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公開番号2025062942
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-15
出願番号2023172330
出願日2023-10-03
発明の名称制御装置、方法、及びプログラム
出願人オムロン株式会社,国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B25J 13/00 20060101AFI20250408BHJP(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】ロボットが環境に関する情報を事前に取得することができない場合に、ロボットが硬い状態で障害物に接触することを抑制しつつタスクを実行する。
【解決手段】制御装置は、ロボットが備える制御対象部位の位置データを取得する。そして、制御装置は、位置データが表す位置に制御対象部位が過去に訪れたことが無い場合又は位置データにおいて制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定以上である場合には、制御対象部位の柔らかさの度合いが所定値以上である第1モードとなるように制御対象部位を制御する。また、制御装置は、位置データが表す位置に制御対象部位が過去に訪れたことがある場合であって、かつ位置データにおいて制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定未満である場合には、制御対象部位の硬さの度合いが所定値以上である第2モードとなるように制御対象部位を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ロボットが備える制御対象部位の位置データを取得する取得部と、
前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことが無い場合又は前記位置において前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定以上である場合には、前記制御対象部位の柔らかさの度合いが所定値以上である第１モードとなるように前記制御対象部位を制御し、
前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことがある場合であって、かつ前記位置において前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定未満である場合には、前記制御対象部位の硬さの度合いが所定値以上である第２モードとなるように前記制御対象部位を制御する制御部と、
を備える制御装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記制御対象部位の位置データが入力されると前記制御対象部位の変形度合いの予測値を表す予測変形度合データが出力されるダイナミクスモデルに対して、前記取得部により取得された前記位置データを入力することにより、前記制御対象部位が障害物に接触する度合いとして、前記予測変形度合データを生成する生成部を更に備え、
前記制御部は、前記ロボットを制御する際に、生成された前記予測変形度合データが所定閾値以上である場合には、前記第１モードとなるように前記制御対象部位を制御し、生成された前記予測変形度合データが所定閾値未満である場合には、前記第２モードとなるように前記制御対象部位を制御する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
学習部を更に備え、
前記制御部は、前記制御対象部位を移動させている最中に得られた、前記制御対象部位の位置データと前記制御対象部位の実際の変形度合いを表す正解変形度合データとの組み合わせを取得し、前記組み合わせを記憶部へ格納し、
前記学習部は、前記記憶部から前記組み合わせを読み出し、前記組み合わせに基づいて、前記ダイナミクスモデルを学習させる、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記学習部は、モデルベース強化学習において、前記第１モードと前記第２モードとの切り替えを表す前記ロボットの離散値の行動を表す離散行動データを固定しながら、前記ロボットの連続値の行動を表す連続行動データ及び前記離散行動データを最適化し、
前記制御部は、最適化された前記連続行動データ及び前記離散行動データに応じて、前記ロボットの動作を制御する、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記学習部は、
時刻ｔの前記ロボットの連続値の状態を表す連続状態データと時刻ｔの前記連続行動データが入力されると時刻ｔ＋１の前記連続状態データが出力される前記ダイナミクスモデルに対して、前時刻の前記連続状態データと前時刻の前記連続行動データを繰り返し入力することにより、時刻ｔ＋１から時刻ｔ＋Ｈまでの前記連続状態データの系列を取得し、
時刻ｔ＋１から時刻ｔ＋Ｈまでの前記離散行動データの系列を固定し、
取得された時刻ｔ＋１から時刻ｔ＋Ｈまでの前記連続状態データの系列と、固定された時刻ｔ＋１から時刻ｔ＋Ｈまでの前記離散行動データとに基づいて、モデルベース強化学習における報酬の総和を表す評価関数が最大となるような、時刻ｔ＋１から時刻ｔ＋Ｈまでの前記連続行動データの系列と時刻ｔ＋１から時刻ｔ＋Ｈまでの前記離散行動データの系列とを取得し、
前記制御部は、時刻ｔ＋１から時刻ｔ＋Ｈまでの前記連続行動データの系列と時刻ｔ＋１から時刻ｔ＋Ｈまでの前記離散行動データの系列とに応じて、前記ロボットの動作を制御する、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御対象部位は、前記ロボットが備えるアームとグリッパとを含む部位を表し、
前記第１モードは、前記アームと前記グリッパとが弾性体によって接続されるモードであり、
前記第２モードは、前記アームと前記グリッパとが一体となるように接続されるモードである、
請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
【請求項７】
ロボットが備える制御対象部位の位置データを取得し、
前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことが無い場合又は前記位置において前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定以上である場合には、前記制御対象部位の柔らかさの度合いが所定値以上である第１モードとなるように前記制御対象部位を制御し、
前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことがある場合であって、かつ前記位置において前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定未満である場合には、前記制御対象部位の硬さの度合いが所定値以上である第２モードとなるように前記制御対象部位を制御する、
処理をコンピュータが実行する制御方法。
【請求項８】
ロボットが備える制御対象部位の位置データを取得し、
前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことが無い場合又は前記位置において前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定以上である場合には、前記制御対象部位の柔らかさの度合いが所定値以上である第１モードとなるように前記制御対象部位を制御し、
前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことがある場合であって、かつ前記位置において前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定未満である場合には、前記制御対象部位の硬さの度合いが所定値以上である第２モードとなるように前記制御対象部位を制御する、
処理をコンピュータに実行させるための制御プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御装置、方法、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットの手首部分が柔軟であるロボットシステムが知られている（例えば、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Hamaya, M., Lee, R., Tanaka, K., von Drigalski, F., Nakashima, C., Shibata, Y., & Ijiri, Y. (2020, May). "Learning robotic assembly tasks with lower dimensional systems by leveraging physical softness and environmental constraints." In 2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) (pp. 7747-7753). IEEE.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロボットが環境に関する情報を事前に取得することができない状況下において、ロボットがタスクを実行しなければならない場合がある。例えば、ロボットがペグを把持し、そのペグを穴に挿入するタスクであるペグインホールタスク等を実行する際に、ロボットのグリッパの現在位置から穴の位置までの経路において障害物が存在している場合等がある。このような状況下において、ロボットが障害物の位置に関する情報を事前に取得できない場合には、ロボットのグリッパが障害物に接触してしまう可能性がある。このような場合においては、ロボットのグリッパ部分は柔軟な方が好ましい。グリッパ部分が硬い場合には、グリッパが障害物に接触した際の衝撃が大きく、その衝撃により破損が発生してしまう可能性もあるためである。一方で、ペグインホールタスクの全工程に渡ってロボットのグリッパ部分が柔軟である場合には、当該グリッパを移動させる際に振動が発生する又は所望の位置にグリッパを正確に移動させることが困難となる、といった事態が発生し得る。
【０００５】
上記非特許文献１に開示されている技術は、柔軟性を有するロボットシステムに関する技術であるものの、ロボットが障害物の位置に関する情報を事前に取得できない場合にロボットにどのような動作をさせるのかについては考慮されていない。
【０００６】
本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ロボットが環境に関する情報を事前に取得することができない場合に、ロボットが硬い状態で障害物に接触することを抑制しつつタスクを実行することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本開示の制御装置は、ロボットが備える制御対象部位の位置データを取得する取得部と、前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことが無い場合又は前記位置データにおいて前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定以上である場合には、前記制御対象部位の柔らかさの度合いが所定値以上である第１モードとなるように前記制御対象部位を制御し、前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことがある場合であって、かつ前記位置データにおいて前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定未満である場合には、前記制御対象部位の硬さの度合いが所定値以上である第２モードとなるように前記制御対象部位を制御する制御部と、を備える制御装置である。
【０００８】
また、本開示の制御方法は、ロボットが備える制御対象部位の位置データを取得し、前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことが無い場合又は前記位置データにおいて前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定以上である場合には、前記制御対象部位の柔らかさの度合いが所定値以上である第１モードとなるように前記制御対象部位を制御し、前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことがある場合であって、かつ前記位置データにおいて前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定未満である場合には、前記制御対象部位の硬さの度合いが所定値以上である第２モードとなるように前記制御対象部位を制御する、処理をコンピュータが実行する制御方法である。
【０００９】
また、本開示の制御プログラムは、ロボットが備える制御対象部位の位置データを取得し、前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことが無い場合又は前記位置データにおいて前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定以上である場合には、前記制御対象部位の柔らかさの度合いが所定値以上である第１モードとなるように前記制御対象部位を制御し、前記位置データが表す位置に前記制御対象部位が過去に訪れたことがある場合であって、かつ前記位置データにおいて前記制御対象部位が障害物に接触する度合いが所定未満である場合には、前記制御対象部位の硬さの度合いが所定値以上である第２モードとなるように前記制御対象部位を制御する、処理をコンピュータに実行させるための制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の制御装置、方法、及びプログラムによれば、ロボットが環境に関する情報を事前に取得することができない場合に、ロボットが硬い状態で障害物に接触することを抑制しつつタスクを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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