行進機器人和用于行進機器人的運動規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種行進到目標(biāo)位置然后利用臂執(zhí)行任務(wù)的行進機器人、用于該行進 機器人的運動規(guī)劃方法和用于該行進機器人的程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知一種包括移動單元和臂的行進機器人。該移動單元包括輪子。臂支撐在移動 單元上，并且禪合到移動單元W便相對于移動單元能夠相對位移。
[0003] 在行進期間，行進機器人規(guī)劃每個可移動部的運動W使得重屯、限制在某一預(yù)定范 圍內(nèi)。在該情況下，如果預(yù)定范圍較寬，則存在由于例如移動單元的輪子的打滑而導(dǎo)致行進 機器人的定位精度劣化的問題。另一方面，如果預(yù)定范圍較窄，則行進機器人的運動受限， 因此變得難高速移動可移動部。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)對行進機器人進行定位的精度和行進機器人的移動 性兩者的行進機器人、用于行進機器人的運動規(guī)劃方法、W及存儲用于行進機器人的程序 的非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)。 陽〇化]本發(fā)明的第一方面提供了一種行進機器人。該行進機器人包括移動單元、臂和電 子控制單元。移動單元包括輪子。臂支撐在移動單元上并且禪合到移動單元，W便相對于移 動單元能夠相對位移。電子控制單元被配置成設(shè)置行進機器人打算行進到的目標(biāo)位置。電 子控制單元被配置成計算行進機器人的重屯、。電子控制單元被配置成規(guī)劃移動單元和/或 臂的可移動部的運動W設(shè)置目標(biāo)位置。電子控制單元被配置成在行進機器人靠近所設(shè)置的 目標(biāo)位置的情況下，規(guī)劃移動單元和/或臂的可移動部的運動，W使得與在行進機器人遠(yuǎn) 離所設(shè)置的目標(biāo)位置的情況下對重屯、的范圍的限制相比，對重屯、的范圍的限制放寬。在W 上方面中，電子控制單元可被配置成通過將所計算出的重屯、限制在預(yù)定范圍內(nèi)來規(guī)劃行進 機器人的每個可移動部的運動，并且電子控制單元可被配置成當(dāng)行進機器人的位置落入距 所設(shè)置的目標(biāo)位置的預(yù)定距離內(nèi)時，去除重屯、被限制在其內(nèi)的預(yù)定范圍，然后規(guī)劃移動單 元和/或臂的可移動部的運動。在W上方面中，電子控制單元可被配置成通過將所計算出 的重屯、限制在預(yù)定范圍內(nèi)來規(guī)劃移動單元和/或臂的可移動部的運動，并且電子控制單元 可被配置成響應(yīng)于行進機器人的位置與所設(shè)置的目標(biāo)位置之間的距離而改變預(yù)定范圍。在 W上方面中，電子控制單元可被配置成隨著行進機器人的位置更靠近所設(shè)置的目標(biāo)位置而 增加預(yù)定范圍。在W上方面中，電子控制單元可被配置成規(guī)劃通過移動單元的可移動部與 臂的可移動部之間的配合而實現(xiàn)的運動。在W上方面中，臂可包括用于把持操作對象的把 持單元，并且電子控制單元可被配置成當(dāng)臂的把持單元落入距所設(shè)置的目標(biāo)位置的預(yù)定距 離內(nèi)時，去除重屯、被限制在其內(nèi)的預(yù)定范圍，然后規(guī)劃移動單元和/或臂的可移動部的運 動。本發(fā)明的第二方面提供了一種用于行進機器人的運動規(guī)劃方法。行進機器人包括移動 單元、臂和電子控制單元。移動單元包括輪子。臂支撐在移動單元上并且禪合到移動單元， w便相對于移動單元能夠相對位移。運動規(guī)劃方法包括：由電子控制單元設(shè)置行進機器人 打算行進到的目標(biāo)位置；由電子控制單元計算行進機器人的重屯、；W及在行進機器人靠近 所設(shè)置的目標(biāo)位置的情況下，由電子控制單元規(guī)劃移動單元和/或臂的可移動部的運動， W使得與在行進機器人遠(yuǎn)離所設(shè)置的目標(biāo)位置的情況下對重屯、的范圍的限制相比，對重屯、 的范圍的限制放寬。本發(fā)明的第Ξ方面提供了一種存儲用于行進機器人的程序的非暫態(tài)計 算機可讀存儲介質(zhì)。行進機器人包括移動單元、臂和計算機。移動單元包括輪子。臂支撐 在移動單元上并且禪合到移動單元，W便相對于移動單元能夠相對位移。該程序使得計算 機執(zhí)行處理。該處理包括：設(shè)置行進機器人打算行進到的目標(biāo)位置；計算行進機器人的重 屯、；W及在行進機器人靠近所設(shè)置的目標(biāo)位置的情況下，規(guī)劃移動單元和/或臂的可移動 部的運動，W使得與在行進機器人遠(yuǎn)離所設(shè)置的目標(biāo)位置的情況下對重屯、的范圍的限制相 比，對重屯、的范圍的限制放寬。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的運些方面，可W提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對行進機器人進行定位的精度和 行進機器人的移動性兩者的行進機器人、用于該行進機器人的運動規(guī)劃方法W及存儲用于 該行進機器人的程序的非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)。
【附圖說明】
[0007] W下將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點W及技術(shù)和工業(yè)意義， 其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中：
[000引圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的行進機器人的示意配置的透視圖；
[0009] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的行進機器人的示意系統(tǒng)配置的框圖；
[0010] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電子控制單元的示意系統(tǒng)配置的框圖；
[0011] 圖4是示出行進機器人的移動的示例的視圖；
[0012] 圖5是示出重屯、被約束在其內(nèi)的預(yù)定范圍的示例的視圖；
[0013] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于行進機器人的運動規(guī)劃方法的流程 圖；
[0014] 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的節(jié)點捜索方法的流程圖；
[0015] 圖8是示出包括全向輪的結(jié)構(gòu)的重屯、的預(yù)定范圍的視圖；W及
[0016] 圖9是示出設(shè)置重屯、被約束在其內(nèi)的預(yù)定范圍的方法的視圖。
【具體實施方式】
[0017] 在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的第一實施例。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一 實施例的行進機器人的示意配置的透視圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的行進機 器人的示意系統(tǒng)配置的框圖。根據(jù)第一實施例的行進機器人1包括移動單元2和支撐在移 動單元2上的臂3。
[0018] 移動單兀2包括王體21、頭部22和移動裝置23。臂3經(jīng)由肩關(guān)33禪合到王體 21W便可相對位移。頭部22經(jīng)由頸關(guān)節(jié)25設(shè)置在主體21上W便可轉(zhuǎn)動。
[0019] 移動裝置23經(jīng)由體關(guān)節(jié)26禪合到主體21的下部W便可擺動。移動裝置23是例 如活動小腳輪全向推車（圖5)。該全向推車包括一對驅(qū)動輪27和一對橫向可轉(zhuǎn)動的從動 輪28。移動裝置23能夠通過W旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動驅(qū)動輪27,例如將行進機器人1任意地向前 或向后移動，橫向擺動行進機器人1，使得行進機器人1加速或減速或者停止行進機器人1。
[0020] 臂3被配置為例如有關(guān)節(jié)的臂。臂3包括多個鏈接34和末端執(zhí)行器（包括手機 構(gòu)、吸機構(gòu)、鉤機構(gòu)等）35。多個鏈接34經(jīng)由諸如腕關(guān)節(jié)31、肘關(guān)節(jié)32和肩關(guān)節(jié)33的關(guān)節(jié) 而禪合到彼此。末端執(zhí)行器35禪合到鏈接34的遠(yuǎn)端，并且把持、吸住或鉤住操作對象。行 進機器人1的配置僅是一個示例，并且行進機器人1的配置不限于該配置。
[0021] 根據(jù)第一實施例的行進機器人1包括一對電動機4、多個致動器5、電子控制單元 6、多個旋轉(zhuǎn)傳感器7和多個角度傳感器8。一對電動機4驅(qū)動驅(qū)動輪27。多個致動器5包 括驅(qū)動關(guān)節(jié)的伺服電動機等。
[0022] 電動機4設(shè)置在移動單元2的移動裝置23中。每個電動機4響應(yīng)于來自電子控 制單元6的控制信號而驅(qū)動相應(yīng)的一個驅(qū)動輪27。旋轉(zhuǎn)傳感器7分別設(shè)置在驅(qū)動輪27中。 每個旋轉(zhuǎn)傳感器7檢測關(guān)于相應(yīng)的一個驅(qū)動輪27的旋轉(zhuǎn)信息，然后將旋轉(zhuǎn)信息輸出到電子 控制單元6。電子控制單元6基于從旋轉(zhuǎn)傳感器7輸出的旋轉(zhuǎn)信息而控制電動機4。
[0023] 致動器5分別設(shè)置在臂3、移動單元2的主體21和頭部22的關(guān)節(jié)中。每個致動器 5響應(yīng)于來自電子控制單元6的控制信號而W旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動相應(yīng)的一個關(guān)節(jié)。諸如電位計 和編碼器的角度傳感器8分別設(shè)置在關(guān)節(jié)中。每個角度傳感器8檢測相應(yīng)的一個關(guān)節(jié)的旋 轉(zhuǎn)角度信息。每個角度傳感器8檢測相應(yīng)的一個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度信息，然后將旋轉(zhuǎn)角度信 息輸出到電子控制單元6。電子控制單元6基于從角度傳感器8輸出的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度信息 而執(zhí)行對關(guān)節(jié)的致動器5的反饋控制等。
[0024] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電子控制單元的示意系統(tǒng)配置的框圖。根 據(jù)第一實施例的電子控制單元6包括目標(biāo)位置計算單元61、運動計算單元62和軌跡補充單 元66。
[0025] 電子控制單元6的硬件配置主要包括例如由中央處理單元（CPU)6a、只讀存儲器 (R0M)6b、隨機存取存儲器（RAM)6c等構(gòu)成的微計算機。CPU6a執(zhí)行控制處理、算術(shù)處理等。 ROM化存儲CPU6a執(zhí)行的控制程序、算術(shù)程序等。RAM6c存儲處理數(shù)據(jù)等。
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