
The robot control device according to claim 1, further comprising: an error correction unit that corrects an error with respect to the contact position and corrects a contact error that occurs when the surrounding environment is a convex environment.
前記接触位置検出部で計算される接触位置を格納する接触位置格納部と、
前記接触位置格納部に格納される接触位置によって前記ロボットのリンクに対する関節トルクを計算する関節トルク計算部と、
前記接触位置検出部で計算される接触位置による接触ヤコビアン情報を計算し、前記計算される接触位置によって前記接触ヤコビアン情報をリアルタイムで更新処理するヤコビアン計算部と
を含むことを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。 The contact state controller is
A contact position storage unit that stores a contact position calculated by the contact position detection unit;
A joint torque calculator for calculating a joint torque for the link of the robot according to a contact position stored in the contact position storage;
2. A Jacobian calculation unit that calculates contact Jacobian information based on a contact position calculated by the contact position detection unit, and updates the contact Jacobian information in real time according to the calculated contact position. The robot control device described in 1.
検出される前記接触位置によって前記ロボットのリンクに対する関節トルクを計算し、前記接触位置によってリアルタイムで更新される接触ヤコビアン情報を計算する過程と、
計算される前記関節トルクによって前記ロボットの動きを制御する過程と
を含むロボット制御装置のロボット制御方法。 Detecting a portion where the movement of the robot intersects using the geometric information and kinematic information of the robot as a contact position between the link of the robot and the surrounding environment;
Calculating a joint torque for the link of the robot according to the detected contact position, and calculating contact Jacobian information updated in real time according to the contact position;
A robot control method for a robot control apparatus, comprising: controlling movement of the robot by the calculated joint torque.
前記ロボットのリンクの配列形態による表面情報の動き変化に対応する交点を前記接触位置として検出する過程と、
前記接触位置に対する誤差を補正する過程と、
前記幾何情報の方位変化量の推定性能角によって前記幾何情報の交線及び交点を計算する過程と
を含むことを特徴とする請求項8に記載のロボット制御装置のロボット制御方法。 The detecting process includes:
A process of detecting an intersection corresponding to a movement change of surface information according to an array form of the robot links as the contact position;
Correcting the error relative to the contact position;
The robot control method of the robot controller according to claim 8, further comprising: calculating an intersection line and an intersection point of the geometric information according to an estimated performance angle of an azimuth change amount of the geometric information.
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