(57)【要約】【課題】要求されるロボット動作に応じ、必要最小限の操作者のマニュアル操作と自動化機能とを好適に組み合わせ、多数の可動部分について所望の動作を同時に行う。【解決手段】複腕移動ロボット１０は、所定範囲内で動作可能な複数のアームユニット１１を含む車体１４と、車体１４を移動させるように動作する走行体１５と、各アームユニット１１及び走行体１４の各可動部位の動作を制御する制御ユニット１７とを備えている。制御ユニット１７は、一部の可動部位をマニュアル動作部位として操作者の操作に応じて動作させるマニュアル制御と、マニュアル動作部位を除く可動部位を自動動作部位として自動的に動作させる自動制御との動的権限配分を行う制御装置４４を含む。制御装置４４では、所定のモードやタイミング毎に、マニュアル動作部位及び自動動作部位となる可動部位の組み合わせが異なるように動的権限配分を変更可能に設定される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定範囲内で動作可能な複数のアームユニットを含む車体と、当該車体を移動させるように地面に接触しながら動作する走行体と、前記各アームユニット及び前記走行体の各可動部位の動作を制御する制御ユニットとを備えた複腕移動ロボットにおいて、
前記制御ユニットは、一部の前記可動部位をマニュアル動作部位として操作者の操作に応じて動作させるマニュアル制御と、前記マニュアル動作部位を除く前記可動部位を自動動作部位として自動的に動作させる自動制御との動的権限配分を行う制御装置を含み、
前記制御装置では、所定のモードやタイミング毎に、前記マニュアル動作部位及び前記自動動作部位となる前記可動部位の組み合わせが異なるように、前記動的権限配分を変更可能に設定されることを特徴とする複腕移動ロボット。
【請求項２】
所定範囲内で動作可能な複数のアームユニットを含む車体と、当該車体を移動させるように地面に接触しながら動作する走行体と、前記各アームユニット及び前記走行体の各可動部位の動作を制御する制御ユニットとを備えた複腕移動ロボットにおいて、
前記制御ユニットは、前記複腕移動ロボットの現在の状況を検出する検出装置と、操作者からの操作指令や前記検出装置の検出結果に基づいて、前記各可動部位の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記操作者によるマニュアル操作により、一部の前記可動部位をマニュアル動作部位としてその動作をマニュアル制御するマニュアル制御手段と、前記検出装置の検出結果を利用し、前記マニュアル動作部位を除く前記可動部位を自動動作部位としてその動作を自動制御する自動制御手段と、前記複腕移動ロボットの動作種類に応じて、前記可動部位の動作制御を前記マニュアル制御手段での制御と前記自動制御手段での制御とに配分する動的権限配分手段とを備え、
前記動的権限配分手段では、所定のモードやタイミング毎に、前記マニュアル動作部位及び前記自動動作部位となる前記可動部位の組み合わせが異なるように動的権限が配分されることを特徴とする複腕移動ロボット。
【請求項３】
前記動的権限配分手段では、前記複腕移動ロボットの移動時におけるロコモーションモードと、前記複腕移動ロボットの作業時におけるマニピュレーションモードとで、前記動的権限の配分が異なるように設定されることを特徴とする請求項２記載の複腕移動ロボット。
【請求項４】
前記ロコモーションモードでは、前記マニュアル操作により前記複腕移動ロボットの移動方向を含む重心移動ベクトルが指定されると、当該重心移動ベクトルに応じて前記マニュアル動作部位の動作がマニュアル制御される一方、前記複腕移動ロボットのバランスを取りながら転倒を防止するように、前記自動動作部位が自動制御されることを特徴とする請求項３記載の複腕移動ロボット。
【請求項５】
前記マニピュレーションモードでは、作業のタイミングに応じて、前記マニュアル動作部位となる一部の前記アームユニットと、前記自動動作部位となる残りの前記アームユニットとが異なる組み合わせに設定されることを特徴とする請求項３記載の複腕移動ロボット。
【請求項６】
ロボットに設けられた複数の可動部位の動作を協調制御するシステムにおいて、
一部の前記可動部位をマニュアル動作部位として操作者の操作に応じて動作させるマニュアル制御と、前記マニュアル動作部位を除く前記可動部位を自動動作部位として自動的に動作させる自動制御との動的権限配分を行う制御装置を備え、
前記制御装置では、所定のモードやタイミング毎に、前記マニュアル動作部位及び前記自動動作部位となる前記可動部位の組み合わせが異なるように、前記動的権限配分を変更可能に設定されることを特徴とするロボットの協調制御システム。
【請求項７】
ロボットに設けられた複数の可動部位の動作を協調制御するシステムにおいて、
前記ロボットの現在の状況を検出する検出装置と、操作者からの操作指令や前記検出装置の検出結果に基づいて、前記各可動部位の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記操作者によるマニュアル操作により、一部の前記可動部位をマニュアル動作部位として、その動作をマニュアル制御するマニュアル制御手段と、前記検出装置の検出結果を利用して、前記マニュアル動作部位を除く前記可動部位を自動動作部位としてその動作を自動制御する自動制御手段と、前記ロボットの動作種類に応じて、前記可動部位の動作制御を前記マニュアル制御手段での制御と前記自動制御手段での制御とに配分する動的権限配分手段とを備え、
前記動的権限配分手段では、所定のモードやタイミング毎に、前記マニュアル動作部位及び前記自動動作部位となる前記可動部位の組み合わせが異なるように動的権限が配分されることを特徴とするロボットの協調制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業用アームを複数備えた複腕移動ロボット及びロボットの協調制御システムに係り、更に詳しくは、一人の操作者による簡単な操作により、多くの可動部位について、同時に所望の協調動作をさせることのできる複腕移動ロボット及びロボットの協調制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
災害発生後の復旧作業にロボットの導入が進められており、このような災害対応ロボットとしては、現場の状況調査や緊急性のある復旧作業を実行することが求められる。ここで、２次災害が起こる可能性のある作業環境や、放射線、火災、有毒ガス等の人間が入れないような過酷環境下において災害対応作業を行う際には、安全な遠隔地から遠隔操作を行う遠隔操作ロボットが導入される。
【０００３】
近時において、より難易度の高い災害への対応を目的とした次世代災害対応ロボットが研究されており、この次世代災害対応ロボットには、不安定な形状の狭隘空間に素早く侵入でき、複雑な瓦礫撤去作業等を行う高い作業遂行能力が要求される。このような要求を実現するためには、環境適用性のみならず、踏破性及び作業性を災害対応ロボットに兼ね備える必要がある。ここで、踏破性は、段差や傾斜等のある不整地を安全且つ効率良く移動できる能力であり、作業性は、複雑な対象物であっても扱うことができ、更に、当該対象物に切断や引き剥がしなどの様々な動作を行える能力である。
【０００４】
そこで、前述の次世代災害対応ロボットとして、作業用アームを複数備えた複腕移動ロボットが本発明者らにより既に提案されている（特許文献１参照）。この複腕移動ロボットは、所定範囲内で動作可能な４つの腕部を含むアームユニットと、当該アームユニットが取り付けられた車体を移動させるように地面に接触しながら動作する２つのメインクローラ及び４つのフリッパからなるクローラユニットと、操作者の操作に応じて各アームユニット及びクローラユニットの動作を制御する制御装置とを備えている。この複腕移動ロボットでは、操作者の遠隔操作によってアームユニット及びクローラユニットを全て手動で動作させるマニュアル操作機能と、アームユニット及びクローラユニットを全て自動で動作させる自動化機能の２種類を選択できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−５２０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１の複腕移動ロボットにあっては、可動部位として、４つの腕部と、２つのメインクローラと、４つのフリッパがあるため、これら全ての可動部位を同時に１人で手動操作することは根本的に難しい。このような場合、複数の操作者で協調しながら作業を行わなければならず、人手を要し、作業の省力化を図ることができない。一方、全ての可動部位を完全に自動的に動作させる場合には、様々な状況下での計画的な知的対応に限界があり、当該対応が要求される際には、手動操作に切り替えざるを得ない。つまり、人間は、長所として、柔軟なプランニング能力を有する一方、短所として、一度に操作できる自由度に限界があり、逆に、前記自動化機能は、長所として、一度に多自由度を精密操作できる一方、短所として、柔軟なプランニング能力が不得意である。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、要求されるロボット動作に応じ、必要最小限の操作者のマニュアル操作と自動化機能とを好適に組み合わせることにより、多数の可動部分について所望の動作を同時に行うことができ、作業の省力化及び効率化に寄与できる複腕移動ロボット及びロボットの協調制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、所定範囲内で動作可能な複数のアームユニットを含む車体と、当該車体を移動させるように地面に接触しながら動作する走行体と、前記各アームユニット及び前記走行体の各可動部位の動作を制御する制御ユニットとを備えた複腕移動ロボットにおいて、前記制御ユニットは、一部の前記可動部位をマニュアル動作部位として操作者の操作に応じて動作させるマニュアル制御と、前記マニュアル動作部位を除く前記可動部位を自動動作部位として自動的に動作させる自動制御との動的権限配分を行う制御装置を含み、前記制御装置では、所定のモードやタイミング毎に、前記マニュアル動作部位及び前記自動動作部位となる前記可動部位の組み合わせが異なるように、前記動的権限配分を変更可能に設定される、という構成を主として採っている。
【０００９】
また、本発明は、ロボットに設けられた複数の可動部位の動作を協調制御するシステムにおいて、前記ロボットの現在の状況を検出する検出装置と、操作者からの操作指令や前記検出装置の検出結果に基づいて、前記各可動部位の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記操作者によるマニュアル操作により、一部の前記可動部位をマニュアル動作部位として、その動作をマニュアル制御するマニュアル制御手段と、前記検出装置の検出結果を利用して、前記マニュアル動作部位を除く前記可動部位を自動動作部位としてその動作を自動制御する自動制御手段と、前記ロボットの動作種類に応じて、前記可動部位の動作制御を前記マニュアル制御手段での制御と前記自動制御手段での制御とに配分する動的権限配分手段とを備え、前記動的権限配分手段では、所定のモードやタイミング毎に、前記マニュアル動作部位及び前記自動動作部位となる前記可動部位の組み合わせが異なるように動的権限が配分される、という構成を採っている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、要求されるロボットの動作に応じ、人間のマニュアル操作による動作が好ましい可動部位と自動化機能による動作が好ましい可動部位とが、適正に権限配分されることになり、必要最小限の操作者のマニュアル操作と自動化機能との好適な組み合わせにより、多数の可動部分について所望の動作を同時に行うことができる。つまり、操作者には、動作目的を入力する操作を行わせ、自動化機能ではその入力を実現する補助操作を自動的に行わせることができ、ロボットの各動作目的に応じ、人間の操作の長所と自動化機能の長所とを上手く組み合わせながらロボットを動作させることができる。従って、多くの可動部位を備えていても、ロボットによる各作業やロボットの移動の際に、人手を要さずに各可動部位を適正に動作させ、作業の省力化及び効率化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る複腕移動ロボットの概略斜視図を主体とした全体構成図である。
【図２】制御ユニットの構成を説明するためのブロック図である。
【図３】左右に傾く不整地を移動する際の所定タイミングでの姿勢を例示的に示す複腕移動ロボットの概略斜視図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、複腕移動ロボットが段差を昇って移動する際の腕部とフリッパの動作を順に説明するための概念図である。
【図５】所定の作業を行う際の所定タイミングでの姿勢を例示的に示す複腕移動ロボットの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１には、本実施形態に係る複腕移動ロボットの概略斜視図を主体とした全体構成図が示されている。この図において、前記複腕移動ロボット１０は、所望の作業を行うために動作する複数のアームユニット１１及び当該アームユニット１１を支持する胴体部１２からなる車体１４と、車体１４を移動させるように地面上を動作する走行体１５と、胴体部１２に設けられ、アームユニット１１及び走行体１５の各可動部位の動作を制御する制御ユニット１７と、アームユニット１１と胴体部１２の一部に取り付けられたロボット搭載カメラ１８と備えている。
【００１４】
なお、以下の説明において特に明記しない限り、「前」、「後」は、複腕移動ロボット１０の進行方向における「前」、「後」を意味し、「左」、「右」は、複腕移動ロボット１０の進行方向における「左」、「右」を意味し、「上」、「下」は、複腕移動ロボット１０が設置される地面に対する鉛直方向における「上」、「下」を意味する。
【００１５】
前記複腕移動ロボット１０は、当該ロボット１０から離れた場所にいる操作者（図示省略）が、ロボット搭載カメラ１８で取得した画像等が表示される表示装置Ｄを見ながら、所定の操作装置Ｏを遠隔操作することにより、アームユニット１１及び走行体１５に所望の動作をさせるようになっている。なお、前記操作装置Ｏは、レバー、ボタン、ハンドル、及び／又はペダル等からなる操作インターフェースの操作により、無線通信を使って制御ユニット１７に所望の動作指令を行う公知の構成となっている。
【００１６】
前記アームユニット１１は、平面視でほぼ方形状をなす胴体部１２の上面の四隅となる４箇所にそれぞれ片持ち状に取り付けられており、これら４本のアームユニット１１は、胴体部１２の前後左右からそれぞれ外方に向かって延びるように配置されている。
【００１７】
これら各アームユニット１１は、相互に同一の構成となっており、所定範囲内で動作可能な複数の可動部位を有する多関節型の腕部１９と、当該腕部１９を動作させる腕駆動装置２０とによりそれぞれ構成されている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態における各アームユニット１１は、後述する６自由度の動作を可能に構成されており、４本に限らず複数本、好ましくは３本以上設けられていれば良い。
【００１８】
前記腕部１９は、胴体部１２の上面に沿って回転可能に当該胴体部１２に取り付けられた回旋用円盤２２と、上下方向に揺動可能となるように回旋用円盤２２に一端側が取り付けられたブーム２３と、ブーム２３の他端側に取り付けられるとともに、ブーム２３に対して上下方向に揺動可能、且つ、中心軸回りの捩じり方向に回転可能に設けられたアーム２４と、当該アーム２４に対して回転可能にアーム２４の先端側に取り付けられたハンド２５とにより構成されている。この腕部１９は、後述するように、段差や傾斜を有する不整地走行時における転倒防止等のために、アーム２４の先端部分が走行体１５の下端よりも下方まで延伸可能なサイズに設けられるとともに、地面接地時の強度を確保できる構造となっている。なお、特に限定されるものではないが、前記ハンド２５は、その先端側が二股状となっており、当該先端側が離間接近することで開閉可能に構成されている。
【００１９】
前記腕駆動装置２０は、腕部１９の可動部位をそれぞれ動作させる複数のモータと周辺機器等によって構成されている。
【００２０】
なお、前記アームユニット１１は、前述の構成に限定されるものではなく、後述する作用を奏する限りにおいて、様々な態様の構成を採用することができ、例えば、前述の構成に対して自由度を増減させた構成を採用することもできる。また、本実施形態の腕駆動装置２０は、電気的なモータを動力源として構成したが、油圧モータや油圧シリンダ等を動力源とした他のアクチュエータにより構成することもできる。
【００２１】
前記走行体１５は、図１及び図２に示されるように、車体１４の左右両側にそれぞれ設けられ、所定の動作が可能な複数の可動部位を有するクローラユニット３３と、これら左右のクローラユニット３３を独立して動作させる走行駆動装置３４（図２参照）とにより構成されている。
【００２２】
前記左右のクローラユニット３３は、車体１４の中央に位置して、走行駆動装置３４の駆動により回転可能に設けられたメインクローラ３６と、メインクローラ３６の前後両側に位置し、メインクローラ３６の回転に伴って一体的に回転可能な補助クローラとして機能する前側及び後側のフリッパ３７とによりそれぞれ構成されている。ここで、メインクローラ３６及びフリッパ３７の回転動作（以下、「クローラユニット３３全体の回転動作」と称する）により、クローラユニット３３が地面に接触しながら複腕移動ロボット１０を走行させるようになっている。
【００２３】
前側及び後側のフリッパ３７は、スプロケット等の図示省略した動力伝達機構を介して、メインクローラ３６に同期した回転動作を可能に構成されている。ここで、前側のフリッパ３７は、その前方が上下方向に揺動可能となるようにメインクローラ３６に繋がっており、後側のフリッパ３７は、その後方が上下方向に揺動可能となるようにメインクローラ３６に繋がっている。なお、走行体１５としては、本実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限りにおいて、種々の構成のものを採用することができる。
【００２４】
前記走行駆動装置３４は、詳細構成に関する図示を省略するが、左右両側のクローラユニット３３全体の回転動作を独立して行うための動力をメインクローラ３６に供給するモータと、各フリッパ３７をそれぞれ独立してメインクローラ３６に対して揺動させる動力を供給するモータとにより構成される。従って、各フリッパ３７は、モータの動力によって、メインクローラ３６に対しアクティブに上下動し、メインクローラ３６に対する姿勢を可変に動作する。
【００２５】
前記制御ユニット１７は、図２に示されるように、複腕移動ロボット１０の現在の状況を検出する検出装置４３と、操作装置Ｏからの指令に基づいて腕駆動装置２０や走行駆動装置３４の駆動を制御する制御装置４４とを備えており、前述の各可動部位の動作を協調制御する協調制御システムとして機能する。
【００２６】
前記検出装置４３は、複腕移動ロボット１０の自己姿勢や各可動部位の姿勢等を検出する姿勢センサ４６と、複腕移動ロボット１０の自己位置や各可動部位の位置等を検出する位置センサ４７と、走行駆動装置３４の駆動状況を検知する走行駆動センサ４８とからなる。走行駆動センサ４８としては、フリッパ３７を動作させるモータへの電流値をモニタリングすることで、当該モータの駆動トルクを検出可能となっているが、他のトルクセンサを用いることもできる。これらセンサ４６，４７，４８は、公知の構造のものが適用され、本発明の本質部分ではないため、構造等の詳細な説明は省略する。
【００２７】
前記制御装置４４は、操作装置Ｏから伝送された電気的信号を受信する受信装置、電気的信号に基づき各種処理を行うコンピュータ、及び、当該コンピュータによる処理に基づき各駆動装置２０，３４を駆動させるための電気的信号を生成するドライバ等によって構成されている。
【００２８】
この制御装置４４では、操作者の遠隔操作によって操作装置Ｏから各種指令が入力されると、当該指令に基づき、所望の作業や移動に応じた腕部１９及びクローラユニット３３の各可動部位の動作制御が行われる。具体的に、制御装置４４では、一部の可動部位をマニュアル動作部位として操作者の操作に応じた手動で動作させるマニュアル制御と、マニュアル動作部位を除く可動部位を自動動作部位として自動的に動作させる自動制御との動的権限配分が行われる。更に、ここでは、所定のモードやタイミング毎に、マニュアル動作部位及び自動動作部位となる可動部位の異なる組み合わせが予め記憶されており、操作装置Ｏからの指令により、動的権限配分の変更が可能となっている。
【００２９】
換言すると、前記制御装置４４は、操作者によるマニュアル操作により、腕部１９とクローラユニット３３の所定の可動部位をマニュアル動作部位として動作制御するマニュアル制御手段５０と、検出装置４３の検出結果を利用し、マニュアル動作部位を除く腕部１９とクローラユニット３３の可動部位を自動動作部位として自動的に動作制御する自動制御手段５１と、複腕移動ロボット１０の動作種類に応じて、マニュアル制御手段５０及び自動制御手段５１による各動的権限配分を変更する動的権限配分手段５２とを備えている。
【００３０】
前記マニュアル制御手段５０では、操作者による操作装置Ｏでの操作に応じて、動的権限配分手段５２で指定されたマニュアル動作部位を動作させるように、腕駆動装置２０や走行駆動装置３４の駆動を制御するようになっている。
【００３１】
前記自動制御手段５１では、検出装置４３の検出結果に基づく複腕移動ロボット１０の状況に応じて、動的権限配分手段５２で指定された自動動作部位を自動的に動作させるように、腕駆動装置２０や走行駆動装置３４の駆動を制御するようになっている。ここでの自動制御は、後述するように、複腕移動ロボット１０の移動時におけるロコモーションモードと、複腕移動ロボット１０の作業時におけるマニピュレーションモードとで異なっている。
【００３２】
前記動的権限配分手段５２では、ロコモーションモードとマニピュレーションモードとの間でそれぞれ異なる動的権限配分となるように設定される。すなわち、各モードや当該モード内の所定タイミング毎で、マニュアル動作部位となる可動部位と自動動作部位となる可動部位との組み合わせが異なるように設定されている。そして、マニュアル動作部位に指定された可動部位が、操作装置Ｏでの操作に応じてマニュアル制御手段５０でマニュアル制御される一方、自動動作部位に指定された可動部位が、検出装置４３の検出結果に基づいて自動制御手段５１で自動制御されることになる。
【００３３】
前記ロボット搭載カメラ１８は、図１に示されるように、胴体部１２に固定されて複腕移動ロボット１０の前方の空間を撮像可能な車載固定カメラ５５と、後側の２本の腕部１９の先端側にそれぞれ取り付けられたアームカメラ５６とからなる。
【００３４】
次に、複腕移動ロボット１０における動的権限配分に基づく各可動部位の動作について、以下に説明する。
【００３５】
（ロコモーションモード）
先ず、複腕移動ロボット１０が作業現場を移動する場合、操作者による操作装置Ｏからの指令でロコモーションモードが選択される。このロコモーションモードでは、動的権限配分手段５２により、左右両側のメインクローラ３６のみがマニュアル動作部位と指定される一方、その他の可動部位が自動動作部位と指定される。このロコモーションモードでの各可動部位の動作につき、以下に詳述する。
【００３６】
先ず、操作者が操作装置Ｏの操作により、複腕移動ロボット１０の進行方向と速度からなる重心移動ベクトルが任意に指令される。すると、当該指令に対応する左右のメインクローラ３６の動作が得られるように、マニュアル制御手段５０による制御がなされ、操作者の指令した重心移動ベクトルで複腕移動ロボット１０が移動することになる。なお、車載固定カメラ５５で取得した車体１４の前方空間の画像が表示装置Ｄに表示され、操作者は、当該画像を見ながら操作装置Ｏを操作することになる。
【００３７】
検出装置４３では、複腕移動ロボット１０の全体姿勢がモニタリングされる。また、自動制御手段５１では、複腕移動ロボット１０のロール方向（左右方向）の傾きが所定角度（例えば、５度）を超えた場合、複腕移動ロボット１０が、不整地走行によりバランスを崩して転倒する虞があると判断され、自動動作部位と指定された腕部１９及びフリッパ３７を次の手順で自動的に動作させる。
【００３８】
すなわち、姿勢センサ４６の検出結果により、複腕移動ロボット１０が、左右に傾く斜面や左右の段差の影響で左右何れかに傾いており、そのままの姿勢では地面上を走行不能と判断された場合、次の左右不整地走行制御がなされる。この左右不整地走行制御は、腕部１９を使った転倒防止制御と、フリッパ３７を使ったバランス制御とが行われる。
【００３９】
ここで、腕部１９を使った転倒防止制御として、腕部１９の高さを変えるための動作制御が行われる。すなわち、図３に示されるように、地面の傾きによって左右何れか地面に近くなった方の腕部１９（同図中左側の２本）の先端側を下げる。これにより、斜面や段差等の影響で複腕移動ロボット１０の左右何れかの傾きが更に大きくなった際に、下げられた側の腕部１９の先端が地面に接触し、複腕移動ロボット１０の横転が防止される。このとき、転倒方向の反対側の腕部１９（同図中右側の２本）が、その先端側を外方に延ばすように動作することで、複腕移動ロボット１０の重心を転倒不能となる位置に移動させる。
【００４０】
一方、フリッパ３７を使ったバランス制御としては、複腕移動ロボット１０の重心位置を考慮して、次のようにフリッパ３７を動作させる。すなわち、各フリッパ３７の先端側を下方に揺動させ、前後のフリッパ３７がメインクローラ３６に対してほぼ一直線となる水平姿勢（図１参照）と、当該フリッパ３７を地面に対して起立する方向に屈曲させる起立姿勢（図３参照）との間で、各フリッパ３７を変位させる。具体的には、複腕移動ロボット１０がロール方向に転倒しないように、すなわち、ロール方向の傾きが０度に近づくように、不整地の傾斜の状況に合せて、図３のように左側のフリッパ３７と右側のフリッパ３７との姿勢を変えることで車体１４を地面から適宜持ち上げ、車体１４のバランスを取りながら複腕移動ロボット１０を移動させる。
【００４１】
また、自動制御手段５１では、姿勢センサ４６の検出結果により、複腕移動ロボット１０のピッチ方向（前後方向）の傾きが所定角度（例えば、１０度）を超えるとともに、走行駆動センサ４８の検出結果により、前側のフリッパ３７を動作させるモータの駆動トルクが所定値を超えた場合に、複腕移動ロボット１０の移動時にそのままの姿勢で乗り越えられない段差が、前方に突出していると判断される。この場合、自動制御手段５１では、自動動作部位と指定された腕部１９及びフリッパ３７を次の手順で自動的に動作させる。
【００４２】
すなわち、ここでは、複腕移動ロボット１０が、進行方向の前方に地面から突出する段差が存在し、水平姿勢のフリッパ３７では、当該段差を乗り越えられないと判断された場合、次の前後段差昇り制御がなされる。
【００４３】
この前後段差昇り制御では、以下の通り、腕部１９及びを使った転倒防止制御と、フリッパ３７を使ったバランス制御とが順に行われ、これら転倒防止制御及びバランス制御は、前述の左右不整地走行制御と異なる腕部１９及びフリッパ３７の動作制御がなされる。
【００４４】
先ず、前後のフリッパ３７が水平姿勢で地面上を前進している際に、地面から突出した段差Ｓが前方に存在することが検出された場合、図４（Ａ）に示されるように、左右両側の前方のフリッパ３７の先端側を上方に持ち上げる。そして、当該前方のフリッパ３７を段差Ｓの上端に引っ掛けながら、クローラユニット３３全体の回転動作で段差Ｓを上る。この際、地面Ｇに対して車体１４が少し持ち上がるが、姿勢センサ４６での自己姿勢の検出結果に基づき、ロボットの重心位置が前方に移動するように、前方の腕部１９を下げる。また、同図（Ｂ）に示されるように、前方のフリッパ３７を水平姿勢にするとともに、車体１４を更に持ち上げるように、後方のフリッパ３７の先端側を下方に揺動させ、当該フリッパ３７を起立姿勢にする。このとき、複腕移動ロボット１０の後方への転倒を防止するために、後方の腕部１９の先端側が地面Ｇに近接する位置まで下げるように動作する。なお、位置センサ４７の検出結果により、車体１４が前進しておらず、クローラユニット３３全体の回転動作のみでは段差Ｓを上れないと判断された場合には、各腕部１９の先端を地面Ｇに接触させ、当該腕部１９で地面Ｇを押しながら車体１４を更に持ち上げることも可能である。そして、同図（Ｃ）に示されるように、前方のフリッパ３７が段上の地面Ｇに乗ったら、クローラユニット３３全体の回転動作により段上の地面Ｇ上で車体１４を前進させ、前後のフリッパ３７を共に水平姿勢にして、クローラユニット３３全体の回転動作により車体１４を更に前進させる。
【００４５】
一方、自動制御手段５１において、姿勢センサ４６及び走行駆動センサ４８の検出結果により、複腕移動ロボット１０の移動時にそのままの姿勢で移動不能となる凹んだ段差がある場合、自動制御手段５１では、自動動作部位と指定された腕部１９及びフリッパ３７の動作制御により、段差を降りる移動を可能にする前後段差降り制御がなされる。
【００４６】
この前後段差降り制御においても、前述した前後段差昇り制御と同様に、各腕部１９と各フリッパ３７を段階的に動作させることで、前方への転倒を防止しながら全体のバランスを保つように、転倒防止制御及びバランス制御が行われ、クローラユニット３３全体の回転動作で段差Ｓを降りながら、複腕移動ロボット１０を前進させることを可能にする。
【００４７】
（マニピュレーションモード）
次に、複腕移動ロボット１０が所定の作業を行う場合、操作者による操作装置Ｏからの指令でマニピュレーションモードが選択される。このマニピュレーションモードでは、動的権限配分手段５２により、腕部１９の一部がマニュアル動作部位と指定される一方、その残りの腕部１９が自動動作部位と指定され、作業タイミングに応じてマニュアル動作部を構成する腕部１９の位置と自動動作部位を構成する腕部１９の位置とを切り替えるようになっている。
【００４８】
マニピュレーションモードでの制御について、例えば、ワイヤやコード等の対象物を把持して切断する作業を行う場合を例に挙げながら以下に説明する。
【００４９】
先ず、対象物に複腕移動ロボット１０が近付いた状態で、当該対象物を把持するに際し、最初の第１フェーズとして、対象物に近接する前側左右の腕部１９がマニュアル動作部位と指定される一方、後側左右の腕部１９が自動動作部位と指定される。この第１フェーズでは、操作者による操作装置Ｏの操作により、前側の各腕部１９の動作が操作者の意図に沿って行われるように、マニュアル制御手段５０によるマニュアル制御がなされ、前側の腕部１９で対象物を把持する。このとき、第１フェーズで自動動作部位と指定された後側の各腕部１９は、図５に示されるように、所定の視点でアームカメラ５６による対象物の撮像を可能にするように、検出装置４３で検出された前側の各腕部１９の位置等に基づき、先端側を前方に自動的に移動する自動制御がなされる。なお、アームカメラ５６で取得した対象物の画像が表示装置Ｄに表示され、操作者は、当該画像を見ながら操作装置Ｏで操作する。
【００５０】
操作者は、アームカメラ５６で取得した対象物の画像により、対象物が前側の腕部１９で把持されたことを確認した後、操作装置Ｏを使ってフェーズの切り替えを行う。すると、次の第２フェーズとして、第１フェーズとは逆に、レーザカッター等（図示省略）による切断作業を可能とする後側左右の各腕部１９がマニュアル動作部位と指定される一方、前側左右の各腕部１９が自動動作部位と指定される。この第２フェーズでは、操作者による操作装置Ｏの操作により、後側の各腕部１９を操作者の意図に沿って動作させ、アームカメラ５６で取得した対象物の画像を見ながら、後側の腕部１９に設けられたレーザカッター等を作動させ、前側の各腕部１９で把持された対象物を所望の部位で切断する作業が行われる。このとき、第２フェーズで自動動作部位と指定された前側の各腕部１９は、検出装置４３で検出された後側の各腕部１９の位置等に基づき、切断可能位置までの対象物の運搬動作を自動的に行う。例えば、前側の各腕部１９は、後側の各腕部１９の先端側に近づくように動作し、また、対象物がコードのような線状体の場合に、左右の腕部１９を相互に離しながらコードを引っ張るように動作する自動制御がなされる。
【００５１】
次に、操作者は、アームカメラ５６で取得した対象物の画像により、対象物に対する切断作業の完了を確認した後、操作装置Ｏを使ってフェーズの切り替えを行う。すると、次の第３フェーズとして、前側左右の腕部１９がマニュアル動作部位と指定される一方、後側左右の腕部１９が自動動作部位と指定される。この第３フェーズでは、操作者による操作装置Ｏの操作により、前側の各腕部１９を操作者の意図に沿って動作させ、作業が終了した対象物を地面の任意の位置に設置する。このとき、後側の各腕部１９は、第２フェーズでの最後の位置及び姿勢に維持される。
【００５２】
その後、操作者により操作装置Ｏを通じて初期化指示がなされると、全ての腕部１９が予め設定された初期位置に移動する。
【００５３】
なお、前記複腕移動ロボット１０での作業空間を様々な位置や角度から撮像する環境カメラ（図示省略）を作業空間の複数箇所に固定配置し、或いは、移動可能に配置することもでき、当該環境カメラからの画像を、ロボット搭載カメラ１８からの各画像とともに表示装置Ｄに表示することもできる。また、表示装置Ｄには、動的権限配分によって指定されたマニュアル動作部位と自動動作部位を明示し、各可動部位の実行内容や警告等を文字等により提示画像とともに表示することもできる。
【００５４】
なお、前記実施形態では、前記動的権限配分手段５２による動的権限配分の切り替えを操作装置Ｏからの指令により行う構成としたが、本発明はこれに限らず、所定の環境検知センサやカメラ画像等による状態検出により、動的権限配分を自動的に変更可能にする構成を採用することもできる。
【００５５】
また、前記実施形態では、本発明に係る協調制御システムを複腕移動ロボット１０に適用した例を図示説明したが、複数の可動部位を同時に動作させる他のロボットの動作制御にも本発明の協調制御システムを適用可能である。
【００５６】
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  複腕移動ロボット
１１  アームユニット
１４  車体
１５  走行体
１７  制御ユニット
４３  検出装置
４４  制御装置
５０  マニュアル制御手段
５１  自動制御手段
５２  動的権限配分手段
【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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