控制机器人装置的操作的设备和方法制造方法及图纸

一种控制至少具有多个可移动单元的机器人装置的操作的设备，包括驱动可移动单元的驱动器；确定可移动单元的状态或者机器人装置的状态的确定器；多个异常状态检测器，检测异常状态并且基于由确定器确定的确定结果对该异常状态执行克服操作；以及异常状态控制器，使由多个异常状态检测器同时执行异常状态检测和克服操作。

【技术实现步骤摘要】
控制机器人装置的操作的设备和方法
本专利技术涉及控制至少具有多个可移动部分的机器人装置的操作的设备和方法，尤其涉及控制要在各种预期环境中使用的机器人装置的操作的设备和方法。尤其是，本专利技术涉及控制这样的机器人装置的操作的设备和方法，当在该机器人装置中检测到异常状态时，该机器人装置自主地和内部地克服该异常状态。尤其是，本专利技术涉及控制这样的机器人装置的操作的设备和方法，该机器人装置一致地自主克服合成和检测的异常状态。
技术介绍
机器人是通过利用电和磁作用像人那样移动的机械设备。术语“机器人”据说是从斯拉夫语单词“ROBOTA”(奴隶机器)中导出。在我国，机器人的广泛应用始于1960年代末，它们中的许多是例如用于实现工厂中的自动生产操作而不用人在场的目的的工业机器人，诸如机械手和运输机器人等。近些年来，在腿移动式机器人的研究和开发中已经取得了进步，该机器人被设计为使用诸如人或者猿之类、使用两只脚直立移动的动物的躯体的运动和机构作为模型(例如，参见日本未经审查的专利申请公开13-129775)。和例如使用四条或者六条腿爬行或者移动相比，以直立姿势的两足移动是不稳定的。因此，在这种情况下，难以控制姿势和行走。然而，以直立姿势两足移动是优秀的，因为其移动灵活。因此，能够这样移动的机器人能够例如沿着诸如具有障碍的表面的工作路径的粗糙行走表面移动，或者沿着不连续表面移动，诸如上下台阶或者梯子移动。再现人的移动和躯体机构的腿移动式机器人被称作类人机器人。类人机器人在生活环境的情况中以及在日常生活的各种其它情况中，在生活中帮助人们，即在各种人类活动中帮助他们。大部分人类的工作场所和生活空间依据使用双腿直立行走的人类的行为模式和躯体机构形成。对于使用轮子或者其它如移动器的驱动设备来移动当-->前机械系统来说，存在许多障碍。因此，最好是机器人的可移动范围和人类的可移动范围大致相同，以便机械系统，即机器人代替人执行各种人的任务，并且深入地渗透到人类的生活空间中。这是为什么存在有将腿移动式机器人投入实际使用的极大期望的原因。经常通过利用ZMP(零力矩点)作为用于确定行走稳定性程度的标准，来实现腿移动式机器人的姿势稳定性控制。这里涉及的ZMP是地板表面上的点，在该点位置，当机器人行走时由地板的反作用力所引起的力矩为零。用于通过ZMP确定行走稳定性程度的标准基于达朗伯(D′Alembert)原理，其中从行走系统到地板表面的重力和惯性力以及它们的力矩与从地板表面到行走系统的地板反作用力和地板反作用力矩平衡。依据动力学的推论是，在由地板表面和脚底与地板的接触点定义的支撑多边形的侧边内存在有一点，即ZMP，在该位置俯仰轴力矩和摆动轴力矩为零(例如，参考MiomirVukobratovic所著的“Legged Locomotion Robots”，以及由Ichiro Kato及其他人所著的“Walking Robot and Artificial Leg”(Nikkann Kogyou Shinbun-sha))。通过设计机器人的运动以便它每一瞬间都以动态平衡方式移动，成功地实现了实际机器人中的目标ZMP控制。依据基于ZMP的两足行走模式，能够预先设置脚底接触地板的点，以便，例如依据地板表面的形状容易地考虑在脚末端上的运动学约束。当ZMP用作确定稳定程度的标准时，轨迹而不是力被用作控制运动的目标值。因此，从技术上来说，增加了把ZMP投入实际使用的可能性。这里，假定高腿移动式机器人用于各种环境而与地面是否平坦或者粗糙无关，以便该机器人可以用于许多情况，其中机器人躯体的控制系统偏离了保证的操作条件。因此，和其它机械设备相比，更有可能在这样的机器人中在意想不到的情况中出现异常状态。因此，机器人内部检测异常状态并自主地克服检测的异常状态是所期望的。可以组合出现两个或更多异常状态。必需让机器人一致地克服各个异常状态。许多相关的机器人技术重视功能。因此，大多数相关的机器人技术没有相对于外界提供安全功能。例如，虽然工业机器人提供了许多安全措施，但是它们没有内部地具有安全功能，即主要在机器人的外面提供安全功能，诸如提供空间阈值以便人不会进入它的可移动部分，或者提供紧急停止止开关-->(参考，例如日本未经审查的专利申请公开2001-38661)。如果假定诸如娱乐机器人之类的机器人将用于家庭，则让机器人进行动作以便不会受到诸如环境或者用户之类的外界的不利影响而且以便减少机器人本身的损害以及负载，将变得日益需要。换句话说，机器人需要内部检测任何异常状态并且快速和自主地克服该异常状态。这里，如果以接触某些热的东西的人为示例，则机器人需要通过本能地撤回手来在早期克服异常状态的功能，而不是在理性地感觉那个东西是热的之后撤回手。
技术实现思路
期望提供控制可以在各种环境中执行自主或者独立操作的机器人装置的操作的优秀设备和方法。还期望提供控制这样的机器人装置的操作的优秀设备和方法，该机器人装置可以当内部检测到异常状态时，内部和自主地克服该异常状态。还期望提供控制这样的机器人装置的操作的优秀设备和方法，该机器人装置可以一致地自主克服组合的和检测的异常状态。根据本专利技术的实施例，控制至少具有多个可移动单元的机器人装置的操作的设备包括：用于驱动可移动单元的驱动装置，用于确定可移动单元的状态或者机器人装置的状态的确定装置，多个用于检测异常状态、并且基于确定装置确定的确定结果对异常状态执行克服操作的异常状态检测装置，以及用于使多个异常状态检测装置同时执行异常状态检测和克服操作的异常状态控制装置。为了让机器人装置变得广泛使用、代替人类执行各种人的工作、以及变得自主，存在让机器人装置内部地检测异常状态并且自主地克服所检测的异常状态的需要。然而，由于存在其中机器人的躯体的控制系统偏离保证操作条件的各种情况，与其他在意外情况中的机械设备相比，采用不稳定直立姿势并且在不考虑地面是平坦还是粗糙的环境中操作的腿移动式机器人等中更有可能出现异常状态。在这样的情况下，可以组合出现两个或更多异常状态，在该情况下必需一致地克服这些异常状态。异常状态控制装置可以向多个异常状态检测装置分配优先级，并且基于优先级一致地同时操作异常状态检测装置。-->异常状态控制装置可以动态地执行把每个异常状态检测装置的操作设置为处于有效或者无效的状态，并且分配优先级。当机器人装置能够采用多个姿势时，异常状态控制装置可以依据该姿势注册任何被设置为处于有效状态的异常状态检测装置。例如，如果机器人装置是至少具有多条可移动腿的腿移动式机器人的话，则它采用站立姿势、坐姿势、和卧姿势，以便异常状态控制装置在相应的姿势中注册异常状态检测装置。例如，异常状态控制装置可以在站立姿势中注册与紧急停止、扭矩限制器检测、过电流保护、被抓预防、跌倒控制、以及跌倒预防控制相关的异常状态检测装置，而且可以在坐姿势和卧姿势的每一个中，除了与紧急停止、扭矩限制器检测、过电流保护、以及被抓预防相关的异常状态检测装置之外，还作为替代注册与摆动检测相关的异常状态检测装置，这是因为在这些姿势中它不会跌倒。当机器人装置能够处于多个操作模式中时，异常状态控制装置可以依据操作模式注册任何被设置为处于有效状态的异常状态检测装置。例如，在用于最大限度地利用机器人装置的性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制至少具有多个可移动单元的机器人装置的操作的设备，该设备包含：　　　　用于驱动可移动单元的驱动装置；　　　　用于确定可移动单元的状态或者机器人装置的状态的确定装置；　　　　用于检测异常状态、并基于由确定装置确定的确定结果对该异常状态执行克服操作的多个异常状态检测装置；以及　　　　用于使由多个异常状态检测装置同时执行异常状态检测和克服操作的异常状态控制装置。

【技术特征摘要】
JP 2004-8-11 234252/041、一种控制至少具有多个可移动单元的机器人装置的操作的设备，该设备包含：用于驱动可移动单元的驱动装置；用于确定可移动单元的状态或者机器人装置的状态的确定装置；用于检测异常状态、并基于由确定装置确定的确定结果对该异常状态执行克服操作的多个异常状态检测装置；以及用于使由多个异常状态检测装置同时执行异常状态检测和克服操作的异常状态控制装置。2、如权利要求1所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，异常状态控制装置向多个异常状态检测装置分配优先级，并且基于优先级同时操作异常状态检测装置。3、如权利要求1所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，异常状态控制装置动态地执行把每个异常状态检测装置的操作设置为有效或者无效的状态，并且分配优先级。4、如权利要求1所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，机器人装置能够采用多个姿势，而且异常状态控制装置依据该姿势注册要被设置为处于有效状态的任何异常状态检测装置。5、如权利要求4所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，机器人装置是至少具有多条可移动腿的腿移动式机器人，并且至少采用站立姿势、坐姿势、和卧姿势，而且其中异常状态控制装置在站立姿势中注册与紧急停止、扭矩限制器检测、过电流保护、被抓预防、跌倒控制、以及跌倒预防控制相关的异常状态检测装置，并且在坐姿势和卧姿势的每一个中注册与紧急停止、扭矩限制器检测、过电流保护、被抓预防、和摆动检测相关的异常状态检测装置。6、如权利要求1所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，机器人装置能够处于多个操作模式中，而且异常状态控制装置依据该操作模式注册要被设置为处于有效状态中的任何异常状态检测装置。7、如权利要求6所述的控制机器人装置的操作的设备，其中：在用于最大限度地利用机器人装置的性能的Pro模式中，异常状态控制装置仅仅注册最少数量的异常状态检测装置，包括与紧急停止、扭矩限制器检测、和过电流检测相关的那些，用于防止对机器人装置的损害，在用于防止对装置躯体损害的装置躯体保护模式中，除了用于防止由装置躯体的操作而产生的对机器人装置的损害的、包括与紧急停止、扭矩限制器检测、和过电流检测相关的那些异常状态检测装置的最小数量异常状态检测装置之外，异常状态控制装置还注册与跌倒检测和跌倒预防相关的异常状态检测装置，以及在用于保持装置躯体和用户安全的操作模式中，除了用于防止由装置躯体的操作产生的对机器人装置的损害的，包括与紧急停止、扭矩限制器检测、和过电流检测相关的那些异常状态检测装置的最小数量异常状态检测装置，和与用于保护装置躯体的包括跌倒检测和跌倒预防相关的异常状态检测装置的异常状态检测装置之外，异常状态控制装置还注册与用于提供用户安全的、包括与被抓预防相关的异常状态检测装置在内的异常状态检测装置。8、如权利要求1所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，异常状态控制装置在每个预定控制周期中或者利用设置的频率，依据优先级连续地启动注册的异常状态检测装置。9、如权利要求1所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，每个异常状态检测装置执行用于处理来自确定装置的确定结果的常规操作、用于确定该确定结果是否已经达到应该检测异常的水平的异常检测操作、用于启动该异常的克服操作的预处理、对该异常的克服操作、以及克服操作的后处理。10、如权利要求9所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，异常状态控制装置依据优先级交替地启动每个异常状态检测装置中的常规操作和异常检测操作。11、如权利要求10所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，异常状态控制装置在检测到的异常状态当中，仅仅对最高优先级的异常状态执行克服操作。12、如权利要求1所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，异常状态控制装置把多个异常状态检测装置划分为两个或更多组。13、如权利要求12所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，异常状态控制装置在每个组中检测到的异常状态当中，仅仅对最高优先级的异常状态执行克服操作。14、如权利要求12所述的控制机器人装置的操作的设备，其中，异常状态控制装置向各组分配优先级，而且依据优先级连续地启动每个组中的注册异常状态检测装置。15、一种控制至少具有多个可移动单元的机器人装置的操作的方法，该方法包含步骤：确定可移动单元的状态或者驱动可移动单元时机器人装置的状态；以及控制其中同时执行多...

【专利技术属性】
技术研发人员：森平智久，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]