(57)【要約】【課題】物体を未観測領域の対象物上に安定的に載置すること。【解決手段】ロボットは、環境情報を検出する検出手段を備えており、検出手段により検出された環境情報に基づいて、物体をアームにより保持し対象物上に載置する。ロボットは、物体を前記対象物上に載置する位置を設定する設定手段と、設定手段により設定された対象物上の位置が、検出手段により検出不能な未観測領域内であるか否かを判定する領域判定手段と、領域判定手段により、設定手段で設定された対象物上の位置が未観測領域内であると判定されたとき、アームを制御することで、物体を所定姿勢にして、対象物と接触する物体の接触面を設定された対象物上の位置に対して押付ける制御手段と、制御手段により押付けられた所定姿勢の物体の接触面の縁と対象物とが接触するか否かを判定することで、物体が前記対象物上に載置可能か否かを判定する載置判定手段と、を備えている。【選択図】図３
2015182172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
当該ロボット周辺の環境情報を検出する検出手段を備え、
前記検出手段により検出された環境情報に基づいて、物体をアームにより保持し対象物上に載置するロボットであって、
前記物体を前記対象物上に載置する位置を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された対象物上の位置が、前記検出手段により検出不能な未観測領域内であるか否かを判定する領域判定手段と、
前記領域判定手段により、前記設定手段で設定された対象物上の位置が前記未観測領域内であると判定されたとき、前記アームを制御することで、前記物体を所定姿勢にして、前記対象物と接触する前記物体の接触面を前記設定された対象物上の位置に対して押付ける制御手段と、
前記制御手段により押付けられた所定姿勢の物体の接触面の縁と前記対象物とが接触するか否かを判定することで、前記物体が前記対象物上に載置可能か否かを判定する載置判定手段と、を備える、ことを特徴とするロボット。
【請求項２】
請求項１記載のロボットであって、
前記物体の接触面を前記対象物に対して押付ける際の前記物体の所定姿勢を、複数記憶する記憶手段を更に備え、
前記制御手段は、前記アームを制御することで、前記記憶手段により記憶された各所定姿勢で前記物体を前記設定された対象物上の位置に対して押付け、
前記載置判定手段は、複数の前記所定姿勢で物体の接触面の縁と前記対象物とが接触すると判定したとき、前記物体が前記対象物上に載置可能と判定する、ことを特徴とするロボット。
【請求項３】
請求項１記載のロボットであって、
前記物体の接触面の形状に基づいて、前記物体の接触面を前記対象物に対して押付ける際の前記物体の所定姿勢を生成する生成手段を更に備える、ことを特徴とするロボット。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のロボットであって、
前記所定姿勢は、前記物体の接触面の各縁辺を軸に前記物体を所定角度だけ回転させた姿勢である、ことを特徴するロボット。
【請求項５】
請求項１乃至４記載のうちいずれか１項記載のロボットであって、
前記制御手段は、前記アームを制御することで、前記物体を前記対象物上に載置する際の姿勢にして前記物体を前記対象物に接触させた後、前記物体を所定姿勢にして該物体の接触面を前記設定された対象物上の位置に対して押付ける、ことを特徴とするロボット。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のロボットであって、
前記設定手段は、入力された指示情報に基づいて前記物体を前記対象物上に載置する位置を設定しており、
前記載置判定手段により、前記物体が前記対象物上に載置不能であると判定されたとき、前記物体を前記対象物上に載置する位置を再設定する旨の情報を、ユーザに対して提示する提示手段を更に備える、ことを特徴とするロボット。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載のロボットであって、
前記載置判定手段により、前記物体が前記対象物上に載置不能であると判定されたとき、最初に前記設定された対象物上の位置と異なる位置を、前記対象物上に載置する位置候補として設定する位置設定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記物体を前記所定姿勢にして該物体の接触面を、前記位置設定手段により再設定された対象物上の位置に対して押付ける、ことを特徴とするロボット。
【請求項８】
請求項７記載のロボットであって、
前記位置設定手段は、前記最初に設定された対象物上の位置から所定距離及び所定方向に離れた複数の前記位置候補を設定する、ことを特徴とするロボット。
【請求項９】
当該ロボット周辺の環境情報を検出する検出手段を備え、
前記検出手段により検出された環境情報に基づいて、物体をアームにより保持し対象物上に載置するロボットの制御方法であって、
前記物体を前記対象物上に載置する位置を設定するステップと、
前記設定された対象物上の位置が、前記検出手段により検出不能な未観測領域内であるか否かを判定するステップと、
前記設定された対象物上の位置が前記未観測領域内であると判定されたとき、前記アームを制御することで、前記物体を所定姿勢にして、前記対象物と接触する前記物体の接触面を前記設定された対象物上の位置に対して押付けるステップと、
前記押付けられた所定姿勢の物体の接触面の縁と前記対象物とが接触するか否かを判定することで、前記物体が前記対象物上に載置可能か否かを判定するステップと、を含む、ことを特徴とするロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体をアームにより保持し対象物上に載置するロボット及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体を載置する場所から受ける反力を演算し、ロボットハンドで把持した物体を載置したときに、演算した反力が閾値を超えた場合にロボットハンドから物体を離す制御を行う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２００７−２７６１１２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、ロボットが物体を未観測領域にある不安定な対象物上に載置する場合がある。この場合、ロボットハンドが物体を離したとき、物体が落下したり、あるいは倒れたりする虞がある。
【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、物体を未観測領域の対象物上に安定的に載置できるロボット及びその制御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、当該ロボット周辺の環境情報を検出する検出手段を備え、前記検出手段により検出された環境情報に基づいて、物体をアームにより保持し対象物上に載置するロボットであって、前記物体を前記対象物上に載置する位置を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された対象物上の位置が、前記検出手段により検出不能な未観測領域内であるか否かを判定する領域判定手段と、前記領域判定手段により、前記設定手段で設定された対象物上の位置が前記未観測領域内であると判定されたとき、前記アームを制御することで、前記物体を所定姿勢にして、前記対象物と接触する前記物体の接触面を前記設定された対象物上の位置に対して押付ける制御手段と、  前記制御手段により押付けられた所定姿勢の物体の接触面の縁と前記対象物とが接触するか否かを判定することで、前記物体が前記対象物上に載置可能か否かを判定する載置判定手段と、を備える、ことを特徴とするロボットである。
これにより、物体を対象物上に載置したときに接触する物体の接触面の縁が、実際に物体を対象物上に載置した際に、対象物に安定的に接触するか否かを判定できる。したがって、この判定結果に基づいて物体を対象物上に載置することで、物体を未観測領域の対象物上に安定的に載置できる。
この一態様において、前記物体の接触面を前記対象物に対して押付ける際の前記物体の所定姿勢を、複数記憶する記憶手段を更に備え、前記制御手段は、前記アームを制御することで、前記記憶手段により記憶された各所定姿勢で前記物体を前記設定された対象物上の位置に対して押付け、前記載置判定手段は、複数の前記所定姿勢で物体の接触面の縁と前記対象物とが接触すると判定したとき、前記物体が前記対象物上に載置可能と判定してもよい。
これにより、記憶手段に予め記憶された複数の所定姿勢で物体の接触面を対象物に押付け、物体の接触面の縁が対象物に安定的に接触するか否かを判定できる。
この一態様において、前記物体の接触面の形状に基づいて、前記物体の接触面を前記対象物に対して押付ける際の前記物体の所定姿勢を生成する生成手段を更に備えていてもよい。これにより、所定姿勢を簡易かつ自動的に生成することができる。
この一態様において、前記所定姿勢は、前記物体の接触面の各縁辺を軸に前記物体を所定角度だけ回転させた姿勢であってもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記アームを制御することで、前記物体を前記対象物上に載置する際の姿勢にして前記物体を前記対象物に接触させた後、前記物体を所定姿勢にして該物体の接触面を前記設定された対象物上の位置に対して押付けてもよい。
この一態様において、前記設定手段は、入力された指示情報に基づいて前記物体を前記対象物上に載置する位置を設定しており、前記載置判定手段により、前記物体が前記対象物上に載置不能であると判定されたとき、前記物体を前記対象物上に載置する位置を再設定する旨の情報を、ユーザに対して提示する提示手段を更に備えていてもよい。
これにより、ユーザが提示手段に従って物体を対象物上に載置する位置を再設する。そして、ロボットは、載置対象物上の別の載置可能な位置に安定的に載置することができる。
この一態様において、前記載置判定手段により、前記物体が前記対象物上に載置不能であると判定されたとき、最初に前記設定された対象物上の位置と異なる位置を、前記対象物上に載置する位置候補として設定する位置設定手段を更に備え、前記制御手段は、前記物体を前記所定姿勢にして該物体の接触面を、前記位置設定手段により再設定された対象物上の位置に対して押付けてもよい。
これにより、一旦載置不能と判定された場合でも、自動的に載置位置候補を設定し、物体を対象物上に安定的に載置することができる。
この一態様において、前記位置設定手段は、前記最初に設定された対象物上の位置から所定距離及び所定方向に離れた複数の前記位置候補を設定してもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、当該ロボット周辺の環境情報を検出する検出手段を備え、前記検出手段により検出された環境情報に基づいて、物体をアームにより保持し対象物上に載置するロボットの制御方法であって、前記物体を前記対象物上に載置する位置を設定するステップと、前記設定された対象物上の位置が、前記検出手段により検出不能な未観測領域内であるか否かを判定するステップと、前記設定された対象物上の位置が前記未観測領域内であると判定されたとき、前記アームを制御することで、前記物体を所定姿勢にして、前記対象物と接触する前記物体の接触面を前記設定された対象物上の位置に対して押付けるステップと、前記押付けられた所定姿勢の物体の接触面の縁と前記対象物とが接触するか否かを判定することで、前記物体が前記対象物上に載置可能か否かを判定するステップと、を含む、ことを特徴とするロボットの制御方法であってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、物体を未観測領域の対象物上に安定的に載置できるロボット及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るロボットの概略的構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１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】本発明の実施の形態１に係る制御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】触覚センサにより検出される力ベクトルを示す図である。
【図５】物体の接触姿勢の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るロボットの制御方法を示すフローチャートである。
【図７】把持部で把持した物体を載置位置の上方に移動させた状態を示す図である。
【図８】障害物がある場合において物体を載置対象物に接触させた図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る制御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１０】円形状の３角形メッシュを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
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、本発明の実施の形態１に係るロボットの概略的構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態１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１に係るロボット１は、例えば、自律的に、物体Ｘ１をテーブル、棚、などに載置するなどの所定作業を行う自律型ロボットとして構成されている。ロボット１は、略円柱状に形成された胴体部１１と、胴体部１１に回転可能に設けられた頭部１２と、胴体部１１に設けられたアーム部１３と、を備えている。
【００１０】
胴体部１１の下端には、ロボット１を移動させる移動装置４が設けられている。移動装置４は、例えば、車輪を回転駆動してロボット１を前後左右方向に移動させる。アーム部１３は、手首関節、肘関節、肩関節などの関節部１３１及びリンク１３２を有する多関節型アームとして構成されている。アーム部１３の先端には物体Ｘ１を把持できる把持部１３３が設けれている。把持部１３３は、例えば、複数の指部から構成されている。各関節部１３１及び把持部１３３には、各関節部１３１及び把持部１３３を駆動するサーボモータなどのアクチュエータ５が設けられている。なお、上記ロボット１の構成は一例であり、これに限らず、自律的に所定作業を行うことができれば任意の構成が適用可能である。
【００１１】
本実施の形態１に係るロボット１は、環境センサ２と、制御装置３と、移動装置４と、アクチュエータ５と、トルクセンサ６と、を備えている。
【００１２】
環境センサ２は、環境検出手段の一具体例であり、例えば、頭部１２などに設けられている。環境センサ２は、ロボット１が作業を行う際にロボット１周囲の環境を計測して、距離情報などの環境情報を検出する。環境センサ２は、例えば、カメラ、超音波センサ、レーザセンサ、レーザレンジファインダー、距離画像センサ（ＲＧＢカメラ、深度センサー、マルチアレイマイクロフォンなどを含むセンサ）、である。環境センサ２は、検出した距離情報などの環境情報を制御装置３に出力する。
【００１３】
制御装置３は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）３ａ、ＣＰＵ３ａによって実行される演算プログラム、制御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３ｂ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）３ｃ、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。ＣＰＵ３ａ、メモリ３ｂ、及びインターフェイス部３ｃは、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００１４】
ところで、ロボットが環境センサで計測できない未観測領域にある不安定な対象物上に、物体を載置する場合がある。この場合、従来、ロボットが物体を載置後その物体を離したとき、その物体が落下したり、あるいは倒れたりする虞がある。
【００１５】
これに対し、本実施の形態１に係るロボット１は、設定された対象物Ｘ２上の位置が未観測領域（斜線部）Ｓ１内であると判定されたとき、アーム部１３を制御することで、物体Ｘ１を所定姿勢にして、対象物Ｘ２と接触する物体Ｘ１の接触面を設定された対象物Ｘ２上の位置に対して押付け、該押付けられた所定姿勢の物体Ｘ１の接触面の縁と対象物Ｘ２とが接触するか否かを判定することで、物体Ｘ１が対象物Ｘ２上に載置可能か否かを判定する。これにより、物体Ｘ１を対象物Ｘ２上に載置したときに接触する物体Ｘ１の接触面（底面）の縁が、実際に物体Ｘ１を対象物Ｘ２上に載置した際に、対象物Ｘ２に安定的に接触するか否かを判定できる。したがって、この判定結果に基づいて物体Ｘ１を対象物Ｘ２上に載置することで、物体Ｘ１を未観測領域Ｓ１の対象物Ｘ２上に安定的に載置できる。
【００１６】
図３は、本実施の形態１に係る制御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１に係る制御装置３は、環境認識部３１と、指示入力部３２と、情報取得部３３と、接触検出部３４と、姿勢取得部３５と、載置判定部３６と、姿勢制御部３７と、を有している。
【００１７】
環境認識部３１は、環境センサ２から出力される環境情報に基づいて３次元環境地図を生成し、環境を認識する。環境認識部３１は、３次元環境地図内で、環境センサ２により計測できない未観測領域Ｓ１に対しラベルなどを付け、識別する。なお、環境認識部３１は、環境センサ２からの環境情報に基づいて、メモリ３ｂなどに予め設定された３次元環境地図を更新してもよい。
【００１８】
指示入力部３２は、設定手段の一具体例であり、対象物Ｘ２上のどの位置に物体Ｘ１を載置するかなどの位置情報を含む指示情報が、例えば入力装置を介して入力され、あるいは通信装置を介して遠隔的に入力される。なお、指示情報は、予め指示入力部３２あるいはメモリ３ｂに設定されていてもよい。指示入力部３２は、入力された指示情報に基づいて、対象物Ｘ２上に物体Ｘ１を載置する位置情報（３次元座標）を設定する。
【００１９】
情報取得部３３は、アーム部１３の把持部１３３が把持する物体Ｘ１の情報（以下、物体情報）を取得する。例えば、情報取得部３３は、アーム部１３の把持部１３３が物体Ｘ１を把持しているときの物体Ｘ１の姿勢を、アーム部１３の手先座標系の３次元座標としてメモリ３ｂから取得する。情報取得部３３は、手先座標系から物体座標系への変換行列をメモリ３ｂから取得する。情報取得部３３は、物体Ｘ１を対象物Ｘ２上に載置する際の物体Ｘ１の姿勢（以下、載置姿勢）をメモリ３ｂから取得する。なお、メモリ３ｂには、上述した物体Ｘ１の姿勢、変換行列、載置姿勢などの物体情報が予め記憶されているが、これに限られない。情報取得部３３に入力装置を介して、物体情報が適宜入力されてもよく、情報取得部３３が物体情報を算出してもよい。
【００２０】
接触検出部３４は、アーム部１３の把持部１３３に把持された物体Ｘ１と対象物Ｘ２との接触を検出する。接触検出部３４は、例えば、アーム部１３の関節部１３１に設けられたトルクセンサ６により検出されたトルクに基づいて把持部１３３に掛かるトルクを算出し、該算出したトルクの変化に基づいて、物体Ｘ１と対象物Ｘ２との接触を検出する。接触検出部３４は、物体Ｘ１と対象物Ｘ２との接触を検出すると検出信号を載置判定部３６及び姿勢制御部３７に出力する。
【００２１】
なお、接触検出部３４は、アーム部１３の把持部１３３の指部に設けられた触覚センサを用いて、物体Ｘ１と対象物Ｘ２との接触を検出していもよい。触覚センサは、物体Ｘ１を把持している把持部１３３の指部の力ベクトル分布を検出する。接触検出部３４は、触覚センサにより検出された把持部１３３の指部の力ベクトル分布の変化に基づいて、物体Ｘ１と対象物Ｘ２との接触を検出する。
【００２２】
例えば、図４の（ａ）に示す如く、物体Ｘ１と対象物Ｘ２とが接触していない状態（物体Ｘ１が中に浮いている状態）のとき、触覚センサは、下方向（重力方向）の力ベクトルを検出する。
【００２３】
一方で、（ｂ）に示す如く、物体Ｘ１の底面が対象物Ｘ２上に完全に載置され接触している状態のとき、触覚センサは、（ａ）の状態と比して、より小さな下方向の力ベクトルを検出する。同様に、（ｃ）に示す如く、物体Ｘ１の一部が対象物Ｘ２に接触している状態（物体Ｘ１の底面の縁を対象物Ｘ２上に押し付けた状態）のとき、触覚センサは、斜め上方向の力ベクトルを検出する。このように、触覚センサは、物体Ｘ１と対象物Ｘ２とが接触していない場合と、物体Ｘ１と対象物Ｘ２とが接触している場合とで、大きさ及び方向が異なる力ベクトルを検出する。接触検出部３４は、上述した触覚センサにより検出される把持部１３３の指部の力ベクトル分布の変化に基づいて、物体Ｘ１と対象物Ｘ２との接触を検出する。
【００２４】
姿勢取得部３５は、アーム部１３の把持部１３３に把持された物体Ｘ１を載置の対象物Ｘ２（以下、載置対象物Ｘ２）上に対して押付ける際の物体Ｘ１の所定姿勢（以下、接触姿勢）を、メモリ３ｂから取得する。メモリ３ｂには、例えば、物体Ｘ１の底面（接触面）の各縁辺を軸にして物体Ｘ１を所定角度だけ回転させた状態の単一又は複数の物体Ｘ１の接触姿勢が記憶されている（図５）。なお、姿勢取得部３５は、アーム部１３の把持部１３３に把持された物体Ｘ１の底面の形状に基づいて、物体Ｘ１の接触姿勢を算出してもよい。
【００２５】
載置判定部３６は、載置判定手段の一具体例であり、接触検出部３４から出力される検出信号に基づいて、物体Ｘ１が載置対象物Ｘ２上に載置可能か否かを判定する。載置判定部３６は、各接触姿勢の物体Ｘ１の底面を対象物Ｘ２に対して押付けた際、例えば、複数の接触姿勢で物体Ｘ１の底面の縁辺と載置対象物Ｘ２が接触したとき、物体Ｘ１の底面の縁が載置対象物Ｘ２に安定的に接触すると判定する。この場合、載置判定部３６は、物体Ｘ１を載置対象物Ｘ２上に載置可能であると判定する。なお、載置判定部３６は、例えば、過半数以上の、所定数以上の、あるいは、ユーザが予め設定した、接触姿勢で物体Ｘ１の底面の縁辺と載置対象物Ｘ２が接触したとき、物体Ｘ１を載置対象物Ｘ２上に載置可能であると判定してもよい。
【００２６】
姿勢制御部３７は、領域判定手段及び制御手段の一具体例であり、アーム部１３の各関節部１３１及び把持部１３３のアクチュエータ５を制御することで、把持部１３３で把持された物体Ｘ１の姿勢及び位置を制御する。
【００２７】
姿勢制御部３７は、環境センサ２からの環境情報、環境認識部３１からの３次元環境地図と、指示入力部３２からの位置情報と、情報取得部３３からの物体情報と、接触検出部３４からの検出信号と、姿勢取得部３５からの接触姿勢及び載置姿勢と、載置判定部３６からの判定結果と、に基づいて、アーム部１３の各関節部１３１及び把持部１３３のアクチュエータ５を制御する。
【００２８】
図６は、本実施の形態１に係るロボットの制御方法を示すフローチャートである。
指示入力部３２に指示情報が入力される（ステップＳ１０１）。指示入力部３２は、入力された指示情報に基づいて、物体Ｘ１を載置する載置対象物Ｘ２の位置情報を設定し姿勢制御部３７に出力する。姿勢制御部３７は、移動装置４を制御することで、指示入力部３２からの位置情報に基づいて載置対象物Ｘ２近傍にロボット１を移動させる。
【００２９】
環境センサ２は、載置対象物Ｘ２の計測を行い、その環境情報を環境認識部３１に出力する（ステップＳ１０２）。環境認識部３１は、環境センサ２からの環境情報に基づいて、未観測領域Ｓ１を含む３次元環境地図を生成する。環境認識部３１は、生成した３次元環境地図を姿勢制御部３７に出力する。
【００３０】
姿勢制御部３７は、指示入力部３２からの位置情報と、環境認識部３１からの未観測領域Ｓ１を含む３次元環境地図と、に基づいて、物体Ｘ１を載置対象物Ｘ２上に載置する際の位置（以下、載置位置）が未観測領域Ｓ１内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００３１】
姿勢制御部３７は、物体Ｘ１を載置する載置対象物Ｘ２の位置が観測領域内にあると判定したとき（ステップＳ１０３のＮＯ）、環境センサ２からの環境情報に基づいて、アーム部１３の各関節部１３１のアクチュエータ５を制御して、把持部１３３で把持した物体Ｘ１を載置位置に載置する（ステップＳ１０４）。この制御は、ロボット１が観測可能な位置に物体Ｘ１を載置する通常の制御となる。
【００３２】
一方、姿勢制御部３７が、物体Ｘ１を載置する載置対象物Ｘ２の位置が未観測領域Ｓ１内にあると判定したとき（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、情報取得部３３はメモリ３ｂから物体情報を取得する（ステップＳ１０５）。情報取得部３３は取得した物体情報を姿勢制御部３７に出力する。
【００３３】
姿勢制御部３７は、図７に示す如く、アーム部１３の各関節部１３１のアクチュエータ５を制御して、把持部１３３で把持した物体Ｘ１を、載置位置の上方に移動させる（ステップＳ１０６）。
【００３４】
姿勢制御部３７は、情報取得部３３からの載置姿勢に基づいて、アーム部１３の各関節部１３１のアクチュエータ５を制御し、把持部１３３の物体Ｘ１を載置姿勢にする。姿勢制御部３７は、アーム部１３の各関節部１３１のアクチュエータ５を制御し、把持部１３３の物体Ｘ１を下降させ、載置対象物Ｘ２に接触させる（ステップＳ１０７）。
【００３５】
姿勢制御部３７が、接触検出部３４からの検出信号に基づいて把持部１３３の物体Ｘ１と載置対象物Ｘ２とが接触したと判断したとき、姿勢取得部３５は物体Ｘ１の複数の接触姿勢をメモリ３ｂから取得する（ステップＳ１０８）。姿勢取得部３５は、取得した物体Ｘ１の接触姿勢を姿勢制御部３７に出力する。
【００３６】
姿勢制御部３７は、姿勢取得部３５からの各接触姿勢に基づいて、アーム部１３の各関節部１３１のアクチュエータ５を制御し、把持部１３３の物体Ｘ１を各接触姿勢にして載置対象物Ｘ２に押し付ける。このとき、接触検出部３４は、把持部１３３の物体Ｘ１の底面の縁辺と載置対象物Ｘ２との接触を検出する（図８）。接触検出部３４は、物体Ｘ１の底面の縁辺と載置対象物Ｘ２との接触を検出すると、検出信号を載置判定部３６に出力する。姿勢制御部３７は、アーム部１３の各関節部１３１のアクチュエータ５を制御し、順次、把持部１３３の物体Ｘ１を各接触姿勢にして載置対象物Ｘ２に押付け、接触検出部３４は物体Ｘ１の底面の縁辺と載置対象物Ｘ２との接触を検出する（ステップＳ１０９）。
【００３７】
載置判定部３６は、全接触姿勢において、物体Ｘ１の底面の縁辺に対する接触検出が終了すると、接触検出部３４から出力された検出信号に基づいて、物体Ｘ１が載置対象物Ｘ２上に載置可能か否かを判定する（ステップＳ１１０）。載置判定部３６は、例えば、全接触姿勢について接触検出部３４から検出信号を受信したとき、物体Ｘ１が載置対象物Ｘ２上に載置可能と判定し（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、判定結果を姿勢制御部３７に出力する。姿勢制御部３７は、載置判定部３６からの判定結果に応じて、アーム部１３の各関節部１３１のアクチュエータ５を制御し、把持部１３３の物体Ｘ１を載置姿勢にする（ステップＳ１１１）。姿勢制御部３７は、アーム部１３の把持部１３３のアクチュエータ５を制御し、把持部１３３から物体Ｘ１を解放する（ステップＳ１１２）。
【００３８】
一方、載置判定部３６は、全接触姿勢について接触検出部３４から検出信号を受信しないとき、物体Ｘ１が載置対象物Ｘ２上に載置不能と判定し（ステップＳ１１０のＮＯ）、本制御処理を終了する。
【００３９】
以上、本実施の形態１において、設定された載置対象物Ｘ２上の位置が未観測領域Ｓ１内であると判定されたとき、アーム部１３を制御することで、物体Ｘ１を所定姿勢にして物体Ｘ１の底面を、設定された載置対象物Ｘ２上の位置に対して押付け、該押付けられた所定姿勢の物体Ｘ１の底面の縁と載置対象物Ｘ２とが接触するか否かを判定することで、物体Ｘ１が載置対象物Ｘ２上に載置可能か否かを判定する。これにより、物体Ｘ１を載置対象物Ｘ２上に載置したときに接触する物体Ｘ１の底面の縁が、実際に物体Ｘ１を載置対象物Ｘ２上に載置した際に、載置対象物Ｘ２に安定的に接触するか否かを判定できる。したがって、物体Ｘ１を未観測領域Ｓ１の載置対象物Ｘ２上に安定的に載置できる。
【００４０】
実施の形態２
上記実施の形態１において、載置判定部３６が載置対象物Ｘ２上に載置不能と判定したとき、載置する制御処理を終了しているが、本実施の形態２において、載置判定部３６が載置対象物Ｘ２上に載置不能と判定したとき、再度載置する制御処理を繰り返す。図９は、本実施の形態２に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【００４１】
例えば、載置判定部３６が載置対象物Ｘ２上に載置不能と判定したとき、情報提示装置７は、ユーザに対して物体Ｘ１を載置する位置を入力するように指示する。情報提示装置７は、提示手段の一具体例であり、例えば、ディスプレイ装置あるいは音声出力装置（発話装置）であり、載置判定部３６からの判定結果に応じて、「物体を載置することに失敗した（載置不能だった）旨」、「再度、載置する位置を指示する必要がある旨」などを出力する。
【００４２】
図６に示す制御フローにおいて、載置判定部３６は、全接触姿勢について接触検出部３４から検出信号を受信しないとき、物体Ｘ１が載置対象物Ｘ２上に載置不能と判定すると（ステップＳ１１０のＮＯ）、情報提示装置７は、「再度、載置する位置を指示する必要がある旨」を、表示画面上に表示し、及び／又は、音声出力する。
【００４３】
指示入力部３２には、ユーザにより、物体Ｘ１を載置する位置情報を含む指示情報が再度入力される（ステップＳ１０１）。以降、図６に示す同様の制御処理が実行される。これにより、ロボット１は載置対象物Ｘ２上の別の載置可能な位置を見つけ、物体Ｘ１を安定的に載置することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態２に係る制御装置２０は、物体Ｘ１を載置対象物Ｘ２上に載置する位置の候補（以下、載置位置候補）を設定する位置設定モジュール３８を更に有していてもよい。載置判定部３６が載置対象物Ｘ２上に載置不能と判定したとき、位置設定モジュール３８が、最初に入力された位置（初期位置）と異なる位置を、載置位置候補として設定する。これにより、一旦載置不能と判定された場合でも、自動的に載置位置候補を設定し、物体Ｘ１を載置対象物Ｘ２上に安定的に載置することができる。
【００４５】
位置設定モジュール３８は、位置設定手段の一具体例であり、例えば、初期位置の周囲あるいは近傍の位置を、載置位置候補として複数設定する。より具体的には、位置設定モジュール３８は、例えば、初期位置から所定距離及び所定方向に離れた位置（（右側１ｃｍ、奥側１ｃｍ）、（左側２ｃｍ、手前側１ｃｍ）など）に、複数の載置位置候補（載置位置候補群）を設定する。ユーザが入力装置などを介して所定距離及び所定方向、載置位置候補の数などの設定パラメータを任意に設定、変更できるように、位置設定モジュール３８は構成されていてもよい。
【００４６】
さらに、位置設定モジュール３８は、初期位置あるいはユーザが新たに指示した位置を中心にして、載置位置候補の分散値が予め設定した値となるように載置位置候補群を設定してもよい。上記分散の設定値は、入力装置などを介してユーザが任意に設定変更できるように構成されている。なお、本実施の形態２において、上記実施の形態１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
実施の形態３
上記実施の形態１において、姿勢取得部３５は、接触姿勢をメモリ３ｂから取得しているが、本実施の形態３において、姿勢取得部３５は、物体Ｘ１の底面の形状から接触姿勢を生成する。姿勢取得部３５は、生成手段の一具体例であり、例えば、物体Ｘ１を載置したときに載置対象物Ｘ２に接触する物体Ｘ１の底面の形状をメモリ３ｂから取得する。
【００４８】
メモリ３ｂには、物体Ｘ１の３次元メッシュモデルが予め記憶されていてもよい。姿勢取得部３５は、メモリ３ｂに記憶された物体Ｘ１の３次元メッシュモデルと、物体情報と、に基づいて、物体Ｘ１の３次元モデルから底面を切り取ることで、物体Ｘ１の底面の形状を取得してもよい。姿勢取得部３５は、取得した物体Ｘ１の底面の形状に基づいて、物体Ｘ１の底面を載置対象物Ｘ２に押し付ける際の接触姿勢を算出する。これにより、接触姿勢を予めメモリ３ｂに設定することなく、接触姿勢を簡易かつ自動的に生成することができる。
【００４９】
なお、物体Ｘ１の底面が円形状の場合、その３角形メッシュは、図１０に示す如く、多角形（縁辺ａ〜ｈ）で表現される。図１０に示す円形状の３角形メッシュは、説明簡略化のため正８角形で表現されているが、実際にはさらに細分化されている。このように、物体Ｘ１の底面が曲線で構成されている場合は、その曲線を直線近似し縁辺とする。
姿勢取得部３５は、物体Ｘ１の底面の各縁辺を軸に物体Ｘ１を所定角度だけ回転させて、接触姿勢を生成する。例えば、姿勢取得部３５は、物体Ｘ１の底面の各縁辺ａ〜ｈを軸に物体Ｘ１を所定角度だけ夫々回転させたものを、接触姿勢とする。なお、本実施の形態３において、上記実施の形態１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
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。
例えば、上記実施の形態において、物体Ｘ１がアーム部１３の把持部１３３により把持される構成であるが、これに限らない。例えば、物体Ｘ１がアーム部１３の先端に吸着、磁着などされ保持される構成であってもよい。
上記実施の形態において、ロボット１は、物体Ｘ１の底面を対象物Ｘ２上に載置しているがこれに限らない。ロボット１は、未観測領域Ｓ１の、例えば、壁面、天井などの対象物Ｘ２上に物体Ｘ１の側面、上面を貼付けるなどして物体を載置してもよい。
【００５１】
また、本発明は、例えば、図６に示す処理を、ＣＰＵ３ａ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】
【００５２】
１  ロボット、２  環境センサ、３  制御装置、４  移動装置、５  アクチュエータ、６  トルクセンサ、７  情報提示装置、３１  環境認識部、３２  指示入力部、３３  情報取得部、３４  接触検出部、３５  姿勢取得部、３６  載置判定部、３７  姿勢制御部、３８  位置設定モジュール
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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