[发明专利]运动预测控制装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用了机器人等的自动装置中的预测工件（work）或机器人等的运动的运动预测控制装置和方法。

背景技术

（计测机器人的位置来控制机器人的情况）

在使用设置在机器人上或机器人的外部的传感器信息算出机器人的位置、姿势而对机器人进行驱动控制的控制装置中，作为在机器人的位置和姿势的计测中使用的传感器、计测方法，一般如下。

（1）　使用机器人上的内置传感器的方法。

例如，用设置在机器人上的陀螺仪（gyro sensor）或车轮的编码器（encoder）等计测机器人的速度、加速度、角速度等。用设置在机器人上的操纵（steering）部的编码器等计测机器人的操向角。

（2）　使用机器人上的外置传感器的方法。

例如，用设置在机器人上的测距传感器（激光测距仪（laser range finder）（LRF）、激光雷达（laser radar）等）、照相机等计测机器人周围的参照物（landmark）的位置、姿势。用设置在机器人上的GPS罗盘（compass）等计测机器人的当前的位置和姿势中的一个或两个。

（3）　用机器人外的外部传感器进行计测的方法。

用设置在机器人外部的测距传感器、照相机等对计测范围内的机器人的位置、姿势进行计测。

用单一的传感器高精度地求出机器人的位置、姿势是困难的，因此，有时使用多种上述的传感器、计测方法，根据得到的多个计测结果求出位置、姿势。

但是，由于如下的理由，不能简单地比较多个计测结果。

用（2）（3）计测的位置和姿势是用以进行计测的传感器、特定的点为基点的坐标系表示的相对的位置和姿势。计测坐标的基点各不相同，而且，在机器人上的传感器的情况下，成为基点的机器人本身的位置并不清楚，因此，难以单纯地用坐标变换等来比较这些计测结果。

因为（1）不直接计测位置、姿势，所以不能直接与（2）（3）进行比较。

此外，如以下所述，同步地计测所有的传感器信息是困难的。因此，存在得到的计测结果的计测时刻各不相同的情况。因为机器人的位置和姿势时时刻刻地变化，所以不能单纯地比较时刻不一致的计测结果。特别是，在机器人的速度快的情况下等，因为位置和姿势的变化量大，所以容易引起这样的问题。

a　一般来说，同一机器人内的内置传感器的传感器信息被同步地取得。但是，例如，难以在不同的机器人之间共用一个同步信号（需要有线连接）。因此，在多个机器人之间使内置传感器的信息同步是困难的。

b　在像（3）那样使用外部传感器的情况下，也与a同样地，在需要在多个装置之间收发同步信号的情况下，外部传感器与机器人上的传感器的同步是困难的。

c　在（2）或（3）中使用的传感器中存在由传感器其本身的计测时间、处理从传感器得到的传感器信息的时间等造成的计测延迟。因此，用传感器得到的计测结果会与计测延迟的量相应地成为旧的传感器信息，因此，计测时刻与像（1）那样的内置传感器的传感器信息不同。此外，因为存在计测对象从传感器的视野脱离的情况，所以不一定能始终得到指定的时刻的计测结果。

（操纵（handling）移动的工件的情况）

在用机器人操纵移动的工件的自动装置中，需要用设置在机器人上或机器人的外部的照相机等视觉传感器、激光测距仪（LRF）等测距传感器计测工件的位置，基于该计测结果对机器人臂进行跟随控制。

在机器人本身移动的移动机器人的情况下，也需要用设置在机器人上或机器人的外部的传感器计测移动机器人的位置，基于计测结果对机器人进行控制，使用同样的技术。关于计测机器人的位置的方法，如上所述，有用机器人上的传感器计测与参照物的相对位置的方法、用设置在机器人的外部的传感器直接计测机器人的位置的方法。

以下，也将移动的工件、移动机器人仅称为“移动体”。

在上述的机器人的运动预测控制中，以固定周期（例如：30fps的照相机）计测时时刻刻变化的对象物（工件、参照物）或机器人之间的相对位置，基于计测结果，例如对机器人输出使机器人靠近工件那样的移动指令。

但是，即使以计测的工件的位置为目标使机器人动作，有时也会由于传感器的计测延迟、数据的取得延迟、机器人的动作延迟等的控制延迟而造成机器人不能跟随移动的工件。