(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ユニットと、
動作パターンを格納する格納ユニットであって、上記動作パターンは、コマンドに対応しており、Ｎ個の所定動作情報とＮ個の時間タグとを記録し、Ｎは、１より大きい正の整数であり、Ｎ個の上記所定動作情報のそれぞれが、Ｎ個の上記時間タグの一つに対応している、格納ユニットと、
上記出力ユニットおよび上記格納ユニットと電気的に接続されている制御ユニットであって、上記制御ユニットは、コマンドを受信し、上記出力ユニットの現行動作情報を読み取り、上記コマンドと上記現行動作情報とに従って上記格納ユニットにおいて上記動作パターンを調べ、上記現行動作情報が、Ｎ個の上記所定動作情報のうちのｉ番目の上記所定動作情報と（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報との間にあることを判断し、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報と、Ｎ個の上記時間タグのうち、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報に対応する（ｉ＋１）番目の上記時間タグと、上記現行動作情報とによって、時間調整情報を計算し、上記現行動作情報と、Ｎ個の上記時間タグのうちの１番目の上記時間タグからｉ番目の上記時間タグまでと、上記時間調整情報とに従って、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報を実行するように上記出力ユニットを制御し、ｉは、Ｎ−１と等しいかそれより小さい正の整数である、制御ユニットとを備え、
上記出力ユニットがモータであり、
Ｔ’が上記時間調整情報を表し、Ｔｉ＋１が（ｉ＋１）番目の上記時間タグを表し、Ｍｉ＋１が（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報を表し、Ｍ’が上記現行動作情報を表し、Ｓが上記モータの回転速度を表すとき、上記制御ユニットが、以下の式
【数１】
0005191556.tif 000003
によって、上記時間調整情報を計算することを特徴とする自動装置。
【請求項２】
Ｎ個の上記所定動作情報のそれぞれと上記現行動作情報とがそれぞれモータ角度であることを特徴とする請求項１に記載の自動装置。
【請求項３】
Ｎ個の上記時間タグのそれぞれと上記時間調整情報とがそれぞれ動作時間であることを特徴とする請求項１に記載の自動装置。
【請求項４】
上記動作パターンがヘッダとＮ個の動作フレームとを有し、上記ヘッダが上記動作フレームの数を記録し、Ｎ個の上記動作フレームのそれぞれが、Ｎ個の上記所定動作情報のうちの一つとＮ個の上記時間タグのうちの一つとを記録することを特徴とする請求項１に記載の自動装置。
【請求項５】
上記ヘッダがさらに動作トレンドを記録し、上記動作トレンドは上記モータの回転方向を表し、上記制御ユニットは、上記動作トレンドに従って、上記現行動作情報がｉ番目の上記所定動作情報と（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報との間にあることを判断することを特徴とする請求項４に記載の自動装置。
【請求項６】
自動装置を制御する方法であって、上記自動装置は、出力ユニットと、格納ユニットとを備え、上記方法は、
コマンドを受信するステップと、
上記出力ユニットの現行動作情報を読み取るステップと、
上記コマンドと上記現行動作情報とに従って上記格納ユニットにおいて動作パターンを調べるステップであって、上記動作パターンは、Ｎ個の所定動作情報とＮ個の時間タグとを記録し、Ｎは、１より大きい正の整数であり、Ｎ個の上記所定動作情報のそれぞれが、Ｎ個の上記時間タグの一つに対応している、ステップと、
上記現行動作情報が、Ｎ個の上記所定動作情報のうちのｉ番目の上記所定動作情報と（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報との間にあることを判断するステップであって、ｉは、Ｎ−１と等しいかそれより小さい正の整数である、ステップと、
（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報と、Ｎ個の上記時間タグのうち、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報に対応する（ｉ＋１）番目の上記時間タグと、上記現行動作情報とによって、時間調整情報を計算するステップと、
上記現行動作情報と、Ｎ個の上記時間タグのうちの１番目の上記時間タグからｉ番目の上記時間タグまでと、上記時間調整情報とに従って、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報を実行するように上記出力ユニットを制御するステップとを有し、
上記出力ユニットがモータであり、
Ｔ’が上記時間調整情報を表し、Ｔｉ＋１が（ｉ＋１）番目の上記時間タグを表し、Ｍｉ＋１が（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報を表し、Ｍ’が上記現行動作情報を表し、Ｓが上記モータの回転速度を表すとき、以下の式
【数２】
0005191556.tif 000004
によって、上記時間調整情報を計算するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項７】
Ｎ個の上記所定動作情報のそれぞれと上記現行動作情報とがそれぞれモータ角度であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
Ｎ個の上記時間タグのそれぞれと上記時間調整情報とがそれぞれ動作時間であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
上記動作パターンがヘッダとＮ個の動作フレームとを有し、上記ヘッダが上記動作フレームの数を記録し、Ｎ個の上記動作フレームのそれぞれが、Ｎ個の上記所定動作情報のうちの一つとＮ個の上記時間タグのうちの一つとを記録することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
上記ヘッダがさらに動作トレンドを記録し、上記動作トレンドは上記モータの回転方向を表し、
上記動作トレンドに従って、上記現行動作情報がｉ番目の上記所定動作情報と（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報との間にあることを判断するステップをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、自動装置とその制御方法とに関し、より詳しくは、あらゆる動作をシームレスで滑らかに実行できる自動装置とその制御方法とに関する。
【０００２】
〔背景技術〕
近年、技術の進歩により、ロボットがますます身近になってきている。さらに、ロボットの値段は、大量生産により減少しており、人々はロボットを容易に所有することができるようになってきている。ロボットの設計に関しては、機能が一層複雑化してきており、リアルタイムの反応が強調される。例えば、周りの状況からの判断や反応の結果や、ユーザとロボットとの間の相互作用などである。一般的に言えば、ロボットのあらゆる動作は、動作テンプレートとしてあらかじめ決められ、設定されている。すなわち、ロボットのあらゆる動作は、順序通りに設定され、プリセットされたテンプレートに従ってしか実行することができない。しかしながら、様々なプリセットテンプレートの動作は、通常、シームレスで実行することができないので、ロボットの動作は、滑らかでなくなる。したがって、ユーザは、ロボットの滑らかでない動きに不快感を抱くことになる。
【０００３】
〔発明の要約〕
本発明の目的は、あらゆる動作をシームレスで滑らかに実行できる自動装置とその方法とを提供することにある。
【０００４】
一実施形態によれば、本発明の自動装置は、出力ユニットと、格納ユニットと、制御ユニットとを備えている。制御ユニットは、出力ユニットおよび格納ユニットと電気的に接続されている。格納ユニットは、動作パターンを格納している。動作パターンは、コマンドに対応しており、Ｎ個の所定動作情報とＮ個の時間タグとを記録し、Ｎは、１より大きい正の整数である。Ｎ個の上記所定動作情報のそれぞれが、Ｎ個の上記時間タグの一つに対応している。上記制御ユニットが、コマンドを受信し、上記出力ユニットの現行動作情報を読み取り、上記コマンドと上記現行動作情報とに従って上記格納ユニットにおいて上記動作パターンを調べ、上記現行動作情報が、Ｎ個の上記所定動作情報のうちのｉ番目の上記所定動作情報と（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報との間にあることを判断し、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報と、Ｎ個の上記時間タグのうち、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報に対応する（ｉ＋１）番目の上記時間タグと、上記現行動作情報とによって、時間調整情報を計算し、上記現行動作情報と、Ｎ個の上記時間タグのうちの１番目の上記時間タグからｉ番目の上記時間タグまでと、上記時間調整情報とに従って、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報を実行（execute）するように上記出力ユニットを制御し、ｉは、Ｎ−１と等しいかそれより小さい正の整数である。
【０００５】
別の一実施形態によれば、本発明は、自動装置を制御する方法を提供し、上記自動装置は、出力ユニットと、格納ユニットとを備えている。上記方法は、コマンドを受信するステップと、上記出力ユニットの現行動作情報を読み取るステップと、上記コマンドと上記現行動作情報とに従って上記格納ユニットにおいて動作パターンを調べるステップであって、上記動作パターンは、Ｎ個の所定動作情報とＮ個の時間タグとを記録し、Ｎは、１より大きい正の整数であり、Ｎ個の上記所定動作情報のそれぞれが、Ｎ個の上記時間タグの一つに対応している、ステップと、上記現行動作情報が、Ｎ個の上記所定動作情報のうちのｉ番目の上記所定動作情報と（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報との間にあることを判断するステップであって、ｉは、Ｎ−１と等しいかそれより小さい正の整数である、ステップと、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報と、Ｎ個の上記時間タグのうち、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報に対応する（ｉ＋１）番目の上記時間タグと、上記現行動作情報とによって、時間調整情報を計算するステップと、上記現行動作情報と、Ｎ個の上記時間タグのうちの１番目の上記時間タグからｉ番目の上記時間タグまでと、上記時間調整情報とに従って、（ｉ＋１）番目の上記所定動作情報を実行するように上記出力ユニットを制御するステップとを有する。
【０００６】
上述したように、本発明の自動装置の制御ユニットがコマンドを受信すると、制御ユニットが出力ユニットの現行動作情報を読み取り、その後、動作パターンに記録された所定動作情報と時間タグとに従って時間調整情報を計算する。その後、制御ユニットは、現行動作情報、時間タグおよび時間調整情報に従って、所定動作情報を実行するように出力ユニットを制御する。したがって、本発明の自動装置とその制御方法は、滑らかでない動作を防いであらゆる動作をシームレスで滑らかに実行することができる。
【０００７】
本発明のこれらとその他の目的は、様々な図面に示された、以下の好適な実施形態の詳細な記述を読んだ後に、おそらく当業者に明らかになるであろう。
【００１３】
〔発明の詳細な実施形態〕
図１を参照して、図１は、本発明の一実施形態に従った自動装置１を示す機能ブロック図である。自動装置１はロボットであってよい。図１に示すように、自動装置１は、出力ユニット１０、格納ユニット１２、制御ユニット１４、入力ユニット１６を備えている。制御ユニット１４は、出力ユニット１０、格納ユニット１２、入力ユニット１６に電気的に接続されている。この実施形態では、出力ユニットはモータであってよい。実際の応用では、出力ユニットは、自動装置１の各部位（例えば、頭部、上肢、下肢など）の動作を駆動するのに用いることができる。そして、出力ユニット１０の数は、一つに限定されず、実際の応用に基づいて決めることができる。格納ユニット１２は、データを格納することができる、ハードディスクその他の格納デバイスとすることができる。制御ユニット１４は、データを計算および処理することができるコントローラとすることができる。入力ユニット１６は、コマンドを入力することができる、マイクロフォン、ボタンその他の入力デバイスとすることができる。
【００１４】
図１に示すように、格納ユニットは、動作パターン１２０を格納し、動作パターン１２０はコマンドに対応している。動作パターン１２０の数が一つに限定されないことに注意すべきであり、この数は、実際の応用に基づいて決めることができる。この実施形態では、動作パターン１２０は、Ｎ個の所定動作情報とＮ個の時間タグとを記録することができ、Ｎは、１より大きい正の整数であり、Ｎ個の所定動作情報のそれぞれが、Ｎ個の時間タグの一つに対応している。
【００１５】
図２を参照して、図２は、動作パターン１２０と現行動作情報とを示す概念図である。図２に示すように、動作パターン１２０は、ヘッダと５個の動作フレームとを有する。ヘッダは動作フレームの数を記録し、動作フレームのそれぞれは、一つの所定動作情報と一つの時間タグとを記録する。出力ユニット１０がモータであれば、所定動作情報はモータの角度である。さらに、時間タグは、動作時間とすることができる。例えば、制御ユニット１４は、動作フレーム１の所定動作情報を完全に実行するように制御ユニット１４が出力ユニット１０を制御して５秒たった後にのみ動作フレーム２の所定動作情報を実行するように、出力ユニット１０を制御し、また、制御ユニット１４は、動作フレーム２の所定動作情報を完全に実行するように制御ユニット１４が出力ユニット１０を制御して１０秒たった後にのみ動作フレーム３の所定動作情報を実行するように、出力ユニット１０を制御する、などである。
【００１６】
この実施形態では、ユーザは、コマンドを入力するために入力ユニット１６を用いて、動作パターン１２０の時間タグに従って所定動作情報を実行するように制御ユニット１４が出力ユニット１０を制御できるようにすることができる。動作パターン１２０に対応してコマンドを受信すると、制御ユニット１４は、出力ユニット１０の現行動作情報を読み取る。例えば、出力ユニット１０がモータであれば、制御ユニット１４は、出力ユニット１０の現行のモータ角度（すなわち現行動作情報）を読み取る。図２に示すように、制御ユニット１４によって読み取られた現行のモータ角度（すなわち現行動作情報）は、３５度である。同時に、制御ユニット１４は、コマンドと現行動作情報とに従って格納ユニット１２の動作パターン１２０を調べ、現行動作情報がｉ番目の所定動作情報と（ｉ＋１）番目の所定動作情報との間にあることを判断する。ここで、ｉは、Ｎ−１と等しいかそれより小さい正の整数である。その後、制御ユニット１４は、（ｉ＋１）番目の所定動作情報と、（ｉ＋１）番目の所定動作情報に対応する（ｉ＋１）番目の時間タグと、現行動作情報とによって、時間調整情報を計算する。この実施形態では、制御ユニット１４は、以下の式（方程式１）によって、時間調整情報を計算する。
【００１７】
【数１】
0005191556.tif 000002
【００１８】
方程式１では、Ｔ’は時間調整情報を表し、Ｔｉ＋１は（ｉ＋１）番目の時間タグを表し、Ｍｉ＋１は（ｉ＋１）番目の所定動作情報を表し、Ｍ’は現行動作情報を表し、Ｓはモータ（すなわち前述の出力ユニット１０）の回転速度を表す。
【００１９】
図２に示すように、現行動作情報Ｍ’が３５度であれば、制御ユニット１４は、現行動作情報Ｍ’が第２の所定動作情報Ｍ２（２０度）と第３の所定動作情報Ｍ３（５０度）との間にあることを判断する。ここで、第３の所定動作情報Ｍ３（５０度）に対応する第３の時間タグＴ３は１５秒である。その後、方程式１を用いて、現行動作情報Ｍ’に対応する時間調整情報Ｔ’を計算することができる。例えば、回転速度が２（度／秒）であれば、方程式１を用いて、現行動作情報Ｍ’（３５度）に対応して、時間調整情報が７．５秒であると計算することができる。
【００２０】
最後に、制御ユニット１４は、現行動作情報Ｍ’と、第１の時間タグＴ１から第２の時間タグＴ２までと、時間調整情報Ｔ’とに従って、第３の所定動作情報を実行するように、出力ユニット１０を制御する。例えば、制御ユニット１４は、第１の時間タグＴ１（５秒）、第２の時間タグＴ２（５秒）および時間調整情報Ｔ’（７．５秒）たった後、すなわち１７．５秒たった後に、現行動作情報Ｍ’によって表されるモータ角度（３５度）から、第３の所定動作情報Ｍ３によって表されるモータ角度（５０度）へと回転するように、出力ユニット１０を制御する。言い換えれば、制御ユニット１４は、第１の所定動作情報によって表されるモータ角度（１０度）と第２の所定動作情報によって表されるモータ角度（２０度）とを無視し、その後、適切なタイミング（すなわち１７．５秒後）に回転するように出力ユニット１０を制御する。したがって、本発明は、滑らかでない動作を防いであらゆる動作を実行するように、自動装置１の出力ユニット１０をシームレスで滑らかに制御することができる。
【００２１】
図３を参照して、図３は、本発明の他の実施形態に従った動作パターンを示す概念図である。出力ユニット１０がモータであれば、ヘッダは、さらに、動作トレンドを記録してよい。動作トレンドは、モータの回転方向を表す。図３に示すように、動作トレンドが「１」と記録されれば、モータの回転方向は時計方向である。一方、動作トレンドが「０」と記録されれば、モータの回転方向は反時計方向である。したがって、制御ユニット１４は、動作パターン１２０’に記録された動作トレンドに従って効率的に、現行動作情報が２個の所定動作情報の間にあることを判断することができる。
【００２２】
図４を参照して、図４は、本発明の他の実施形態に従った動作パターンを示す概念図である。図４に示すように、本発明の自動装置が４個の出力ユニットを備えるならば、動作パターン１２０”の各動作フレームは、それぞれ４個の出力ユニットに対応して４個の所定動作情報を記録し、ヘッダは、それぞれ４個の出力ユニットに対応して４個の動作トレンドを記録する。
【００２３】
図５を参照して、図５は、本発明の一実施形態に従った自動装置を制御する方法を示す流れ図である。また、図５と併せて、図１、図２も参照する。まず、ステップＳ１００を実行し、コマンドを受信する。その後、ステップＳ１０２を実行し、出力ユニット１０の現行動作情報を読み取る。その後、ステップＳ１０４を実行し、コマンドと現行動作情報とに従って格納ユニット１２において動作パターン１２０を調べる。その後、ステップＳ１０６を実行し、現行動作情報がｉ番目の所定動作情報と（ｉ＋１）番目の所定動作情報との間にあることを判断する。その後、ステップＳ１０８を実行し、（ｉ＋１）番目の所定動作情報と、（ｉ＋１）番目の所定動作情報に対応する（ｉ＋１）番目の時間タグと、現行動作情報とによって、時間調整情報を計算する。最後に、ステップＳ１１０を実行し、現行動作情報と、１番目の時間タグからｉ番目の時間タグまでと、時間調整情報とに従って、（ｉ＋１）番目の所定動作情報を実行するように出力ユニット１０を制御する。
【００２４】
従来と比べて、本発明の自動装置の制御ユニットがコマンドを受信すると、制御ユニットが出力ユニットの現行動作情報（例えば現行のモータ角度）を読み取り、その後、動作パターンに記録された所定動作情報と時間タグとに従って時間調整情報を計算する。その後、制御ユニットは、現行動作情報、時間タグおよび時間調整情報に従って、所定動作情報を実行するように出力ユニットを制御する。したがって、本発明の自動装置とその制御方法は、滑らかでない動作を防いであらゆる動作をシームレスで滑らかに実行することができる。
【００２５】
当業者であれば、本装置と方法の無数の修正や変更が本発明の教示を保持したまま行えることを容易に理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に従った自動装置を示す機能ブロック図である。
【図２】動作パターンと現行動作情報とを示す概念図である。
【図３】本発明の他の実施形態に従った動作パターンを示す概念図である。
【図４】本発明の他の実施形態に従った動作パターンを示す概念図である。
【図５】本発明の一実施形態に従った自動装置を制御する方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  自動装置
１０  出力ユニット
１２  格納ユニット
１４  制御ユニット
１６  入力ユニット
１２０、１２０’、１２０”  動作パターン
【図１】
0005191556.tif 000005
【図２】
0005191556.tif 000006
【図３】
0005191556.tif 000007
【図４】
0005191556.tif 000008
【図５】
0005191556.tif 000009