(57)【要約】      （修正有）【課題】動作を実行する使用者に違和感なく、使用者の動作を確実にロボットに実行させるロボット動作制御装置の提供。【解決手段】ロボット動作制御システムＲＳは、ロボットＲＴ、ロボット動作入力装置ＴＭ、および、ロボット動作制御装置１００を有している。ロボット動作制御装置１００のＣＰＵは、ロボット動作対象候補物体判断処理、ロボット動作対象物体決定処理、使用者動作軌道算出処理、ロボット動作軌道算出処理、及び、ロボット動作制御情報生成処理を実行する。これにより、動作を実行する使用者に違和感なく、使用者の動作を確実にロボットに実行させる。【選択図】図１
2017196678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の動作である使用者動作を示す使用者動作情報に対応する動作であるロボット動作をロボットに実行させるロボット動作制御装置であって、
前記ロボットにおける前記ロボット動作の方向の画像を示すロボット画像情報から、前記ロボット動作の対象となり得る動作対象候補物体を判断する動作対象候補物体判断手段、
前記動作対象候補物体から、前記ロボットの動作の対象物体となる動作対象物体を決定するロボット動作対象物体決定手段、
前記使用者動作情報を用いて、前記使用者動作情報に対応する前記動作の軌道である使用者動作軌道を算出する使用者動作軌道算出手段、
前記使用者動作軌道を用いて、前記ロボット動作の軌道であるロボット動作軌道を算出するロボット動作軌道算出手段、
前記ロボット動作軌道を用いて、前記ロボットの動作を制御するロボット動作制御情報を生成するロボット動作制御情報生成手段、
を有するロボット動作制御装置。
【請求項２】
請求項１に係るロボット動作制御装置において、
前記ロボット動作対象物体決定手段は、
前記ロボット画像情報の前記画像に対する使用者の視線を示す視線情報をもちいて、前記画像から前記動作対象物体を決定すること、
を特徴とするロボット動作制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に係るロボット動作制御装置において、
前記ロボット動作対象物体決定手段は、
前記動作対象候補物体に対する前記使用者の動作の方向を、確率フィルタを用いて確率分布として算出することによって、前記画像から前記動作対象物体を決定すること、
を特徴とするロボット動作制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３に係るロボット動作制御装置のいずれかにおいて、
前記ロボット動作軌道算出手段は、
前記使用者動作軌道における使用者の動作ベクトルである使用者動作ベクトルを変化させて、ロボットの動作ベクトルであるロボット動作ベクトルを算出すること、
を特徴とするロボット動作制御装置。
【請求項５】
コンピュータを、使用者の動作である使用者動作を示す使用者動作情報に対応する動作であるロボット動作をロボットに実行させるロボット動作制御装置として機能させるロボット動作制御プログラムであって、
前記ロボット動作制御プログラムは、
前記コンピュータを、
前記ロボットにおける前記ロボット動作の方向の画像を示すロボット画像情報から、前記ロボット動作の対象となり得る動作対象候補物体を判断する動作対象候補物体判断手段、
前記動作対象候補物体から、前記ロボットの動作の対象物体となる動作対象物体を決定するロボット動作対象物体決定手段、
前記使用者動作情報を用いて、前記使用者動作情報に対応する前記動作の軌道である使用者動作軌道を算出する使用者動作軌道算出手段、
前記使用者動作軌道を用いて、前記ロボット動作の軌道であるロボット動作軌道を算出するロボット動作軌道算出手段、
前記ロボット動作軌道を用いて、前記ロボットの動作を制御するロボット動作制御情報を生成するロボット動作制御情報生成手段、
として機能させること、
を特徴とするロボット動作制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの動作を制御するロボット動作制御装置に関し、特に、使用者の動作をロボットの動作として実行させるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の２次元ＣＣＤ撮像装置の動作について、図１３に示すインタラクション操作システムを用いて説明する。インタラクション操作システムでは、操作者の動作とロボット１００の検知する感覚情報が互いに影響しあう非拘束、かつ、直観的連動的なロボット操作システムの提供を目的として、ロボット１００側には感覚情報を検出する感覚情報検出部１２１と、感覚情報を伝送する感覚情報出力部１３０と、ロボットを駆動させるロボット駆動装置１４０を備え、操作者は、ロボット１００から伝送された前記感覚情報を操作者に付与する感覚情報付与部３００と、多関節構造体４１０、制御部４２０及び教示情報出力部４３０より成るロボット教示装置４００と、を装着し、多関節構造体４１０は、可動部４１２にポテンショメータ４１３を有する関節を含む複数の関節体４１１と、ポテンショメータ４１３のセンサ信号を処理するＣＰＵ４１４と、処理されたセンサ信号を伝送する教示装置出力部４３０と、により構成されることにより、操作者の動作を拘束せず、かつ、操作者の身体的条件を問わずにロボットの操作を行うことができるシステムが実現している（以上、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２０１３−９１１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のインタラクション操作システムには、以下に示すような改善すべき点がある。インタラクション装置では、ロボット１００とロボット教示装置４００との間での通信に要する時間による制御遅れが生じ、操作者が操作時に違和感を感じるとともに、操作者の操作速度が遅くなる、という改善すべき点がある。また、ロボット１００とロボット教示装置４００との間に機構学的構造な違いが存在するため、動作位置や動作姿勢に誤差が生じてしまい、ロボット１００に使用者が意図する動作を実行させることができない、という改善すべき点がある。さらに、ロボット１００から使用者に提供する感覚提示が不十分出るため、操作者がロボット１００の動作環境、例えば動作対象とロボット１００との間の距離や位置を正確に把握できず、ロボット１００に使用者が意図する動作を実行させることができない、という改善すべき点がある。つまり、これらの問題は、操作者がロボット１００に直感的に操作することを妨げ、結果として、作業効率を低下させる、という改善すべき点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、動作を実行する使用者に違和感なく、使用者の動作を確実にロボットに実行させるロボット動作制御装置を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明における課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。
【０００７】
本発明に係るロボット動作制御装置は、使用者の動作である使用者動作を示す使用者動作情報に対応する動作であるロボット動作をロボットに実行させるロボット動作制御装置であって、前記ロボットにおける前記ロボット動作の方向の画像を示すロボット画像情報から、前記ロボット動作の対象となり得る動作対象候補物体を判断する動作対象候補物体判断手段、前記動作対象候補物体から、前記ロボットの動作の対象物体となる動作対象物体を決定するロボット動作対象物体決定手段、前記使用者動作情報を用いて、前記使用者動作情報に対応する前記動作の軌道である使用者動作軌道を算出する使用者動作軌道算出手段、前記使用者動作軌道を用いて、前記ロボット動作の軌道であるロボット動作軌道を算出するロボット動作軌道算出手段、前記ロボット動作軌道を用いて、前記ロボットの動作を制御するロボット動作制御情報を生成するロボット動作制御情報生成手段、を有する。
【０００８】
これにより、動作を実行する使用者に違和感なく、使用者の動作を確実にロボットに実行させることができる。
【０００９】
本発明に係るロボット動作制御装置では、前記ロボット動作対象物体決定手段は、前記ロボット画像情報の前記画像に対する使用者の視線を示す視線情報をもちいて、前記画像から前記動作対象物体を決定すること、を特徴とする。
【００１０】
これにより、使用者は視線を動作対象物体に向けるだけで、容易に動作対象物体を決定できる。よって、使用者の作業効率が高くなる。
【００１１】
本発明に係るロボット動作制御装置では、前記ロボット動作対象物体決定手段は、前記動作対象候補物体に対する前記使用者の動作の方向を、確率フィルタを用いて確率分布として算出することによって、前記画像から前記動作対象物体を決定すること、を特徴とする。
【００１２】
これにより、使用者の動作方向を見ながら、動作対象物体を決定することができる。つまり、間違って動作対象物体を決定したとしても、短時間で、正しい動作対象物体を判断できる。
【００１３】
本発明に係るロボット動作制御装置では、前記ロボット動作軌道算出手段は、前記使用者動作軌道における使用者の動作ベクトルである使用者動作ベクトルを変化させて、ロボットの動作ベクトルであるロボット動作ベクトルを算出すること、を特徴とする。
【００１４】
これにより、動作を実行する使用者に違和感なく、使用者の動作を確実にロボットに実行させることができる。
【００１５】
本発明に係るロボット動作制御プログラムは、コンピュータを、使用者の動作である使用者動作を示す使用者動作情報に対応する動作であるロボット動作をロボットに実行させるロボット動作制御装置として機能させるロボット動作制御プログラムであって、前記ロボット動作制御プログラムは、前記コンピュータを、前記ロボットにおける前記ロボット動作の方向の画像を示すロボット画像情報から、前記ロボット動作の対象となり得る動作対象候補物体を判断する動作対象候補物体判断手段、前記動作対象候補物体から、前記ロボットの動作の対象物体となる動作対象物体を決定するロボット動作対象物体決定手段、前記使用者動作情報を用いて、前記使用者動作情報に対応する前記動作の軌道である使用者動作軌道を算出する使用者動作軌道算出手段、前記使用者動作軌道を用いて、前記ロボット動作の軌道であるロボット動作軌道を算出するロボット動作軌道算出手段、前記ロボット動作軌道を用いて、前記ロボットの動作を制御するロボット動作制御情報を生成するロボット動作制御情報生成手段、として機能させること、を特徴とする。
【００１６】
これにより、動作を実行する使用者に違和感なく、使用者の動作を確実にロボットに実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るロボット動作制御装置の一実施例であるロボット動作制御装置１００を示す図である。
【図２】ロボットＲＴのハードウェア構成を示す図である。
【図３】ロボット動作入力装置ＴＭのハードウェア構成を示す図である。
【図４】多関節構造体ＴＭ１０のハードウェア構成を示す図である。
【図５】視線情報取得装置ＴＭ３０のハードウェア構成を示すである。
【図６】ロボット動作制御装置１００のハードウェア構成を示す図である。
【図７】ロボット動作制御処理を示すフローチャートである。
【図８】ロボット動作制御処理を示すフローチャートである。
【図９】ロボット動作制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】ロボット動作制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】ロボット動作制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】ロボット動作制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】従来のロボット動作制御装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。
【実施例１】
【００１９】
本発明に係るロボット動作制御装置について、図１に示すロボット動作制御装置１００を例に説明する。
【００２０】
第１  ハードウェア構成
ロボット動作制御装置１００は、ロボット動作制御システムＲＳの一部として機能する。ロボット動作制御システムＲＳは、ロボットＲＴ、ロボット動作入力装置ＴＭ、および、ロボット動作制御装置１００を有している。ロボット動作制御システムＲＳは、使用者がロボット動作入力装置ＴＭを介して、ロボットＲＴに動作させようとする動作を入力すると、ロボット動作制御装置１００は、ロボット動作入力装置ＴＭを介して入力された動作を、ロボットＲＴが動作できるように調整し、ロボットＲＴに出力し、ロボットＲＴは、調整された動作を実行するものである。これにより、ロボット動作入力装置ＴＭを用いて動作を実行する使用者に違和感なく、使用者の動作を確実にロボットＲＴに実行させることができる。
【００２１】
１．  ロボットＲＴのハードウェア構成
ロボットＲＴのハードウェア構成について、図２を用いて説明する。ロボットＲＴは、ロボット本体ＲＴ１０、及び、ロボット視認画像取得装置ＲＴ３０を有している。ロボット本体ＲＴ１０は、胴部ＲＴ１１、頭部ＲＴ１２、首部ＲＴ１３、肩部ＲＴ１４、腕部ＲＴ１５、肘部ＲＴ１６、手首部ＲＴ１７、手指部ＲＴ１８、ベース部ＲＴ１９を有している。なお、ロボット本体ＲＴ１０は、頭部ＲＴ１２を上下方向に回転させる駆動部、首部ＲＴ１３を左右方向に回転させる駆動部等、各部を所定方向に動作させる駆動部を有している。ロボット本体ＲＴ１０は、ベース部ＲＴ１９をかいして、所定位置に固定される。なお、ロボット本体ＲＴ１０には、多関節構造体ＴＭ１０の動作基準点ＰＴ１（後述）に対応した動作基準点ＰＴ０が設定されている。ロボット本体ＲＴ１０は、ロボット動作制御情報（後述）を取得すると、胴部ＲＴ１１〜手指部ＲＴ１８を動作させて、ロボット動作制御情報に対応する動作を実行する。
【００２２】
ロボット視認画像取得装置ＲＴ３０は、ステレオカメラを有しており、人間の目に対する視認画像を取得する。なお、ロボット視認画像取得装置ＲＴ３０は、ロボット本体ＲＴ１０の頭部ＲＴ１２において、人間の目に対応する位置に配置される。ロボット視認画像取得装置ＲＴ３０は、ロボット本体ＲＴ１０の動作の方向の画像を取得する。ロボット視認画像取得装置ＲＴ３０は、取得した視認画像をロボット視認画像情報として送信する。
【００２３】
２．  ロボット動作入力装置ＴＭのハードウェア構成
ロボット動作入力装置ＴＭのハードウェア構成について、図３を用いて説明する。ロボット動作入力装置ＴＭは、多関節構造体ＴＭ１０、及び、ロボット視線情報取得装置ＴＭ３０を有している。多関節構造体ＴＭ１０は操作者の背中、後頭部、腕、手指に密着して装着されていて、操作者の動作に連動して形状を変化させることによって、ロボット本体ＲＴ１０に動作を入力するための装置である。
【００２４】
多関節構造体ＴＭ１０について、図４を用いて説明する。多関節構造体ＴＭ１０は、多数の関節体ＴＭ１１により構成される。関節体ＴＭ１１は、円筒状の筐体を有している。関節体ＴＭ１１は、筐体内部に、可動部ＴＭ１２、及び、ポテンショメータＴＭ１３を有している。可動部ＴＭ１２は、関節体ＴＭ１１の両端部、つまり、隣接する関節体ＴＭ１１との接続部分に配置される。可動部ＴＭ１２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、又は、Ｚ軸方向のいずれかを中心軸として回転する。ポテンショメータＴＭ１３は、可動部ＴＭ１２に対応して配置される。ポテンショメータＴＭ１３は、可動部ＴＭ１２の角度の変化量（回転量）を計測する。また、多関節構造体ＴＭ１０を構成する関節体ＴＭ１１の一部は、ＣＡＮ通信機能付きＣＰＵＴＭ１４を有している。多関節構造体ＴＭ１０には、関節体ＴＭ１１の位置の基準となる動作基準点ＰＴ１が設定されている。
【００２５】
多関節構造体ＴＭ１０は、操作者の動作に連動して多関節構造体ＴＭ１０の形状が変化し、可動部ＴＭ１２の角度が変化する。関節体ＴＭ１１毎に、動作基準点ＰＴ１に対する初期位置と形状変化後の位置とをポテンショメータＴＭ１３の角度変化値として検出する。各関節体ＴＭ１１において検出されたポテンショメータＴＭ１３の角度変化値は、近接するＣＰＵＴＭ１４に送信・集積される。ＣＰＵＴＭ１４は、送信されてきたポテンショメータＴＭ１３の角度変化値を、使用者動作情報としての多関節構造体状態情報としてロボット動作制御装置１００へ送信する。
【００２６】
視線情報取得装置ＴＭ３０について、図５を用いて説明する。図５において、Ａは、視線情報取得装置ＴＭ３０を側面から見た状態を、Ｂは視線情報取得装置ＴＭ３０を側面から見た状態を、それぞれ示している。図５Ａに示すように、視線情報取得装置ＴＭ３０は、いわゆるヘッドマウント・ディスプレイとして、使用者の頭部に装着される。図５Ｂに示すように、視線情報取得装置ＴＭ３０は、ディスプレイＴＭ３１、及び、視線検知部ＴＭ３３を有している。ディスプレイＴＭ３１は、所定の画像を表示する。視線検知部ＴＭ３３は、ディスプレイＴＭ３１に表示された画像に対する使用者の視線を検知し、視線情報として取得する。なお、視線情報取得装置ＴＭ３０は、ロボットＲＴのロボット視認画像取得装置ＲＴ３０から、ロボット動作制御装置１００を介してロボット視認画像情報を取得すると、取得したロボット視認画像情報に対応する画像をディスプレイに表示する。
【００２７】
３．ロボット動作制御装置１００のハードウェア構成
ロボット動作制御装置１００のハードウェア構成について図６を用いて説明する。ロボット動作制御装置１００は、ＣＰＵ１００ａ、メモリ１００ｂ、ハードディスクドライブ１００ｃ（以下、ＨＤＤ１００ｃとする）、キーボード１００ｄ、マウス１００ｅ、ディスプレイ１００ｆ、光学式ドライブ１００ｇ、及び、通信回路１００ｈを有している。
【００２８】
ＣＰＵ１００ａは、ＨＤＤ１００ｃに記録されているオペレーティング・システム（ＯＳ）、ロボット動作制御プログラム等その他のアプリケーションに基づいた処理を行う。メモリ１００ｂは、ＣＰＵ１００ａに対して作業領域を提供する。ＨＤＤ１００ｃは、オペレーティング・システム（ＯＳ）、ロボット動作制御プログラム等その他のアプリケーションのプログラム、及び、各種データを記録保持する。
【００２９】
キーボード１００ｄ、マウス１００ｅは、外部からの命令を受け付ける。ディスプレイ１００ｆは、ユーザーインターフェイス等の画像を表示する。光学式ドライブ１００ｇは、ロボット動作制御プログラムが記録されている光学式メディア１００ｐからロボット動作制御プログラムを読み取り、また、他の光学式メディアからその他のアプリケーションのプログラムを読み取る等、光学式メディアからのデータの読み取りを行う。通信回路１００ｈは、ロボットＲＴ、ロボット動作入力装置ＴＭ等の外部の通信機器との情報の送受信を行う。
【００３０】
第２  ロボット動作制御装置１００の動作
ロボット動作制御装置１００の動作について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。ロボット動作制御装置１００のＣＰＵ１００ａは、ロボット動作対象候補物体判断処理（Ｓ７０１）、ロボット動作対象物体決定処理（Ｓ７０３）、使用者動作軌道算出処理（Ｓ７０５）、ロボット動作軌道算出処理（Ｓ７０７）、及び、ロボット動作制御情報生成処理（Ｓ７０９）を実行する。以下において、各処理について説明する。
【００３１】
１．ロボット動作対象候補物体判断処理
ロボット動作対象候補物体判断処理について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。ロボット動作対象候補物体判断処理とは、ロボット視認画像取得装置ＲＴ３０から取得するロボット視認画像情報から、ロボット本体ＲＴ１０の動作の対象となり得る動作対象候補物体（後述）を判断する処理をいう。
【００３２】
まず、ロボットＲＴのロボット視認画像取得装置ＲＴ３０は、取得したロボット視認画像情報をロボット動作制御装置１００に送信する。
【００３３】
ロボット動作制御装置１００のＣＰＵ１００ａは、通信回路１００ｈを介してロボット視認画像情報を取得すると（Ｓ８０１）、ロボット視認画像に表示されている物体の位置、及び、形状を、画像処理技術を用いて判断する（Ｓ８０３）。ＣＰＵ１００ａは、位置、及び、形状を判断した物体を動作対象候補物体とした動作対象候補物体情報を生成し、メモリ１００ｂに記憶保持する（Ｓ８０５）。ＣＰＵ１００ａは、取得したロボット視認画像情報を、使用者が装着している視線情報取得装置ＴＭ３０に、通信回路１００ｈを介して送信する（Ｓ８０７）。
【００３４】
２．ロボット動作対象物体決定処理
動作対象物体決定処理について、図９を用いて説明する。動作対象物体決定処理とは、動作対象候補物体から動作対象物体を決定する処理をいう。
【００３５】
視線情報取得装置ＴＭ３０は、ロボット視認画像情報を取得すると、ロボット視認画像を生成し、ディスプレイに表示する。使用者は、ディスプレイに表示されているロボット視認画像から、動作対象とする物体（以下、動作対象物体）を決定し、動作対象物体に視線を移動させる。使用者の視線の移動にともない、使用者の頭部が移動すると、連動して多関節構造体ＴＭ１０の形状が変化する。多関節構造体ＴＭ１０は、各関節体ＴＭ１１における可動部ＴＭ１２の位置変化を示すポテンショメータＴＭ１３の角度変化値を多関節構造体状態情報としてＣＰＵＴＭ１４を介して、ロボット動作制御装置１００に送信する。同時に、視線情報取得装置ＴＭ３０は、取得した使用者の視線情報をロボット動作制御装置１００に送信する。
【００３６】
ロボット動作制御装置１００のＣＰＵ１００ａは、多関節構造体状態情報及び視線情報を、通信回路１００ｈを介して取得すると（Ｓ９０１）、使用者が動作し始めたか否か、例えば使用者の手が動作し始めたか否かを判断する（Ｓ９０３）。なお、使用者が動作し始めたか否かの判断は、これまでに取得した多関節構造体状態情報から多関節構造体ＴＭ１０の状態が変化したか否かにより判断する。ＣＰＵ１００ａは、使用者が動作し始めたと判断すると、等加速度運動に加速度補正項を付加した動きとして近似して、使用者の動作を算出する（Ｓ９０５）。具体的には、次の式を用いて、使用者の手の動きを算出する。
【数１】
2017196678.tif 000003
【００３７】
次に、ＣＰＵ１００ａは、算出した使用者の動作を用いて、今後の使用者の動作方向を予測し、動作方向予測の確率分布を算出する（Ｓ９０７）。動作方向予測の確率分布を算出する際には、一般的に使用される確率フィルタである粒子フィルタを用いる。
【００３８】
ＣＰＵ１００ａは、視線情報が示す操作者の視線方向を考慮して、動作対象候補物体毎の動作対象可能性指標を算出する（Ｓ９０９）。ここで、動作対象可能性指標とは、動作対象候補物体情報に含まれる動作対象候補物体について、使用者が動作対象とする可能性を示す指標である。ＣＰＵ１００ａは、具体的には、次の式を用いて、動作対象候補物体毎の動作対象可能性指標を算出する。
【数２】
2017196678.tif 000004
【００３９】
動作対象候補物体毎の動作対象可能性指標を算出するにあたり、ＣＰＵ１００ａは、メモリ１００ｂに記憶している視線情報、動作対象候補物体情報、多関節構造体状態情報等を使用する。
【００４０】
ＣＰＵ１００ａは、最も大きい動作対象可能性指標に対応する動作対象候補物体を、動作対象物体と判断する（Ｓ９１１）。なお、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ９０３において、使用者が動作していないと判断すると、ステップＳ１２０３へ進み、現在取得している多関節構造体状態情報に基づき、ロボット動作制御情報を生成する（図１２参照）。
【００４１】
３．使用者動作軌道算出処理
使用者動作軌道算出処理について、図１０を用いて説明する。使用者動作軌道算出処理とは、多関節構造体状態情報を用いて、多関節構造体状態情報に対応する動作の軌道である使用者動作軌道を算出する処理をいう。
【００４２】
ＣＰＵ１００ａは、メモリ１００ｂから多関節構造体状態情報を取得する（Ｓ１００１）。ＣＰＵ１００ａは、取得した多関節構造体状態情報を用いて、ステップＳ９１１で判断した動作対象物体に対する使用者の動作軌道を算出する（Ｓ１００３）。使用者の動作軌道を算出する際には、人の動作モデルと知られる躍度最小モデル（次式参照）を用いて、計測された実際の使用者の動作軌道を、躍度最小モデルに基づいて、フィッティングし、使用者の未来の動作軌道を予測する。
【数３】
2017196678.tif 000005
【００４３】
具体的には、次の式を用いて、評価値Ｅを最小化するｘ０、ｔ０、ｘｆ、ｔｆを算出する。
【数４】
2017196678.tif 000006
【００４４】
４．ロボット動作軌道算出処理
ロボット動作軌道算出処理について、図１１を用いて説明する。ロボット動作軌道算出処理とは、使用者動作軌道で表される使用者の動作を、ロボット本体ＲＴ１０における動作を表すロボット動作軌道に変換する処理をいう。
【００４５】
ＣＰＵ１００ａは、使用者動作軌道における使用者の動作ベクトル（操作速度と動作方向）である使用者動作ベクトルを微小に変化させたロボットの動作ベクトルであるロボット動作ベクトルを算出する（Ｓ１１０１）。具体的には、次の式を用いて、ロボット動作ベクトルを算出する
【数５】
2017196678.tif 000007
【００４６】
さらに、ＣＰＵ１００ａは、使用者動作ベクトルとロボット動作ベクトルとの差を最小とするように次式の評価値Ｊを実時間で最適化する（Ｓ１１０３）。なお、ＣＰＵ１００ａは、モデル予測制御の計算手法を用いて最適化し、最適化の結果として得られたｕ（ｔ）を、毎制御サイクルで用いる。
【数６】
2017196678.tif 000008
【００４７】
これにより、使用者動作ベクトルとロボット動作ベクトルとの差による生ずる使用者の動作とロボット本体ＲＴ１０の動作との間の違和感を最小にする。
【００４８】
５．ロボット動作制御情報生成処理
ロボット動作制御情報生成処理について、図１２を用いて説明する。ロボット動作制御情報生成処理とは、ロボット動作軌道で表される動作を、ロボット本体ＲＴ１０で実行させるための情報を生成する処理をいう。
【００４９】
ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１１０１で算出したロボット動作ベクトルを用いて、ロボット本体ＲＴ１０を実際に動作させるためのロボット動作制御情報を生成する（Ｓ１２０１）。ＣＰＵ１００ａは、生成したロボット制御情報を、通信回路１００ｈを介してロボット本体ＲＴ１０に送信する（Ｓ１２０３）。
【００５０】
ロボット本体ＲＴ１０は、ロボット動作制御情報を取得すると、取得したロボット動作制御情報にしたがって、各部を動作させる。
【００５１】
［その他の実施形態］
（１）ロボット視認画像情報：前述の実施例１においては、ロボット本体ＲＴ１０が動作する方向の画像としてのロボット視認画像情報を、ロボット本体ＲＴ１０の頭部ＲＴ１２に配置されるロボット視認画像取得装置ＲＴ３０を用いて取得するとしたが、例示のものに限定されない。例えば、ロボット本体ＲＴ１０とは別体として、所定位置に配置されるカメラを用いてロボット本体ＲＴ１０が動作する方向の画像を取得するようにしてもよい。
【００５２】
（２）視線情報の取得：前述の実施例１においては、視線情報取得装置ＴＭ３０を用いて取得した使用者の視線に関する視線情報を用いて、動作対象候補物体から動作対象物体を決定するとしたが、詳細な多関節構造体状態情報等、動作対象物体を特定できる情報が使用者動作情報として取得できる場合であれば、視線情報を用いずに、動作対象物体を決定するようにしてもよい。
【００５３】
（３）使用者の動作の入力：前述の実施例１においては、多関節構造体ＴＭ１０を用いて使用者の動作を入力するとしたが、使用者の動作を取得し、ロボット本体ＲＴ１０に動作を入力できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、モーションセンサを用いて使用者の動作を検出したり、使用者の動作を画像により取得し、画像解析を用いて使用者の動作を検出するようにしてもよい。
【００５４】
（４）多関節構造体ＴＭ１０のハードウェア構成：前述の実施例１においては、多関節構造体ＴＭ１０の関節体ＴＭ１１は、１つの可動部ＴＭ１２、つまり、１つの自由度を有するとしたが、２つ以上の可動部ＴＭ１２を有し、２つ以上の自由度を有するようにしてもよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸を中心に可動部を順番に配置せずに、任意の可動部を配置するようにしてもよい。さらに、全ての関節体ＴＭ１１が可動部ＴＭ１２を有するとせずに、一部の関節体ＴＭ１１が、可動部ＴＭ１２を有するようにしてもよい。
【００５５】
（５）ロボット動作制御装置１００のハードウェア構成：前述の実施例１においては、ＣＰＵ１００ａ等を用いてロボット動作制御装置１００を形成するとしたが、所定のプログラムを実行できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、専用のロジック回路を用いてロボット動作制御装置１００に所定のプログラムを実行させるようにしてもよい。
【００５６】
（６）ロボット動作制御プログラム：前述の実施例１においては、ロボット動作制御プログラムは、図７に示す機能を、図８〜図１２に示すフローチャートに沿った処理により実現するとしたが、図７に示す機能を実現するものであれば、例示のものに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係るロボット動作制御装置は、例えば、人型ロボットの動作を、人間の動作によって制御するロボット動作制御システムに使用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１００      ロボット動作制御装置
１００ａ      ＣＰＵ
１００ｂ      メモリ
１００ｃ      ハードディスクドライブ
１００ｄ      キーボード
１００ｅ      マウス
１００ｆ      ディスプレイ
１００ｇ      光学式ドライブ
１００ｈ      通信回路
１００ｐ      光学式メディア
ＲＴ      ロボット
ＲＴ１０      ロボット本体
ＲＴ１１      胴部
ＲＴ１２      頭部
ＲＴ１３      首部
ＲＴ１４      肩部
ＲＴ１５      腕部
ＲＴ１６      肘部
ＲＴ１７      手首部
ＲＴ１８      手指部
ＲＴ１９      ベース部
ＲＴ３０      ロボット視認画像取得装置
ＴＭ      ロボット動作入力装置
ＴＭ１０      多関節構造体
ＴＭ１１      関節体
ＴＭ１２      可動部
ＴＭ１３      ポテンショメータ
ＴＭ１４      ＣＰＵ
ＴＭ３０      ロボット視線情報取得装置
ＴＭ３０      視線情報取得装置
ＴＭ３１      ディスプレイ
ＴＭ３３      視線検知部
ＲＳ      ロボット動作制御システム
【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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