JP7230128B2 - ロボット作業の学習方法及びロボットシステム - Google Patents
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Description
u:行為(下位制御器の立場では命令)
xt:1:1秒からt秒までの状態
ここで、行為は、ロボット装置のエンドエフェクタの姿勢やモータのトルク(又は電流)であってもよい。また、行為は、ベクトル場(vector field)で表される状態・トルク関数であってもよく、下位制御器を構成するパラメータセットの部分集合であってもよい。
110 ロボット装置
112 検知部
113 駆動部
114a 上位制御器
114b 下位制御器
120 インタフェース装置
130 データベース
140 学習部
Claims (20)
- 作業の形態によって異なる力情報が要求される作業を行うように構成されるロボット装置と、
前記ロボット装置を指導できるように操作可能に形成され、前記ロボット装置に対して前記作業の指導が行われる間、前記力情報に基づいてハプティックフィードバックを出力するインタフェース装置と、
前記ハプティックフィードバックを出力する前記インタフェース装置により前記作業の指導が行われる間、前記ロボット装置の作業環境に関する第1情報、前記ロボット装置の駆動状態に関する第2情報、及び前記ロボット装置に加えられる外力に関する前記力情報を検知するように構成された検知部と、
前記第1情報及び前記第2情報を用いて、前記作業に関する前記ロボット装置の動作を学習する学習部とを含み、
前記学習部は、前記力情報、前記第1情報、及び前記第2情報に基づいて、前記作業の学習を行うことによって、前記作業を行うポリシーを導出するように構成され、
前記ロボット装置は、前記導出したポリシーを使用して、前記作業を自律的に行うように構成される、ことを特徴とするロボットシステム。 - 前記インタフェース装置は、前記外力に基づいて前記ハプティックフィードバックを出力することを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記ハプティックフィードバックは、前記力情報に基づいて前記ロボット装置を指導できるように、前記インタフェース装置からユーザに前記外力に対応する力を伝達するものであることを特徴とする請求項2に記載のロボットシステム。
- 前記第1情報は、前記力情報に基づいて前記ロボット装置を指導することによって変化する前記作業環境に関する情報であり、前記第2情報は、前記力情報に基づいて前記ロボット装置を指導することによって変化する前記駆動状態に関する情報であることを特徴とする請求項3に記載のロボットシステム。
- 前記ロボット装置は、
前記インタフェース装置から前記作業の指導命令を受信する下位制御器と、
前記下位制御器による制御の下で前記作業の指導命令に応じた駆動を行う駆動部と、
前記下位制御器を制御して前記駆動部を駆動する上位制御器とを含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - 前記下位制御器は、前記インタフェース装置から前記作業の指導命令を受信して前記駆動部を制御し、前記力情報としてハプティック情報を前記インタフェース装置に送信することを特徴とする請求項5に記載のロボットシステム。
- 前記学習部は、前記第1情報及び前記第2情報を用いて、前記作業の学習を行って前記上位制御器の少なくとも一部を導出することを特徴とする請求項5に記載のロボットシステム。
- 前記上位制御器は、前記学習に基づいて前記ロボット装置が前記作業を自律的に行えるように、前記下位制御器に対する制御命令を生成することを特徴とする請求項7に記載のロボットシステム。
- 前記上位制御器は、前記ロボット装置を駆動するように予め設定された第1制御部と、前記学習により導出されて前記第1制御部と連動する第2制御部とを備えることを特徴とする請求項7に記載のロボットシステム。
- 前記第1情報及び前記第2情報は、前記作業の指導命令と共に時系列データとしてデータベースに保存され、
前記学習部は、前記時系列データを用いて前記上位制御器を導出することを特徴とする請求項5に記載のロボットシステム。 - 前記駆動部は、Quasi-Direct-Drive方式で駆動されるモータを備えることを特徴とする請求項5に記載のロボットシステム。
- 前記検知部は、前記モータの出力端にかかる力を入力端の電気エネルギーで検知することにより、前記力情報を検出することを特徴とする請求項11に記載のロボットシステム。
- 前記第1情報は、撮影画像、オブジェクトとの距離及び作業環境の温度の少なくとも1つを含み、
前記第2情報は、モータの角度、加速度及び角速度、並びに前記モータに供給されるトルク又は電流の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1~12のいずれか一項に記載のロボットシステム。 - インタフェース装置による、作業の形態によって異なる力情報が要求される作業の指導が可能なロボット装置において、
前記ロボット装置は、
前記インタフェース装置から前記作業の指導命令を受信する第1制御器と、
多関節を備え、前記第1制御器による制御の下で前記作業の指導命令に応じた駆動を行う駆動部と、
前記第1制御器による制御の下で前記駆動部が駆動される間、前記ロボット装置の作業環境に関する第1情報、前記ロボット装置の駆動状態に関する第2情報、及び前記ロボット装置に加えられる外力に関する力情報を検知する検知部と、
前記第1制御器を制御して前記駆動部を駆動する第2制御器とを含み、
前記ロボット装置は、前記第1情報及び前記第2情報を用いて、前記作業の学習を行い、
前記第2制御器は、前記学習に基づいて前記ロボット装置が前記作業を自律的に行えるように、前記第1制御器に対する制御命令を生成し、
前記作業の学習を行うことによって前記作業を行うためのポリシーが、前記力情報、前記第1情報、及び前記第2情報に基づいて導出され、
前記ロボット装置は、前記導出したポリシーを使用して、前記作業を自律的に行うように構成される、ことを特徴とするロボット装置。 - 前記第1制御器は、前記作業の指導命令に基づいて前記駆動部を制御する間、前記駆動部の外力をハプティック情報として前記インタフェース装置に送信することを特徴とする請求項14に記載のロボット装置。
- 前記第1情報は、前記ハプティック情報に基づいて前記ロボット装置を指導することによって変化する前記作業環境に関する情報であり、前記第2情報は、前記ハプティック情報に基づいて前記ロボット装置を指導することによって変化する前記駆動状態に関する情報であることを特徴とする請求項15に記載のロボット装置。
- 前記第2制御器の少なくとも一部は、前記第1情報及び前記第2情報を用いて、前記作業の学習を行うことにより導出されることを特徴とする請求項14~16のいずれか一項に記載のロボット装置。
- ロボット作業の学習方法において、
インタフェース装置に対する外部操作に基づいて、作業の形態によって異なる力情報が要求されるロボット作業の指導が行われるステップと、
前記インタフェース装置が、前記外部操作に対応する駆動命令をロボット装置に送信し、前記ロボット装置から前記ロボット作業で発生する力に関する情報を受信してハプティックフィードバックを出力するステップと、
前記駆動命令に基づいて前記ロボット装置が前記ロボット作業を行う間、前記ロボット装置の作業環境に関する第1情報、前記ロボット装置の駆動状態に関する第2情報、及び前記ロボット装置に加えられる前力情報を検知するステップと、
前記第1情報及び前記第2情報を用いて前記ロボット作業の学習を行うステップとを含み、
前記ロボット作業の学習を行うことによって前記ロボット作業を行うためのポリシーが、前記力情報、前記第1情報、及び前記第2情報に基づいて導出され、
前記ロボット装置は、前記導出したポリシーを使用して、前記ロボット作業を自律的に実行するように構成される、ことを特徴とするロボット作業の学習方法。 - 前記ロボット作業の学習により前記ロボット装置の制御器の少なくとも一部が導出され、前記制御器により前記ロボット装置が自律的に作業を行うステップをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載のロボット作業の学習方法。
- 前記制御器は、上位制御器及び下位制御器を備え、
前記下位制御器は、前記ロボット作業の指導が行われるステップで前記駆動命令を受信して前記ロボット装置の駆動部を制御し、
前記上位制御器は、前記自律的に作業を行うステップで前記下位制御器を制御し、前記ロボット作業の学習により少なくとも一部が導出されることを特徴とする請求項19に記載のロボット作業の学習方法。
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