(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット周囲の環境情報を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された環境情報に基づいて、前記検出手段により環境情報が検出不能な未観測領域と検出可能な観測領域とを含むと共に前記ロボットが動作する動作環境を示す３次元環境モデルを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された３次元環境モデルに基づいて、前記ロボットが未観測領域内に進入すると判断したとき、前記ロボットの動作を制限する制限手段と、を備え、
前記制限手段は、当該ロボットの動作速度、動作加速度、及び動作力のうち少なくとも１つを制限し、
前記ロボットは、操作対象物を操作する操作手段と、前記ロボットを移動させる移動手段と、を有しており、
前記制限手段は、前記検出手段により検出された環境情報と、前記生成手段により生成された３次元環境モデルと、に基づいて、前記ロボットが前記未観測領域から所定距離以内にあり、かつ該未観測領域の方向に動作すると判断したとき、前記ロボットと前記未観測領域との距離が小さくなるに従って、前記操作手段及び移動手段の動作速度の上限を決める動作速度制限値、前記操作手段及び移動手段の動作加速度の上限を決める動作加速度制限値、及び前記操作手段及び移動手段の動作力の上限を決める動作力制限値、のうち少なくとも１つを減少させ、
前記生成手段は、前記３次元環境モデルにおいて、前記未観測領域のうち、前記ロボットが一度動作した領域を、前記観測領域に変更する、
ことを特徴とする動作制限装置。
【請求項２】
請求項１記載の動作制限装置であって、
前記制限手段は、前記検出手段により検出された環境情報と、前記生成手段により生成された３次元環境モデルと、に基づいて、前記ロボットが前記観測領域内の障害物から所定距離以内にあり、かつ該障害物の方向に動作すると判断したとき、前記動作速度制限値、前記動作加速度制限値、及び前記動作力制限値、のうち少なくとも１つを減少させる、ことを特徴とする動作制限装置。
【請求項３】
請求項２記載の動作制限装置であって、
前記制限手段は、前記検出手段により検出された環境情報と、前記生成手段により生成された３次元環境モデルと、に基づいて、前記ロボットが前記観測領域内の障害物から所定距離以内にあり、かつ該障害物の方向に動作すると判断したとき、前記ロボットと前記障害物との距離が小さくなるに従って、前記動作速度制限値、前記動作加速度制限値、及び前記動作力制限値、のうち少なくとも１つを減少させる、ことを特徴とする動作制限装置。
【請求項４】
ロボット周囲の環境情報を検出するステップと、
前記検出された環境情報に基づいて、前記環境情報が検出不能な未観測領域と検出可能な観測領域とを含むと共に前記ロボットが動作する動作環境を示す３次元環境モデルを生成するステップと、
前記生成された３次元環境モデルに基づいて、前記ロボットが未観測領域内に進入すると判断したとき、前記ロボットの動作を制限するステップと、を含み、
前記ロボットの動作速度、動作加速度、及び動作力のうち少なくとも１つを制限し、
前記ロボットは、操作対象物を操作する操作手段と、前記ロボットを移動させる移動手段と、を有しており、
前記検出された環境情報と、前記生成された３次元環境モデルと、に基づいて、前記ロボットが前記未観測領域から所定距離以内にあり、かつ該未観測領域の方向に動作すると判断したとき、前記ロボットと前記未観測領域との距離が小さくなるに従って、前記操作手段及び移動手段の動作速度の上限を決める動作速度制限値、前記操作手段及び移動手段の動作加速度の上限を決める動作加速度制限値、及び前記操作手段及び移動手段の動作力の上限を決める動作力制限値、のうち少なくとも１つを減少させ、
前記３次元環境モデルにおいて、前記未観測領域のうち、前記ロボットが一度動作した領域を、前記観測領域に変更する、
ことを特徴とする動作制限方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの動作を制限する動作制限装置及び動作制限方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボット周囲の障害物の情報とロボットの位置情報とに基づいて、ロボットが障害物と接触する否かを判定し、障害物を回避するロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０６４２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、ロボット自体が影となり障害物の有無を確認できない未観測領域が存在し、その未観測領域を回避することが困難となる場合がある。その場合、ロボットは未観測領域内に進入することとなる。このとき、未観測領域内に障害物が存在した場合、ロボットはその障害物と不意に接触する虞がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ロボットが未観測領域内で障害物と接触した場合でも、その接触による衝撃を緩和できる動作制限装置及び動作制限方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ロボット周囲の環境情報を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された環境情報に基づいて、前記検出手段により環境情報が検出不能な未観測領域と検出可能な観測領域とを含むと共に前記ロボットが動作する動作環境を示す３次元環境モデルを生成する生成手段と、前記生成手段により生成された３次元環境モデルに基づいて、前記ロボットが未観測領域内に進入すると判断したとき、前記ロボットの動作を制限する制限手段と、を備える、ことを特徴とする動作制限装置である。
この一態様において、前記制限手段は、当該ロボットの動作速度、動作加速度、及び動作力のうち少なくとも１つを制限してもよい。
この一態様において、前記ロボットは、操作対象物を操作する操作手段と、前記ロボットを移動させる移動手段と、を有しており、前記制限手段は、前記生成手段により生成された３次元環境モデルに基づいて、前記ロボットが未観測領域内に進入すると判断したとき、前記操作手段及び移動手段の動作速度の上限を決める動作速度制限値、前記操作手段及び移動手段の動作加速度の上限を決める動作加速度制限値、及び前記操作手段及び移動手段の動作力の上限を決める動作力制限値、のうち少なくとも１つを減少させてもよい。
この一態様において、前記制限手段は、前記検出手段により検出された環境情報と、前記生成手段により生成された３次元環境モデルと、に基づいて、前記ロボットが前記未観測領域から所定距離以内にあり、かつ該未観測領域の方向に動作すると判断したとき、前記ロボットと前記未観測領域との距離が小さくなるに従って、前記動作速度制限値、前記動作加速度制限値、及び前記動作力制限値、のうち少なくとも１つを減少させてもよい。
この一態様において、前記制限手段は、前記検出手段により検出された環境情報と、前記生成手段により生成された３次元環境モデルと、に基づいて、前記ロボットが前記観測領域内の障害物から所定距離以内にあり、かつ該障害物の方向に動作すると判断したとき、前記動作速度制限値、前記動作加速度制限値、及び前記動作力制限値、のうち少なくとも１つを減少させてもよい。
この一態様において、前記制限手段は、前記検出手段により検出された環境情報と、前記生成手段により生成された３次元環境モデルと、に基づいて、前記ロボットが前記観測領域内の障害物から所定距離以内にあり、かつ該障害物の方向に動作すると判断したとき、前記ロボットと前記障害物との距離が小さくなるに従って、前記動作速度制限値、前記動作加速度制限値、及び前記動作力制限値、のうち少なくとも１つを減少させてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ロボット周囲の環境情報を検出するステップと、前記検出された環境情報に基づいて、前記環境情報が検出不能な未観測領域と検出可能な観測領域とを含むと共に前記ロボットが動作する動作環境を示す３次元環境モデルを生成するステップと、前記生成された３次元環境モデルに基づいて、前記ロボットが未観測領域内に進入すると判断したとき、前記ロボットの動作を制限するステップと、を含む、ことを特徴とする動作制限方法であってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロボットが未観測領域内で障害物と接触した場合でも、その接触による衝撃を緩和できる動作制限装置及び動作制限方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るロボットの概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るロボットの概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る演算装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図４】ロボットがカート押し作業を開始する場合の未観測領域の一例を示す図である。
【図５】ロボットが把持操作装置で把持した把持物を棚に載置する状態の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る動作制限方法の処理フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るロボットの概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態に係るロボット１は、例えば、ユーザの指示より遠隔作業を行う、あるいは自律的に作業を行う作業ロボットとして構成されている。本実施の形態に係る動作制限装置は、ロボット１の動作を制限する。
【００１０】
図２は、本発明の実施の形態に係るロボットの概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るロボット１は、ロボット本体２と、ロボット本体２を移動させる移動装置３と、物体を把持し移動させる把持操作装置４と、移動装置３及び把持操作装置４を制御する制御装置５と、移動装置３及び把持操作装置４の動作を制限する動作制限装置６と、を備えている。
【００１１】
移動装置３は、移動手段の一具体例であり、制御装置５からの制御信号に応じて、例えば、モータなどを駆動させることで複数の車輪を回転させ、ロボット本体２を所望の位置に移動させる。
【００１２】
把持操作装置４は、操作手段の一具体例であり、例えば、物体を把持する把持部４１と、手首関節、肘関節、肩関節などの関節部４２を介して連結される複数のリンク４３と、各関節部４２を駆動するモータなどのアクチュエータと、からなる多関節型アームとして構成されている。
【００１３】
制御装置５は、操作端末７を介して入力された作業情報に基づいて移動装置３及び把持操作装置４を制御することで、ロボット１に作業を実行させる。操作端末７は、例えば、タブレット端末、ＰＣ（Personal  Computer）、スマートフォンなどの携帯端末である。操作端末７は、例えば、ロボット１周囲の環境画像を表示させる機能を有している。操作端末７と制御装置５は、無線あるいは有線で通信接続されており、相互にデータの送受信を行う。
【００１４】
動作制限装置６は、環境センサ６１と、演算装置６２と、を備えている。
環境センサ６１は、検出手段の一具体例であり、ロボット１周囲の環境情報を検出する。環境センサ６１は、例えば、ロボット１の頭部などに搭載されているが、これに限られない。環境センサ６１は、ロボット１が動作する動作環境内に設置されていてもよい。さらに、環境センサ６１は、ロボット１及び動作環境内に複数設けられていてもよい。
【００１５】
環境センサ６１は、例えば、カメラ（ＲＧＢ−Ｄカメラ、ステレオカメラ）、レーザレンジファインダ、超音波センサなどの距離センサである。環境センサ６１は、障害物との距離を示す距離情報を検出する。環境センサ６１は、検出した距離情報などの環境情報を演算装置６２に出力する。
【００１６】
演算装置６２は、環境センサ６１により検出された環境情報に基づいて、ロボット１の動作を制限する。演算装置６２は、例えば、ロボット１に搭載されているがこれに限られない。演算装置６２は、ロボット１以外の、例えば、操作端末７などに設けられていてもよい。
【００１７】
演算装置６２は、例えば、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）６２ａ、ＣＰＵ６２ａによって実行される演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ６２ｂ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）６２ｃ、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ６２ａ、メモリ６２ｂ、及びインターフェイス部６２ｃは、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００１８】
図３は、本実施の形態に係る演算装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る演算装置６２は、環境モデル生成部６２１と、パラメータ設定部６２２と、を有している。
【００１９】
環境モデル生成部６２１は、生成手段の一具体例であり、環境センサ６１により検出された環境情報に基づいて、ロボット１が動作する３次元の動作環境を示す３次元環境モデルを生成する。３次元環境モデルは、環境センサ６１が環境情報を検出不能な未観測領域と、環境センサ６１が環境情報を検出可能な観測領域と、を含む。未観測領域は、例えば、環境センサ６１の画角の狭さや環境センサ６１から見て物陰となるため、環境センサ６１が過去に環境情報を計測できておらず、３次元環境モデルを生成できない領域である。観測領域は、環境センサ６１により３次元環境モデルを構築できている領域である。
【００２０】
図４は、ロボットがカート押し作業を開始する場合の未観測領域の一例を示す図である。図４に示す如く、未観測領域(Ｃ)は、例えば、環境センサ６１から見て、ロボット１が運搬するカートの運搬物やロボット自身の影となる領域、及び、障害物の影となる領域である。
【００２１】
パラメータ設定部６２２は、制限手段の一具体例であり、ロボット１の動作を制限する制限パラメータを設定することで、ロボット１の動作を制限する。パラメータ設定部６２２は、例えば、ロボット１の動作速度を制限する動作速度制限値、及び、ロボット１の動作力を制限する動作力制限値、のうち少なくとも一方を設定することで、ロボット１の動作を制限する。
【００２２】
動作速度制限値は、移動装置３及び把持操作装置４の動作速度の上限を決める制限パラメータである。動作力制限値は、移動装置３及び把持操作装置４の動作力の上限を決める制限パラメータである。パラメータ設定部６２２は、設定した動作速度制限値、及び、動作力制限値を制御装置５に出力する。
【００２３】
制御装置５は、移動装置３及び把持操作装置４の動作速度がパラメータ設定部６２２により設定された動作速度制限値以下となるように、移動装置３及び把持操作装置４を夫々制御する。例えば、制御装置５は、ロボット本体２の移動速度がパラメータ設定部６２２により設定された動作速度制限値以下となるように、移動装置３を制御する。同様に、制御装置５は、把持部４１及び各リンク４３の移動速度がパラメータ設定部により設定された動作速度制限値以下となるように、把持操作装置４を制御する。
【００２４】
制御装置５は、移動装置３及び把持操作装置４の動作力がパラメータ設定部６２２により設定された動作力制限値以下となるように、移動装置３及び把持操作装置４を夫々制御する。例えば、制御装置５は、各車輪の駆動トルクがパラメータ設定部６２２により設定された動作力制限値以下となるように、移動装置３を制御する。同様に、制御装置５は、把持部４１及び各関節部４２のアクチュエータの駆動トルク（あるいは、手先力ベクトルの大きさ）がパラメータ設定部６２２により設定された動作力制限値以下となるように、把持操作装置４を制御する。
【００２５】
ところで、例えば、ロボットが未観測領域を回避することが困難となり未観測領域内に進入することがある。この場合、未観測領域内に障害物が存在した場合、ロボットはその障害物と不意に接触する虞がある。あるいは、ロボットが未観測領域内の物体と意図的に接触して動作することがある。
【００２６】
これに対し、本実施の形態に係る動作制限装置６は、ロボット１が未観測領域内に進入すると判断したとき、ロボット１の動作を制限する。
【００２７】
例えば、パラメータ設定部６２２は、環境モデル生成部６２１により生成された３次元環境モデルに基づいて、ロボット１が未観測領域内に進入すると判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘのうち少なくとも一方を、観測領域に対する動作速度制限値ＶＡ及び動作力制限値ＦＡから未観測領域に対する動作速度制限値ＶＣ及び動作力制限値ＦＣに減少させる。
【００２８】
ここで、ロボット１が未観測領域内に進入するとは、例えば、ロボット１が操作している操作対象物（ロボット１が押すカートや把持操作装置４が把持する物体など）が未観測領域内に進入する場合も含むものとする。また、観測領域に対する動作速度制限値ＶＡ及び動作力制限値ＦＡは、例えば、ロボット１が通常の作業を行うのに最適な値（作業効率を良好に維持できる値）であり、かつ、ロボット１及び操作対象物が人間と接触した場合でもその衝撃を許容できる値であり、メモリ６２ｂなどに予め設定されている。未観測領域に対する動作速度制限値ＶＣ（ＶＣ＜ＶＡ）及び動作力制限値ＦＣ(ＦＣ＜ＦＡ)は、例えば、ロボット１及び操作対象物が、未観測領域内に存在すると想定される物体と衝突してもその衝撃を許容できる値であり、メモリ６２ｂなどに予め設定される。
【００２９】
これにより、ロボット１が未観測領域内に進入するとき、動作速度制限値によりロボット１の動作速度が低く制限、及び／又は、動作力制限値によりロボット１の動作力が小さく制限される。したがって、ロボット１が未観測領域内で障害物と不意あるいは意図的に接触した場合でも、その接触による衝撃を小さく緩和できる。
【００３０】
例えば、図４に示す如く、パラメータ設定部６２２は、把持操作装置４が把持し押すカートが未観測領域(Ｃ)内に進入すると判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘを、動作速度制限値ＶＣ及び動作力制限値ＦＣに減少させる。
【００３１】
これにより、例えば、ユーザが操作端末７を介してロボット１を勢いよく動作させようとしても、ロボット１及びカートが未観測領域(Ｃ)内に進入する方向へ移動する移動速度は、動作速度制限値ＶＣによって強制的に低く抑えられる。さらに、ロボット１がカートを未観測領域(Ｃ)内に進入する方向へ押す動作力も、動作力制限値ＦＣによって強制的に低く抑えられる。したがって、ロボット１及びカートが未観測領域(Ｃ)内に進入し、未観測領域(Ｃ)内の障害物と不意あるいは意図的に接触した場合でも、その接触による衝撃を小さく緩和できる。
【００３２】
その後、パラメータ設定部６２２は、ロボット１及びカートが未観測領域(Ｃ)から出て観測領域（Ａ）内に入ったと判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘを、未観測領域(Ｃ)に対する動作速度制限値ＶＣ及び動作力制限値ＦＣから通常の動作速度制限値ＶＡ及び動作力制限値ＦＡに戻す。これにより、ロボット１は、カートを通常の移動速度で移動させ、通常の動作力で押すことができるため、作業効率を良好に維持できる。
【００３３】
なお、ロボット１が一度動作できた領域は、障害物が無いものとして確認されている。このため、環境モデル生成部６２１は、３次元環境モデルにおいて、未観測領域(Ｃ)のうち、ロボット１が一度動作（ロボット１やカートが通過）した領域を、観測領域(Ａ)に随時変更する。このように、ロボット１の移動に応じて未観測領域(Ｃ)を観測領域(Ａ)に変更し観測領域(Ａ)を拡張することで、ロボット１が通常の移動速度及び動作力で動作できる領域が増えるため、作業効率を良好に維持できる。
【００３４】
また、ロボット１及びカートが観測領域(Ａ)内に入ったとき、観測領域(Ａ)内には環境センサ６１から見てロボット及びカートの陰となる領域が新たに生じることとなる。ここで、ロボット１が作業を行う比較的短時間に、障害物が新たに生じることはまれである。したがって、ロボット１の作業中には、障害物が増加しないという前提のもとで、環境モデル生成部６２１は、３次元環境モデルにおいて、障害物の有無が既に確認された観測領域(Ａ)内で環境センサ６１から観測できない領域が生じた場合でも、その領域を観測領域(Ａ)の状態に維持する。以上のようにして、未観測領域(Ｃ)内の障害物と接触した場合でも、その接触による衝撃を小さく緩和しつつ、さらに、作業効率を良好に維持できる。
【００３５】
パラメータ設定部６２２は、把持操作装置４が把持し押すカートが観測領域(Ａ)内の障害物から所定距離以内（障害物領域(Ｂ）内）にあり、かつ障害物の方向に動作すると判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ、及び、動作力制限値Ｆｍａｘのうち少なくとも一方を、観測領域(Ａ)に対する動作速度制限値ＶＡ及び動作力制限値ＦＡから障害物領域(Ｂ)に対する動作速度制限値ＶＢ(ＶＢ＜ＶＡ)及び動作力制限値ＦＢ(ＦＢ＜ＦＡ)に減少させる。
【００３６】
例えば、パラメータ設定部６２２は、環境モデル生成部６２１により生成された３次元環境モデルと、環境センサ６１により検出された環境情報と、に基づいて、把持操作装置４が把持し押すカートが障害物から所定距離以内（障害物領域(Ｂ)内）にあり、かつ障害物の方向に動作すると判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ、及び、動作力制限値Ｆｍａｘを、動作速度制限値ＶＢ及び動作力制限値ＦＢに減少させる。ここで、障害物領域(Ｂ)に対する動作速度制限値ＶＢ及び動作力制限値ＦＢは、例えば、ロボット１及び操作対象物が障害物と接触した場合でもその衝撃を許容できる値であり、メモリ６２ｂなどに予め設定されている。これにより、ロボット１及びカートが障害物と接触した場合でも、その接触による衝撃を小さく緩和できる。
【００３７】
なお、パラメータ設定部６２２は、環境モデル生成部６２１により生成された３次元環境モデルと、環境センサ６１により検出された環境情報と、に基づいて、把持操作装置４が把持し押すカートが障害物から所定距離以内にあり、かつ障害物の方向に動作すると判断したとき、カートと障害物との距離が小さくなるに従って動作速度制限値及び動作力制限値を徐々に減少させるようにしてもよい。これにより、ロボット１及びカートが障害物と接触するまでに動作速度及び動作力をより小さく抑えることができるため、その障害物との接触による衝撃をより小さく緩和できる。
【００３８】
図５は、ロボットが把持操作装置で把持した把持物を棚に載置する状態の一例を示す図である。なお、未観測領域（Ｃ）は、環境センサ６１が環境情報を検出不能な領域（実際には棚板で見えない部分や棚の後ろの領域を含む）であるが、図５における未観測領域（斜線部）は、説明のために単純化している。
ロボット１が、図５に示す状態から作業を開始する場合、演算装置６２の環境モデル生成部６２１は、環境センサ６１から見て把持物及び把持操作装置４の陰となる未観測領域(Ｃ)を含む３次元環境モデルを生成する。パラメータ設定部６２２は、環境モデル生成部６２１により生成された３次元環境モデルに基づいて、把持操作装置４が未観測領域(Ｃ)内に進入すると判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘを、動作速度制限値ＶＣ及び動作力制限値ＦＣに減少させる。
【００３９】
これにより、例えば、ユーザが操作端末７を介して、ロボット１を大きく動作させようとしても、把持操作装置４及び把持物の未観測領域(Ｃ)内に進入する方向への移動速度は強制的に低く抑えられ、かつ把持物を未観測領域(Ｃ)内に進入する方向への移動させる動作力も強制的に低く抑えられる。したがって、把持操作装置４及び把持物が未観測領域(Ｃ)内に進入し、未観測領域(Ｃ)内の障害物と不意又は意図的に接触した場合でも、その接触による衝撃を小さく緩和できる。
【００４０】
ここで、ロボット１は、棚の奥行方向に障害物がないことを確認するために、例えば、把持物及び把持操作装置４を上下左右、あるいは手前方向に移動させる。また、上下左右、あるいは手前方向には、観測領域(Ａ)が隣接している。このため、ロボット１がこの障害物の確認動作を行うと、パラメータ設定部６２２は、把持物及び把持操作装置４が観測領域（Ａ）内に入ったと判断し、動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘを、通常の動作速度制限値ＶＡ及び動作力制限値ＦＡに設定する。したがって、ロボット１は、この障害物の確認動作を、通常の動作速度及び動作力で短時間に実行できる。
【００４１】
図６は、本実施の形態に係る動作制限方法の処理フローを示すフローチャートである。なお、図６に示す処理は、例えば、環境センサ６１による計測データのサンプリング周期、あるいは、ロボット１の制御周期、毎に繰り返し実行される。
【００４２】
周期毎の処理に入る前に、予め演算装置６２の環境モデル生成部６２１は、観測領域(Ａ)、障害物領域(Ｂ)、及び未観測領域(Ｃ)を含む３次元環境モデルを初期化する。
【００４３】
環境センサ６１は、ロボット１周囲の環境情報を検出し（ステップＳ１０１）、検出した環境情報を演算装置６２の環境モデル生成部６２１に出力する。
【００４４】
環境モデル生成部６２１は、環境センサ６１から出力された環境情報に基づいて、障害物が無い領域を観測領域(Ａ)とし、検出した障害物から所定距離以内の領域を障害物領域(Ｂ)とし、残った領域を障害物の有無が確認できない未観測領域(Ｃ)として、３次元環境モデルを生成する（ステップＳ１０２）。環境モデル生成部６２１は、生成した３次元環境モデルをパラメータ設定部６２２に出力する。
【００４５】
パラメータ設定部６２２は、環境モデル生成部６２１から出力された３次元環境モデルに基づいて、ロボット１が観測領域（Ａ）内にあると判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘを、メモリ６２ｂに設定された観測領域(Ａ)に対する動作速度制限値ＶＡ及び動作力制限値ＦＡに夫々設定(Ｖｍａｘ＝ＶＡ、Ｆｍａｘ＝ＦＡ)する。また、パラメータ設定部６２２は、環境モデル生成部６２１から出力された３次元環境モデルに基づいて、ロボット１が未観測領域(Ｃ)内に進入すると判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘを、メモリ６２ｂに設定された未観測領域(Ｃ)に対する動作速度制限値ＶＣ及び動作力制限値ＦＣに設定(Ｖｍａｘ＝ＶＣ、Ｆｍａｘ＝ＦＣ)する。さらに、パラメータ設定部６２２は、環境モデル生成部６２１から出力された３次元環境モデルと、環境センサ６１から出力された環境情報と、に基づいて、ロボット１が障害物領域(Ｂ)内にあり、かつ障害物の方向に動作すると判断したとき、動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘを、メモリ６２ｂに設定された障害物領域(Ｂ)に対する動作速度制限値ＶＢ及び動作力制限値ＦＢに設定(Ｖｍａｘ＝ＶＢ、Ｆｍａｘ＝ＦＢ)する（ステップＳ１０３）。パラメータ設定部６２２は、設定した動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘを制御装置５に出力する。
操作端末７は、ユーザにより入力された作業情報を制御装置５に送信する（ステップＳ１０４）。
【００４６】
制御装置５は、演算装置６２のパラメータ設定部６２２から出力された動作速度制限値Ｖｍａｘ及び動作力制限値Ｆｍａｘ以内に移動装置３及び把持操作装置４の動作を制限しつつ、操作端末７からの作業情報に基づいて、移動装置３及び把持操作装置４を制御する（ステップＳ１０５）。
【００４７】
環境モデル生成部６２１は、３次元環境モデルにおいて、ロボット１が動作した未観測領域(Ｃ)を観測領域(Ａ)に随時変更する（ステップＳ１０６）。
【００４８】
以上、本実施の形態に係る動作制限装置６は、ロボット１が未観測領域内に進入すると判断したとき、ロボット１の動作を制限する。これにより、ロボット１が未観測領域内で障害物と接触した場合でも、その接触による衝撃を緩和できる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００５０】
例えば、上記実施の形態において、パラメータ設定部６２２は、ロボット１の動作速度を制限する動作速度制限値及びロボット１の動作力を制限する動作力制限値を変更することでロボット１の動作を制限しているが、これに限られない。パラメータ設定部６２２は、例えば、ロボット１の動作加速度を制限する動作加速度制限値を変更することでロボット１の動作を制限してもよい。この場合、制御装置５は、移動装置３及び把持操作装置４の動作加速度がパラメータ設定部６２２により設定された動作加速度制限値以下となるように、移動装置３及び把持操作装置４を夫々制御する。例えば、制御装置５は、ロボット本体２の移動加速度がパラメータ設定部６２２により設定された動作加速度制限値以下となるように、移動装置３を制御する。同様に、制御装置５は、把持部４１及び各リンク４３の移動加速度がパラメータ設定部６２２により設定された動作加速度制限値以下となるように、把持操作装置４を制御する。
これにより、ロボット１が未観測領域(Ｃ)内に進入するとき、動作加速度制限値によりロボット１の動作加速度が低く制限される。したがって、ロボット１が未観測領域内で障害物と不意あるいは意図的に接触した場合でも、その接触による衝撃を小さく緩和できる。
【００５１】
上記実施の形態において、パラメータ設定部６２２は、ロボット１が未観測領域(Ｃ)から所定距離以内にあり、かつ未観測領域(Ｃ)の方向に動作すると判断したとき、動作速度制限値、及び、動作力制限値のうち少なくとも一方を、観測領域(Ａ)に対する動作速度制限値ＶＡ及び動作力制限値ＦＡから夫々減少させてもよい。さらに、パラメータ設定部６２２は、ロボット１が未観測領域(Ｃ)から所定距離以内にあり、かつ未観測領域(Ｃ)の方向に動作すると判断したとき、ロボット１と未観測領域(Ｃ)との距離が小さくなるに従って動作速度制限値及び動作力制限値を徐々に減少させてもよい。
【００５２】
これにより、ロボット１が未観測領域(Ｃ)に進入するまでにその動作速度及び動作力をより小さく抑えることができるため、未観測領域(Ｃ)内の障害物と接触した場合でも、その接触による衝撃をより小さく緩和できる。
【００５３】
また、本発明は、例えば、図６に示す処理を、ＣＰＵ６２ａにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００５４】
１  ロボット、２  ロボット本体、３  移動装置、４  把持操作装置、５  制御装置、６  動作制限装置、７  操作端末、６１  環境センサ、６２  演算装置、６２１  環境モデル生成部、６２２  パラメータ設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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