弹性体致动器驱动机构的控制装置及控制方法、以及控制程序制造方法及图纸

一种弹性体致动器驱动机构的控制装置及控制方法、以及控制程序，具有判断输出测量机构(8)是否异常的异常判断机构(49)，通过判断输出测量机构的异常，而在输出测量机构异常时，不使用输出测量机构的测量结果，利用内部状态模型，按照能够实现输出的目标值的方式生成目标内部状态信息，对弹性体致动器(1)进行动作控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对通过流体压力驱动致动器等利用弹性体的变形被驱动的弹性体致动器驱动的驱动机构的动作进行控制的、弹性体致动器驱动机构的控制装置及控制方法、以及控制程序。
技术介绍
近年来，由于元件生产工厂的扩张等，与人协作的机器人的开发非常盛行。这样的与人协作的机器人，与以往那样划分人所处的区域和机器人用的作业区域而动作的机器人不同，需要与人共同生活，因此与以往的工业用机器人等在必要的规格方面不同。第一，在以往的工业用机器人中，使用电动马达或减速器，通过高增益的反馈控制，实现所谓反复精度0.1mm等的高手指位置精度。但是，通过被这样的电动马达驱动的机构，大多数情况下刚性高、缺乏柔软性，在所谓安全性方面存在很多问题。与此相对，在与人协作的机器人中，重视在与人接触时不会危害人等安全性。因此，不能说像以往的工业用机器人那样由电动马达驱动的机构能够适于家庭用机器人等重视安全性的领域，而需要柔软且安全的机器人手臂。对于这样的问题，例如提出了利用McKibben型的气压致动器的机器人手臂。McKibben型的气压致动器，在由橡胶材料构成的管状弹性体的外表面配设由纤维线材构成的约束单元，成为由密封构件对管状弹性体的两端部进行气密密封的构造。通过流体注入注出单元而由空气等压缩性流体对管状弹性体的内部空间施加内压时，管状弹性体主要在半径方向上膨胀，利用约束单元的作用，将要在半径方向上膨胀的运动变换成管状弹性体的中心轴方向上的运动，总长收缩。该McKibben型的致动器主要由弹性体构成，所以其特征在于，是具有柔软性且安全、轻量的致动器。第二，以往的工业用机器人，在与人隔离的空间进行动作，所以在例如发生传感器的故障等时，立即停止动作认为是最安全的。与此相对，在与人在相同空间活动的机器人的情况下，在假设发生了传感器故障等情况下，立即停止动作未必是最安全的。例如，在与人进行协同动作时，在机器人突然停止的情况下，在进行协同动作的人无法迅速停止，所以认为成为危险状态等情形。但是，在传感器发生故障时，有无法获得动作控制所必需的信息，难以继续动作的问题。对于这样的传感器的故障，以往技术公开了通过读入预先示教并存储的数据来代替传感器信号以对机器人进行控制的控制装置(专利文献I)。另外，公开了在具有距离传感器和多个移动机构位置检测器的机器人中具有运算器的移动控制装置，所述运算器从来自距离传感器的传感器信号和来自正常的移动机构位置检测器的移动机构位置信号，求出与发生了故障的移动机构位置检测器原本应该输出的正确的移动机构位置信号相同的替代信号(专利文献2)。现有技术文献专利文献1:日本实公平8-1819号公报专利文献2 :日本特公平5-55279号公报但是，在专利文献I的技术中，代替传感器信号的示教数据是预先必须的，但存在难以事先想好机器人的所有动作、难以准备示教数据的问题。另外，在专利文献2的技术中，存在不具有距离传感器的机器人等无法运算正确的替代信号的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，解决上述以往的问题，无需预先准备示教数据或具有能运算替代信号的传感器，即便在传感器异常时也不立即停止动作，能使由弹性体致动器驱动的机器人手臂等驱动机构的动作继续的、弹性体致动器驱动机构的控制装置及控制方法、以及控制程序。为了实现上述目的，本专利技术如下所示构成。根据本专利技术的一实施方式，提供一种弹性体致动器驱动机构的控制装置，其具有异常判断单元，其判断对弹性体致动器的输出进行测量的输出测量单元是否异常，正常时动作控制单元，其在由上述异常判断单元判断为上述输出测量单元正常时，利用来自上述输出测量单元的输出，进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作，异常时动作控制单元，其在由上述异常判断单元判断为上述输出测量单元异常时，利用上述内部状态模型，进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作，和控制单元，其在上述异常判断单元判断上述输出测量单元为正常时使上述正常时动作控制单元进行动作，另一方面，在上述异常判断单元判断上述输出测量单元为异常时从上述正常时动作控制单元向上述异常时动作控制单元切换而使上述异常时动作控制单元进行动作；上述正常时动作控制单元具有输出上述弹性体致动器的输出的目标值的第一目标输出单元、和利用上述目标输出单元的输出和来自上述输出测量单元的输出算出目标关节转矩的转矩控制单元，上述正常时动作控制单元，根据由上述转矩控制单元算出的上述目标关节转矩，进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作；进而，上述异常时动作控制单元具有输出上述弹性体致动器的输出的目标值的第二目标输出单元、和利用由上述第二目标输出单元输出的上述输出的目标值和上述内部状态模型获得上述弹性体致动器的目标内部状态信息的目标内部状态信息获得单元，上述异常时动作控制单元，不使用上述弹性体致动器的输出的测量结果，根据由上述目标内部状态信息获得单元获得的上述目标内部状态信息，进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作，由此按照上述弹性体致动器继续动作的方式进行控制。根据本专利技术的另一实施方式，提供一种弹性体致动器驱动机构的控制方法，其中，由异常判断单元来判断对弹性体致动器的输出进行测量的输出测量单元是否异常，在由上述异常判断单元判断为上述输出测量单元正常时，利用来自上述输出测量单元的输出，由正常时动作控制单元进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作，另一方面，在由上述异常判断单元判断为上述输出测量单元异常时，利用内部状态模型，由异常时动作控制单元进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作，并且，在上述异常判断单元判断上述输出测量单元为正常时，通过控制单元使上述正常时动作控制单元进行动作，另一方面，在上述异常判断单元判断上述输出测量单元为异常时，通过上述控制单元从上述正常时动作控制单元向上述异常时动作控制单元切换而使上述异常时动作控制单元进行动作，在上述正常时动作控制单元进行动作时，由第一目标输出单元输出上述弹性体致动器的输出的目标值，利用上述目标输出单元的输出和来自上述输出测量单元的输出，由转矩控制单元算出目标关节转矩，根据由上述转矩控制单元算出的上述目标关节转矩，进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作，另一方面，进而，在上述异常时动作控制单元进行动作时，由第二目标输出单元输出上述弹性体致动器的输出的目标值，利用由上述第二目标输出单元输出的上述输出的目标值和上述内部状态模型，由目标内部状态信息获得单元获得上述弹性体致动器的目标内部状态信息，不使用上述弹性体致动器的输出的测量结果，根据由上述目标内部状态信息获得单元获得的上述目标内部状态信息，进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作，由此按照上述弹性体致动器继续动作的方式进行控制。根据本专利技术的其他实施方式，提供一种弹性体致动器驱动机构的控制程序，其用于使计算机实现如下的功能由异常判断单元来判断对弹性体致动器的输出进行测量的输出测量单元是否异常的功能，在由上述异常判断单元判断为上述输出测量单元正常时，利用来自上述输出测量单元的输出，由正常时动作控制单元进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作的功能，在由上述异常判断单元判断为上述输出测量单元异常时，利用内部状态模型，由异常时动作控制单元进行上述弹性体致动器驱动机构的控制动作的功能，和在上述异常判断单元判断上述输出测量单元为正常时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.17 JP 2010-2811671.ー种弾性体致动器驱动机构的控制装置，其中，具有 异常判断単元，其判断对弾性体致动器的输出进行测量的输出测量単元是否异常， 正常时动作控制单元，其在由所述异常判断単元判断为所述输出测量単元正常时，利用来自所述输出测量単元的输出，进行所述弾性体致动器驱动机构的控制动作， 异常时动作控制単元，其在由所述异常判断単元判断为所述输出测量単元异常时，利用内部状态模型，进行所述弾性体致动器驱动机构的控制动作，和 控制部，其一方面，在所述异常判断単元判断所述输出測量单元为正常时使所述正常时动作控制单元进行动作，另ー方面，在所述异常判断単元判断所述输出测量单元为异常时从所述正常时动作控制单元向所述异常时动作控制单元切换而使所述异常时动作控制单元进行动作； 所述正常时动作控制单元具有 输出所述弾性体致动器输出的目标值的第一目标输出単元、和利用所述目标输出单元的输出和来自所述输出测量単元的输出算出目标关节转矩的转矩控制単元， 所述正常时动作控制单元，根据由所述转矩控制单元算出的所述目标关节转矩，进行所述弾性体致动器驱动机构的控制动作； 并且，所述异常时动作控制单元具有 输出所述弾性体致动器输出的目标值的第二目标输出単元、和利用由所述第二目标输出单元输出的所述输出的目标值和所述内部状态模型获得所述弾性体致动器的目标内部状态信息的目标内部状态信息获得单元， 所述异常时动作控制单元，不使用所述弾性体致动器输出的測量結果，根据由所述目标内部状态信息获得单元获得的所述目标内部状态信息，进行所述弾性体致动器驱动机构的控制动作，由此控制所述弾性体致动器继续动作。2.如权利要求1所述的控制装置，其中， 所述异常时动作控制单元的所述目标内部状态信息获得单元具有利用由所述第二目标输出单元输出的所述输出的目标值和所述内部状态模型，算出目标内部状态信息的第一目标内部状态算出単元，根据由所述目标内部状态算出単元算出的所述目标内部状态信息进行所述弾性体致动器驱动机构的控制动作，由此控制所述弾性体致动器继续动作。3.如权利要求1所述的控制装置，其中， 所述异常时动作控制单元的所述目标内部状态信息获得单元具有 从所述内部状态模型和所述弾性体致动器的内部状态信息推定所述弾性体致动器的输出的输出推定部、和 从由所述输出推定部推定的所述弾性体致动器的输出和由所述第二目标输出单元输出的所述输出的目标值算出目标内部状态信息的第二目标内部状态信息算出単元， 根据利用由所述输出推定部推定的所述弾性体致动器的输出算出的所述目标内部状态信息，进行所述弾性体致动器驱动机构的控制动作，由此控制所述弾性体致动器继续动作。4.如权利要求1所述的控制装置，其中， 所述异常判断単元，将来自所述输出测量単元的输出和来自对所述弾性体致动器的内部状态进行测量的内部状态测量単元的内部状态的关系的信息、与所述输出測量单元为正常时的内部状态模型的所述弾性体致动器的输出和所述弾性体致动器的内部状态的关系的信息加以比较，判断所述输出测量单元是否异常。5.如权利要求1 4中任意一项所述的弾性体致动器驱动机构的控制装置，其中， 并且，所述异常时动作控制单元内的所述第二目标输出単元和所述正常时动作控制单元内的所述第一目标输出単元，输出所述弾性体致动器的不同输出的目标值，在所述异常时动作控制单元进行动作时，由所述异常时动作控制单元控制成所述弾性体致动器动作到安全的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松真弓，冈崎安直，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：