(57)【要約】【課題】ヒューマノイドロボットなど多数の自由度を有するシステムにおいて、意識する少ない自由度に関して指示入力することで操作者の意図に沿った操作を行えるようにした遠隔制御方法と遠隔制御装置を提供する。【解決手段】制御対象システム１の有する多数の制御可能な操作変数のうちから操作者３にとって操作が可能な数の操作変数を選択して組み合わせた制御モードをいくつか設定しておいて、制御対象システム１を操作するときにはＧＵＩを利用した選択器２１を介して準備された制御モードから選択して指定し、指定した制御モードにおける操作可能な操作変数を入力デバイス２２によって操作すると、その余の操作変数は操作された操作変数の変化に応じて予めプログラムされた制御手法に基づいて各軸コマンド生成部１２を介して間接的に制御されるようにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象システムの有する多数の制御可能な操作変数のうちから操作者にとって制御が可能な数の操作変数を選択して組み合わせた制御モードをいくつか設定しておいて、該制御対象システムを操作するときには前記制御モードから選択して指定し、該制御モードにおける制御可能な操作変数を操作すると、その余の操作変数は操作された制御可能な操作変数の変化に応じて予めプログラムされた制御手法に基づいて間接的に制御されるようにしたことを特徴とする超多自由度システムの遠隔制御方法。
【請求項２】
前記制御手法が、前記制御可能な操作変数の操作に伴って変化する制御変数の状態にしたがって、前記その余の操作変数の設定値を調整するものであることを特徴とする請求項１記載の遠隔制御方法。
【請求項３】
前記制御対象がヒューマノイドロボットであることを特徴とする請求項１または２記載の遠隔制御方法。
【請求項４】
制御対象システムの有する多数の制御可能な操作変数のうちから操作者にとって制御が可能な数の操作変数を選択して可操縦操作変数とし残りを自律操作変数として組み合わせた制御モードを格納する制御モード記憶装置と、該制御対象システムを操作する複数の自由度を持った操縦具であって前記制御モードに対応して操作する操作変数を該自由度に対応させることができる操縦具を備えた操縦機構と、前記制御モードごとにその自律操作変数の制御論理を格納する制御論理記憶装置と、前記操縦具の指令信号と前記自律操作変数の制御論理を入力して前記制御対象システムの操作変数を操作する制御機構と、前記制御モードを指定するための選択機構を備えて、前記制御モードが選択され前記操縦具が操作されると前記対応する可操縦操作変数を直接制御すると共に、前記制御論理に従って前記自律操作変数を制御するようにしたことを特徴とする超多自由度システムの遠隔制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒューマノイドロボットなど高次の自由度を有するシステムを遠隔で操作する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒューマノイドロボットは、人に近似した動作を行うため、現状でも３０自由度以上と極めて多数の自由度を備えていて、たとえば目の前にある物体を把持する動作を行わせるだけでも、物体までの距離や目的に応じて、頭部の位置・姿勢、左右ハンドの位置・姿勢、左右ハンドの開閉、上体傾き、上体捻り、腰前後位置、腰上下位置、脚を使った歩行などを指示する必要がある。
このような数１０自由度も有する超多自由度システムを遠隔制御する場合、すべての自由度について操作者が直接入力・指示することは困難である。
【０００３】
ヒューマノイドロボットについて遠隔操作する方法として、操作者の体の動きを計測してロボットの各関節の指令値を生成する完全マスタースレーブ方式と、予めプログラムされた全身行動をコマンドにより再生する教示再生方式がある。完全マスタースレーブ方式は、装置が大掛かりになる上、人とロボットの幾何学的・動力学的相違から安定な動作をさせることが難しいという問題がある。また、教示再生方式では、事前に教示した動作に限定されるため、状況に応じた動きをさせることができないという問題がある。
【０００４】
これに対して、非特許文献１は、できるだけ簡単な操作で意図した動作を実現させる手法として、ジョイスティックからの入力だけでヒューマノイドロボットの全身制御を行う方法を教示している。人間は、作業に応じて意識を集中する部位を切り替えてその部位を意識的に動かし、残りの意識していない部位は装置に任せることにより無意識に動かす。
非特許文献１に教示された方法は、意識を集中する部位の自由度が限定されていることに注目して開発されたもので、意識を集中する部位をジョイスティックのような簡単な操作装置を用いて制御し、無意識的に行っている他の部位の動作については、ロボットの動作制御系の中に自律機能として埋め込んだものである。
【０００５】
教示されたシステムでは、２本の３自由度ジョイスティックを用い、ジョイスティックの機能を指定する切替ボタンに頭、両手先、両グリッパハンド、胴体、両足先の合計８個の操作点の位置・姿勢操作を割り振ってあって、意識を集中する部位に従ってジョイスティックの機能を切り替えて操作することができる。
ジョイスティックにより入力された操作パラメータは全身動作生成サーバに取り込まれて、このサーバにより制御ループごとに操作点の位置姿勢を計算し、それに追従するように全関節の目標角を生成する。
【０００６】
この方法を用いることより、操作者は、ロボットとの幾何学的・動力学的な相違を意識することなく歩行時の重心位置など安定性を保ったまま、必要な部位に意識を集中してロボットを操作することができる。
しかし、この方法では、１連の動作を行わせるためにはジョイスティックで操作する部位を切り替える必要がある。たとえば、床上の物体を把持する場合は、人ならば手と腕の動きのみを意識すれば足り、手が届かないときには無意識に腰をかがめて物体を掴めるようにするが、この方法では、操作者は初めに腰の操作を行って腰をかがめてからハンドに切り替えて物体を把持することになる。
【０００７】
【非特許文献１】
ＮＥＯ  Ｅｅ  Ｓｉａｎ  他「ヒューマノイドロボットの全身遠隔操作」第２０回日本ロボット学会学術講演会予稿集（２００２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、多数の自由度を有するシステムにおいて、意識する少ない自由度に関して指示入力することで操作者の意図に沿った操作を行えるようにした遠隔制御方法と遠隔制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明における超多自由度システムの遠隔制御方法は、制御対象システムの有する多数の制御可能な操作変数のうちから操作者にとって操作が可能な数の操作変数を選択して組み合わせた制御モードをいくつか設定しておいて、制御対象システムを操作するときには準備された制御モードから選択して指定し、指定した制御モードにおける操作可能な操作変数を操作すると、その余の操作変数は操作された操作変数の変化に応じて予めプログラムされた制御手法に基づいて間接的に制御されるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の遠隔制御方法では、操作者が決める条件に沿ってある操作を行おうとするときに、システムの各自由度について、操作者が直接的に制御する必要がある直接操作変数と、これに従属して間接的に制御すれば足りる間接操作変数に分類して、操作を実行するための制御パターンを決める。制御パターンにおける直接操作変数は、操作者が同時に操作できる自由度の数以下に制限する必要がある。間接操作変数の制御は予め指定された条件に合わせて実施するようにプログラムされている。
【００１１】
制御パターンは予定される操作についてそれぞれ設定され制御モードの形で装置に記憶される。システムを操作するときには、操作者が操作者の意図もしくは操作者が与える条件に適合する制御モードを選択すると、ジョイスティックなどの操作装置は制御モードで決められた直接操作変数に割り当てられ、操作者の操縦に従うようになる。その他の操作変数は、それぞれ予め決められたアルゴリズムに従って自律的に制御される。
本発明の遠隔制御方法により、制御の意図に基づいて制御モードを選択することによって、ジョイスティックなどの簡単な操縦具を介して操作者が操縦すると、操作者が直接操作したい自由度以外の自由度も操作者の意図に沿った動きをさせることができ、少ない自由度について直接入力することにより、超多自由度のシステムを意図通りに遠隔操作することができる。
【００１２】
なお、制御可能な操作変数の他の操作変数を制御する制御手法は、制御可能な操作変数の操作により変化した制御変数の状態にしたがって操作変数の設定値を変更するようにしたものであってもよい。
このような機構を有することにより、たとえば、物体を掴もうとしてアームを下方に伸ばしきった状態であれば腰の上下位置の設定値を下方にずらしたり、アームを前方に伸ばしきった状態であれば足を１歩進めるように歩行の目標値を調整するようにして、動作を効率的に行うようにすることができる。
【００１３】
本発明の遠隔制御方法はヒューマノイドロボットに適用することが好ましい。この遠隔制御方法により、超多自由度を有するロボットを人が意図通りに操縦することができる。
たとえば、歩行はしない範囲で屈んでもよいから足下の物体を拾うという意図を持ってロボット操縦をするときには、ハンドの位置と姿勢、ハンドの開閉を直接操作変数とし、上体の傾きと捻り、腰の前後運動と上下運動は安定限界まで可能とし、歩行は認めないという制御モードを選択して指定する。
【００１４】
すると、マスタアームはハンドとアームの操作に割り付けられ、その他の操作変数は自律制御モードとなる。そこで、操作者がマスタアームを操作すると、制御装置は、その指令値を基にして、上記制約に適合する各軸コマンドを算出して、アームとハンドを含めた全身の制御を行う。
たとえばハンドを下方に伸ばしても物体に届かないときに、腕が伸びきった状態でまだ腕を伸ばそうとすると、これを察知したロボット制御装置は、上体を傾け腰を落として肩の位置を下げて、ハンドが物体に届くようにする。
このように、操作者は物体を掴むという動作を指示するだけで、間接操作変数もその意図に応じて駆動され、全身制御によって物体を把持するという目的を達成することができる。
【００１５】
本発明の遠隔制御装置は、制御対象システムの有する多数の制御可能な操作変数のうちから操作者にとって制御が可能な数の操作変数を選択して可操縦操作変数とし残りを自律操作変数として組み合わせた制御モードを格納する制御モード記憶装置と、制御対象システムを操作する複数の自由度を持った操縦具であって制御モードに対応して操作する操作変数をそれぞれの自由度に対応させることができる操縦具を備えた操縦機構と、制御モードごとにその自律操作変数の制御論理を格納する制御論理記憶装置と、操縦具の指令信号と自律操作変数の制御論理を入力して制御対象システムの操作変数を操作する制御機構と、制御モードを指定する選択機構を備えたことを特徴とする。
【００１６】
操作者の意図に適合する制御モードが選択され操縦具が操作されると操縦具に割り付けられた操作変数を直接制御すると共に、制御論理に従って自律操作変数を制御することができる。
本発明の遠隔制御装置をヒューマノイドロボットなどの超多自由度のシステムに適用すれば、制御の意図に基づいて制御モードを選択することによって、ジョイスティックなどの簡単な操縦具を介して操作者が意図を満たすように操縦することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下実施例を用いて本発明の遠隔制御方法と装置を詳細に説明する。
図１は本実施例の制御システムの構成を表すブロック図、図２はその主要部をさらに説明するブロック図、図３は制御モードの例を示す分類表、図４は制御を行うときの流れ図、図５はさらに別の制御モード分類図である。
本実施例は、超多自由度システムとしてヒューマノイドロボットを対象として、本発明の遠隔制御方法を適用して遠隔操作するものである。
【００１８】
代表的なヒューマノイドロボットは、頭部の向き、左右のハンドの位置と姿勢、左右ハンドの開閉、上体の傾き、上体の捻り、腰の前後位置、腰の上下位置などの動作をするため、合計３０自由度程度を有する。さらに、歩行のコマンド指示が可能である。これらロボットが有する全ての自由度について操作者が指示するのでは、大変な作業が必要となり操作性が悪い。
【００１９】
しかし、人は身体の全ての部位を意識して動かす訳ではなく、目的とする行為に直接関係する部位については意識して動かしてもそれ以外は意識しなくても自律的に動くようになっている。
人の場合は、たとえば物を掴もうとして手が届かないときに、これをいちいち判断してから動作を切り替えて身体を傾けたり歩行したりする訳ではなく、物を掴むという意図の下に意識して物の方に手を伸ばすが、手が届かなければ、ほとんど無意識に身体を傾けて手が届くようにしたり、それでも足りなければ１足歩んで物に近付いて掴む。
【００２０】
そこで、本実施例では、操作者が目的とする作業に対して直接的に関係して意識を集中する部位の操作を行えば、その他の部位については従属的に自律操作するようにして、操作者の作業を簡単化する。
本実施例のロボットシステムは、図１に示すように、各駆動軸にモータとセンサを備えたロボット１１と各軸に対するコマンドを生成する各軸コマンド生成部１２を備えた通常のロボットシステム１と、操作者が直接指令する駆動軸に対する指令信号とそれ以外の駆動軸について動作方法を指示する情報を各軸コマンド生成部１２に供給する遠隔操作システム２を備えて、操作者３が遠隔操作システム２を操作してロボット１を遠隔操作するようになっている。
【００２１】
遠隔操作システム２には、ＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）を用いて制御パターンを指定する選択器２１とマスタアームなどの指令値入力デバイスを用いた操縦機２２が設けられている。
図２は、遠隔操作システムの部分をさらに詳しく表したロボットシステムのブロック図である。遠隔操作システム２は、ＧＵＩを活用した選択機構２１と、マスタアーム、ジョイスティックあるいは操縦桿などを利用した操縦機構２２と、操作者のいろいろな意図を具現する制御パターンを多数記憶した制御モード記憶装置２３と、各部位の自律操作を規定するアルゴリズムを記憶した制御論理記憶装置２４で構成される。
【００２２】
たとえば、前方にある物体を把持しようとするときに、物体との距離あるいは障害物の有無などの条件に応じて、操作者としての意図が生じるので、その意図に沿った操作を行う。物体が手の届かないところにあるときには、上体を傾け身体を伸ばしてその物体を掴むことになるだろうし、物体がさらに遠くにあれば近くまで歩いて行って掴まなければならない。また、手の届くところにあっても他の物に触れたくないときなどには、上体の傾斜や腰の前後動は行わないようにすることが要求される。
制御モード記憶装置２３には、このような操作者の各種の意図を具現するためのいろいろな制御モードが記憶されている。
【００２３】
選択機構２１は、たとえばパソコンなどを利用し、ＧＵＩを介して制御モード記憶装置２３から可能な制御モードを抽出して表示すると共に、選択すべき制御モードを的確にかつ分かり易く案内する。
操作者３は、ＧＵＩを使って、多数の制御パターンの中から自分の意図に適合する制御モードを選択して指定する。
【００２４】
すると、選択された制御モードに従って、操縦機構２２に設けられたジョイスティックなどの操縦具における機能が指定される。たとえば、物体を掴む制御モードを選択したときは、操縦具はロボットハンドのコントローラとして機能するようになる。一方、腰をかがめる制御モードが選択されたときには操縦具は腰の上下運動を指示する機能を有するようになる。
【００２５】
操作者３が操縦具を操作することで生成される操作量は操縦機構２２で指令値に変換され、ロボットシステム１の制御機構１２に伝達される。
また、制御論理記憶装置２４には、各軸について自律操作するための制御アルゴリズムが記憶されていて、選択された制御モードにしたがって、操縦具で直接制御する駆動軸以外の駆動軸に関する制御アルゴリズムを制御機構１２に供給する。
【００２６】
ロボットシステム１の制御機構１２は、伝達された指令値や制御アルゴリズムに基づき操縦に直接関係する駆動軸や自律制御される駆動軸の駆動信号を生成してモータなどのアクチュエータ１１に伝達する。
アクチュエータ１１には適当な位置に適当な機能を有するセンサが設けられていて、各軸の状態を制御機構１２に伝達して制御に反映させる。またコマンドの内容からロボットの各部位の状態を推定して、制御機構１２の駆動信号生成に反映させることもできる。
【００２７】
図３は、制御モードの例を列挙した表である。
表は、制御モード番号ごとに、その制御モードを採用する意図と、各部位に関する制御方式の組み合わせがリストされている。この情報は制御モード記憶装置に収納されている。
制御モード番号Ｐ１は、ロボットハンドを動かすときの例である。この制御モードを選択すると、ジョイスティックはハンドの位置姿勢と開閉に連動しこれらを操縦できるようになる。
【００２８】
制御モードＰ１−１は、身体を自由に使ってハンドを対象物に届かせる意図を実現するためのもので、頭部の姿勢は固定するが、上体の傾きと捻りおよび腰の前後位置と上下位置はロボットが倒れないような安定限界まで動かしてよいとし、さらに必要ならば歩いてもよいという条件の下で、ハンドの位置と姿勢を直接入力して制御し、ハンドの開閉を直接制御して対象を把持できるようにする。
【００２９】
制御モードＰ１−２は、歩行はしない範囲で身体を自由に使ってハンドを対象物に届かせる意図を実現するためのものである。Ｐ１−１に対して、歩行を認めないことが異なるだけであるが、実際の各軸制御信号は歩行に関係する動きを省く影響を受けるので、同じ部位に対する指令値もそれぞれ異なることになる。
制御モードＰ１−３は、体の回りに障害物があって身体が傾いたり腰の前後位置が変動しないようにしなければならない場合などに選択するもので、歩行は認めず、上体を傾けたり腰を前後に動かすことは安定化制御系の作動に必要な範囲内で認めるだけとする。上体の捻りや腰の上下運動は必要な範囲で認めるという条件の下で、ハンドの位置と姿勢、およびハンドの開閉を直接制御できるようにする。
【００３０】
制御モード番号Ｐ２は、ヒューマノイドロボットを歩行させるときの例である。このモードでは、操作者はマスタアームやジョイスティックなどの操縦具を用いて歩行指令を出すことができる。たとえば、ジョイスティックを前に倒すとロボットは前進歩行し、ジョイスティックを右に倒せば右旋回するようにすることができる。歩行に必要な細かい動作を指示するコマンド信号は、制御機構１２が予めプログラムされた手順に従って生成するので、操作者３がいちいち指示する必要はない。
【００３１】
制御モードＰ２−１は、手、上体、腰などの位置や姿勢にこだわらず自由に歩行させる場合の制御モードで、ハンドなどについては特別の指示をしないで歩行制御系の制御に従うようにし、歩行の方向や速度などについてはジョイスティックなどで指示する。
制御モードＰ２−２は、手に物を持って歩く場合などで、ハンドの開閉は固定し、ロボットに対する両手の相対的な位置や姿勢を維持するようにする。
制御モードＰ２−３は、物を押しながら歩く場合などで、掌は開いた状態で固定され、物体に固定されたグローバル座標に対して手の位置と姿勢が一定の状態で維持されるようにする。
【００３２】
制御モード番号Ｐ３は、ヒューマノイドロボットに屈みの動作をさせるために遠隔制御で腰位置を上下に動かすときの例である。このモードでは、マスタアームやジョイスティックなどの操縦具は腰の上下位置制御と連動するようになっていて、操作者は操縦具を用いて上下運動指令を出すことができる。
このとき、たとえば、両手で物を持っているのでハンドの位置や姿勢を一定に保持しながら屈んだり起きあがったりしなければならないときには、操作者がジョイスティックなどにより腰の運動を指令しながら同時にハンドの制御をすることは困難で極めて高度な熟練を要する。
本実施例では、腰の上下運動以外の動作指令は操作者の意図に従って自動的に発生されるようにしている。
【００３３】
制御モードＰ３−１は、腰の上下運動だけに注目し他の部位の運動は自由に任せた場合の制御モードで、ハンドなどについては特別の指示をしないでロボットが転倒したりしないように安定化制御系の制御に従うようにし、腰の上下位置制御をジョイスティックなどで直接指示する。なお、安定化制御に加えて自己干渉回避機能に基づいた自律動作が含まれるようにしてもよい。
制御モードＰ３−２は、両手で物を持った状態で腰を上下に運動する場合などで、ハンドの開閉を固定し、ロボットに対する両手の相対的な位置や姿勢を維持するようにして、腰の上下位置をジョイスティックなどで直接制御する。
制御モードＰ３−３は、周囲に障害物がある状態で腰を運動させる場合などで、上体の姿勢を変えないように上体の傾きや捻りを禁止して、腰の上下位置制御をする。
【００３４】
これらの制御モードのうちから、その時に操作者が持っている意図に合致するモード、あるいは意図に近いモードを選択して入力する。制御モードの選択にはＧＵＩの助けを借りて、より簡単にかつ的確に行うようにすることが好ましい。
こうした制御モードの情報とマスタアームなどの操縦具からの指令を基にして、各軸コマンド生成部あるいは制御機構１２でロボットの各軸コマンドに展開して全身制御を行う。なお、各軸コマンド生成部は、遠隔操作システム２の中に設けてもよいことは言うまでもない。ただし、遠隔操作システムとロボットの間の通信データ量を重視したときには、ロボット１の側に存在する方が好ましい。
【００３５】
制御機構１２は、たとえば図４のフロー図に示したような方法で、各軸コマンドに展開する。図４は、制御モードＰ１−１の場合を例に取ったもので、身体の各部位の動きに任せて、とにかく目的の物体までハンドを届かせることを意図した行為を実行するものである。
【００３６】
手順が開始されると、操作者がマスタアームなどを介して直接入力した指令に基づいてハンドを操作する（Ｓ１）。ハンドが対象物に到達したか否かを、画像処理により判定する（Ｓ２）。画像処理による自動判定に代えて、操作者の判断によって結論してもよい。ハンドが対象物に届いていれば、操作の目的を達成したので、手順は終結する。
対象物まで到達していなければ、ハンドの動作限界に達しているかを判断して（Ｓ３）、まだ余裕が残っていれば、既に与えられた入力指令に従ってハンドを駆動するところから手順を繰り返す。ハンドの動作限界に達しているときは、上体の制御を行って、伸びきったハンドの位置をさらに対象物の方に近付ける運動を行わせる。
【００３７】
そのため、直接入力された指令に沿うように上体の姿勢を制御する（Ｓ４）。たとえば、前方に手を伸ばすように指令されているときは、上体の傾きを制御して上体を前方に倒してハンドを前方に進める。なお、ハンドを斜め前方に進めるときなど、上体の捻りを制御する必要があるときもある。
ハンドの操作における判定と同様に、ハンドが対象物に到達したか否かを判定し（Ｓ５）、ハンドが対象物に届いていれば手順は終結する。対象物まで到達していなければ、上体の状態が安定限界内にあるか否かを判定し（Ｓ６）、まだ余裕があればステップ４に戻って入力指令に従って上体を駆動するところから手順を繰り返す。上体の状態が安定限界に達しているときは、さらに腰の位置を制御する手順に移る。
【００３８】
腰の位置制御は、直接入力された指令に沿うように腰の位置を制御するところから始まる（Ｓ７）。実際には脚の各関節を駆動して腰の前後位置と上下位置を制御する。腰の位置制御により、ハンドの位置をさらに対象物の方に近付ける。ハンドが対象物に到達したか否かを判定して（Ｓ８）、ハンドが対象物に届いていれば手順は終結し、対象物まで到達していなければ、腰の位置が安定限界内にあるか否かを判定し（Ｓ９）、まだ余裕があればステップ７に戻って入力指令に従って腰の位置を制御するところから手順を繰り返す。腰の位置が安定限界に達しているときは、さらに歩行を行ってロボットを対象物に近付ける。
【００３９】
歩行動作では、対象物のある方向に１歩前進させて（Ｓ１０）、ハンドが対象物に到達したか否かを判定し（Ｓ１１）、ハンドが対象物に届いていれば手順は終結する。ハンドが対象物に届かないときには、初めのステップ１に戻って同じ手順を繰り返す。なお、ロボットが１歩前進したときに、対象物の存在する方向とハンドを伸ばしていた方向が一致しない場合には、ハンドを差し伸べる方向を修正する必要がある。こうして、手順を繰り返せば、最終的には対象物にハンドが届くようになる。
【００４０】
この動作から分かるように、操作者は対象物に向かってハンドを伸ばす指令を発してさえいれば、他の関連部位が自律的に動作を行って、目的とする動作を完成させることができる。
本実施例の遠隔制御方法によれば、制御の条件に対応して多数の制御モードを準備しておいて、実際の制御を行うときに操作者の意図に合致するモードあるいは意図に近いモードを指定すると、操作者は注目する部位について直接制御を行うと同時に、その他の部位についていちいち指令を発生しないでも操作者の意図に沿った動作を自動的に行わせることができる。
【００４１】
図５に、別の制御モードの例を示した。図５は、頭部にパン・チルト台を設置しカメラを搭載して視覚を付与したヒューマノイドロボットを遠隔操作する場合の制御モード表の例である。意図的に視線を変えたいときには、操作者が入力装置でパン・チルト角を容易に制御することができる。しかし、手先の動きに追従させる場合、障害物を避けるためロボットの移動先を常時注視したい場合、対象物をいつでも見ていたい場合、などではハンド制御や歩行制御を行いながらカメラ制御を行わなければならないので熟練が要求される。
【００４２】
そこで、これらの意図を実現させるような制御モードを設定しておいて、モードを選択することにより、直接制御する対象以外の自由度は自動的に制御するようにする。
制御モードＰ４−１は、物体をハンドリングしているときなど、いつでも手先を見るようにカメラを調整するもので、ハンドの位置や姿勢の調整を操作者が行うと、頭部に搭載したカメラをハンドに追従して動くようにする。
制御モードＰ４−２は、障害物を避けて歩行するときなど、頭部カメラは移動方向に向けて常時歩く方向を観察して障害物を発見できるようにする。
制御モードＰ４−３は、対象物をいろいろの方向から観察する場合などで、上体の姿勢が変化しても頭部カメラは対象物上に設定したグローバル座標系から見たカメラ姿勢は変化しないようにする。
【００４３】
これら制御モードも同様に、ＧＵＩを使って操作者の意図に近い動きをするものを選択し指定すると、この情報と入力装置からの指令に基づいて、各軸コマンド生成部でロボットの各軸コマンドに展開して全身の制御を行う。
したがって、操作者の入力する指令に従って直接制御する操作変数が変化するのに伴って、操作者の意図に沿って自律的にカメラ姿勢制御をするようになる。
上記ヒューマノイドロボットに関して説明したが、自由度が多すぎて人がその全ての自由度についてそれぞれ直接制御することが困難なシステムであればロボットに限らず、本実施例の制御方法と装置を適用することによって、大きな効果を得ることができることは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の遠隔制御方法および装置は、多数の自由度を有する制御対象システムに適用することによって、特に意識する操作変数についてのみ操作者が指令信号を発生するだけで、残りの自由度については操作者の意図に応じて自律的に制御を行うことによってシステム全体の制御を行うことができるようになり、ヒューマノイドロボットなどの制御における実用性が大きく向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例における制御システムの構成を表すブロック図である。
【図２】本実施例における主要部をさらに説明するブロック図である。
【図３】本実施例に係る制御モードの例を示す分類表である。
【図４】本実施例における制御の１例を説明する制御フロー図である。
【図５】本実施例に係る制御モードの別の例を示す分類表である。
【符号の説明】
１  ロボットシステム
１１  ロボット
１２  各軸コマンド生成部（制御機構）
２  遠隔操作システム
２１  選択機構（選択器）
２２  操縦機構（入力デバイス）
２３  制御モード記憶装置
２４  制御論理機構装置
３  操作者
【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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