[发明专利]控制装置、机器人系统以及机器人的控制方法

说明书

一种机器人的控制装置，具有柔软部及固定所述柔软部的锁定机构，所述控制装置包括：锁定控制部，控制所述柔软部的锁定及解锁；以及动作控制部，根据所述柔软部呈锁定状态还是解锁状态而使用不同种类的控制策略控制所述机器人的动作。根据本控制装置，可以对能够切换柔软部的锁定及解锁的机器人有效地进行控制。

技术领域

本发明涉及对具备柔软部的机器人的控制。

背景技术

在使用仅由刚性高的机构构成的机器人进行伴随着与对象接触的动作时，需要细心注意，在确定对象和动作环境并进行建模的基础上，需要进一步降低动作速度进行控制。另外，若欲仅利用刚性高的机构进行精密的作业，则需要高精度的状态测量，但实际上测量伴有误差。因此，在使用仅由刚性高的机构构成的机器人时，存在动作速度慢、并且无法实现现场所需的高作业成功率这一问题。

另一方面，具有允许变形的柔软的机构的机器人能够以快动作速度且高作业效率实现伴随着与对象接触的动作。然而，柔软机构由于移动时产生振动等而使作业不稳定，反而还存在刚性高的机构更为稳定的作业。

为了兼顾刚性高的机构和柔软的机构的优点，专利文献1～3中提出了具备带锁定机构的柔软要素的机器人。在这些机器人中，使用能够将柔软部(顺从单元)固定于原点位置或者任意位置的锁定机构。

然而，专利文献1～3中均未研究在锁定柔软部时和未锁定柔软部时进行怎样的控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平05-192892号公报

专利文献2：日本特开2005-177918号公报

专利文献3：日本特开平08-118281号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于，提供一种能够对可切换柔软部的锁定及解锁的机器人有效地进行控制的技术。

用于解决技术问题的技术方案

为了达成上述目的，本发明采用以下的构成。

本发明的第一方面为机器人的控制装置，所述机器人具有柔软部及固定所述柔软部的锁定机构，所述控制装置包括：

锁定控制部，控制所述柔软部的锁定及解锁；以及

动作控制部，根据所述柔软部呈锁定状态还是解锁状态而使用不同种类的控制策略控制所述机器人的动作。

柔软部是包括物理上柔软的要素、即相对于位移产生恢复力的被动要素的概念。物理上柔软的要素典型地包括弹簧或橡胶这样的弹性体、阻尼器、气压缸或液压缸。柔软部也可以是使用力控制或者仅通过力控制而得到柔性的机构。

控制策略是在机器人处于某一状态x时确定接下来应该采取的行为u的要素(映射)。控制策略典型地以概率密度函数π(u|x)或函数u＝π(x)的形式表示。

控制策略的种类例如包括基于机器学习的控制策略、使用了基于现代控制理论的状态空间模型的控制策略、古典控制的控制策略。基于机器学习的控制策略是使用机器学习算法导出至数据驱动的控制策略，例如包括通过强化学习导出的控制策略、通过深度学习导出的控制策略、通过基于模型的强化学习导出的控制策略。基于状态空间模型的控制策略是基于与控制对象相关的已知信息即系统模型(状态空间模型)导出的控制策略，包括基于最佳控制或模型预测控制的控制策略。古典控制的控制策略是基于PID控制等古典控制的控制策略。基于状态空间模型的控制策略及古典控制的控制策略也可以理解为解析性的控制策略。