[发明专利]机器人设备及其控制方法

权利要求书

1.一种机器人设备，其特征在于包括：

机器人机构，其具有多个关节；

多个致动器，其驱动所述机器人机构的关节轴；以及

机器人控制器，其基于成本函数来驱动所述致动器，所述成本函数是对于所述致动器的转矩基准输入值的函数。

2.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，所述机器人控制器具有用于计算所述成本函数的最小值的成本函数最小值计算部分，并且所述机器人控制器驱动所述致动器，使得由所述成本函数最小值计算部分计算得到的所述成本函数的值变成最小。

3.根据权利要求2所述的机器人设备，还包括生成目标动作的目标动作生成器，所述目标动作表示所述机器人机构的期望动作，

其中，所述成本函数最小值计算部分基于由所述目标动作生成器生成的所述目标动作将所述机器人机构的所述多个关节轴分类为独立轴和从属于所述独立轴的从属轴，并计算仅将所述独立轴的位置用作变量的所述成本函数的所述最小值。

4.根据权利要求3所述的机器人设备，还包括检测所述机器人机构的动作环境的动作环境检测器，

其中，所述成本函数最小值计算部分基于由所述动作环境检测器检测到的所述动作环境和由所述目标动作生成器生成的所述目标动作，来计算所述成本函数的所述最小值。

5.根据权利要求4所述的机器人设备，其中，所述动作环境检测器检测满足由所述机器人机构的周围环境所确定的所述关节轴的可动范围、并还满足所述关节轴的机械限制可动范围的约束条件，作为所述动作环境。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的机器人设备，还包括测量所述关节轴的位置的位置传感器，

其中：

所述成本函数最小值计算部分计算当所述成本函数变成最小值时所述独立轴的位置，作为独立轴位置基准输入值；并且

所述机器人控制器还具有个体轴反馈控制部分，所述个体轴反馈控制部分计算独立轴转矩基准输入值，使得来自所述位置传感器的所述独立轴的位置收敛至由所述成本函数最小值计算部分计算得到的所述独立轴位置基准输入值。

7.根据权利要求6所述的机器人设备，其中：

所述机器人控制器还具有计算个体致动器权重的个体致动器权重计算部分，所述个体致动器权重示出了所述多个致动器的相对重要程度；并且

所述个体轴反馈控制部分具有独立轴控制部分，所述独立轴控制部分以与由所述个体致动器权重计算部分计算得到的所述个体致动器权重成比例的方式计算对于所述独立轴的控制增益，并利用计算得到的所述控制增益来计算所述独立轴转矩基准输入值。

8.根据权利要求6或7所述的机器人设备，其中，所述个体轴反馈控制部分还具有从属轴位置基准输入值生成器并还具有从属轴控制部分，所述从属轴位置基准输入值生成器基于来自所述位置传感器的所述从属轴的位置并基于由所述目标动作生成器生成的所述目标动作来计算从属轴位置基准输入值，所述从属轴控制部分以与由所述个体致动器权重计算部分计算得到的所述个体致动器权重成比例的方式计算对于所述从属轴的控制增益，并利用计算得到的所述控制增益来计算所述从属轴转矩基准输入值。

9.根据权利要求7或8所述的机器人设备，其中，所述机器人控制器还具有转矩控制部分，所述转矩控制部分基于由所述独立轴控制部分计算得到的所述独立轴转矩基准输入值或由所述从属轴控制部分计算得到的所述从属轴转矩基准输入值来驱动所述致动器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的机器人设备，其中，所述成本函数是对于所述致动器的转矩基准输入值的平方之和。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的机器人设备，其中，所述成本函数最小值计算部分通过数值搜索法来计算所述成本函数的所述最小值。

12.根据权利要求2至10中任一项所述的机器人设备，其中，所述成本函数最小值计算部分将所述成本函数的极值以及位于所述成本函数的预定区间的端点处的值当中的所述最小值确定为所述成本函数的所述最小值。

13.根据权利要求2至12所述的机器人设备，其中，所述成本函数最小值计算部分选择提供利用随机数选择的初始参数附近的最小值的点作为所述成本函数的所述最小值的候选，并将所述候选确定为所述成本函数的所述最小值。