(57)【要約】【課題】多種多様な作業対象が存在する場合や、周囲環境が複雑な場合でも、作業対象を確実に認識し、作業対象に作用を及ぼすことができる知能ロボット及びロボットシステムを実現する。【解決手段】ロボット１と、ロボット１の動作を制御する制御部２と、ロボット１に配設された少なくとも１つのアンテナ３と、作業対象６に配設され、電磁波を発信する少なくとも１つの作業対象識別装置４と、ロボット１を動作させることによりアンテナ３の位置を移動することで作業対象識別装置４からの電波の到来方向を推定する電波到来方向検知装置５とを備える。【選択図】  図１
2004202653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（１）と、
上記ロボットの動作を制御する制御部（２）と、
上記ロボットに配設された少なくとも１つのロボット側のアンテナ（３）と、
作業対象（６）に配設され、電磁波を発信する少なくとも１つの作業対象識別装置（４）と、
上記制御部により上記ロボットを動作させることにより上記ロボット側のアンテナの位置を移動させて上記作業対象識別装置から発信される上記電磁波を上記ロボット側のアンテナで受信した結果を基に、上記作業対象識別装置から発信される上記電磁波の到来方向を推定して検知する電波到来方向検知装置（５）とを備えることを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
上記制御部（２）は、上記電波到来方向検知装置（５）の検知結果より上記作業対象の状態を検知する作業対象状態検知手段（２１１５）を有する請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
上記電波到来方向検知装置（５）は、
送信信号を発生する発振器（５２３）と、
上記ロボット側のアンテナと上記発振器とに接続され、かつ、上記ロボット側のアンテナが受信した受信信号と上記送信信号とを分離する送受信信号分離手段（５２１）と、
上記発振器から発生する上記送信信号を用いて上記送受信信号分離手段からの出力である受信信号をベースバンド信号に直交復調する直交復調手段（５２２）と、
上記ロボットが上記ロボット側のアンテナを上記送信信号の波長の略半分の距離だけ移動する毎に上記直交復調手段の出力であるベースバンド信号を記憶する受信信号記憶手段（５１２）と、
上記受信信号記憶手段に記憶された上記複数組のベースバンド信号を用いて上記ロボット側のアンテナで受信された上記受信信号の電磁波の到来方向を推定して検知する到来方向推定手段（５１３）とを有する請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項４】
上記作業対象識別装置（４）は、
上記電波到来方向検知装置の送出する送信信号を受信する作業対象側のアンテナ（４３）と、
作業対象の個別データを記憶する個別データ記憶手段（４２）と、
上記個別データ記憶手段の出力を用いて上記作業対象側のアンテナの受信信号を反射又は吸収することにより変調する信号反射吸収手段（４１）を有し、上記作業対象側のアンテナが上記信号反射吸収手段の出力を送出する請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項５】
上記ロボット側のアンテナ（３）は、上記ロボットに複数個配設され、かつ、
上記電波到来方向検知装置（５）は、
送信信号を発生する発振器（５２３）と、
上記ロボット側のアンテナと上記発振器とに接続され、かつ、上記ロボット側のアンテナ（３）が受信した受信信号と上記送信信号とを分離する少なくとも１個の送受信信号分離手段（５２１）と、
上記発振器から発生する上記送信信号を用いて上記送受信信号分離手段からの出力である複数個の受信信号をベースバンド信号に直交復調する複数個の直交復調手段（５２２）と、
上記直交復調手段の出力する複数組のベースバンド信号を用いて上記複数個の受信信号の電磁波の到来方向を推定して検知する到来方向推定手段（５１３）とを有する請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項６】
上記作業対象状態検知手段（２１１５）は、上記制御部により上記ロボット側のアンテナを略円弧上を移動させるときの上記ロボット側のアンテナの移動動作により上記作業対象識別装置の存在方向を検知する請求項２に記載のロボットシステム。
【請求項７】
上記作業対象状態検知手段（２１１５）は、上記制御部により上記ロボット側のアンテナを互いに方向の異なる少なくとも２つの略直線上を移動させるときの上記ロボット側のアンテナの移動動作により上記作業対象識別装置の位置を検知する請求項２又は６に記載のロボットシステム。
【請求項８】
上記作業対象識別装置（４）は、上記作業対象に配置された少なくとも１組の作業対象識別装置（４ａ，４ｂ）より構成され、かつ、
上記作業対象状態検知手段（２１１５）は、上記少なくとも１組の作業対象識別装置の位置を検知することにより上記作業対象の姿勢を検知する請求項１〜７のいずれか１つに記載のロボットシステム。
【請求項９】
上記作業対象識別装置（４）は、上記作業対象の認識用個別データを記憶する個別データ記憶手段（４２）を有し、かつ、上記個別データ記憶手段には上記作業対象識別装置の上記作業対象上での配設位置情報が記録されている請求項８に記載のロボットシステム。
【請求項１０】
上記作業対象識別装置は、上記作業対象（６）の複数箇所に配設された複数の作業対象識別装置より構成されて、上記複数の作業対象識別装置のそれぞれが異なる周波数の電磁波を発信する請求項８に記載のロボットシステム。
【請求項１１】
上記制御部は、作業を行う対象である作業対象（６）を選択する指示を入力するための指示入力手段（２１４３，９７３）を有する請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項１２】
上記指示入力手段は、音声により指示を行う音声入力手段（２１４３）である請求項１１に記載のロボットシステム。
【請求項１３】
動作を制御する制御部（２）と、
少なくとも１つのロボット側のアンテナ（３）と、
上記制御部により上記ロボットを動作させることにより上記ロボット側のアンテナの位置を移動させて、作業対象（６）に配設されかつ電磁波を発信する少なくとも１つの作業対象識別装置（４）から発信される上記電磁波を上記ロボット側のアンテナで受信した結果を基に、上記作業対象識別装置から発信される上記電磁波の到来方向を推定して検知する電波到来方向検知装置（５）とを備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多種多様な作業対象が存在する場合や、周囲環境が複雑な場合でも、作業対象を確実に認識し、作業対象に作用を及ぼすことができる知能ロボット及び該ロボットを含むロボットシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高度な知的能力を有する知能ロボットを実現するためには、作業対象の種類、形状、位置・姿勢などの情報を獲得するための認識能力が不可欠である。こうした認識能力をロボットに付加する従来技術としては画像認識を挙げることができる。
【０００３】
図２１は画像認識を使った従来のロボットシステムの構成を示す図である。９３は一般的なパーソナルコンピュータにより構成された画像認識手段であり、作業対象９４が存在する作業領域を撮像装置９３３により上方より撮影した画像を拡張ボードである画像取込手段９３２を通じて取り込み、画像認識手段９３により画像認識処理を行う。画像認識処理は画像認識プログラム９３１によって行われ、事前に登録された作業対象９４の画像とのパターンマッチング処理により作業対象９４の画像上での位置（ｘ座標、ｙ座標）が検出される。制御部９２は画像上での座標系と実作業空間での座標系の校正を取ることにより得た座標変換パラメータを有しており、座標変換を行うことで作業対象９４の実作業空間での位置を検出することができ、ロボット９１による作業対象９４の把持が実現する（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３３７８６３号公報
【特許文献２】
特開平７−８８７６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のロボットシステムでは、作業対象以外の背景が複雑であったり、光線条件が変化すると認識が困難になる問題がある。また、作業対象があらゆる姿勢にあるのを認識することも困難であるため、作業対象の配置状態に大きく依存するという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来システムの課題を解決し、多種多様な作業対象が存在する場合や、周囲環境が複雑な場合でも、作業対象を確実に認識し、作業対象に作用を及ぼすことができる知能ロボット及びロボットシステムを実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、ロボットと、
上記ロボットの動作を制御する制御部と、
上記ロボットに配設された少なくとも１つのロボット側のアンテナと、
作業対象に配設され、電磁波を発信する少なくとも１つの作業対象識別装置と、
上記制御部により上記ロボットを動作させることにより上記ロボット側のアンテナの位置を移動させて上記作業対象識別装置から発信される上記電磁波を上記ロボット側のアンテナで受信した結果を基に、上記作業対象識別装置から発信される上記電磁波の到来方向を推定して検知する電波到来方向検知装置とを備えることを特徴とするロボットシステムを提供する。
【０００９】
本発明の第２態様によれば、上記制御部は、上記電波到来方向検知装置の検知結果より上記作業対象の状態を検知する作業対象状態検知手段を有する第１の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１０】
本発明の第３態様によれば、上記電波到来方向検知装置は、
送信信号を発生する発振器と、
上記ロボット側のアンテナと上記発振器とに接続され、かつ、上記ロボット側のアンテナが受信した受信信号と上記送信信号とを分離する送受信信号分離手段と、
上記発振器から発生する上記送信信号を用いて上記送受信信号分離手段からの出力である受信信号をベースバンド信号に直交復調する直交復調手段と、
上記ロボットが上記ロボット側のアンテナを上記送信信号の波長の略半分の距離だけ移動する毎に上記直交復調手段の出力であるベースバンド信号を記憶する受信信号記憶手段と、
上記受信信号記憶手段に記憶された上記複数組のベースバンド信号を用いて上記ロボット側のアンテナで受信された上記受信信号の電磁波の到来方向を推定して検知する到来方向推定手段とを有する第１の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１１】
本発明の第４態様によれば、上記作業対象識別装置は、
上記電波到来方向検知装置の送出する送信信号を受信する作業対象側のアンテナと、
作業対象の個別データを記憶する個別データ記憶手段と、
上記個別データ記憶手段の出力を用いて上記作業対象側のアンテナの受信信号を反射又は吸収することにより変調する信号反射吸収手段を有し、上記作業対象側のアンテナが上記信号反射吸収手段の出力を送出する第１の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１２】
本発明の第５態様によれば、上記ロボット側のアンテナは、上記ロボットに複数個配設され、かつ、
上記電波到来方向検知装置は、
送信信号を発生する発振器と、
上記ロボット側のアンテナと上記発振器とに接続され、かつ、上記ロボット側のアンテナが受信した受信信号と上記送信信号とを分離する少なくとも１個の送受信信号分離手段と、
上記発振器から発生する上記送信信号を用いて上記送受信信号分離手段からの出力である複数個の受信信号をベースバンド信号に直交復調する複数個の直交復調手段と、
上記直交復調手段の出力する複数組のベースバンド信号を用いて上記複数個の受信信号の電磁波の到来方向を推定して検知する到来方向推定手段とを有する第１の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１３】
本発明の第６態様によれば、上記作業対象状態検知手段は、上記制御部により上記ロボット側のアンテナを略円弧上を移動させるときの上記ロボット側のアンテナの移動動作により上記作業対象識別装置の存在方向を検知する第２の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１４】
本発明の第７態様によれば、上記作業対象状態検知手段は、上記制御部により上記ロボット側のアンテナを互いに方向の異なる少なくとも２つの略直線上を移動させるときの上記ロボット側のアンテナの移動動作により上記作業対象識別装置の位置を検知する第２又は６の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１５】
本発明の第８態様によれば、上記作業対象識別装置は、上記作業対象に配置された少なくとも１組の作業対象識別装置より構成され、かつ、
上記作業対象状態検知手段は、上記少なくとも１組の作業対象識別装置の位置を検知することにより上記作業対象の姿勢を検知する第１〜７のいずれか１つの態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１６】
本発明の第９態様によれば、上記作業対象識別装置は、上記作業対象の認識用個別データを記憶する個別データ記憶手段を有し、かつ、上記個別データ記憶手段には上記作業対象識別装置の上記作業対象上での配設位置情報が記録されている第８の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１７】
本発明の第１０態様によれば、上記作業対象識別装置は、上記作業対象の複数箇所に配設された複数の作業対象識別装置より構成されて、上記複数の作業対象識別装置のそれぞれが異なる周波数の電磁波を発信する第８の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１８】
本発明の第１１態様によれば、上記制御部は、作業を行う対象である作業対象を選択する指示を入力するための指示入力手段を有する第１の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１９】
本発明の第１２態様によれば、上記指示入力手段は、音声により指示を行う音声入力手段である第１１の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００２０】
本発明の第１３態様によれば、動作を制御する制御部と、
少なくとも１つのロボット側のアンテナと、
上記制御部により上記ロボットを動作させることにより上記ロボット側のアンテナの位置を移動させて、作業対象に配設されかつ電磁波を発信する少なくとも１つの作業対象識別装置から発信される上記電磁波を上記ロボット側のアンテナで受信した結果を基に、上記作業対象識別装置から発信される上記電磁波の到来方向を推定して検知する電波到来方向検知装置とを備えることを特徴とするロボットを提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの概略構成を示す図である。図１において、１は作業を行うロボット、２はロボット１の動作を制御する制御部である。３はロボット１の手首部１ｂに配設されたアンテナ、４はロボット１が作業を行う対象である作業対象６に配設された作業対象識別装置の一例としての電波発信装置である。５は電波発信装置４からの電波の到来方向を検知する電波到来方向検知装置である。
【００２３】
図２は本発明の第１実施形態におけるロボットシステムのロボット１、制御部２、及び電波到来方向検知装置５の詳細構成を示す図である。ロボット１は、５自由度の多リンクマニピュレータであり、制御部２により把持動作及び把持解除動作制御可能なハンド１ａが取り付けられた手首部１ｂに、回転運動と無関係に鉛直方向沿いに常時位置するようにアンテナ３が配設されている。ロボット１は、ハンド１ａと、ハンド１ａが回転可能に取付けられる手首部１ｂを有する腕リンク１ｃと、腕リンク１ｃが回転可能に連結される脚リンク１ｄと、脚リンク１ｄが回転可能に連結支持される台部１ｅとを有している。ハンド１ａは手首部１ｂに対して回転可能とし、手首部１ｂは腕リンク１ｃの先端に対して水平軸周りに回転可能とし、腕リンク１ｃの他端は脚リンク１ｄの先端に対して水平軸周りに回転可能とし、脚リンク１ｄのの他端は台部１ｅに対して水平軸周りに回転可能とし、台部１ｅの上側可動部は台部１ｅの下側固定部に対して鉛直軸回りに回転可能として、合計５個の軸周りに回転可能として上記５自由度の多リンクマニピュレータを構成している。各軸の回転部分を構成する各関節部には、各関節部の一方の部材に備えられて後述するモータードライバ２２により駆動制御される回転駆動装置の一例としてのモータと、モータの回転軸の回転位相角（すなわち関節角）を検出するエンコーダとを備えて、モータの回転軸が他方の部材に連結されて上記回転軸を正逆回転させることにより他方の部材を一方の部材に対して各軸周りに回転可能とする。
【００２４】
上記制御部２は、制御手段２１１とＤ／Ａボード２１２とカウンタ２１３とを有する一般的なパーソナルコンピュータによるコントローラ２１と、コントローラ２１に接続されたモータードライバ２２とを有する。コントローラ２１では、ロボット１の動作を制御するための制御プログラムが実行されることにより制御手段２１１が機能しており、ロボット１の各関節部の上記エンコーダより出力される関節角度情報がカウンタ２１３を通じて制御手段２１１に取り込まれ、制御手段２１１によって各関節部の回転動作での制御指令値及びハンド１ａの把持／把持解除動作での制御指令値が算出される。算出された各制御指令値は、Ｄ／Ａボード２１２を通じてモータードライバ２２に与えられ、モータードライバ２２から送られた各制御指令値に従って、ロボット１の各関節部のモータ及びハンド１ａであるチャックのチャック開閉機構に連結されたモータなどの把持／把持解除動作駆動装置がそれぞれ独立的に駆動される。
【００２５】
制御部２のコントローラ２１は、図３に示すように、上記制御手段２１１として上記制御プログラムを実行することにより、ロボット制御部として機能する。このロボット制御部は、作業計画・実行手段２１１１と、作業計画・実行手段２１１１に接続される目標軌道生成手段２１１２と、目標軌道生成手段２１１２に接続される制御入力計算手段２１１３と、制御入力計算手段２１１３に接続する運動学計算手段２１１４と、運動学計算手段２１１４に接続されるとともに作業計画・実行手段２１１１に接続する作業対象状態検知手段２１１５とのブロックとを備える制御プログラムを含む制御ソフトウェアを実行するものである。作業計画・実行手段２１１１は、ロボット１の動作順序や、制御手段２１１の作業計画・実行手段２１１１以外の各ブロックの動作及び電波到来方向検知装置５の動作を計画し実行する機能を果たす。目標軌道生成手段２１１２は、作業計画・実行手段２１１１からの指令に基づきロボット１の実際の動作のための目標軌道を生成する。制御入力計算手段２１１３は、目標軌道生成手段２１１２で生成された目標軌道と、ロボット１側からフィードバックされる実際の軌道との誤差よりロボット１を目標軌道に追従させるための制御入力を計算し、Ｄ／Ａボード２１２よりロボット１側に出力する。運動学計算手段２１１４は、カウンタ２１３より入力されるロボット１の関節角度情報である関節角度値よりロボット１のハンド（手先）位置の計算や、ヤコビ行列の計算など運動学計算を行う。また、作業対象状態検知手段２１１５は、作業対象６に関する形状等の情報を格納した作業対象データベースを有し、電波到来方向検知装置５の検知する方向情報及び作業対象データベースより得られる形状等の情報を基に作業対象６の状態の検知を行う。
【００２６】
電波到来方向検知装置５は、図４に示すように、高周波アナログ信号を扱う高周波回路部５２と、ディジタルの演算処理を行う演算処理部５１とを備えるように構成される。高周波回路部５２は、ロボット１に配設されたアンテナ３と接続されており、アンテナ３に接続されてアンテナ３から送信する高周波信号とアンテナ３で受信した高周波信号とを分離する送受信信号分離手段５２１と、送受信信号分離手段５２１に接続されてアンテナ３で受信した高周波信号から信号成分を復調する直交復調手段５２２と、送受信信号分離手段５２１及び直交復調手段５２２に接続される発振装置５２３とより構成される。一方、演算処理部５１は、一般的なパーソナルコンピュータにより構成され、直交復調手段５２２に接続されて復調されたデータをパーソナルコンピュータの主記憶に記憶させるプログラムである受信信号記憶手段５１２と、受信信号記憶手段５１２に接続されて受信信号記憶手段５１２に記憶された受信信号を基に電波到来方向の推定を行う演算プログラムより構成される到来方向推定手段５１３とより構成される。制御部２と電波到来方向検知装置５とは、イーサネット（登録商標）で接続され、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルにより通信が可能となっている。
【００２７】
電波発信装置４は、ロボット１の把持対象である作業対象６に配設され、図５に示すように、高周波信号を受信又は発信するアンテナ４３と、アンテナ４３に接続されてアンテナ４３で受信された高周波信号の終端条件が変化することにより高周波信号を反射したり吸収したりする信号反射吸収手段４１と、信号反射吸収手段４１に接続されて、作業対象６を特定するための認識用ＩＤデータなどの個別データを予め格納している個別データ記憶手段４２とより構成される。
【００２８】
以上の構成のロボットシステムの動作について、図６のフローチャートに示す、ロボットマニピュレータで作業対象６を認識、ハンド１ａで作業対象６を把持し、作業対象６の移動を行う作業を例に説明を行う。
【００２９】
第１実施形態の作業対象６は、図７に示すように円柱状の物体で、上面である円形面に電波発信装置４が配設されており、その配置状態は、電波発信装置４が配設された面が上向きになるように床面に配置され、その床面上での初期位置は未知であるものとする。
【００３０】
上記ロボットシステムの動作の第１ステップ（Ｓｔｅｐ１）は、概略円周方向検知動作である。ロボット１は、図８に示すように、仮想的な半波長間隔のＭ素子円形アレーアンテナ（Ｍは任意数であり、「任意素子数円形アレーアンテナ」とも言う。）を構成するため、アンテナ３が、鉛直方向沿いの姿勢を維持したまま、床面に平行な面内で円周（一周又は任意の角度の範囲内の円周若しくは円弧）を描くように動作する。作業計画・実行手段２１１１が、事前にプログラミングされた円周運動の中心座標、直径、各速度のデータを目標軌道生成手段２１１２に入力し、目標軌道生成手段２１１２は、円周軌道を各時間におけるロボット１のハンド位置・姿勢のＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐａｔｈ）軌道を生成する。生成されたＣＰ軌道にロボット１のハンド１ａが追従するように制御入力計算手段２１１３及び運動学計算手段２１１４によりフィードバック制御が実行されて、ハンド１ａの円周運動が実現する。アンテナ３の円周運動が実行され、仮想的な半波長間隔のＭ素子円形アレーアンテナのアンテナ素子の配置位置に相当する位置に到達するごとに、電波到来方向検知装置５は、発振装置５２３により発振された高周波信号をアンテナ３より放射する。アンテナ素子の配置位置に相当する位置に到達したか否かは、後述するように、アンテナ３が、円周運動により仮想的な半波長間隔のＭ素子円形アレーアンテナのアンテナ素子の配置位置に相当する位置に到達するごとに、ロボット１の各関節部のエンコーダより出力される関節角度情報を基に制御部２から電波到来方向検知装置５にトリガー信号が送信されることにより検知されて、トリガー信号を検知する毎に発振装置５２３により発振される。
【００３１】
次に、第２ステップ（Ｓｔｅｐ２）において、ロボット１と作業対象６との位置関係を判断する。すなわち、作業対象６に配設された電波発信装置４は、アンテナ３より放射された高周波信号を受信し、個別データ記憶手段４２に格納された作業対象６を特定するための認識用ＩＤデータを発信する。この電波発信装置４の動作の詳細を説明すると、アンテナ４３により受信された高周波信号は、その高周波信号の終端条件が変化することにより、信号反射吸収手段４１により反射されたり、吸収されたりして、信号反射吸収手段４１の動作が変化する。この終端条件変化の具体例としては、スイッチにより５０オームの抵抗及びグランドへショート状態（又はオープン状態）に切り換えるように構成した場合、５０オームに接合の場合には、信号は抵抗で熱として吸収され、ショート状態の場合には反射して、アンテナ４３より空中へと再放射される。また、ダイオードのバイアス電流を変えることによってインピーダンスを変化させ、反射する信号の位相を変化させることも可能である。前者の場合は、振幅変調（ＡＳＫ）に相当し、後者の場合は位相変調（ＰＳＫ）に相当する。個別データ記憶手段４２は、例えば、読み出し専用メモリー又は不揮発性メモリー及びマイコンによって構成され、作業対象６に固有のＩＤ番号などの認識用ＩＤデータが個別データの一例として記憶されており、この作業対象６に固有の認識用ＩＤデータに従い、信号反射吸収手段４１のスイッチを切り換えることで、上記作業対象６に固有の認識用ＩＤデータをアンテナ４３から送出することができる。例えば、振幅変調により送出する場合には、２値で記述されたＩＤデータは、２値のうちの１の場合は信号を反射、２値のうちの０の場合は信号を吸収することにより、実現することができる。
【００３２】
発信された作業対象６の認識用ＩＤデータは、電波到来方向検知装置５により再び受信される。アンテナ３で受信された信号は、送受信信号分離手段５２１により、発信装置５２３より発生された送信信号とは分離され、直交復調手段５２２に入力される。送受信信号分離手段５２１は、例えばフェライト等を用いたサーキュレータにより実現される。サーキュレータによれば、送信信号は、発信装置５２３からアンテナ３の方向へと、受信信号はアンテナ３から直交復調手段５２２の方向へと、それぞれの信号の進行方向により送信信号と受信信号とが互いに分離される。直交復調手段５２２は、受信信号に対して発信装置５２３からの発信信号をローカル信号として直交復調を行い、ベースバンド信号を得る。この場合、例えば振幅変調の場合、１に相当するところで、同相成分（Ｉ成分）、直交成分（Ｑ成分）が復調され、０に相当するところでは、Ｉ成分、Ｑ成分は０となる。Ｉ成分、Ｑ成分はローカル信号と受信信号の相対位相差を表すことになる。受信信号記憶手段５１２には、予め定められたサンプル数のＩ成分、Ｑ成分のベースバンド信号が記憶される。このベースバンド信号の記憶は、アンテナ３が、円周運動により仮想的な半波長間隔のＭ素子円形アレーアンテナのアンテナ素子の配置位置に相当する位置に到達するごとに、ロボット１の各関節部のエンコーダより出力される関節角度情報を基に制御部２から受信信号記憶手段５１２にトリガー信号が送信されることで実行され、受信信号記憶手段５１２にはＭ組（Ｍは任意の数。Ｍ素子と同じ数。）のベースバンド信号が記憶されることになる。具体的には、例えば、仮想アンテナが代表的な半波長間隔Ｍ素子アレーの場合には、制御部２によりロボット１を動かしてアンテナ３を半波長ごとに（Ｍ−１）回動かし、その度に送信信号の送出、受信、直交復調手段５２２、受信信号記憶手段５１２へのベースバンド信号の記憶が行われる。すなわち、（Ｍ−１）回アンテナ３を動かすためのロボット１の動作を制御部２により行ない、受信信号記憶手段５１２に最後のベースバンド信号が記憶された後には、受信信号記憶手段５１２には、Ｍ組のベースバンド信号が記憶されていることになる。
【００３３】
この後、到来方向推定手段５１３は、受信信号記憶手段５１２に記憶された信号を基に到来方向推定アルゴリズムを用いて電波到来方向の推定を行う。到来方向推定アルゴリズムとしては、受信信号記憶手段５１２に蓄積された複数組のベースバンドＩ成分、Ｑ成分の位相情報から受信信号の位相を変化させてビームスイープさせる方法、すなわち、フーリエ変換により最大受信方向を検知するフーリエ法、受信信号記憶手段５１２のベースバンド信号の共分散行列の固有ベクトルから到来方向を推定するＭＵＳＩＣ法等を用いることができる。ＭＵＳＩＣ法については、例えば菊間信良著「アレーアンテナによる適応信号処理」科学技術出版（１９９８年刊）に詳述されているが、概略を述べれば、受信信号より得られた共分散行列の固有ベクトルを求めることにより、雑音部分空間を求め、電波の到来方向に対応するステアリングベクトルと、雑音部分空間が直交することを利用して電波の到来方向を推定する方法である。なお、ここで用いるステアリングベクトルは、通常の到来方向の推定に用いる場合、発信源からアレーアンテナへ電波の進む方向は一方向であるのに対して、作業対象識別装置４、電波到来方向検知装置５を電波が往復し行路長が倍となることを考慮して、実際のアンテナ素子間隔の倍のアレーのステアリングベクトルを用いる。
【００３４】
また、到来方向推定の方法としては、次のような方法を採用することも可能である。電波到来方向検知装置５と作業対象識別装置４の距離が離れているときには、制御部２によりロボット１を動作制御して等間隔に（上記送信信号の波長の略半分の距離だけ）順次アンテナ３を移動した後、到来方向推定手段５１３が受信信号記憶手段５１２のすべてのベースバンド信号の相関行列または共分散行列を用いて電波の到来方向推定を行い、電波到来方向検知装置５と作業対象識別装置４の距離が近い時には制御部２によりロボット１がより少ない回数で等間隔に（上記送信信号の波長の略半分の距離だけ）順次アンテナ３を移動させた後、到来方向推定手段５１３が電波の到来方向推定する。
【００３５】
これは電波到来方向検知装置５と作業対象識別装置４の間隔が十分離れているときには、電磁波は遠方界となっているため、到来方向と各アレー受信信号の位相関係は、ステアリングベクトルで表される関係が厳密に成り立つが、作業対象識別装置４が電波到来方向検知装置５の等価的なアレーに近づくにつれてこの関係が厳密でなくなり、推定誤差が大きくなる。この影響を減少させるためにアンテナ３の移動回数を減らすことにより、等価的なアレーアンテナの素子数を減らし、誤長を減少させる。
【００３６】
また、作業対象識別装置４の位置推定精度は、電波到来方向検知装置５と作業対象識別装置４との間距離と角度推定精度に依存するので、電波到来方向検知装置５、作業対象識別装置４が遠い程には角度推定精度が要求される。また、ＭＵＳＩＣ法はフーリエ法に比較して、推定精度は高いが処理量が多い。この観点から、電波到来方向検知装置５と作業対象識別装置４の距離が離れているときには、制御部２によりロボット１がアンテナ３を移動することにより得られた等価的アレーアンテナすべてについて、到来方向推定手段５１３が受信信号記憶手段５１２のすべてのベースバンド信号の相関行列または共分散行列を用いてＭＵＳＩＣにより電波の到来方向推定を行い、電波到来方向検知装置５と作業対象識別装置４の距離が近い時には、制御部２によりロボット１が上記と同回数か少ない回数でアンテナ３を移動させた後、到来方向推定手段５１３がすべての受信信号の位相を変化させることにより、指向性をスイープさせて受信信号の強度を検知するフーリエ法により電波の到来方向推定を行うことにより、処理量の観点から最適な電波の到来方向推定を行うことが可能となる。
【００３７】
このようにすれば、制御部２によりロボット１によりアンテナ３を移動したときでも、内部の発振装置５２３をローカルとして用いることにより、ローカル信号を位相基準とすることができるので、高精度な基準信号を用いることなく、アレーアンテナと同様に精度良く電波の到来方向を推定することができる。
【００３８】
これらのアルゴリズムの遂行の結果、電波到来方向検知装置５の到来方向推定手段５１３から、制御部２の作業対象状態検知手段２１１５には、電波発信装置４からの電波の到来方向推定して検知した結果、及び、認識用ＩＤデータの情報が、通信により転送される。
【００３９】
制御部２では、作業対象状態検知手段２１１５が到来方向推定手段５１３より転送された認識用ＩＤデータを基に作業対象データベースを参照し、作業対象６である円柱の直径、高さの形状データを入手する。また、作業対象状態検知手段２１１５は、到来方向推定手段５１３による到来方向推定（検知）結果と運動学計算手段２１１４によるロボット１のハンド１ａの位置・姿勢の計算結果とから、円周運動の中心から見て作業対象６がどの方向に存在するのか、すなわち、作業対象６の概略の存在方向を検知する。
【００４０】
ここで、この第２ステップ（Ｓｔｅｐ２）での概略円周方向検知動作時に作業対象６が円周運動の軌道に近接している場合、円周上の測定点の位置によって、作業対象６からの電波到来方向が大きく異なることになるため、到来方向推定手段５１３での推定精度が大幅に低下する。この際には、例えばロボット１の第１関節部を１８０度反転した位置など、十分離れた位置で再度、概略円周方向検知動作を行う。なお、ロボット１の第１関節部とは、台部１ｅのことである。
【００４１】
上記動作の第３ステップ（Ｓｔｅｐ３）は詳細円周方向検知動作である。作業計画・実行手段２１１１は、作業対象６の概略の存在方向の検知結果を基に、図９に示す、ロボット１のハンド１ａを通り、床面に直交しかつ作業対象６の概略の存在方向に平行な平面８１に対し垂直な直線軌道８２を計画し、制御部２の制御により、ロボット１のハンド１ａを直線軌道８２沿いに移動させる。ロボット１のハンド１ａの直線軌道８２沿いの動作とともにアンテナ３は直線軌道８２沿いの直線軌道を描くことで、仮想的な半波長間隔のＮ素子直線アレーアンテナ（Ｎは上記Ｍとは異なる任意数）を構成し、同時に、第１ステップ（Ｓｔｅｐ１）と同様に、到来方向検知手段５１３による電波到来方向の検知が実行される。この直線軌道による検知により、より精度の高い、方向推定が実現する。
【００４２】
次に、動作の第４ステップ（Ｓｔｅｐ４）は詳細半径方向検知動作である。図１０に示すように、作業計画・実行手段２１１１は、ロボット１のハンド１ａを通り、床面に直交しかつ作業対象６の存在方向に平行な平面８３に含まれ、かつ、床面に平行な直線軌道８４を計画し、制御部２の制御により、ロボット１のハンド１ａを直線軌道８４沿いに移動させるとともに、到来方向推定手段５１３による電波到来方向の検知が実行される。以上、３回の検知動作の結果、作業対象状態検知手段２１１５が幾何学的な関係に関する演算を行い、作業対象６の床面上での配置位置を算出する。
【００４３】
次に、動作の第５〜８ステップ（Ｓｔｅｐ５〜Ｓｔｅｐ８）は、アプローチ動作、ハンド１ａによる作業対象６の把持動作、運搬動作、設置・解放動作といった、ロボット１によるマニピュレーション動作である。作業計画・実行手段２１１１は、検知した認識用ＩＤデータより得られた作業対象６である円柱の高さ情報と、作業対象状態検知手段２１１５が算出した配置位置情報を基に、図１１に示すように、円柱の中心軸に垂直な方向からハンド１ａを作業対象６にアプローチし（第５ステップ（Ｓｔｅｐ５）参照）、ハンド１ａにより作業対象６である円柱の直径方向から把持する動作（第６ステップ（Ｓｔｅｐ６）参照）を計画する。計画された動作は、目標軌道生成手段２１１２により目標軌道として生成され、ハンド１ａの作業対象６へのアプローチ（第５ステップ（Ｓｔｅｐ５）参照）、作業対象６のハンド１ａによる把持（第６ステップ（Ｓｔｅｐ６）参照）、ハンド１ａにより把持された作業対象６の運搬動作（第７ステップ（Ｓｔｅｐ７）参照）及びハンド１ａにより把持された作業対象６の設置動作及び作業対象６のハンド１ａからの解放動作（第８ステップ（Ｓｔｅｐ８）参照）が完了する。
【００４４】
以上のように、作業対象６に電波発信装置４が配設され、かつ、電波到来方向検知装置５を有することにより、作業対象６の存在方向が検知できるため、幾つかの検知動作を組み合わせることで、作業対象状態検知手段２１１５により作業対象６の位置等を検知することができるので、作業対象６の配置位置が未知であっても、作業対象６を確実に捕捉し、ハンド１ａで把持できる知能的なロボットシステムを構成することができる。
【００４５】
なお、第１実施形態では概略検知動作として円周上を移動するとしたが、これに限られるわけではなく、四角形状の軌道上を移動しても同様の効果を発揮することができる。また、詳細検知動作として直線上を移動するとしたが、円弧状を移動してもよい。また、詳細検知動作として、図９及び図１０で示す方向の直線上を移動するとしたが、これらに限られるわけではなく、図１２（ａ）及び（ｂ）に示す直線軌道の組み合わせでも同様の効果を発揮することができる。なお、図１２（ａ）は、図９の平面８１に直交する直線軌道８２に加えて、平面８１沿いの鉛直方向上向きの直線軌道を追加する例である。図１２（ｂ）は、床面に平行な面沿いでかつ大略９０度の開き角度の２方向の直線軌道の運動を行なう例である。
【００４６】
（第２実施形態）
図１３は本発明の第２実施形態におけるロボットシステムの作業対象を示す図である。本作業対象６１は直方体形状をしており、長手方向の両端部の２つの端面に、それぞれ電波発信装置４ａ、４ｂが配設されている。これらの電波発信装置４ａ、４ｂは異なる周波数の電磁波に対して動作するように高周波回路が構成されている。
【００４７】
本実施形態におけるロボットシステムの構造は、２つの電波発信装置４ａ、４ｂが配設されている点を除くと、すでに説明した図１に示す第１実施形態のロボットシステムの構造と同じであるので、図１４においては第１実施形態と同じ機能の手段には図１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００４８】
このように２つの電波発信装置４ａ、４ｂが配設され、それぞれの電波発信装置４ａ、４ｂが異なる周波数の電磁波に対して動作する場合、電波到来方向検知装置５の発振装置５２３の発信周波数を切り換えることにより、それぞれの電波発信装置４ａ、４ｂの判別が可能となる。したがって、作業対象状態検知手段２１１５により、電波発信装置４ａ、４ｂのそれぞれの位置が特定され、各位置を結ぶ線分から作業対象６１である直方体の長軸８５の姿勢（床面上において長軸が向いている方向）を検知することが可能である。したがって、図１３に示すようにマニピュレータのハンドにより直方体の中央付近で短軸８６の方向を把持するという動作が実現し、安定した把持が可能となる。
【００４９】
このように、２つの電波発信装置４ａ、４ｂが配設されていることにより、作業対象６１の位置のみではなく、姿勢も検知することが可能となり、様々な形状の作業対象に対応したり、作業対象の様々な姿勢にも対応することが可能となる。
【００５０】
なお、第２実施形態では、電波発信装置４ａ，４ｂを２つ配設するとしたが、これに限られるわけではなく、例えば、３つ配設することにより、作業対象の６次元の位置・姿勢をすべて特定することができ、さらに、４つ以上配設することにより、作業対象の特定の部位を特定することができる。
【００５１】
また、電波発信装置の作業対象上の配設位置を個別データ記憶手段４２に記憶しておくか、あるいは、認識ＩＤデータより作業対象データベースを利用し、入手できるようにしておけば、複数の電波発信装置の位置検知結果と作業対象上の配設位置情報より把持すべき方法（位置、姿勢等）を決定できるため、長手方向の両端部の２つの端面に、それぞれ、電波発信装置が配設されている場合に限らず、あらゆる配設方法や他の様々な作業対象に柔軟に対応できるシステムとすることができる。
【００５２】
また、異なる複数の作業対象それぞれに電波発信装置を配設することで、異なる作業対象の区別が可能となることは言うまでもない。
【００５３】
（第３実施形態）
図１５は本発明の第３実施形態におけるロボットシステムのロボットを示す図である。本発明の第３実施形態におけるロボットシステムのロボット１は、３つのアンテナ３ａ、３ｂ、及び３ｃが配設されている点が特徴である。アンテナ３ａ、３ｂ、及び３ｃは、発信装置の送信する信号の波長の半分の長さの間隔で配設されている。
【００５４】
図１６は本発明の第３実施形態におけるロボットシステムの電波到来方向検知装置５Ａの構成を示す図である。電波到来方向検知装置５Ａは、３つのアンテナ３ａ、３ｂ、及び３ｃに対応して、高周波回路部５２Ａが三重構造となっている。すなわち、送受信信号分離手段５２１は、アンテナ３ａに接続されてアンテナ３ａから送信する高周波信号とアンテナ３ａで受信した高周波信号とを分離する。直交復調手段５２２ａは、送受信信号分離手段５２１と発振装置５２３とに接続されてアンテナ３ａで受信した高周波信号から信号成分を復調して、受信信号記憶手段５１２に記憶させる。直交復調手段５２２ｂは、アンテナ３ｂと発振装置５２３とに接続されてアンテナ３ｂで受信した高周波信号から信号成分を復調して、受信信号記憶手段５１２に記憶させる。直交復調手段５２２ｃは、アンテナ３ｃと発振装置５２３とに接続されてアンテナ３ｃで受信した高周波信号から信号成分を復調して、受信信号記憶手段５１２に記憶させる。よって、直交復調手段５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃは直交復調手段５２２と基本的に同一機能を有している。
【００５５】
本実施形態におけるロボットシステムの構造は、３つのアンテナ３ａ、３ｂ、及び３ｃが配設されている点、及び、高周波回路部５２Ａが三重構造となっている点を除くと、すでに説明した図１に示す第１実施形態のロボットシステムの構造と同じであるので、図１５においては第１実施形態と同じ機能の手段には図１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００５６】
このようにロボット１に３つのアンテナ３ａ、３ｂ、及び３ｃを配設することにより、ロボット１を動作させなくても、３つのアンテナ３ａ、３ｂ、及び３ｃで受信される電波の位相を比較することで電波の到来方向の推定が可能となる。したがって、第１実施形態で説明した、ロボットシステムの動作の第１ステップ（Ｓｔｅｐ１）である概略円周方向検知動作を、例えば図１５に示したロボット１の姿勢と、第１関節部を９０度回転した姿勢のみで計測を行うなど、簡略化することができ、作業対象６を認識して把持するまでの時間を短縮して動作の高速化を図ることができる。
【００５７】
なお、第３実施形態では、配設するアンテナの個数を３としたが、これに限られるわけではない。また、アンテナの配設位置も図１５に示した位置に限られるわけではなく、その他にも図１７に示したように、ハンド１ａに複数のアンテナ３ｃ，３ｄを配置するといった配設位置等でも同様の効果を発揮することができる。この場合、アンテナ３ｃ，３ｄは図１６のアンテナ３ａ，３ｂに相当すると解釈すればよい。
【００５８】
（第４実施形態）
図１８は本発明の第４実施形態におけるロボットシステムの制御部２のコントローラ２１Ａを示す図である。本発明の第４実施形態におけるロボットシステムの制御部２のコントローラ２１Ａは、指示入力手段の一例として機能しかつマイクなどの音声入力手段２１４３と、音声入力手段２１４３に接続されて音声信号が入力される音声取込手段２１４２と、音声取込手段２１４２に接続されて取り込まれた音声信号が数値化されて入力されて音声認識を行い、音声認識結果情報を作業計画・実行手段２１１１に入力する、音声認識プログラムなどより構成される音声認識手段２１４１とを備えて構成される指示入力手段２１４が配設されている点が特徴である。
【００５９】
本実施形態におけるロボットシステムの構造は、指示入力手段２１４が配設されている点を除くと、すでに説明した図１に示す第１実施形態のロボットシステムの構造と同じであるので、図１８においては第１実施形態と同じ機能の手段には図１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
このように指示入力手段２１４を配設することにより、把持しようとする作業対象６の例えば名称を音声により音声入力手段２１４３を介して作業者が入力すれば、作業対象６の名称の音声信号が音声取込手段２１４２により数値化される。そして、数値化された信号が音声認識手段２１４１により、上記名称に対応する作業対象６の認識用ＩＤデータが特定される。作業計画・実行手段２１１１は、認識用ＩＤデータに相当する作業対象６の位置検知を実行し、ロボット１のハンド１ａによる、目標とする作業対象６の把持が実現する。
【００６１】
なお、第４実施形態では、音声による指示入力としたが、これに限られるわけではなく、パーソナルコンピュータのグラフィカルインターフェースにより、指示又は作業対象６の情報を作業計画・実行手段２１１１に入力することも可能であることは言うまでもない。
【００６２】
なお、作業を行う対象である作業対象６を選択する指示を入力するための指示入力手段としては、一例として、音声入力手段２１４３を挙げたが、これに限られるものではく、以下の撮像装置９７３でもよい。
【００６３】
（第５実施形態）
図１９は本発明の第５実施形態におけるロボットシステムのロボット１、制御部２、電波到来方向検知装置５及び、画像認識部９７０の詳細構成を示す図である。本発明の第５実施形態におけるロボットシステムは、画像認識部９７０が配設されている点が特徴である。画像認識部９７０では、ロボット１の手首部１ｂに配設された指示入力手段の一例として機能する撮像装置９７３により撮影した画像を、拡張ボードである画像取込手段９７２を通じて取り込み、画像認識手段９７１で画像認識処理を行う。画像認識処理は、画像認識手段９７１によって行われ、事前に登録された作業対象６の画像とのパターンマッチング処理により、作業対象６が認識される。
【００６４】
本実施形態におけるロボットシステムの構造は、画像認識部９７０が配設されている点を除くと、すでに説明した図１に示す第１実施形態のロボットシステムの構造と同じであるので、図１９においては第１実施形態と同じ機能の手段には図１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
このように画像認識部９７０を配設することにより、電波到来方向検知装置５と画像認識部９７０とを連携した位置検知が可能となる。なお、この連携のためには、画像認識部９７０と、制御部２の作業対象状態検知手段２１１５と、電波到来方向検知装置５の到来方向推定手段５１３との間で、通信などの手段で、情報又は各種指令などの転送を適宜行なう。
【００６６】
図２０は電波到来方向検知装置５と画像認識部９７０を連携した位置検知の動作の一例を示すフローチャートである。なお、第１１ステップ〜第１４ステップ（Ｓｔｅｐ１１〜Ｓｔｅｐ１４）は、図６の第１ステップ〜第４ステップ（Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ４）とそれぞれ同一であり、第１６ステップ（Ｓｔｅｐ１６）は、図６の第５ステップ（Ｓｔｅｐ５）と同一であり、第１８ステップ（Ｓｔｅｐ１８）は、図６の第６ステップ（Ｓｔｅｐ６）と同一であり、第２０ステップ（Ｓｔｅｐ２１）は、図６の第７ステップ（Ｓｔｅｐ７）と同一であり、第２１ステップ（Ｓｔｅｐ２１）は、図６の第８ステップ（Ｓｔｅｐ８）と同一である。
【００６７】
第１１ステップ〜第１４ステップ（Ｓｔｅｐ１１〜Ｓｔｅｐ１４）では、図６の第１ステップ〜第４ステップ（Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ４）と同様な電波到来方向検知装置５による電波到来方向推定機能により、把持対象６の位置が検出される。その後、第１５ステップ（Ｓｔｅｐ１５）で、画像認識部９７０の画像認識機能により、把持対象６の配置姿勢が検出されるとともに、その検出結果情報を画像認識部９７０から制御部２に通信などで伝送することにより、制御部２で、把持対象６に対するロボット１のハンド１ａのアプローチする方向、把持対象６をハンド１ａで把持する位置・姿勢が決定される。その後、第１６ステップ（Ｓｔｅｐ１６）において、図６の第５ステップ（Ｓｔｅｐ５）と同様に、制御部２の制御により、把持対象６に対する、ロボット１のハンド１ａによるアプローチ動作が実行される。次いで、第１７ステップ（Ｓｔｅｐ１７）では、撮像装置９７３により撮影した画像に基づく画像認識部９７０での画像認識を行なうとともに、その画像認識情報を画像認識部９７０から制御部２に通信などで伝送して、制御部２の制御によりビジュアルフィードバックを行なうことにより、より確実に把持できるように、ハンド１ａの把持対象６に対する位置の微調整が行われる。その後、制御部２の制御による第１８ステップ（Ｓｔｅｐ１８）の把持動作が行われる。そして、第１９ステップ（Ｓｔｅｐ１９）では、撮像装置９７３により撮影した画像に基づく画像認識部９７０での画像認識を行なうとともに、その画像認識情報を画像認識部９７０から制御部２に通信などで伝送して、制御部２により、ハンド１ａによる作業対象６の把持が成功したかどうかが、画像認識により確認される。把持に成功した場合には、第２０ステップ（Ｓｔｅｐ２０）において、図６の第７ステップ（Ｓｔｅｐ７）と同様に、ハンド１ａによる作業対象６の運搬動作が実行され、次いで、第２１ステップ（Ｓｔｅｐ２１）において、図６の第８ステップ（Ｓｔｅｐ８）と同様に、ハンド１ａによる作業対象６の設置動作、ハンド１ａの作業対象６からの解放動作がそれぞれ実行される。
【００６８】
以上のように、電波到来方向検知装置５と画像認識部９７０を連携させることにより、把持対象６の位置姿勢の検出や把持動作の成否の確認、ビジュアルフィードバックによる把持精度の向上など、より高度で、確実な把持動作が実現する。
【００６９】
上記第１、第２及び第３実施形態では、ロボット１を多リンクのマニピュレータとしたが、これに限られるわけではなく、車輪を有する移動ロボット、２足歩行ロボットなど、その他の形態のロボットでも効果を発揮することができる。
【００７０】
また、電波到来方向検知動作はマニピュレータを動作させることによりアンテナ３を移動させて行うとしたが、アンテナ３を移動する専用の可動機構を設けることでも検知動作は可能である。
【００７１】
また、上記第１、第２及び第３実施形態では、作業対象を認識し、把持する作業を例としたが、こうした作業に限られるわけではなく、作業対象である把持した物体を置くべき場所に、電波発信装置を配設することにより運搬・移動先の認識が可能となる。また、作業対象の溶接や塗装すべき箇所や位置に電波発信装置を配設することにより、溶接や塗装すべき箇所や位置を認識する手段としても効果を発揮することができる。
【００７２】
また、上記第１、第２及び第３実施形態では、制御部２のコントローラ２１や電波到来方向検知装置５の演算処理部５１を一般的なパーソナルコンピュータで構成するとしたが、これに限られるわけではなく、その他の計算機構成やデジタルＩＣ回路構成でも同様の効果を発揮することは言うまでもない。
【００７３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、上記実施形態では、ロボット１が円周運動を行うものを例示したが、円周運動に限らず、所定角度範囲内で円弧運動をしたり、所定長さの範囲内で直線運動したり、又は、時計方向及び反時計方向の両方向へ円周運動若しくは円弧運動したり、所定長さの範囲内で往復直線運動したり、上記いずれかの運動を適宜組み合わせた運動を行なうようにしてもよい。
【００７４】
また、作業対象６の認識用ＩＤデータとしては、ＩＤ番号などの認識情報以外に、作業対象６の重さ情報、柔らかさ情報、壊れやすさ情報などを含んでいて、それらの情報を利用して、ロボット１のハンド１ａの把持動作、運搬動作、設置動作などを制御するようにしてもよい。
【００７５】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明のロボットシステムによれば、電磁波を発信する作業対象識別装置が作業対象に配設され、かつ、発信される上記電磁波の到来方向を推定して検知する電波到来方向検知装置を有することにより、作業対象の存在方向が推定検知できる。よって、作業対象状態検知手段をさらに備えれば、幾つかの推定検知動作を組み合わせることで、電波到来方向検知装置の検知結果より作業対象状態検知手段により作業対象の位置や状態等が検知されるので、作業対象の配置位置が未知であっても、作業対象を捕捉し、把持できる知能的なロボットシステムを構成することができる。
【００７７】
より詳しくは、本発明の第１態様にかかるロボットシステムは、ロボットと、上記ロボットの動作を制御する制御部と、上記ロボットに配設された少なくとも１つのロボット側のアンテナと、作業対象に配設され、電磁波を発信する少なくとも１つの作業対象識別装置と、上記制御部により上記ロボットを動作させることによりロボット側の上記アンテナの位置を移動させて上記作業対象識別装置から発信される上記電磁波を上記ロボット側のアンテナで受信した結果を基に、上記作業対象識別装置から発信される上記電磁波の到来方向を推定して検知する電波到来方向検知装置とを備えるようしている。
【００７８】
これにより、作業対象に配設された作業対象識別装置が発信する電磁波を電波到来方向検知装置により検知することにより、発信源の位置すなわち作業対象の位置を検出することができ、作業対象の位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの詳細構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの制御部の詳細構成を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの電波到来方向検知装置の詳細構成を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの電波発信装置の詳細構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムのロボットマニピュレータの動作のフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの作業対象を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの概略円周方向検知動作を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの詳細円周方向検知動作を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの詳細半径方向検知動作を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの把持動作を示す図である。
【図１２】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムのその他の詳細検知動作を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるロボットシステムの作業対象を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態におけるロボットシステムでの把持動作を示す図である。
【図１５】本発明の第３実施形態におけるロボットシステムのロボットを示す図である。
【図１６】本発明の第３実施形態におけるロボットシステムの電波到来方向検知装置を示す図である。
【図１７】本発明の第３実施形態におけるロボットシステムのその他のアンテナ配設位置を示す図である。
【図１８】本発明の第４実施形態におけるロボットシステムの制御部のコントローラを示す図である。
【図１９】本発明の第５実施形態におけるロボットシステムの詳細構成を示す図である。
【図２０】本発明の第５実施形態におけるロボットシステムの把持対象位置検出のフローチャートである。
【図２１】従来のロボットシステムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ロボット、１ａ…ハンド、１ｂ…手首部、１ｃ…腕リンク、１ｄ…脚リンク、１ｅ…台部、２…制御部、２１，２１Ａ…コントローラ、２１１…制御手段、２１２…Ｄ／Ａボード、２１３…カウンタ、２１１１…作業計画・実行手段、２１１２…目標軌道生成手段、２１１３…制御入力計算手段、２１１４…運動学計算手段、２１１５…運動学計算手段、２１４…指示入力手段、２１４１…音声認識手段、２１４２…音声取込手段、２１４３…音声入力手段、２２…モータードライバ、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…アンテナ、４，４ａ，４ｂ…電波発信装置、４１…信号反射吸収手段、４２…個別データ記憶手段、４３…アンテナ、５，５Ａ…電波到来方向検知装置、５１…演算処理部、５１２…受信信号記憶手段、５１３…到来方向推定手段、５２，５２Ａ…高周波回路部、５２１…送受信信号分離手段、５２２，５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃ…直交復調手段、５２３…発振装置、６，６１…作業対象、８１…平面、８２…直線軌道、８３…直線軌道、８４…直線軌道、８５…長軸、８６…短軸、９７０…画像認識部、９７１…画像認識手段、９７２…画像取込手段、９７３…撮像装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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