(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータにより駆動可能な関節継ぎ手によって接続された少なくとも２つのパーツを有するロボットのアクチュエータの、環境接触を考慮した、開ループおよび閉ループ制御の方法であって、
センサシステムによって、時間依存性の一次元的または多次元的変数Ｇ（ｔ）であって、時間に応じて前記パーツに対する１以上の外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または１以上の外部モーメントＭｅｘｔの作用を表すために用いることができる変数Ｇ（ｔ）を判定して格納するステップと、
前記変数Ｇ（ｔ）の条件Ｂを与えるステップと、
時刻ｔ０において前記条件ＢがＧ（ｔ）により満たされない場合、ｔａ＝時間間隔の開始、ｔｅ＝時間間隔の終了、ｔ０∈Ｔ、ｔ０＜ｔｅのとき、検出された前記変数Ｇ（ｔ）の時間間隔Ｔ＝［ｔａ，ｔｅ］における
0006487067.tif 000017
を判定するステップであって、前記特徴ベクターが、
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）のメジアンまたは平均値、
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の最小値および最大値、
前記時間間隔Ｔにおける前記メジアンまたは前記平均値からのＧ（ｔ）の偏差値、
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の信号幅、
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の周波数スペクトル、
前記周波数スペクトルの１以上の特性周波数、
の要素を含む、ステップと、
予め定義されたカテゴリに基づいて、
0006487067.tif 000018
を分類して分類結果ＫＥを生成するステップであって、各カテゴリは前記パーツまたは前記関節継ぎ手の１つと周囲環境の対象物との間の、対応する外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または外部接触モーメントＭｅｘｔによって引き起こされる、接触タイプを示す、ステップと、
時間ｔ＞ｔ０であるときに、前記分類結果ＫＥに応じて、前記アクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御を行うステップと、を含む、開ループおよび閉ループ制御の方法。
【請求項２】
0006487067.tif 000019
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）のシャノンエントロピーまたはシャノンエントロピー分布、および／または
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）のヨルト（Ｈｊｏｒｔｈ）パラメータ、および／または
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上のエネルギーパラメータ、および／または
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上の自己相関パラメータ、および／または
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の歪度パラメータ、および／または
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上のスペクトル位相パラメータ、および／または
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上のスペクトル振幅パラメータ、
の要素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記時間間隔Ｔの開始時間ｔａおよび前記時間間隔Ｔの終了時間ｔｅは時間依存性であって、すなわちｔａ＝ｔａ（ｔ）およびｔｅ＝ｔｅ（ｔ）であり、または前記時間間隔Ｔの終了時間ｔｅは時間依存性であって、すなわちｔｅ＝ｔｅ（ｔ）である、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ロボットは、アクチュエータにより駆動可能な複数の関節継ぎ手によって接続された複数のパーツを有する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記変数Ｇ（ｔ）は、１以上の力、および／または１以上のトルク、および／または１以上の機械的ストレス、および／または１以上の圧力を表す、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記センサシステムは、前記パーツの１つに設けられた少なくとも１つのセンサを備え、前記パーツに対する外力Ｆｅｘｔの位置敏感検出のために平面状に設けられた複数のセンサ要素を備え、検出された前記外力Ｆｅｘｔに基づいて前記変数Ｇ（ｔ）を判定する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記センサシステムは、前記関節継ぎ手にかかるトルク、および／または前記関節継ぎ手にかかる力、および／または前記関節継ぎ手にかかる加速度を検出するための、前記関節継ぎ手の１つに接続されたトルクセンサ、および／または力センサ、および／または加速度センサを備える、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
１以上の前記パーツおよび／または１以上の関節継ぎ手のそれぞれについて前記変数Ｇ（ｔ）を判定する、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
判定された前記分類結果ＫＥに応じて、前記アクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御は、前記パーツの運動を停止、減速、加速、または逆方向への運動を開始させるように行われる、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
アクチュエータにより駆動可能な関節継ぎ手によって接続された少なくとも２つのパーツを有するロボットのアクチュエータの、環境接触を考慮した、開ループおよび／または閉ループ制御を行い、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法を実行する装置であって、
時間に応じて前記パーツに対する１以上の外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または１以上の外部モーメントＭｅｘｔの作用を表すために用いることができる時間依存変数Ｇ（ｔ）を判定して格納するセンサシステムと、
当該変数Ｇ（ｔ）の条件Ｂを与えるインターフェースと、
時刻ｔ０において前記条件ＢがＧ（ｔ）により満たされない場合、ｔａ＝時間間隔の開始、ｔｅ＝時間間隔の終了、ｔ０∈Ｔ、ｔ０＜ｔｅのとき、前記検出された変数Ｇ（ｔ）の時間間隔Ｔ＝［ｔａ，ｔｅ］における
0006487067.tif 000020
を判定するよう構成される評価部であって、前記特徴ベクターが、
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）のメジアンまたは平均値、
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の最小値および最大値、
前記時間間隔Ｔにおける前記メジアンまたは前記平均値からのＧ（ｔ）の偏差値、
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の信号幅、
前記時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の周波数スペクトル、
前記周波数スペクトルの１以上の特性周波数、
の要素を含む、評価部と、
予め定義されたカテゴリに基づいて、
0006487067.tif 000021
を分類して分類結果ＫＥを生成する分類部であって、各カテゴリは前記パーツと周囲環境の対象物との間の、対応する外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または外部接触モーメントＭｅｘｔによって引き起こされる、接触タイプを示す、分類部と、
前記分類結果ＫＥに応じて、前記アクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御を行うユニットと、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの周囲環境との機械的接触を考慮したロボットのアクチュエータの開ループおよび閉ループ制御の方法および装置に関し、当該ロボットは、アクチュエータにより駆動可能な関節継ぎ手によって互いに相対運動可能なように接続された少なくとも２つのパーツを有する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータ（ロボットアームのリンク等）によって運動可能なロボットのパーツの開ループおよび閉ループ制御において、機械的環境接触の検出と解釈とは、特にロボットと人間との相互作用および共同作業において、重要である。ここで鍵となるのは、望ましい接触イベントと、望ましくない接触イベント、すなわち衝突とを見分けることである。通常、望ましい接触イベントは、対象物を取り扱うなどといったロボットのタスク、および／または予め定義された相互作用範囲におけるロボットと人間との相互作用によって生じる。望ましくない接触イベントは、望ましい接触イベントを除く全ての接触イベントである。これらは、特に、ロボットの周囲環境における予め定義された相互作用範囲に含まれない対象物や人物との衝突、または周囲環境自体との衝突である。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は、環境接触を考慮したロボットのアクチュエータの開ループおよび閉ループ制御の改良された方法および改良された装置を提供することである。
【０００４】
本発明は、独立請求項の特徴から導かれる。好都合な改良点および実施形態は、従属請求項の主題である。本発明のさらなる特徴、適用オプション、および利点は、以下の説明、および図に示す本発明の例示的実施形態の説明から導かれる。
【０００５】
方法に関する本目的の様態は、アクチュエータにより駆動可能な関節継ぎ手によって接続された少なくとも２つのパーツを有するロボットのアクチュエータの、環境接触を考慮した、開ループおよび閉ループ制御の方法によって実現される。これらのパーツは、ロボットアームのリンクであってもよく、または人間の形をしたロボットの頭部、胴部、もしくは四肢であってもよい。特に、ロボットは、アクチュエータによって駆動可能な複数の関節継ぎ手によって接続された複数のパーツを有してもよい。
【０００６】
本方法は、以下のステップを含む。第１のステップにおいて、センサシステムを用いて、一次元的または多次元的な時間依存性変数Ｇ（ｔ）であって、時間に応じてパーツに対する１以上の外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または１以上の外部モーメントＭｅｘｔの作用を表すために用いることができる変数Ｇ（ｔ）を判定して格納する。特に、変数Ｇ（ｔ）は、多次元的、つまり複数の要素ｇ（ｔ）を含むことができる。Ｇ（ｔ）＝［ｇ１（ｔ），ｇ２（ｔ），ｇ３（ｔ），ｇ４（ｔ），等］。例えば、変数Ｇ（ｔ）は、１以上の力、および／または１以上のトルク、および／または１以上の機械的ストレス、および／または１以上の圧力を表してもよく、またはそこから判定される１以上の一次元的もしくは多次元的な変数を表してもよい。変数Ｇ（ｔ）の要素は、ｊ番目の関節継ぎ手またはｊ番目のパーツＧｊ（ｔ）であってもよく、言い換えると、変数Ｇ（ｔ）の要素は、パーツのうち複数および／または関節継ぎ手のうち複数のものについてそれぞれ判定することができる。
【０００７】
好都合には、センサシステムは、力、モーメント、ストレス、および／または圧力を検出する測定センサを備え、さらに、評価電子装置部と、少なくとも一時的に測定結果を格納する記憶部とを備える。好都合には、センサシステムは、近接センサ、すなわち機械的接触がまだ行われなくとも対象物が接近すると検出を行うセンサを備える。好都合には、センサシステムは、パーツの１つに設けられた少なくとも１つのセンサを備え、パーツに対する外力Ｆｅｘｔおよび／またはモーメントＭｅｘｔの位置敏感検出のために平面状に設けられた複数のセンサ要素を備え、検出された外力Ｆｅｘｔおよび／またはモーメントＭｅｘｔに基づいて変数Ｇ（ｔ）を判定する。この改良点の一例として、パーツに作用する力、モーメント、ストレス、圧力、作用部分、その他を検出する触覚センサを備える「人工皮膚」の使用がある。特に、センサシステムは、関節継ぎ手にかかるトルク、および／または関節継ぎ手にかかる力、および／または関節継ぎ手にかかる加速度を検出するための、関節継ぎ手の１つに接続されたトルクセンサ、および／または力センサ、および／または加速度センサを含んでもよい。
【０００８】
好都合には、センサシステムは、測定センサの現在の測定データに基づいて、モーメント、ストレス、および／もしくは圧力を推定または予測するユニットを備える。好都合には、衝突の履歴測定データは、推定／予測において用いられる。
【０００９】
第２のステップにおいて、この変数Ｇ（ｔ）の条件Ｂが与えられる。条件Ｂは、ロボットの状態について時間変異および／または時間依存性であってよい。例えば、単純な条件Ｂとして、Ｇ（ｔ）の絶対値｜Ｇ（ｔ）｜は限界値Ｆと等しいかこれより小さい、すなわち｜Ｇ（ｔ）｜≦Ｆである。考えられる１次元の式として、例えば、Ｇ（ｔ）＝［ｇｉ（ｔ）］、Ｆ＝［ｆｉ］、ｉ＝１，２，…，Ｉであるとき、｜ｇｉ（ｔ）｜≦ｆｉである。好都合には、条件Ｂは、ロボットの動いているパーツに対する外力Ｆｅｘｔおよび／またはモーメントＭｅｘｔの作用および非作用を区別することができるように選択され、この例の場合、条件Ｂが満たされる限り、外力Ｆｅｘｔおよび／またはモーメントＭｅｘｔの作用が存在しないものとする。
【００１０】
好都合には、条件は、外力または外部モーメントの作用のないロボットの操作と、外力または外部モーメントが作用するロボットの操作との区別が可能となるように選択される。
【００１１】
好都合には、例えば、アクチュエータによって運動可能なパーツを有するロボットは、外力Ｆｅｘｔ（重力、および場合によりコリオリの力は除外される）の影響をうけることのないランダムな運動を行い、このような運動（力、モーメント、パルス、等）を記述するパラメータが、センサシステムによって検出・評価されることで、条件Ｂが決定されてもよい。よって、パラメータの範囲は、外力Ｆｅｘｔの作用のないロボットの運動を定義する。
【００１２】
第３のステップにおいて、時刻ｔ０において条件ＢがＧ（ｔ）により満たされない場合、ｔａ＝時間間隔の開始、ｔｅ＝時間間隔の終了、ｔ０∈Ｔ、ｔ０＜ｔｅのとき、検出された変数Ｇ（ｔ）の時間間隔Ｔ＝［ｔａ，ｔｅ］における
0006487067.tif 000002
を判定し、この特徴ベクターは以下の要素の全てを含む。
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）のメジアンまたは平均値、
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の最小値および最大値、
・時間間隔Ｔにおけるメジアンまたは平均値からのＧ（ｔ）の偏差値、
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の信号幅、
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の周波数スペクトル、
・周波数スペクトルの１以上の特性周波数。
【００１３】
上記の論理に従うと、ｔ０は、Ｇ（ｔ）が予め定義された条件Ｂをもはや満たさない時点、つまり、パーツまたは関節継ぎ手のうち少なくとも１つに少なくとも１つの外力Ｆｅｘｔまたはモーメントが作用し始める時点を示す。好都合には、時間間隔Ｔの開始時間ｔａと、時間間隔Ｔの終了時間ｔｅは、時間依存性、つまりｔａ＝ｔａ（ｔ）およびｔｅ＝ｔｅ（ｔ）、または時間間隔Ｔの終了時間ｔｅのみが時間依存性、つまりｔｅ＝ｔｅ（ｔ）である。前者においては、例えば、間隔Ｔは、時刻ｔとともに時系列にシフトしてもよい。後者においては、時間間隔Ｔは一方に対してより大きく、つまり、時刻ｔａの時点は固定されてｔｅ（ｔ）のみが時刻ｔとともにシフトする。好都合には、時間間隔Ｔは、１０ｍｓ、２０ｍｓ、５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓ、２５０ｍｓ、５００ｍｓ、７５０ｍｓ、１ｓ、１．５ｓ、２．０ｓ、２．５ｓ、３．０ｓ、４．０ｓ、５．０ｓ、６．０ｓ、７．０ｓ、または１０ｓの期間である。
【００１４】
第４のステップにおいて、予め定義されたカテゴリに基づいて、判定された
0006487067.tif 000003
を分類して分類結果ＫＥを生成し、各カテゴリはパーツまたは関節継ぎ手の少なくとも１つと対象物との間の、対応する外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または外部接触モーメントＭｅｘｔによって引き起こされる接触タイプを示す。好都合には、「望ましい接触イベント」と「望ましくない接触イベント」との区別に加えて、カテゴリは接触をもたらす対象物のタイプに関する情報、例えば接触する対象物の接触部分が硬質な素材でできているかより硬質ではない素材でできているかなど、を与えることができる。カテゴリは、適切な一連の試験および／もしくはシミュレーション計算を行うことによって、または用意されたデータベース、例えばデータ「クラウド」から、容易に判定することができる。
【００１５】
好都合には、
0006487067.tif 000004
の分類は、サポートベクターマシン（ＳＶＭ）、および／または隠れマルコフモデル、および／またはニューラル・ネットワーク、および／またはガウス過程、またはこれらの組み合わせによって行われる。
【００１６】
第５のステップにおいて、時間ｔ＞ｔ０であるときに、分類結果ＫＥに応じて、少なくとも１つのアクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御を行う。好都合には、判定された分類結果ＫＥに依存して、パーツの運動を停止、減速、加速、または逆方向への運動を開始させるように、アクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御が行われる。加速した運動および逆方向への運動は、ロボットまたは衝突対象の破損の可能性を軽減するための回避運動にあたる。
【００１７】
本発明の発明者は、提案される方法、特に提案される
0006487067.tif 000005
の要素を取りまとめたものが、望ましい接触イベントまたは望ましくない接触イベントである外力Ｆｅｘｔの作用について非常に正確かつ堅牢な分析と分類とを可能とし、本方法が環境接触の考慮およびこれに対する反応を著しい向上によってロボットのアクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御を可能とすることを認識した。
【００１８】
好都合には、ロボットの環境接触の分析および分類は、この
0006487067.tif 000006
がさらに以下の要素を含む場合に向上させることができる。
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）のシャノンエントロピーまたはシャノンエントロピー分布など、ある程度の情報内容、および／または
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の活動性、可動性、複雑性など、１以上のヨルト（Ｈｊｏｒｔｈ）パラメータ、および／または
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上のエネルギー関連パラメータ、および／または
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上の自己相関関連パラメータ、および／または
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上の歪度パラメータ、および／または
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上のスペクトル位相パラメータ、および／または
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の１以上のスペクトル振幅パラメータ。
【００１９】
また、好都合には、
0006487067.tif 000007
は、時系列に交互に配置された２つ以上の分類子のパラメータを含むことができ、この分類子は異なる時間間隔Ｔについてのパラメータを判定することもできる。
【００２０】
また、本発明の目的は、上記の方法をデータ処理装置上で行うことができるように構成されるデータ処理装置を備えるコンピュータシステムによって実現される。
【００２１】
また、本発明の目的は、電子的に読み取り可能な制御信号を有するデジタル記憶媒体によって実現され、この制御信号は、プログラム可能なコンピュータシステムと、上記の方法を行うように連携することができる。
【００２２】
また、本発明の目的は、プログラムコードがデータ処理装置上で実行されると上記の方法を行う機械可読キャリアに格納されたプログラムコードを含む、コンピュータプログラムプロダクトによって実現される。
【００２３】
最後に、本発明は、プログラムがデータ処理装置上で実行されると上記の方法を行うプログラムコードを含む、コンピュータプログラムに関する。このため、データ処理装置は、関連技術分野で知られる任意のコンピュータシステムとして構成することができる。
【００２４】
装置に関する本発明の様態は、アクチュエータにより駆動可能な関節継ぎ手によって接続された少なくとも２つのパーツを有するロボットのアクチュエータの、環境接触を考慮した、開ループおよび閉ループ制御を行う装置によって実現され、この装置は、時間に応じてパーツに対する１以上の外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または１以上の外部モーメントＭｅｘｔの作用を表すために用いることができる時間依存変数Ｇ（ｔ）を判定して格納するセンサシステムと、当該変数Ｇ（ｔ）の条件Ｂを与えるインターフェースと、時刻ｔ０において条件ＢがＧ（ｔ）により満たされない場合、ｔａ＝時間間隔の開始、ｔｅ＝時間間隔の終了、ｔ０∈Ｔ、ｔ０＜ｔｅのとき、検出された変数Ｇ（ｔ）の時間間隔Ｔ＝［ｔａ，ｔｅ］における
0006487067.tif 000008
を判定するよう構成される評価部であって、特徴ベクターが、時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）のメジアンまたは平均値、時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の最小値および最大値、時間間隔Ｔにおけるメジアンまたは平均値からのＧ（ｔ）の偏差値、時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の信号幅、時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の周波数スペクトル、周波数スペクトルの１以上の特性周波数、の要素を含む、評価部と、可能性のある
0006487067.tif 000009
の予め定義されたカテゴリに基づいて、
0006487067.tif 000010
を分類して分類結果ＫＥを生成する分類部であって、各カテゴリはパーツと周囲環境の対象物との間の、対応する外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または外部接触モーメントＭｅｘｔによって引き起こされる、接触タイプを示す、分類部と、分類結果ＫＥに応じて、アクチュエータの開ループおよび閉ループ制御を行うユニットと、を備える。
【００２５】
好都合には、センサシステムのセンサは、近接センサと力センサとの組み合わせとすることができ、力センサは必ずしもプッシュとプルとを区別可能である必要はない（プッシュする力かプルする力かは、力が作用する本体の側に関する情報の結果である）。この場合、例えば、近接センサがこの曖昧さを解決する。
【００２６】
提案される装置の改良点および利点は、提案される方法についての議論を対応または類似の用法で当てはめることにより導かれる。
【００２７】
さらなる利点、特徴、および詳細は、少なくとも一例示的実施形態について、必要であれば図面を参照して詳細に記載する説明から明らかとなろう。同一のパーツ、または類似のパーツ、および／または同等の機能を有するパーツは、同じ参照符号で示される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明にかかる方法のフローチャートである。
【図２】図２は、本発明にかかる装置の模式的構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明にかかる、環境接触を考慮したロボットアームの３つのアクチュエータの開ループおよび閉ループ制御の方法のフローチャートである。本例示的実施形態における当該ロボットアームは、３つの関節継ぎ手により直列に接続された４つのアーム部を備え、各関節継ぎ手はアクチュエータの１つによって駆動可能である。また、本例示的実施形態において、３つの関節継ぎ手は、それぞれ、モーメント測定値ｍｉ（ｔ）を検出するモーメントセンサを備え、ｉは１、２、３である。時間の経過と共に、各モーメントセンサは、測定値ｍｉ（ｔ）を時系列に検出する。
【００３０】
モーメントセンサに加えて、センサシステムは、評価部と記憶部とを備える。第１のステップ１０１において、本例では、センサシステムは、モーメント測定値ｍｉ（ｔ）に基づいて、ロボットアームに作用する時間依存総モーメントＧ（ｔ）を判定する。
【００３１】
一般に、慣性力、コリオリの力、および重力を考慮する必要があるため、モーメント測定値ｍｉ（ｔ）は外部総モーメントＧ（ｔ）を直接的に導き出すものではない。このため、一般的にはまず外部総モーメントＧ（ｔ）を推定、または少なくとも（加速度センサがある場合には）代数的に判定する必要がある。
【００３２】
したがって、本例示的実施形態において、変数Ｇ（ｔ）はスカラー変数であり、時間に応じてロボットアームに対する１以上の外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または１以上の外部モーメントＭｅｘｔの作用を表すために用いることができるものである。また、当然ながら、変数Ｇ（ｔ）は多次元的であってもよい。例えば、単純な多次元的ケースでは、Ｇ（ｔ）＝Ｇｉ（ｔ）＝［ｇ１（ｔ），ｇ２（ｔ），ｇ３（ｔ）］Ｔ＝ｍｉ（ｔ）＝［ｍ１（ｔ），ｍ２（ｔ），ｍ３（ｔ）］Ｔである。
【００３３】
第２のステップ１０２において、変数Ｇ（ｔ）の条件Ｂが与えられるが、このケースでは条件Ｇ（ｔ）≦Ｆである。条件Ｂまたは限界値Ｆｉは、ロボットアームとの環境接触がおきない限り、すなわち望ましい接触イベントも望ましくない接触イベントも存在しない限り条件Ｂを満たすよう、選択される。このため、対応する限界値Ｆを、環境接触を生じないランダムな動作をロボットアームが行う一連の試験において判定することができる。アクチュエータの閉ループ制御は、外部トルクおよび／または外力の測定または推定を向上させることを目的とする較正ステップを含む。
【００３４】
時刻ｔ０において条件ＢがＧ（ｔ）により満たされない場合、すなわち環境接触が生じる場合、第３のステップ１０３において、検出された変数Ｇ（ｔ）の時間間隔Ｔ＝［ｔａ，ｔｅ］における
0006487067.tif 000011
が判定される。ここで、ｔａ＝時間間隔の開始、ｔｅ＝時間間隔の終了、ｔ０∈Ｔ、ｔ０＜ｔｅである。この特徴ベクターは、以下の要素を全て含む。
・時間間隔ＴにおけるＧｉ（ｔ）のメジアン、
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の最小値および最大値、
・時間間隔ＴにおけるメジアンからのＧ（ｔ）の偏差値、
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の信号幅、
・時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の周波数スペクトル、
・周波数スペクトルの固有周波数。
【００３５】
第４のステップ１０４において、可能性のある
0006487067.tif 000012
の予め定義されたカテゴリに基づいて
0006487067.tif 000013
の分類を行い、分類結果ＫＥを生成する。こうして、分類結果ＫＥは特定の接触カテゴリを示すことになる。可能性のある
0006487067.tif 000014
の予め定義されたカテゴリは、例えば、多種多様な環境接触の状況を評価してカテゴリに分類する、対応する一連の試験に基づいて判定される。これらのカテゴリは、複数のアーム部および／または関節継ぎ手の１つと周囲環境の対象物との間の、外力Ｆｅｘｔおよび／または接触モーメントＭｅｘｔよって引き起こされる、異なる接触タイプを示すことが好都合である。
【００３６】
第５のステップ１０５において、時間ｔ＞ｔ０であるときに、分類結果ＫＥに応じて、アクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御が行われる。このため、開ループおよび／または閉ループ制御の仕様は、全ての分類結果に、ルックアップテーブルなどで与えられる。しかしながら、関連は微分方程式などの数式によって得られてもよい。
【００３７】
図２に、アクチュエータにより駆動可能な関節継ぎ手によって接続された少なくとも２つのパーツを有するロボットのアクチュエータの、環境接触を考慮した、開ループおよび閉ループ制御の装置を示す。本装置は、時間に応じてパーツに対する１以上の外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または１以上の外部モーメントＭｅｘｔの作用を表すために用いることができる時間依存変数Ｇ（ｔ）を判定して格納するセンサシステム２０１と、当該変数Ｇ（ｔ）の条件Ｂを与えるインターフェース２０２と、時刻ｔ０において条件ＢがＧ（ｔ）により満たされない場合、ｔａ＝時間間隔の開始、ｔｅ＝時間間隔の終了、ｔ０∈Ｔ、ｔ０＜ｔｅのとき、検出された変数Ｇ（ｔ）の時間間隔Ｔ＝［ｔａ，ｔｅ］における
0006487067.tif 000015
を判定するよう構成される評価部であって、特徴ベクターが、時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）のメジアンまたは平均値、時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の最小値および最大値、時間間隔Ｔにおけるメジアンまたは平均値からのＧ（ｔ）の偏差値、時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の信号幅、時間間隔ＴにおけるＧ（ｔ）の周波数スペクトル、周波数スペクトルの１以上の特性周波数、の要素を含む、評価部２０３と、予め定義されたカテゴリに基づいて、
0006487067.tif 000016
を分類して分類結果ＫＥを生成する分類部であって、各カテゴリはパーツと周囲環境の対象物との間の、対応する外部接触力Ｆｅｘｔおよび／または外部接触モーメントＭｅｘｔによって引き起こされる、接触タイプを示す分類部２０４と、分類結果ＫＥに応じて、アクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御を行うユニット（２０５）と、を備える。
【符号の説明】
【００３８】
１０１〜１０５  方法ステップ
２０１  センサシステム
２０２  インターフェース
２０３  評価部
２０４  分類部
２０５  アクチュエータの開ループおよび／または閉ループ制御を行うユニット
【図１】
0006487067.tif 000022
【図２】
0006487067.tif 000023