[發明專利]控制裝置

有效

• 申請號: 201980051701.9
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN112513747B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 恵木守
• 申請（專利權）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05B17/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 馬爽;臧建明

一種控制裝置，進行模型預測控制，控制裝置基于由第一獲取部獲取的實際障礙物的位置來設定虛擬障礙物的位置，使得跟實際障礙物相關聯的虛擬障礙物以基于規定目標指令的控制對象的追隨目標軌道為基準而位于與所述實際障礙物大致對稱之處，模型預測控制中通過規定評估函數算出的階段成本包含：第一階段成本，與第一概率勢場關聯，述第一概率勢場是基于實際障礙物的位置來表示實際障礙物可能存在概率；及第二階段成本，與第二概率勢場關聯，第二概率勢場是基于虛擬障礙物的位置來表示虛擬障礙物可能存在概率的概率勢場且具有第一概率勢場以上的概率值。在通過模型預測控制來使控制對象的輸出追隨于目標指令的情況下，避免與移動的障礙物的碰撞。

技術領域

本發明涉及一種使控制對象追隨于規定的目標指令的控制裝置。

背景技術

為了使控制對象追隨于指令軌道而移動，一般利用反饋控制。例如在多關節機器人中，通過機器人的控制裝置來進行各關節軸的伺服馬達的控制，以使用反饋控制來使機器人的指尖部的位置追隨于預先設定(示教)的指令軌道。但是，在一般的反饋控制中，無論如何各伺服馬達都會產生響應延遲，因此存在機器人的實際軌跡偏離指令軌道的問題。為了抑制此種相對于指令軌道的偏離，利用有與模型預測控制相關的技術(例如參照非專利文獻1)。

而且，若存在使控制對象追隨于指令軌道時可能干涉到所述控制對象的、移動的障礙物，則必須對控制對象進行控制以避免與所述障礙物的碰撞。例如，專利文獻1所示的技術中，基于存在控制對象周圍的障礙物的存在概率來形成概率勢場(potential field)，并且基于所述概率勢場的梯度來決定控制對象應行進的路徑。同樣，在專利文獻2所示的車輛的碰撞回避控制中，也利用了基于障礙物的存在概率的概率勢場。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2003-241836號公報

專利文獻2：日本專利特開2011-186878號公報

非專利文獻

非專利文獻1：櫻井裕太和大塚俊之(Yuta Sakurai and Toshiyuki Ohtsuka)：借助干擾評估的連續時間模型預測控制的偏移補償(Offset Compensation of ContinuousTime Model Predictive Control By Disturbance Estimation)；系統控制信息學會論文志，Vol.25，No.7，pp.10-18(2012)

發明內容

發明所要解決的問題

為了既能通過模型預測控制來使控制對象的輸出較佳地追隨于目標指令，又能較佳地避免與存在于控制對象周圍的移動的障礙物的碰撞，優選的是，如以往技術所示的那樣，利用基于所述障礙物的存在概率而形成的概率勢場。然而，依據通過以往技術為了碰撞回避而生成的路徑，控制對象存在向其前方回避以避開所述移動的障礙物的傾向。此種情況下，最終會造成控制對象與移動障礙物并行的狀況，因此與障礙物碰撞的可能性長時間持續，回避所需的時間變長。尤其，在像機器人等那樣因臂等結構物的長度有限而其可動范圍受限的控制對象的情況下，若碰撞的可能性拖延，則結果有可能陷入避免不了與障礙物碰撞的狀態。

本發明是有鑒于此種問題而完成，其目的在于提供一種技術，在通過模型預測控制來使控制對象的輸出追隨于目標指令的情況下，能夠較佳地避免與移動的障礙物的碰撞。

解決問題的技術手段

本發明中，為了解決所述問題，使在用于對目標指令的追隨控制的模型預測控制中算出的階段成本(stage cost)包含：與實際的障礙物(實際障礙物)的概率勢場關聯的階段成本；以及與跟所述實際障礙物對應的虛擬障礙物的概率勢場關聯的階段成本。由此，實現對目標指令的追隨和較佳的障礙物的回避。