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公開番号2025039197
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-21
出願番号2023146102
出願日2023-09-08
発明の名称制御システム
出願人学校法人名古屋電気学園,トヨタ自動車株式会社
代理人個人
主分類B25J 9/10 20060101AFI20250313BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】ロボットのアーム部を速やかに制御することに寄与する制御システムを提供する。
【解決手段】一実施形態にかかるロボット10は、移動ユニット11と、移動ユニット11に設けられたアーム部13と、制御装置20とを備える。制御装置20は、移動ユニット11の移動先の候補となる位置を含むマップを構成する複数の単位領域について、アーム部13の目標位置にアーム部13が到達する逆運動学上の解の有無を単位領域毎に算出する算出部21と、単位領域毎の解の有無の算出結果に基づいて、複数の単位領域の中から、移動ユニット11の移動先の位置を選択する選択部22を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
移動部と、前記移動部に設けられたアーム部とを備えるロボットの制御システムであって、
前記移動部の移動先の候補となる位置を含むマップを構成する複数の単位領域について、前記アーム部の目標位置に前記アーム部が到達する逆運動学上の解の有無を前記単位領域毎に算出する算出部と、
前記単位領域毎の解の有無の算出結果に基づいて、前記複数の単位領域の中から、前記移動部の移動先の位置を選択する選択部と、を備える
制御システム。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記選択部は、
前記単位領域毎の解の有無の算出結果に基づいて、前記複数の単位領域の各々について、その単位領域の近傍に位置する単位領域のうち解が存在する単位領域の個数を評価値として算出し、
前記複数の単位領域における前記評価値に基づいて、前記複数の単位領域の中から、前記移動部の移動先の位置を選択する、
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記算出部は、
前記複数の単位領域についての前記解の有無を、前記解の性質に応じて分類される複数のモード毎に、前記単位領域毎に算出し、
前記モード毎における前記単位領域毎の解の有無の算出結果に基づいて、前記複数のモードから１のモードを選択し、
前記選択部は、選択された前記１のモードにおける前記単位領域毎の解の有無の算出結果に基づいて、前記複数の単位領域の中から、前記移動部の移動先の位置を選択する、
請求項１又は２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記算出部は、逆運動学上の解の有無が算出される対象となる単位領域を、前記目標位置と前記アーム部の長さとに基づいて決定する、
請求項１又は２に記載の制御システム。
【請求項５】
前記算出部は、前記移動部が移動できない領域を、逆運動学上の解の有無が算出される対象となる単位領域から除外する、
請求項１又は２に記載の制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ロボットについて、その制御をより正確に実行するための技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、移動マニピュレータの姿勢最適化方法として、以下が示されている。移動マニピュレータは、把持対象物を把持するための移動マニピュレータの姿勢を設定し、確率的な誤差を含む台車及びマニピュレータの移動後の手先姿勢の推定値を算出し、把持対象物を把持することが可能な手先姿勢である把持可能領域を算出する。その後、移動マニピュレータは、移動後の手先姿勢の推定値と把持対象物の物体姿勢を境界の両端とする修正領域を算出し、把持可能領域と修正領域との重複範囲の中に手先を移動修正した場合の修正後の手先姿勢を設定する。そして、移動マニピュレータは、移動後の手先姿勢の推定値と余裕領域の中の手先姿勢の確率的な距離の積分を用いて、移動マニピュレータの姿勢を最適化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１３５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の通り、特許文献１に記載の技術では、台車及びマニピュレータの移動に伴う誤差を考慮して、姿勢の最適化を図っている。しかしながら、この技術では、最適化に伴う計算量が多くなってしまい、速やかな制御ができなくなる可能性があった。
【０００６】
本開示は、このような問題を解決するためのものであり、ロボットのアーム部を速やかに制御することに寄与する制御システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の例示的な一態様に係る制御システムは、移動部と、移動部に設けられたアーム部とを備えるロボットの制御システムである。制御システムは、移動部の移動先の候補となる位置を含むマップを構成する複数の単位領域について、アーム部の目標位置にアーム部が到達する逆運動学上の解の有無を単位領域毎に算出する算出部と、単位領域毎の解の有無の算出結果に基づいて、複数の単位領域の中から、移動部の移動先の位置を選択する選択部と、を備える。このように、ロボットのアーム部を制御するための解を導出するためには、単位領域で構成されたマップを用いて解の有無を算出した結果を使用すればよい。そのため、導出に必要な計算量を少なくすることができる。したがって、制御システムは、ロボットのアーム部を速やかに制御することに寄与することができる。なお、この制御システムは、一例として、機械学習の手法（例えば、学習モデルをシステムで更新する手法）によって、計算を実行することが可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示により、ロボットのアーム部を速やかに制御することに寄与する制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示にかかるロボットの一例を示す側面図である。
本開示にかかるロボットの一例を示すブロック図である。
本開示にかかるアーム部が形成する姿勢の一例を示す。
本開示にかかるアーム部が形成する姿勢の他の例を示す。
図３Ａの状態における各単位領域の解の有無の一例を示すグリッドマップである。
図３Ｂの状態における各単位領域の解の有無の一例を示すグリッドマップである。
図４Ａから、解のうちアーム部が障害物と接触するものが除外されたグリッドマップである。
図４Ｂから、解のうちアーム部が障害物と接触するものが除外されたグリッドマップである。
各単位領域の解の有無の一例を示すグリッドマップである。
図６Ａの解領域における各単位領域の評価値を示す。
本開示にかかる制御装置の処理の一例を示すフローチャートである。
本開示にかかる制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、実施の形態における以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。実施の形態で参照される各図面は、１又はそれ以上の実施形態を説明するための単なる例示である。例示的な実施形態を説明するためにいずれか１つの図に示された特徴またはステップのすべてが必ずしも必須ではなく、一部の特徴またはステップが省略されてもよい。いずれかの図に記載されたステップの順序は、適宜変更されてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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