コンフィギュレーション空間

コンフィギュレーション空間(C-Space, Configuration Space)はロボットの経路計画、軌道計画等を考える上でロボットが取りうる姿勢や位置、関節角度等を一般化座標として表現する空間のこと. コンフィギュレーション空間の次元数は、ロボットの自由度と一致するため、関節書くの多く自由度が高いロボット等ではコンフィギュレーション空間が高次元になり、計算量が膨大になってしまう. コンフィギュレーションとはロボットの一般化座標(パラメータ)の値を全て指定したもので、コンフィギュレーション空間はロボットが取りうる全ての値を指す.ロボットの状態はコンフィギュレーション空間の点と対応する.

上記の図を用いて説明を行う. 上側の2関節のマニピュレータにおいては、θ1とθ2を使ってロボットのアームの状態が決まる.これらの関節角度を一般化座標としてロボットの状態を表現できるので、 その角度を座標としたコンフィギュレーション空間を考える. このコンフィギュレーション空間に、実際の空間での障害物も書き込む. 障害物によって設定できない関節角度が存在するため、それらはコンフィギュレーション空間においてコンフィギュレーション障害物(Configuration Obstacle)と呼ばれる.それが上図のコンフィギュレーション空間の紫の領域と黒の領域である.

下の例では、ロボットがあるゴールまで動くパスを考える問題. しかし、ロボットの大きさがあるとそれを考慮したパスを考えなくてはならない. そこで、これをコンフィギュレーション空間で考え、一般化座標であるx,yで座標系を使って、右図のようにする. 灰色の部分はロボットの中心x,yが取ることができない場所である. このようにコンフィギュレーション空間に置き換えることで、ロボットを点として表現することができるようになり、簡単になることがある.