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1. 发明专利

JP2014140300A Architecture for robust force and impedance control of series elastic actuators 有权
标题翻译：系列弹性执行机构的坚固力和阻力控制结构
公开(公告)号：JP2014140300A
公开(公告)日：2014-07-31
申请号：JP2014055990
申请日：2014-03-19
申请人： Gm Global Technology Operations Inc , ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド , United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration , ザ・ユナイテッド・ステイツ・オブ・アメリカ・アズ・リプレゼンテッド・バイ・ジ・アドミニストレーター・オブ・ザ・ナショナル・エアロノーティクス・アンド・スペース・アドミニストレーション
发明人： REILAND MATTHEW J , HARGRAVE BRIAN , PLATT ROBERT , ABDALLAH MUHAMMAD E , PERMENTER FRANK NOBLE
IPC分类号： H02P29/00 , B25J17/00 , H02K11/00
CPC分类号： G05B15/00 , B25J9/1641 , G05B2219/39186
摘要： PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high signal-to-noise ratio.SOLUTION: The invention provides an SEA architecture for controlling the torque applied by an SEA that has application to controlling the position of a robot link. The SEA architecture includes a motor 32 coupled to one end of an elastic spring 36, and a load 38 coupled to an opposite end of the elastic spring, where the motor drives the load through the spring. The orientations of a shaft of the motor and the load are measured by position sensors 40, 42. Position signals from the position sensors are sent to an embedded processor 44 that determines the orientation of the load relative to the motor shaft to determine the torque on the spring. The embedded processor receives reference torque signals from a remote controller 46, and the embedded processor operates a high-speed servo loop about the desired joint torque. The remote controller determines the desired joint torque on the basis of higher order objectives by their impedance or positioning objectives.
摘要翻译：要解决的问题：提供高的信噪比。解决方案：本发明提供了一种用于控制由应用于控制机器人连杆的位置的SEA施加的扭矩的SEA架构。 SEA架构包括耦合到弹性弹簧36的一端的电动机32和联接到弹性弹簧的相对端的负载38，其中电动机通过弹簧驱动负载。通过位置传感器40,42来测量电动机的轴和负载的取向。位置传感器的位置信号被发送到嵌入式处理器44，该处理器确定负载相对于电动机轴的方向以确定转矩春天。嵌入式处理器接收来自遥控器46的参考转矩信号，并且嵌入式处理器围绕期望的关节转矩操作高速伺服回路。遥控器通过其阻抗或定位目标基于较高阶目标来确定期望的关节扭矩。

2. 发明专利

JP2012066376A Concurrent path planning with one or more humanoid robots 审中-公开
标题翻译：一个或多个人类机器人的同步路线规划
公开(公告)号：JP2012066376A
公开(公告)日：2012-04-05
申请号：JP2011140520
申请日：2011-06-24
申请人： Gm Global Technology Operations Inc , ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド
发明人： ADAM M SANDERS , REILAND MATTHEW J
IPC分类号： B25J13/00
CPC分类号： B25J9/1682 , B25J9/1661
摘要： PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robotic system for executing a cooperative work task having a plurality of independent tasks.SOLUTION: The robotic system includes: a plurality of robotic joints where each of the robotic joints is independently controllable during the execution of the cooperative work task; and a controller which controls the motion of the robotic joints during the execution of the cooperative work task. The controller is configured to: automatically groups the robotic joints into task-specific subsystems; assigns a plurality of independent tasks to the task-specific subsystems upon reaching a task execution fork; and coordinates the independent execution of the task-specific subtasks by the respective task-specific subsystems after reaching the task execution fork.
摘要翻译：要解决的问题：提供一种用于执行具有多个独立任务的协作工作任务的机器人系统。机器人系统包括：多个机器人接头，其中每个机器人接头在执行协同工作任务期间可独立控制; 以及控制器，其在执行协同工作任务期间控制机器人接头的运动。控制器被配置为：将机器人接头自动分组成任务特定的子系统; 在达到任务执行叉时将多个独立任务分配给任务专用子系统; 并在达到任务执行叉之后协调相应的特定任务子系统独立执行任务特定子任务。版权所有（C）2012，JPO＆INPIT

3. 发明专利

JP2011177010A Architecture for robust force and impedance control of series elastic actuators 审中-公开
标题翻译：系列弹性执行机构的坚固力和阻力控制结构
公开(公告)号：JP2011177010A
公开(公告)日：2011-09-08
申请号：JP2011015325
申请日：2011-01-27
申请人： Gm Global Technology Operations Inc , United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration , ザ・ユナイテッド・ステイツ・オブ・アメリカ・アズ・リプレゼンテッド・バイ・ジ・アドミニストレーター・オブ・ザ・ナショナル・エアロノーティクス・アンド・スペース・アドミニストレーション , ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド
发明人： REILAND MATTHEW J , HARGRAVE BRIAN , PLATT ROBERT , ABDALLAH MUHAMMAD E , PERMENTER FRANK NOBLE
IPC分类号： H02P29/00 , B25J13/08
CPC分类号： G05B15/00 , B25J9/1641 , G05B2219/39186
摘要： PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SEA architecture for controlling torque applied by an SEA without calculating a force error or directly measuring an elastic SEA element with a strain gauge. SOLUTION: The SEA architecture 30 includes a motor 32 coupled to one end of an elastic spring 36, and a load 38 coupled to an opposite end of the elastic spring, where the motor drives the load through the spring. The orientation of the shaft of the motor and the load are measured by position sensors. Position signals from the position sensors are sent to an embedded processor 44, which determines the orientation of the load relative to the motor shaft to determine the torque on the spring. The embedded processor receives reference torque signals from a remote controller 46, and the embedded processor operates a high-speed servo loop about the desired joint torque. The remote controller determines the joint torque based on higher order objectives by their impedance or positioning objectives. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT
摘要翻译：要解决的问题：提供用于控制由SEA施加的扭矩的SEA架构，而不计算力误差或者用应变计直接测量弹性SEA元件。解决方案：SEA架构30包括耦合到弹性弹簧36的一端的电动机32和联接到弹性弹簧的相对端的负载38，其中电动机通过弹簧驱动负载。电机轴和负载的方向由位置传感器测量。来自位置传感器的位置信号被发送到嵌入式处理器44，嵌入式处理器44确定负载相对于电动机轴的方向以确定弹簧上的转矩。嵌入式处理器接收来自遥控器46的参考转矩信号，并且嵌入式处理器围绕期望的关节转矩操作高速伺服回路。遥控器通过其阻抗或定位目标确定基于更高阶目标的关节扭矩。版权所有（C）2011，JPO＆INPIT

4. 发明专利

JP2011067943A Interactive robot control system and method of use 有权
标题翻译：交互式机器人控制系统及其使用方法
公开(公告)号：JP2011067943A
公开(公告)日：2011-04-07
申请号：JP2010212368
申请日：2010-09-22
申请人： Gm Global Technology Operations Inc , United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration , ザ・ユナイテッド・ステイツ・オブ・アメリカ・アズ・リプレゼンテッド・バイ・ジ・アドミニストレーター・オブ・ザ・ナショナル・エアロノーティクス・アンド・スペース・アドミニストレーション , ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド
发明人： ADAM M SANDERS , REILAND MATTHEW J , ABDALLAH MUHAMMAD E , LINN DOUGLAS MARTIN , PLATT ROBERT
IPC分类号： B25J13/00
CPC分类号： B25J9/1661 , G05B2219/36056 , G05B2219/36425 , G05B2219/39376 , G05B2219/40099
摘要： PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flexible and expandable integrated control architecture for a humanoid robot having multiple degrees of freedom.
SOLUTION: A robotic system includes a robot having joints, actuators, and sensors, and a distributed controller. The controller includes a command-level controller, embedded joint-level controllers each controlling each joint, and a joint coordination-level controller coordinating motion of the joints. A central data library (CDL) centralizes all control and feedback data, and a user interface displays a status of each joint, actuator, and sensor using the CDL. A parameterized action sequence has a hierarchy of respective linked events, and thereby allows command data to be modified in real time.
COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT
摘要翻译：要解决的问题：为具有多个自由度的人形机器人提供灵活和可扩展的集成控制架构。解决方案：机器人系统包括具有接头，致动器和传感器的机器人以及分布式控制器。该控制器包括一个命令级控制器，每个控制每个关节的嵌入式联合级别控制器，以及联合协调级控制器协调关节的运动。中央数据库（CDL）集中所有控制和反馈数据，用户界面使用CDL显示每个关节，执行器和传感器的状态。参数化动作序列具有各自链接事件的层次结构，从而允许实时地修改命令数据。版权所有（C）2011，JPO＆INPIT

5. 发明专利

JP2011067942A Diagnostic, prognostic, health management system and method for humanoid robot 有权
标题翻译：诊断，预防，卫生管理系统和人类机器人的方法
公开(公告)号：JP2011067942A
公开(公告)日：2011-04-07
申请号：JP2010212362
申请日：2010-09-22
申请人： Gm Global Technology Operations Inc , United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration , ザ・ユナイテッド・ステイツ・オブ・アメリカ・アズ・リプレゼンテッド・バイ・ジ・アドミニストレーター・オブ・ザ・ナショナル・エアロノーティクス・アンド・スペース・アドミニストレーション , ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド
发明人： BARAJAS LEANDRO G , ADAM M SANDERS , REILAND MATTHEW J , STRAWSER PHILIP A
IPC分类号： B25J13/00
CPC分类号： B25J9/1674 , G05B2219/39251 , G05B2219/40264
摘要： PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method effective for diagnosis, prognosis, and health management for a humanoid robot having super multidegree of freedom.
SOLUTION: A distributed controller controls the joints and other integrated system components over multiple high-speed communication networks. Diagnostic, prognostic, and health management (DPHM) modules are embedded within the robot at the various control levels. Each DPHM module measures, controls, and records DPHM data for the respective control level/connected device in an accessible location over the networks or via an external device. A method of controlling the robot includes embedding a plurality of the DPHM modules within multiple control levels of the distributed controller, using the DPHM modules to measure DPHM data within each of the control levels, and recording the DPHM data in the accessible location over at least one of the high-speed communication networks.
COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT
摘要翻译：要解决的问题：为具有超多自由度的人形机器人提供对诊断，预后和健康管理有效的方法。解决方案：分布式控制器通过多个高速通信网络控制关节和其他集成系统组件。诊断，预后和健康管理（DPHM）模块嵌入机器人内的各种控制级别。每个DPHM模块通过网络或通过外部设备测量，控制和记录相关控制级别/连接的设备在可访问位置的DPHM数据。一种控制机器人的方法包括：将多个DPHM模块嵌入到分布式控制器的多个控制级内，使用DPHM模块测量每个控制级别内的DPHM数据，并至少在可访问位置记录DPHM数据其中一个高速通信网络。版权所有（C）2011，JPO＆INPIT

6. 发明专利

JP2010260173A Method and device for automatic control of humanoid robot 有权
标题翻译：人类机器人自动控制的方法和装置
公开(公告)号：JP2010260173A
公开(公告)日：2010-11-18
申请号：JP2010105597
申请日：2010-04-30
申请人： Gm Global Technology Operations Inc , ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド
发明人： ABDALLAH MUHAMMAD E , PLATT ROBERT , WAMPLER CHARLES W II , REILAND MATTHEW J , ADAM M SANDERS
IPC分类号： B25J13/00
CPC分类号： H01R13/17 , H01R13/052
摘要： PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for the automatic control of a humanoid robot capable of controlling variously a large number of independently operable and mutually dependently operable robot joints.
SOLUTION: A robotic system 11 includes a humanoid robot 10 having a plurality of the joints for force-controlling an object, a graphical user interface (GUI) 24 for receiving an input signal from a user, and a controller 22. The GUI provides intuitive program access to the controller for a user. The controller controls the joints using an impedance-based control framework for controlling an object level, an end-effector level, and/or a joint space level of the robot according to an input signal. The method for the automatic control receives the input signal such as a desired force via the GUI, processes the input signal by a host device and controls the joints via the impedance-based control framework. The framework controls the object level, the end-effector level, and/or the joint space level of the robot, and a function-based GUI simplifies the execution of a myriad of operating modes.
COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT
摘要翻译：要解决的问题：提供一种用于自动控制类人机器人的方法和装置，其能够各种各样地控制大量独立可操作和相互依赖的机器人关节。机器人系统11包括具有用于强制控制对象的多个关节的人形机器人10，用于从用户接收输入信号的图形用户界面（GUI）24和控制器22。 GUI为用户提供了对控制器的直观程序访问。控制器使用基于阻抗的控制框架控制关节，用于根据输入信号控制机器人的物体水平，末端执行器水平和/或关节空间水平。用于自动控制的方法通过GUI接收诸如期望力的输入信号，通过主机设备处理输入信号，并通过基于阻抗的控制框架来控制关节。框架控制机器人的对象级别，末端执行器级别和/或联合空间级别，并且基于功能的GUI简化了无数操作模式的执行。版权所有（C）2011，JPO＆INPIT

7. 发明专利

JP2010149275A Multiple priority operational space impedance control 有权
标题翻译：多重优先操作空间阻抗控制
公开(公告)号：JP2010149275A
公开(公告)日：2010-07-08
申请号：JP2009287479
申请日：2009-12-18
申请人： Gm Global Technology Operations Inc , ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド
发明人： ABDALLAH MUHAMMAD E , REILAND MATTHEW J , PLATT ROBERT , WAMPLER CHARLES W II , HARGRAVE BRIAN
IPC分类号： B25J13/00
CPC分类号： B25J9/1653 , G05B2219/39343 , G05B2219/40352
摘要： PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system effective to an assembling worker robot.
SOLUTION: In this system and method for providing multiple priority impedance control for a robot manipulator, impedance laws are achieved simultaneously and with a given order of priority. The method includes a control scheme for achieving a Cartesian space impedance objective as a first priority while also achieving a joint space impedance objective as a second priority. The method also includes a control scheme for achieving two Cartesian space impedance objectives with different levels of priority. The method includes instances of the control schemes that use feedback from force sensors mounted at an end effector and other instances of the control schemes that do not use this feedback.
COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT
摘要翻译：要解决的问题：提供对组装工人机器人有效的控制系统。解决方案：在用于为机器人操纵器提供多重优先级阻抗控制的系统和方法中，阻抗定律同时实现并以给定的优先顺序实现。该方法包括用于实现笛卡尔空间阻抗目标作为第一优先级的控制方案，同时还实现作为第二优先级的联合空间阻抗目标。该方法还包括用于实现具有不同优先级别的两个笛卡尔空间阻抗目标的控制方案。该方法包括使用安装在末端执行器处的力传感器的反馈的控制方案的实例以及不使用该反馈的控制方案的其他实例。版权所有（C）2010，JPO＆INPIT

8. 发明专利

JP2010149274A Joint space impedance control for tendon-driven manipulator 审中-公开
标题翻译：接头驱动控制器的联合空间阻抗控制
公开(公告)号：JP2010149274A
公开(公告)日：2010-07-08
申请号：JP2009283967
申请日：2009-12-15
申请人： Gm Global Technology Operations Inc , ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド
发明人： REILAND MATTHEW J , PLATT ROBERT , WAMPLER CHARLES W II , ABDALLAH MUHAMMAD E , HARGRAVE BRIAN
IPC分类号： B25J13/00 , B25J15/08
CPC分类号： B25J9/1633 , G05B2219/39457
摘要： PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and method for controlling tendon-driven manipulators, which makes a closed loop control of joint torques or joint impedances without inducing dynamic coupling between joints, in a multijoint robot hand.
SOLUTION: This method includes a step for calculating tendon reference positions or motor commands by projecting a torque error into tendon position space using a single linear operation. The method calculates this torque error using sensed tendon tensions and a reference torque and internal tension. The method is used to control joint impedance by calculating the reference torque, based on a joint position error. The method also limits the minimum and maximum tendon tensions by projecting the torque error into the tendon tension space and then projecting it back into joint space again.
COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT
摘要翻译：要解决的问题：提供一种用于控制腱驱动的操纵器的系统和方法，其在多关节机器人手中不引起关节之间的动态联接而对关节扭矩或关节阻抗进行闭环控制。解决方案：该方法包括通过使用单个线性运算将扭矩误差投影到腱位置空间来计算腱参考位置或电动机命令的步骤。该方法使用感测到的腱张力和参考扭矩和内部张力来计算该扭矩误差。该方法用于通过基于关节位置误差计算参考扭矩来控制关节阻抗。该方法还通过将扭矩误差投影到腱张力空间中，然后再次将其投射回关节空间来限制最小和最大肌腱张力。版权所有（C）2010，JPO＆INPIT

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