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公開番号2025146130
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024046751
出願日2024-03-22
発明の名称ロボットの制御装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類B25J 5/00 20060101AFI20250926BHJP(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】移動部の移動中に移動部と物体とが接触した場合に、その移動部と物体とが接触する方向に応じて適切な復元力を発生することができるロボットの制御装置を提供する。
【解決手段】移動部と、移動部の位置を変更可能なアクチュエータとを備え、移動部の目標位置および移動部の実際の位置の偏差と仮想バネ定数とに基づいて、移動部を目標位置側に移動させるための復元力を設定するように構成されたロボットの制御装置であって、目標位置に対して実際の位置が移動部の進行方向における後方側となる場合に、目標位置に対して実際の位置が移動部の進行方向における前方側となる場合よりも、復元力を小さく設定する。この復元力の大きさは、機械学習などによって定めてもよい。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
移動部と、前記移動部の位置を変更可能なアクチュエータとを備え、前記移動部の目標位置および前記移動部の実際の位置の偏差と仮想バネ定数とに基づいて、前記移動部を前記目標位置側に移動させるための復元力を設定するように構成されたロボットの制御装置であって、
前記アクチュエータを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合に、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合よりも、前記復元力を小さく設定する
ことを特徴とするロボットの制御装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載のロボットの制御装置であって、
前記コントローラは、
予め定められた暫定仮想バネ定数を補正して仮想バネ定数を設定する補正仮想バネ定数算出部を備え、
前記補正仮想バネ定数算出部は、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合に、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合よりも、前記目標位置と前記実際の位置との偏差に対する前記仮想バネ定数が小さくなるように前記暫定仮想バネ定数を補正する
ことを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のロボットの制御装置であって、
前記補正仮想バネ定数算出部は、
予め定められた駆動側上限復元力を前記偏差で除算した値を、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合の前記仮想バネ定数として補正し、
前記駆動側上限復元力よりも大きい予め定められた制動側上限復元力を前記偏差で除算した値を、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合の前記仮想バネ定数として補正する
ことを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のロボットの制御装置であって、
前記コントローラは、
前記目標位置を補正する補正目標位置算出部を備え、
前記補正目標位置算出部は、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合に、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合よりも、前記実際の位置との偏差が小さくなるように前記目標位置を補正する
ことを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のロボットの制御装置であって、
前記補正目標位置算出部は、
予め定められた駆動側上限復元力を前記仮想バネ定数で除算した値に基づいて、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合の前記目標位置を補正し、
前記駆動側上限復元力よりも大きい予め定められた制動側上限復元力を前記仮想バネ定数で除算した値に基づいて、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合の前記目標位置を補正する
ことを特徴とするロボットの制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、アクチュエータによって前後方向または左右方向あるいは回動方向に移動する移動部を備えたロボットの制御装置に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、本体部と、本体部に連結された脚部とを備えたロボットの制御装置が記載されている。この脚部は、少なくとも一つの関節部を有し、その関節部には、関節部よりも先端側の部分の傾斜角度を変更するためのサーボモータが設けられている。このサーボモータによる出力トルクは、インピーダンス制御によって制御されるように構成されている。すなわち、慣性、減衰係数、仮想バネ定数、目標値、および現在値をパラメータとしたバネマスダンパモデルを生成し、現在値をセンサによって検出することにより、所望する姿勢を維持するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０９９０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたようにインピーダンス制御によってアクチュエータのトルクを制御する場合に、関節部の位置精度を向上させるためには、仮想バネ定数を大きく設定することになる。一方、ロボットの本体部から突出したアームなどの移動部には、その移動部を目標位置に制御するためにアクチュエータからトルクが作用するものの、移動部が何らかの物体に接触すると、その移動部の目標位置と現在位置との偏差が大きくなり、その結果、仮想バネ定数と上記偏差とを乗算して求められるばね荷重成分が大きくなる。そのため、関節部に作用する反力や、移動部が接触した対象物に作用する荷重が大きくなる可能性がある。特に、移動部の動作中に、その動作方向の対象物に接触した場合には、移動部を動作させるための荷重に、ばね荷重成分が付加されることになるため、関節部に作用する反力や、対象物に作用する荷重がより一層大きくなる可能性がある。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、移動部の移動中に移動部と物体とが接触した場合に、その移動部と物体とが接触する方向に応じて適切な復元力を発生することができるロボットの制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は、移動部と、前記移動部の位置を変更可能なアクチュエータとを備え、前記移動部の目標位置および前記移動部の実際の位置の偏差と仮想バネ定数とに基づいて、前記移動部を前記目標位置側に移動させるための復元力を設定するように構成されたロボットの制御装置であって、前記アクチュエータを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合に、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合よりも、前記復元力を小さく設定することを特徴とするものである。
【０００７】
また、この発明における前記コントローラは、予め定められた暫定仮想バネ定数を補正して仮想バネ定数を設定する補正仮想バネ定数算出部を備え、前記補正仮想バネ定数算出部は、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合に、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合よりも、前記目標位置と前記実際の位置との偏差に対する前記仮想バネ定数が小さくなるように前記暫定仮想バネ定数を補正してよい。
【０００８】
また、この発明における前記補正仮想バネ定数算出部は、予め定められた駆動側上限復元力を前記偏差で除算した値を、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合の前記仮想バネ定数として補正し、前記駆動側上限復元力よりも大きい予め定められた制動側上限復元力を前記偏差で除算した値を、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合の前記仮想バネ定数として補正してよい。
【０００９】
また、この発明における前記コントローラは、前記目標位置を補正する補正目標位置算出部を備え、前記補正目標位置算出部は、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合に、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合よりも、前記実際の位置との偏差が小さくなるように前記目標位置を補正してよい。
【００１０】
そして、この発明における前記補正目標位置算出部は、予め定められた駆動側上限復元力を前記仮想バネ定数で除算した値に基づいて、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における後方側となる場合の前記目標位置を補正し、前記駆動側上限復元力よりも大きい予め定められた制動側上限復元力を前記仮想バネ定数で除算した値に基づいて、前記目標位置に対して前記実際の位置が前記移動部の進行方向における前方側となる場合の前記目標位置を補正してよい。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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