JP2022061010A - ソフトロボットマニピュレータの特異点のない運動パラメータ化 - Google Patents
ソフトロボットマニピュレータの特異点のない運動パラメータ化 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022061010A JP2022061010A JP2021156403A JP2021156403A JP2022061010A JP 2022061010 A JP2022061010 A JP 2022061010A JP 2021156403 A JP2021156403 A JP 2021156403A JP 2021156403 A JP2021156403 A JP 2021156403A JP 2022061010 A JP2022061010 A JP 2022061010A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joint
- value
- continuous
- parameter
- joint parameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
- B25J9/1607—Calculation of inertia, jacobian matrixes and inverses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1635—Programme controls characterised by the control loop flexible-arm control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J18/00—Arms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J18/00—Arms
- B25J18/06—Arms flexible
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1615—Programme controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/163—Programme controls characterised by the control loop learning, adaptive, model based, rule based expert control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1653—Programme controls characterised by the control loop parameters identification, estimation, stiffness, accuracy, error analysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
- B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
- B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
- B25J9/1666—Avoiding collision or forbidden zones
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
本出願は、2020年10月5日に出願された、「SINGULARITY―FREE KINEMATIC PARAMETERIZATION OF SOFT ROBOT MANIPULATORS」という名称の米国仮特許出願第63/087,839号の優先権を主張する。この関連出願の主題は、参照により本明細書に組み込まれる。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
ロボットを制御するためのコンピュータ実装方法であって、上記方法は、
上記ロボットに含まれる第1の連続関節に関連付けられた第1の関節パラメータの第1の値と、上記第1の連続関節に関連付けられた第2の関節パラメータの第1の値を決定することであって、上記第1の関節パラメータは、上記連続関節の柔軟部分の曲げ半径を示し、上記第2の関節パラメータは、上記第1の連続関節の基部に対する上記連続関節の上記柔軟部分の回転を示す、上記決定することと、
上記第1の関節パラメータの上記第1の値と上記第2の関節パラメータの上記第1の値とに基づいて、上記ロボットの端部を最終目標位置に位置決めすることと、
を含む、上記コンピュータ実装方法。
(項目2)
上記第2の関節パラメータは、上記基部の基部法線ベクトルに対する上記連続関節の上記柔軟部分の上記回転を示す、上記項目に記載のコンピュータ実装方法。
(項目3)
上記第1の関節パラメータ及び上記第2の関節パラメータは、組み合わされて、上記端部の三次元空間内の一意の位置を示す、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目4)
上記第1の関節パラメータの上記第1の値と、上記第2の関節パラメータの上記第1の値とを決定することは、目的関数が上記ロボットアームの少なくとも1つの性能メトリックに関連付けられる制約付き最適化演算を実行することを含む、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目5)
上記ロボットアームの上記少なくとも1つの性能メトリックは、上記端部を上記最終目標位置に位置決めすることに関連付けられ、上記位置決め中に上記ロボットの少なくとも一部分がたどる経路の衝突回避係数、上記ロボットアームの1つまたは複数のアクチュエータに関連付けられたアクチュエータトルク係数、エネルギー消費係数、及び、時間消費係数、の1つまたは複数を含む、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目6)
上記第1の関節パラメータの上記第1の値及び上記第2の関節パラメータの上記第1の値を決定することは、上記第1の関節パラメータの第2の値及び上記第2の関節パラメータの第2の値に基づく、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目7)
上記第1の関節パラメータの上記第2の値及び上記第2の関節パラメータの上記第2の値は、上記連続関節の上記端部の初期位置及び初期の向きを示す、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目8)
上記第1の関節パラメータの上記第2の値及び上記第2の関節パラメータの上記第2の値は、上記連続関節の上記端部の中間位置及び中間の向きを示す、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目9)
上記中間目標位置は、上記端部の上記初期位置と上記最終目標位置との間に配置される、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目10)
上記第1の関節パラメータ及び上記第2の関節パラメータの追加の値を、
上記第1の関節パラメータの上記第1の値と上記第1の関節パラメータの第2の値との間を補間して、上記第1の関節パラメータの1つまたは複数の追加の値を生成することと、
上記第2の関節パラメータの上記第1の値と上記第2の関節パラメータの第2の値との間を補間して、上記第2の関節パラメータの1つまたは複数の追加の値を生成することとによって、
生成することをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目11)
命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、上記命令は、プロセッサによって実行されると、上記プロセッサに、
上記ロボットに含まれる第1の連続関節に関連付けられた第1の関節パラメータの第1の値と、上記第1の連続関節に関連付けられた第2の関節パラメータの第1の値とを決定するステップであって、上記第1の関節パラメータは、上記連続関節の柔軟部分の曲げ半径を示し、上記第2の関節パラメータは、上記第1の連続関節の基部に対する上記連続関節の上記柔軟部分の回転を示す、上記決定するステップと、
上記第1の関節パラメータの上記第1の値と上記第2の関節パラメータの上記第1の値とに基づいて、上記ロボットの端部を最終目標位置に位置決めするステップと、
を実行させる、上記非一時的コンピュータ可読媒体。
(項目12)
上記第2の関節パラメータは、上記基部の基部法線ベクトルに対する上記連続関節の上記柔軟部分の上記回転を示す、上記項目に記載のコンピュータ実装方法。
(項目13)
上記第1の関節パラメータ及び上記第2の関節パラメータは、組み合わされて、上記端部の三次元空間内の一意の位置を示す、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目14)
上記第1の関節パラメータの上記第1の値と上記第2の関節パラメータの上記第1の値とを決定することは、上記ロボットアームの順運動学モデルを反転させて、上記ロボットに含まれる複数の連続関節に関連付けられた状態変数値のベクトルを生成することを含み、上記複数の状態変数値に対応する複数の状態変数は、上記複数の連続関節に含まれる各連続関節に関して、上記連続関節の柔軟部分の曲げ半径を示す第3の関節パラメータと、上記連続関節の基部に対する上記連続関節の上記柔軟部分の回転を示す第4の関節パラメータとを含む、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目15)
上記ロボットアームの上記順運動学モデルは、上記状態変数を含む三角方程式のセットに基づく、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目16)
上記ロボットアームの上記順運動学モデルは、上記複数の連続関節のそれぞれについて再帰的に解くことができる三角方程式を含む、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目17)
上記順運動学モデルにおいて、上記複数の連続関節に含まれる各連続関節は、上記第3の関節パラメータに関連付けられた第1の自由度と上記第4の関節パラメータに関連付けられた第2の自由度とを超えない、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目18)
上記第1の関節パラメータの上記第1の値と上記第2の関節パラメータの上記第1の値とを決定することは、上記端部の上記最終目標位置及び上記端部の上記最終的な目標の向きとに基づく、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目19)
上記ロボットの上記端部を上記最終目標位置に位置決めすることは、上記柔軟部分を、
上記第1の関節パラメータの上記第1の値に対応する曲げ半径で変形させることと、
上記第2の関節パラメータの上記第1の値に対応する回転によって、上記基部に対して回転させることと、
を含む、上記項目のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
(項目20)
連続関節を含むロボットと、
命令を記憶するメモリと、
コントローラと、を備えるシステムであって、上記コントローラは、上記メモリに通信可能に結合され、上記命令を実行するとき、
上記ロボットに含まれる第1の連続関節に関連付けられた第1の関節パラメータの第1の値と、上記第1の連続関節に関連付けられた第2の関節パラメータの第1の値とを決定することであって、上記第1の関節パラメータは、上記連続関節の柔軟部分の曲げ半径を示し、上記第2の関節パラメータは、上記第1の連続関節の基部に対する上記連続関節の上記柔軟部分の回転を示す、上記決定することと、
上記第1の関節パラメータの上記第1の値と上記第2の関節パラメータの上記第1の値とに基づいて、上記ロボットの端部を最終目標位置に位置決めさせることと、を行うように構成される、上記システム。
(摘要)
ロボットを制御するためのコンピュータ実装方法であって、ロボットに含まれる第1の連続関節に関連付けられた第1の関節パラメータの第1の値と、第1の連続関節に関連付けられた第2の関節パラメータの第1の値とを決定することであって、第1の関節パラメータは、連続関節の柔軟部分の曲げ半径を示し、第2の関節パラメータは、第1の連続関節の基部に対する連続関節の柔軟部分の回転を示す、決定することと、第1の関節パラメータの第1の値と第2の関節パラメータの第1の値とに基づいて、ロボットの端部を最終目標位置に位置決めすることと、を含む方法。
図1は、実施形態の1つまたは複数の態様を実装するように構成された連続体ロボット100の概念図であり、図2は、様々な実施形態による、連続体ロボット100のロボットアーム101のより詳細な図である。図に示すように、連続体ロボット100は、ロボットアーム101と、ロボットアーム101の動作を制御するように構成されたコントローラ150とを含む。いくつかの実施形態では、連続体ロボット100は、連続体ロボット100を取り巻く環境に関連するセンサ入力191を提供する1つまたは複数のセンサ190をさらに含む。そのようなセンサ入力は、光学センサ情報、温度情報、モーションセンサ情報(例えば、ジャイロスコープ及び/または加速度計情報)など、連続体ロボット100の操作を容易にすることができる任意の技術的に実現可能なセンサ生成情報を含み得る。
様々な実施形態によると、本明細書に記載の新しいパラメータ化モデルは、全ての場合において特異点がないままでありながら、連続体ロボットアームの柔軟性に対応する。実施形態では、2つの自由度、すなわち、連続関節の曲げ半径と、連続関節の剛性基部に対する連続関節の柔軟部分(例えば、スパイン部分)の回転とが、連続体ロボットの各連続関節に関連付けられている。さらに、連続体ロボットに含まれる各連続関節について、連続関節の曲げ半径が連続関節の1つのパラメータとして定義され、連続関節の柔軟部分の回転が別のパラメータとして定義される。このようなパラメータ化方法を使用して、各連続関節に対して、関節の位置、速度、及び加速度の下限と上限を設定することができる。さらに、このようなパラメータ化では、連続体ロボットの運動学は、比較的少数のパラメータを使用して定義することができ、これによって、順運動学、逆運動学、及び軌道計画の問題の計算効率の高いソリューションが大幅に促進される。さらに、本明細書に記載のパラメータ化は、反復法(例えば、ニュートンラプソン)のヤコビアン計算を使用して逆運動学的問題を解決することを可能にする単純な運動学式をもたらす。三次元空間における連続体ロボット100のパラメータ化の実施形態を図3と併せて以下に説明する。
=ロボットアーム101の基部の(例えば、原点0に対する)位置ベクトル、
=ロボットアーム101の基部の接線ベクトル、及び、
=ロボットアーム101の基部の法線ベクトルが定義される。さらに、実施形態では、ロボットアーム101の各連続関節に対して以下のパラメータが定義される。すなわち、
=連続関節iの基部の接線ベクトル、
=連続関節iの基部の法線ベクトル、
に対する関節iの回転、ここで、i=1は、連続関節110を指し、i=2は、連続関節120を指し、i=3は、連続関節130を指す。
は、ロボットアーム101の基部平面301に配置され、ロボットアーム101の接線ベクトル
は、連続関節iの基部に関連付けられた平面に配置され、連続関節iの接線ベクトル
に垂直である。連続関節110について、法線ベクトル
は、法線ベクトル
と同一平面上にあるが、ロボットアーム101の他の各連続関節については、法線ベクトル
は、法線ベクトル
と同一平面上にはなく、ほとんどの場合、法線ベクトル
を含む平面と平行な平面にもないことに留意されたい。
及び接線ベクトル
で示すことができる。従って、冗長な自由度は、本明細書で説明するパラメータ化では採用されず、これにより、順運動学及び逆運動学の問題を解決する際の計算の効率が可能になる。さらに、本明細書で説明するパラメータ化は、多数の連続関節を有するロボットアームをシミュレートするときに、ロボットアーム101の関節位置の直接的な順次追加を可能にする。
次に、ロボットアーム101の運動モデルを、ロボットアーム101の上記のパラメータ化に基づいて説明する。運動モデルは、順運動学の問題と逆運動学の問題の解決を可能にする。順運動学では、状態変数のセット
状態変数のセットの値を計算することによって、決定される。従って、
は、状態変数(すなわち、関節の半径
及び関節の回転θi)のベクトルを示す。このような実施形態では、ロボットアーム101の順運動モデルは
で示され、目標エンドエフェクタ位置は
で示され、
は式1で表すことができる。
及び法線ベクトルを
は、式2及び3によって表され、ここで、
は、それぞれ、連続関節iの基部、スパイン、及び上部の長さを表す。
と定義される。このような実施形態では、接線ベクトル
法線ベクトル
及び基底ベクトル
は、ロボットアーム101の各連続関節の基部でデカルト座標フレームを形成する。式2、3、及び4を使用すると、基底ベクトル
は式5で表すことができる。
基底ベクトル
の値、及び最下部ノード
の位置を見つけることができる。
が無限大になる傾向がある場合(つまり、連続関節iが直線になる場合)、
はゼロになる傾向があることに注意する。その結果、式2は式7に簡約され、式3は式8に簡約され、式4は式9に簡約され、式6は式10に簡約される。
が決定される。いくつかの実施形態では、
ここで、
は、連続体ロボットアームのエンドエフェクタの位置であり、
は、連続体ロボットアームの運動モデルを形成する順運動学方程式、例えば、式2~6のシステムを表す。m個の関節を含む連続体ロボットについては、各関節に2つの自由度が関連付けられているため、連続体ロボットは、合計で2mの自由度を有する。従って、2つ以上の連続関節を備えた連続体ロボットは冗長マニピュレータであり、式11には無限の数の解がある。ただし、式11の状態変数のセットの値
を決定するための当分野で既知の様々な技術、例えば、疑似逆法、ヤコビアン転置法、または減衰最小二乗法がある。
いくつかの実施形態では、連続体ロボットの運動計画は、式1~11によって上記で説明された運動モデルを使用して実施される。このような実施形態では、そのような運動計画は、運動、タスク、及び他の動作が連続体ロボットによって実行されることを可能にする。このような実施形態では、状態変数のセットに対して決定された値
が、連続体ロボットで採用されて、目標位置及び/または向きへのエンドエフェクタ(及び、いくつかの実施形態では、連続体ロボットの1つまたは複数の他の部分)の動きを生じさせる。いくつかの実施形態では、連続体ロボットの状態変数のセットに対して決定された値
が採用されて、エンドエフェクタ(及び、いくつかの実施形態では、連続体ロボットの1つまたは複数の他の部分)の目標軌道に沿った目標位置及び/または向きへの動きを生じさせる。このような実施形態の1つを、図4と併せて以下に説明する。
を決定する。とりわけ、擬似逆法、ヤコビアン転置法、または減衰最小二乗法を実行することを含む、当技術分野で既知の任意の技術をコントローラ150によって使用して、式1~10を介してステップ403の値を決定することができる。式1~10は三角方程式であり、簡単に解くことができるため、ステップ403のプロセスは計算コストが低く、すばやく実行できる。従って、いくつかの実施形態では、コンピュータ実装方法400を、ロボットアーム101のリアルタイム制御に使用することができる。さらに、方程式1~10の係数は常に可逆であるため、常に解がある。従って、特異点も回避される。
を決定するときに、1つまたは複数の追加の基準を制約として含むことができる。例えば、そのような追加の基準は、エンドエフェクタ140(または、ロボットアーム101の何らかの他の構成要素)が目標位置にあるとき、ロボットアーム101の少なくとも一部がたどる経路の衝突回避係数、ロボットアームの1つまたは複数のアクチュエータに関連付けられたアクチュエータトルク係数、エネルギー消費係数、及び、時間消費係数など、ロボットアーム101の1つまたは複数の性能メトリックを含むことができる。
を決定するときにロボットアーム101の1つまたは複数の性能メトリックが考慮される実施形態では、1つまたは複数の性能メトリックに関して任意の従来の最適化方法を使用することができる。従って、このような実施形態では、状態変数のセットの値
は、1つまたは複数の性能メトリックが最小化される(場合によっては最大化される)場合に決定される。例えば、考慮される性能メトリックがロボットアーム101の各連続関節に適用されるトルクの合計である実施形態では、状態変数のセットの値
は、勾配ベースの制約付き最適化方法または演算を使用して決定することができる。このような実施形態では、目的関数は、エンドエフェクタ140が目標位置にあるときに、エンドエフェクタ140で所与のペイロードを保持するのに必要な総トルクである。
が決定されていない残りの目標位置があるかどうかを決定する。「はい」の場合、コンピュータ実装方法400はステップ405に進む。「いいえ」の場合、コンピュータ実装方法400はステップ402に戻る。
を生成する。いくつかの実施形態では、コントローラ150は、隣接する目標位置に関連付けられた値の間に補間を適用して、ステップ405で値を生成する。いくつかの実施形態では、1つの目標位置から別の目標位置へのより滑らかな経路を達成するために、コントローラ150は、3次多項式法及び/または3次スプライン法を使用して、2つの隣接する目標位置間の補間を完了する。いくつかの実施形態では、コントローラ150はまた、エンドエフェクタ140及び/またはロボットアーム101の他の構成要素に関連付けられた速度情報及び/または加速度情報を使用して、ある目標位置から別の目標位置へのより滑らかな経路を達成する。
図5は、様々な実施形態の1つまたは複数の態様を実装するように構成されたコンピューティングデバイス500のブロック図である。従って、コンピューティングデバイス500は、コントローラ150の実装に関連するコンピューティングデバイス、及び/または連続体ロボット100に関連する任意の他のコンピューティングデバイスであってよい。コンピューティングデバイス500は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、または入力を受信し、データを処理し、制御信号を生成し、画像を表示するように構成された任意の他のタイプのコンピューティングデバイスであってよい。コンピューティングデバイス500は、メモリ510に常駐することができるコンピュータ実装方法400及び/または他の適切なソフトウェアアプリケーションを実行するように構成される。本明細書に記載のコンピューティングデバイスは例示的なものであり、他の技術的に実現可能な任意の構成が本開示の範囲内にあることに留意されたい。
Claims (12)
- ロボットを制御するためのコンピュータ実装方法であって、前記方法は、
前記ロボットに含まれる第1の連続関節に関連付けられた第1の関節パラメータの第1の値と、前記第1の連続関節に関連付けられた第2の関節パラメータの第1の値を決定することであって、前記第1の関節パラメータは、前記連続関節の柔軟部分の曲げ半径を示し、前記第2の関節パラメータは、前記第1の連続関節の基部に対する前記連続関節の前記柔軟部分の回転を示す、前記決定することと、
前記第1の関節パラメータの前記第1の値と前記第2の関節パラメータの前記第1の値とに基づいて、前記ロボットの端部を最終目標位置に位置決めすることと、
を含む、前記コンピュータ実装方法。 - 前記第2の関節パラメータは、前記基部の基部法線ベクトルに対する前記連続関節の前記柔軟部分の前記回転を示す、請求項1に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記第1の関節パラメータ及び前記第2の関節パラメータは、組み合わされて、前記端部の三次元空間内の一意の位置を示す、請求項1に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記第1の関節パラメータの前記第1の値と、前記第2の関節パラメータの前記第1の値とを決定することは、目的関数が前記ロボットアームの少なくとも1つの性能メトリックに関連付けられる制約付き最適化演算を実行することを含む、請求項1に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記ロボットアームの前記少なくとも1つの性能メトリックは、前記端部を前記最終目標位置に位置決めすることに関連付けられ、前記位置決め中に前記ロボットの少なくとも一部分がたどる経路の衝突回避係数、前記ロボットアームの1つまたは複数のアクチュエータに関連付けられたアクチュエータトルク係数、エネルギー消費係数、及び、時間消費係数、の1つまたは複数を含む、請求項4に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記第1の関節パラメータの前記第1の値及び前記第2の関節パラメータの前記第1の値を決定することは、前記第1の関節パラメータの第2の値及び前記第2の関節パラメータの第2の値に基づく、請求項1に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記第1の関節パラメータの前記第2の値及び前記第2の関節パラメータの前記第2の値は、前記連続関節の前記端部の初期位置及び初期の向きを示す、請求項6に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記第1の関節パラメータの前記第2の値及び前記第2の関節パラメータの前記第2の値は、前記連続関節の前記端部の中間位置及び中間の向きを示す、請求項6に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記中間目標位置は、前記端部の前記初期位置と前記最終目標位置との間に配置される、請求項8に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記第1の関節パラメータ及び前記第2の関節パラメータの追加の値を、
前記第1の関節パラメータの前記第1の値と前記第1の関節パラメータの第2の値との間を補間して、前記第1の関節パラメータの1つまたは複数の追加の値を生成することと、
前記第2の関節パラメータの前記第1の値と前記第2の関節パラメータの第2の値との間を補間して、前記第2の関節パラメータの1つまたは複数の追加の値を生成することとによって、
生成することをさらに含む、請求項6に記載のコンピュータ実装方法。 - 命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記ロボットに含まれる第1の連続関節に関連付けられた第1の関節パラメータの第1の値と、前記第1の連続関節に関連付けられた第2の関節パラメータの第1の値とを決定するステップであって、前記第1の関節パラメータは、前記連続関節の柔軟部分の曲げ半径を示し、前記第2の関節パラメータは、前記第1の連続関節の基部に対する前記連続関節の前記柔軟部分の回転を示す、前記決定するステップと、
前記第1の関節パラメータの前記第1の値と前記第2の関節パラメータの前記第1の値とに基づいて、前記ロボットの端部を最終目標位置に位置決めするステップと、
を実行させる、前記非一時的コンピュータ可読媒体。 - 連続関節を含むロボットと、
命令を記憶するメモリと、
コントローラと、を備えるシステムであって、前記コントローラは、前記メモリに通信可能に結合され、前記命令を実行するとき、
前記ロボットに含まれる第1の連続関節に関連付けられた第1の関節パラメータの第1の値と、前記第1の連続関節に関連付けられた第2の関節パラメータの第1の値とを決定することであって、前記第1の関節パラメータは、前記連続関節の柔軟部分の曲げ半径を示し、前記第2の関節パラメータは、前記第1の連続関節の基部に対する前記連続関節の前記柔軟部分の回転を示す、前記決定することと、
前記第1の関節パラメータの前記第1の値と前記第2の関節パラメータの前記第1の値とに基づいて、前記ロボットの端部を最終目標位置に位置決めさせることと、を行うように構成される、前記システム。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202063087839P | 2020-10-05 | 2020-10-05 | |
US63/087,839 | 2020-10-05 | ||
US17/319,502 | 2021-05-13 | ||
US17/319,502 US20220105627A1 (en) | 2020-10-05 | 2021-05-13 | Singularity-free kinematic parameterization of soft robot manipulators |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022061010A true JP2022061010A (ja) | 2022-04-15 |
JP7250089B2 JP7250089B2 (ja) | 2023-03-31 |
Family
ID=78134788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021156403A Active JP7250089B2 (ja) | 2020-10-05 | 2021-09-27 | ソフトロボットマニピュレータの特異点のない運動パラメータ化 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220105627A1 (ja) |
EP (1) | EP3978203A1 (ja) |
JP (1) | JP7250089B2 (ja) |
CN (1) | CN114378809A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3138059A1 (fr) * | 2022-07-22 | 2024-01-26 | Davaï!Jpl | Robot équipé d’un bras souple déployable par éversion et son utilisation dans des zones confinées |
CN115741773A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-07 | 康荣杰 | 一种大扭转刚度连续体关节 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140277741A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Robots and methods of controlling the same |
US20160016319A1 (en) * | 2010-07-08 | 2016-01-21 | Vanderbilt University | Continuum devices and control methods thereof |
US20190015978A1 (en) * | 2017-07-17 | 2019-01-17 | Canon Usa Inc. | Continuum robot control methods and apparatus |
JP2019166307A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | キヤノン株式会社 | 連続体ロボット制御装置、連続体ロボット制御方法及びプログラム |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3808321B2 (ja) * | 2001-04-16 | 2006-08-09 | ファナック株式会社 | ロボット制御装置 |
KR20150084552A (ko) * | 2014-01-14 | 2015-07-22 | 삼성전자주식회사 | 수술 로봇 제어 방법 |
GB201509887D0 (en) * | 2015-06-08 | 2015-07-22 | Univ Strathclyde | Remote operations system |
US11103992B2 (en) * | 2017-02-28 | 2021-08-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus of continuum robot |
US10967504B2 (en) * | 2017-09-13 | 2021-04-06 | Vanderbilt University | Continuum robots with multi-scale motion through equilibrium modulation |
CN109015655A (zh) * | 2018-09-06 | 2018-12-18 | 清华大学深圳研究生院 | 蛇形机器人运动控制与末端定位方法及装置、存储介质 |
EP3930615A1 (en) * | 2019-02-28 | 2022-01-05 | Koninklijke Philips N.V. | Feedforward continuous positioning control of end-effectors |
CN110587589B (zh) * | 2019-08-16 | 2022-05-27 | 内蒙古工业大学 | 基于sma驱动的弯曲单元体及蛇形软体机器人 |
-
2021
- 2021-05-13 US US17/319,502 patent/US20220105627A1/en active Pending
- 2021-09-27 JP JP2021156403A patent/JP7250089B2/ja active Active
- 2021-09-28 EP EP21199628.5A patent/EP3978203A1/en active Pending
- 2021-09-30 CN CN202111162101.5A patent/CN114378809A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160016319A1 (en) * | 2010-07-08 | 2016-01-21 | Vanderbilt University | Continuum devices and control methods thereof |
US20140277741A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Robots and methods of controlling the same |
JP2014180751A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-29 | Samsung Electronics Co Ltd | ロボット及びその制御方法 |
US20190015978A1 (en) * | 2017-07-17 | 2019-01-17 | Canon Usa Inc. | Continuum robot control methods and apparatus |
JP2019058648A (ja) * | 2017-07-17 | 2019-04-18 | キヤノン ユーエスエイ, インコーポレイテッドCanon U.S.A., Inc | 連続体ロボット制御方法および装置 |
JP2019166307A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | キヤノン株式会社 | 連続体ロボット制御装置、連続体ロボット制御方法及びプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7250089B2 (ja) | 2023-03-31 |
EP3978203A1 (en) | 2022-04-06 |
US20220105627A1 (en) | 2022-04-07 |
CN114378809A (zh) | 2022-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7222803B2 (ja) | 軌道計画装置、軌道計画方法及びプログラム | |
JP6576255B2 (ja) | ロボット軌道生成方法、ロボット軌道生成装置、および製造方法 | |
Ananthanarayanan et al. | Real-time Inverse Kinematics of (2n+ 1) DOF hyper-redundant manipulator arm via a combined numerical and analytical approach | |
JP7250089B2 (ja) | ソフトロボットマニピュレータの特異点のない運動パラメータ化 | |
JP3655083B2 (ja) | ロボットの位置決めを行うインタフェース装置 | |
Dinçer et al. | Improved trajectory planning of an industrial parallel mechanism by a composite polynomial consisting of Bézier curves and cubic polynomials | |
JP6501470B2 (ja) | 軌道生成方法、軌道生成装置、ロボット装置、プログラム及び記録媒体 | |
JP2019193975A (ja) | ロボット軌道生成方法、ロボット軌道生成装置、および製造方法 | |
Liu et al. | Design and motion planning of a 7-DOF assembly robot with heavy load in spacecraft module | |
Pikalov et al. | Vector model for solving the inverse kinematics problem in the system of external adaptive control of robotic manipulators | |
Andrade et al. | A comparative analysis of kinematics of industrial robot KUKA KR 60–3 using scientific computing languages | |
Tang et al. | A serpentine curve based motion planning method for cable-driven snake robots | |
JP2020075329A (ja) | シミュレーション装置、制御システム、ロボットシステム、シミュレーション方法、プログラム及び記録媒体 | |
Dash et al. | Inverse kinematics solution of a 6-DOF industrial robot | |
CN114378860B (zh) | 软体机器人操纵器的生成式设计技术 | |
Song et al. | Efficient formulation approach for the forward kinematics of the 3-6 Stewart-Gough platform | |
Enferadi et al. | A virtual power algorithm for dynamics analysis of a 3-RRcP spherical parallel robot using the screw theory | |
JP2004148448A (ja) | 位置決め演算方法および位置決め演算装置ならびに多関節マニピュレータ | |
Lai | A fast task planning system for 6R articulated robots based on inverse kinematics | |
Ji et al. | A Spatial Path Following Method for Hyper-Redundant Manipulators by Step-by-Step Search and Calculating | |
Chappell et al. | Kinematic control of a three-fingered and fully adaptive end-effector using a Jacobian matrix | |
Jaladi et al. | Inverse kinematics analysis of serial manipulators using genetic algorithms | |
KR102624551B1 (ko) | 회전 변위의 제약이 없는 다관절 로봇의 작업공간 유연제어방법 | |
JP7424122B2 (ja) | シミュレーション装置およびプログラム | |
Scarcia et al. | Local online planning of coordinated manipulation motion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210927 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221012 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221021 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230302 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230320 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7250089 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |