[发明专利]控制装置

说明书

一种控制装置，进行模型预测控制，控制装置基于由第一获取部获取的实际障碍物的位置来设定虚拟障碍物的位置，使得跟实际障碍物相关联的虚拟障碍物以基于规定目标指令的控制对象的追随目标轨道为基准而位于与所述实际障碍物大致对称之处，模型预测控制中通过规定评估函数算出的阶段成本包含：第一阶段成本，与第一概率势场关联，述第一概率势场是基于实际障碍物的位置来表示实际障碍物可能存在概率；及第二阶段成本，与第二概率势场关联，第二概率势场是基于虚拟障碍物的位置来表示虚拟障碍物可能存在概率的概率势场且具有第一概率势场以上的概率值。在通过模型预测控制来使控制对象的输出追随于目标指令的情况下，避免与移动的障碍物的碰撞。

技术领域

本发明涉及一种使控制对象追随于规定的目标指令的控制装置。

背景技术

为了使控制对象追随于指令轨道而移动，一般利用反馈控制。例如在多关节机器人中，通过机器人的控制装置来进行各关节轴的伺服马达的控制，以使用反馈控制来使机器人的指尖部的位置追随于预先设定(示教)的指令轨道。但是，在一般的反馈控制中，无论如何各伺服马达都会产生响应延迟，因此存在机器人的实际轨迹偏离指令轨道的问题。为了抑制此种相对于指令轨道的偏离，利用有与模型预测控制相关的技术(例如参照非专利文献1)。

而且，若存在使控制对象追随于指令轨道时可能干涉到所述控制对象的、移动的障碍物，则必须对控制对象进行控制以避免与所述障碍物的碰撞。例如，专利文献1所示的技术中，基于存在控制对象周围的障碍物的存在概率来形成概率势场(potential field)，并且基于所述概率势场的梯度来决定控制对象应行进的路径。同样，在专利文献2所示的车辆的碰撞回避控制中，也利用了基于障碍物的存在概率的概率势场。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2003-241836号公报

专利文献2：日本专利特开2011-186878号公报

非专利文献

非专利文献1：樱井裕太和大塚俊之(Yuta Sakurai and Toshiyuki Ohtsuka)：借助干扰评估的连续时间模型预测控制的偏移补偿(Offset Compensation of ContinuousTime Model Predictive Control By Disturbance Estimation)；系统控制信息学会论文志，Vol.25，No.7，pp.10-18(2012)

发明内容

发明所要解决的问题

为了既能通过模型预测控制来使控制对象的输出较佳地追随于目标指令，又能较佳地避免与存在于控制对象周围的移动的障碍物的碰撞，优选的是，如以往技术所示的那样，利用基于所述障碍物的存在概率而形成的概率势场。然而，依据通过以往技术为了碰撞回避而生成的路径，控制对象存在向其前方回避以避开所述移动的障碍物的倾向。此种情况下，最终会造成控制对象与移动障碍物并行的状况，因此与障碍物碰撞的可能性长时间持续，回避所需的时间变长。尤其，在像机器人等那样因臂等结构物的长度有限而其可动范围受限的控制对象的情况下，若碰撞的可能性拖延，则结果有可能陷入避免不了与障碍物碰撞的状态。

本发明是有鉴于此种问题而完成，其目的在于提供一种技术，在通过模型预测控制来使控制对象的输出追随于目标指令的情况下，能够较佳地避免与移动的障碍物的碰撞。

解决问题的技术手段

本发明中，为了解决所述问题，使在用于对目标指令的追随控制的模型预测控制中算出的阶段成本(stage cost)包含：与实际的障碍物(实际障碍物)的概率势场关联的阶段成本；以及与跟所述实际障碍物对应的虚拟障碍物的概率势场关联的阶段成本。由此，实现对目标指令的追随和较佳的障碍物的回避。