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公開番号2025032604
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2023137969
出願日2023-08-28
発明の名称制御装置、学習装置、制御方法、および学習方法
出願人国立大学法人大阪大学
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G05B 13/02 20060101AFI20250305BHJP(制御;調整)
要約【課題】外乱に強い学習器を実現する。
【解決手段】制御装置20は、参照値r(t)が入力され、ロボット30の状態変数q(t)の補正量o(t)を出力する学習済みの学習器12と、ロボットの状態変数に0より大きく1以下の係数を掛けたものと、補正量と、の和を参照値として求める参照値決定部13と、参照値を対象機器の操作量u(t)を決定する制御器15に、出力する出力部14と、を備える。
【選択図】図22
特許請求の範囲【請求項１】
参照値が入力され、対象機器の状態変数の補正量を出力する学習済みの学習器と、
前記対象機器の状態変数に０より大きく１以下の係数を掛けたものと、前記補正量と、の和を前記参照値として求める参照値決定部と、
前記参照値を前記対象機器の操作量を決定する制御器に、出力する出力部と、
を備える、制御装置。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
前記制御器をさらに備え、
前記制御器は、前記参照値と前記状態変数との偏差に基づいて前記対象機器の前記操作量を決定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記学習器は、時系列における記憶容量を有する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記学習器は、レザバーである、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記参照値決定部が求める前記参照値は、次の時刻において前記学習器に入力される前記参照値となる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記操作量には、外乱が加わる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項７】
前記状態変数には、ノイズが加わっている、請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
参照値が入力され、前記参照値と対象機器の状態変数に関する目標値との偏差を教師とし、前記対象機器の前記状態変数の補正量を出力する学習器と、
前記対象機器の状態変数に０より大きく１以下の係数を掛けたものと、前記補正量と、の和を前記参照値として求める参照値決定部と、
前記参照値を前記対象機器の操作量を決定する制御器に、出力する出力部と、を備える、学習装置。
【請求項９】
前記制御器をさらに備え、
前記制御器は、前記参照値と前記状態変数との偏差に基づいて前記対象機器の前記操作量を決定する、請求項８に記載の学習装置。
【請求項１０】
前記学習器は、時系列における記憶容量を有する、請求項８に記載の学習装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は学習器を用いた制御装置および学習装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
人とロボットが同じ環境で共存し、作業等を行う協働ロボットの開発が進んでいる。人に近い環境でロボットが動作することになるために、予期せぬ外乱がロボットに加わることが考えられる。従来はロボットに対し予期せぬ外乱が加わった場合、ロボットが暴走し、人に危害を加えることを未然に防ぐために、制御的にロボットを即停止させる動作をしていた。
【０００３】
しかしながら、ロボットが即停止してしまうと、動作が中断することになり、作業効率を低下させることに繋がる。また、急激な加速度が加わることになるためにロボット自体を破損させる原因になることがある。
【０００４】
ここで、非特許文献１には、現在のロボットの状態を考慮して参照軌道を生成することで、予期せぬ外乱に対し緩やかに応答する技術が開示されている。また、非特許文献２には、ガウス混合モデルを用いることによって、学習した軌道と異なる初期状態であっても、所定の軌道を描くことができる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Seto & Sugihara et. al.，"Nonlinear Reference Shaping with Endpoint Position Feedback for Large Acceleration Avoidance in Reaching Movement"，Journal of Robotics and Mechatronics Vol.22 No.2, 2010, p.173-178
Khansari-Zadeh & Billard et. al.，"Learning Stable Nonlinear Dynamical Systems With Gaussian Mixture Models"，IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, VOL. 27, NO. 5, OCTOBER 2011, p.943-957
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１の構成では応答性が悪くなるという問題点がある。非特許文献２の構成ではガウス混合モデルの学習コストが非常に大きいという問題点がある。
【０００７】
本発明の一態様は、外乱に強い学習器を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御装置は、参照値が入力され、対象機器の状態変数の補正量を出力する学習済みの学習器と、前記対象機器の状態変数に０より大きく１以下の係数を掛けたものと、前記補正量と、の和を前記参照値として求める参照値決定部と、前記参照値を前記対象機器の操作量を決定する制御器に、出力する出力部と、を備える、構成である。
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る学習装置は、参照値が入力され、前記参照値と対象機器の状態変数に関する目標値との偏差を教師とし、前記対象機器の前記状態変数の補正量を出力する学習器と、前記対象機器の状態変数に０より大きく１以下の係数を掛けたものと、前記補正量と、の和を前記参照値として求める参照値決定部と、前記参照値を前記対象機器の操作量を決定する制御器に、出力する出力部と、を備える、構成である。
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御方法は、参照値が入力され、対象機器の状態変数の補正量を算出する学習済みの学習器に、前記補正量を出力させる学習適用ステップと、前記対象機器の状態変数に０より大きく１以下の係数を掛けたものと、前記補正量と、の和を前記参照値として求める参照値決定ステップと、前記参照値を前記対象機器の操作量を決定する制御器に、出力する出力ステップと、を含む、方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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