CN102802884B - 移动路径搜索装置及移动路径搜索方法 - Google Patents

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Abstract

一种移动路径搜索装置具有：第一空间确定部（102），在指导者（301）直接调动可动机器人（302）来指导动作的多次直接指导的每一次中，将可动部（508）在直接指导中扫过的三维空间确定为第一空间；空间差分计算部（104），将在多次直接指导中的一次直接指导所确定的第一空间中的、与由在所述一次直接指导之前进行了的直接指导所确定的第一空间不重复的空间计算为第一差分空间；反馈部（105），向所述指导者（301）通知有关第一差分空间的信息；以及路径搜索部（106），在多次直接指导结束后，在由所述多次直接指导所确定的多个第一空间被合成而得到的第一可移动空间内搜索可动部（508）的移动路径。

Description

移动路径搜索装置及移动路径搜索方法
技术领域
本发明涉及基于直接指导来搜索可动机器人的可动部的移动路径的移动路径搜索装置及移动路径搜索方法。
背景技术
提出有以下的技术：指导者直接调动可动机器人来进行指导动作的直接指导(以下，称为“直接调整”)时，自动取得可动机器人的可动部可移动的三维空间(以下，适宜地仅称为“可移动空间”)。并且，利用这样被自动取得的可移动空间，尝试自动搜索自动动作时的最适路径的方法。例如，在非专利文献1所示出的技术中，在直接调整时机器人时自动取得可移动的空间，作为最合适路径的搜索空间来利用。
图32是示出以往的可移动的空间取得处理和最适路径搜索处理的概要的图。在非专利文献1中，指导者201利用被组装于可动机器人202前端的力传感器，通过直接调整来指导动作。通过加上直接调整中可动机器人202自身占有的空间，从而确定可移动的空间203。并且，在被确定的可移动空间203中，能够搜索2点间的移动路径204。总之，可移动空间203作为搜索空间而被利用。可动机器人202通过按照这样所搜索的移动路径204来进行动作，从而能够与障碍物没有干扰地自动作业。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：前田他“使用扫过空间的产业用操纵器的指导”，日本机械学会论文集(C编辑)，74卷737号(2008－1)
然而，在非专利文献1方法中，所确定的可移动空间的容积往往比实际可动机器人可移动的空间的容积小。因此，存在以下问题：将该可移动空间作为搜索空间来利用被搜索的移动路径的最适应性低。
为了得到充分的容积的可移动空间，指导者必须对扩展已经被确定了的可移动空间的动作进行进一步指导。但是，指导者难于知道指导怎样的动作能够有效地扩展可移动空间。因此，存在指导者反复进行试行错误的指导，而使指导的成本的增加这样的问题。
发明内容
因此，本发明是考虑了上述课题而完成的，其目的是提供如下的移动路径搜索装置及移动路径搜索方法：在基于多次直接指导来取得可移动空间的情况下，能够有效地扩展可移动空间。
为了解决所述以往的课题，本发明的一实施方式所涉及的移动路径搜索装置，具有：第一空间确定部，在指导者直接调动可动机器人来指导动作的多次直接指导的每一次中，将可动机器人的可动部在直接指导中扫过的三维空间确定为第一空间；空间差分计算部，将在由所述多次直接指导中的一次直接指导所确定的第一空间中的、与由在所述一次直接指导之前进行了的直接指导所确定的第一空间不重复的空间计算为第一差分空间；反馈部，向所述指导者通知有关所述第一差分空间的信息；以及路径搜索部，在所述多次直接指导结束后，在由所述多次直接指导所确定的多个第一空间被合成而得到的第一可移动空间内搜索所述可动部的移动路径。
根据该结构，能够向指导者通知有关第一差分空间的信息，该第一差分空间为在多次直接指导中的一个直接指导所确定的第一空间中的、与由该一个直接指导之前进行的直接指导所确定的第一空间不重复的第一差分空间。因此，指导者能够参考被通知的信息，进行下一次直接指导。其结果，在基于多次的直接指导取得可移动空间的情况下，在多次的直接指导中能够有效地扩展可移动空间。
根据本发明，在基于多次的直接指导而取得可移动空间的情况下，因为能够将多次的直接指导中的一次直接指导所确定的空间中的、与该一次直接指导之前所进行的直接指导所确定的空间不重复的空间所涉及的信息通知指导者，所以能够有效地扩展可移动空间。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的移动路径搜索装置的基本的功能结构的框图。
图2是表示在本发明的实施方式1的移动路径搜索装置的利用场面的图。
图3是用于说明表现本发明的实施方式1的可移动空间的体元的图。
图4是在本发明的实施方式1的可动机器人的外观图。
图5是表示在本发明的实施方式1的移动路径搜索处理的流程的流程图。
图6是用于说明在本发明的实施方式1的移动空间确定部的内部判断处理的图。
图7是示出在本发明的实施方式1的第1次的直接调整所确定的机器人移动空间的一个例子的图。
图8是示出构成本发明的实施方式1的第1次的直接调整所确定的机器人移动空间的体元的集合的图。
图9是示出在本发明的实施方式1的第2次的直接调整所确定的机器人移动空间的一个例子的图。
图10是示出本发明的实施方式1的到第2次之前的直接调整所确定的构成机器人移动空间的体元的集合的图。
图11是示出在本发明的实施方式1的反馈信息的通知方法的一个例子的图。
图12是示出在本发明的实施方式1的反馈信息的通知方法的另外一个例子的图。
图13是示出在本发明的实施方式1的第3次的直接调整所确定的机器人移动空间的一个例子的图。
图14是示出本发明的实施方式1的到第3次直接调整所确定的构成机器人移动空间的体元的集合的图。
图15是用于说明在本发明的实施方式1的搜索条件的一个例子的图。
图16是示出由本发明的实施方式1的移动路径搜索装置所搜索的移动路径的一个例子的图。
图17是示出本发明的实施方式2的移动路径搜索装置的功能结构的框图。
图18是示出本发明的实施方式2的移动路径搜索装置的利用场面的图。
图19是示出在本发明的实施方式2的移动路径搜索处理的流程图。
图20是用于说明本发明的实施方式2的移动空间确定部的内部判断处理的图。
图21是示出本发明的实施方式2的指导者形状数据库保持的指导者形状数据的一个例子的图。
图22是用于说明本发明的实施方式2的人占有空间确定部的内部判断处理的图。
图23是表示在本发明的实施方式2的移动空间确定部所确定的机器人移动空间的一个例子的图。
图24是用于表示本发明的实施方式2的人占有空间确定部所确定的人占有空间的一个例子的图。
图25是示出在本发明的实施方式2的第1～3次的直接调整所确定的构成第一可移动空间和第二可移动空间的体元的集合的图。
图26是示出在本发明的实施方式2的反馈信息的通知方法的一个例子的图。
图27是示出本发明的实施方式4的移动路径搜索装置的功能结构的框图。
图28是用于说明本发明的实施方式4的指导者的指导姿势的图。
图29是示出本发明的实施方式4的移动路径搜索处理的流程图。
图30是示出本发明的一实施方式所涉及的移动路径搜索装置的功能结构的框图。
图31是本发明的一实施方式所涉及的可移动空间输出装置的功能结构的框图。
图32是示出以往的可移动空间取得处理和最适路径搜索处理概要的图。
具体实施方式
本发明的一个实施方式所涉及的移动路径搜索装置，一种移动路径搜索装置，具有：第一空间确定部，在指导者直接调动可动机器人来指导动作的多次直接指导的每一次中，将可动机器人的可动部在直接指导中扫过的三维空间确定为第一空间；空间差分计算部，将在所述多次直接指导中的一次直接指导所确定的第一空间中的、与由在所述一次直接指导之前进行了的直接指导所确定的第一空间不重复的空间计算为第一差分空间；反馈部，向所述指导者通知有关所述第一差分空间的信息；以及路径搜索部，在所述多次直接指导结束后，在由所述多次直接指导所确定的多个第一空间被合成而得到的第一可移动空间内搜索所述可动部的移动路径。
根据该结构，能够向指导者通知有关第一差分空间的信息，该第一差分空间为在多次直接指导中的一个直接指导所确定的第一空间中的、与由该一个直接指导之前进行的直接指导所确定的第一空间不重复的第一差分空间。因此，指导者能够参考被通知的信息来进行下一次直接指导。其结果，在基于多次直接指导取得可移动空间的情况下，在多次直接指导中能够有效地扩展可移动空间。
另外，所述反馈部优选将所述第一差分空间和由所述一次直接指导之前进行的直接指导所确定的第一空间的体积比作为有关所述第一差分空间的信息进行通知。
根据该结构，能够向指导者通知由一次直接指导所计算出的第一的差分空间和该一次直接指导之前所进行的直接指导所确定的第一的空间的体积比。总之，能够向指导者通知一次直接指导所致的可移动空间的增长率。因此，指导者能够知道一次直接指导对可移动空间的扩展做了哪些贡献。其结果，能够在多次直接指导中有效地扩展可移动空间。
另外，所述第一空间确定部优选将分割三维空间的多个的体元中的、在直接指导中的各定时由所述可动机器人内部所包含的体元的集合所构成的空间，确定为所述第一空间；所述反馈部将构成所述第一差分空间的体元的数量、和构成由在所述一次直接指导之前所进行的直接指导所确定的第一空间的体元的数量之比，作为所述体积比进行通知。
根据该结构，能够利用在确定第一空间时所利用的体元数量来通知体积比，并能够降低用于得到体积比的处理负荷。
另外，优选还具有：第二空间确定部，在所述多次直接指导的每一次中，将所述指导者的身体的至少一部分在直接指导中扫过的三维空间确定为第二空间；以及空间合成部，对由多次直接指导所确定了的多个第一空间被合成而得到的第一可移动空间、与由所述多次直接指导所确定了的多个第二空间被合成而得到的第二可移动空间进行合成，所述空间差分计算部，进一步将所述一次直接指导所确定了的第二空间中的、与由在所述一次直接指导之前进行的直接指导所确定了的第二空间不重复的空间计算为第二差分空间，所述反馈部进一步向所述指导者通知有关所述第二差分空间的信息，所述路径搜索部，在由所述空间合成部所合成的空间内，搜索所述可动部的移动路径，以代替所述第一可移动空间内的搜索。
根据该结构，利用第一空间和第二空间能够得到可移动空间，该第一空间为在直接指导中可动机器人扫过的空间，该第二空间为指导者的身体的至少一部扫过的空间。总之，能够将在直接指导中可动机器人未扫过的空间也加到可移动空间中。因此，因为能得到与仅将可动机器人扫描的空间作为可移动空间的情况相比扩展的可移动空间，所以可搜索更最合适的移动路径。另外，能够将第二差分空间相关的信息与第一差分空间相关的信息分别通知指导者，该第二差分空间为在由一个直接指导所确定的第二空间中的、该一个直接指导之前进行的直接指导所确定的第二空间不重复的差分空间。因此，指导者为了在下一次直接指导中有效地扩展可移动空间，例如，能够知道对可动机器人的可动部及指导者的身体的哪部分的移动路径改善即可。其结果，能够在多次的直接指导中有效地扩展可移动空间。
还有，所述反馈部优选将所述第二的差分空间和此前的一次直接指导之前进行的直接指导所确定的第二空间的体积比，作为与所述第二差分空间有关的信息来进行通知。
根据该结构，能够向指导者能通知一次直接指导所算出的第二差分空间和该一次直接指导之前所进行的直接指导所确定的第二空间的体积比。总之，能够向指导者通知一次直接指导所致的可移动空间的增长率。因此，指导者能够明白一次直接指导对可移动空间的扩展做了哪些贡献。其结果，能够在多次直接指导中有效地扩展可移动空间。
另外，所述第二空间确定部优选在直接指导中的各定时，将在分割三维空间的多个的体元中的、由所述指导者的身体的至少一部分内部所包含的体元的集合所构成的空间，确定为所述第二空间，所述反馈部将构成所述第二差分空间的体元的数量、和构成由在所述一次直接指导之前所进行的直接指导所确定的第二空间的体元的数量之比，作为所述体积比进行通知。
根据该结构，能够利用确定第二空间时所利用的体元数量来通知体积比，并能够降低用于得到体积比的处理负荷。
另外，所述反馈部优选基于所述第一差分空间和所述第二差分空间的比较结果，对有关所述第一差分空间的信息和有关所述第二差分空间的信息的一方进行通知。具体地说，所述反馈部优选在所述第一差分空间比所述第二差分空间小时通知有关所述第一差分空间的信息，在所述第二差分空间比所述第一差分空间小时，通知有关所述第二的差分空间的信息。
根据该结构，能够对指导者通知可动机器人扫过的空间和指导者扫过的空间中的、对可移动空间的扩展贡献小的一方相关的信息。因此，能够在多次直接指导中有效地扩展可移动空间。
另外，进一步还具有姿势差分计算部，对示出所述一次直接指导之前所进行的直接指导开始时的所述指导者的姿势的值、与示出所述一次直接指导开始时的所述指导者的姿势的值的差分进行计算，所述反馈部进一步在开始所述一次直接指导时，进一步基于所计算的差分向所述指导者通知与所述姿势相关的信息。具体地说，所述可动机器人为了所述多次直接指导，具有所述指导者把持的把持部，所述指导者的姿势优选从所述把持部看的所述指导者的肘的方向。
根据该结构，能够将一次直接指导之前紧挨着所进行的直接指导时的姿势、和此后所进行的一次直接指导时的姿势的差异通知指导者。因此，指导者在一次直接指导中，能够根据在一次直接指导前紧挨着所进行直接指导时的姿势变更姿势。其结果，在多次直接指导中，能够有效地扩展可移动空间。
另外，表示所述姿势的值包含第一值和第二值，所述第一值示出在与所述把持部的轴垂直的平面上的所述肘的方向的角度，所述第二值示出所述肘的方向与所述平面成的角度。所述姿势差分计算部，计算所述第一值的差分和所述第二值的差分，所述反馈部优选基于所述第一值的差分和所述第二值的差分的比较结果，通知有关所述姿势的信息。
根据该结构，可基于从把持部看时示出指导者的肘的方向的两个角度与前一次的差分，对指导者通知更加详细的信息。
另外，所述反馈部在所述一次直接指导的之前紧挨着进行的直接指导中，所述第二差分空间比所述第一差分空间小的情况下，优选在所述一次直接指导被开始时通知有关所述姿势的信息。
根据该结构，在指导者扫过的第二空间比可动机器人扫过的第一空间对可移动空间的扩展贡献小的情况下，能够通知有关姿势的信息。总之，在改变姿势的必要性高时，因为能够通知有关身姿势的信息，所以能够有效地扩展可移动空间。
下面对本发明的实施方式，一边参照附图一边进行说明。另外，在以下说明的实施方式，哪一个都示出本发明优选的一个具体例子。总之，以下的实施方式所示出的数值、形状、材料、结构元件、结构元件的配置及连接方式、步骤、步骤的顺序等，主旨是本发明的一个例子，而不是对本发明的限定。基于权利要求书的记载来确定本发明的保护范围。因此，在以下的各实施方式的结构要素中，未被表示本发明最上位概念的独立权利要求所记载的结构元件未必是为了实现本发明的课题所必需的，而是以构成最优选的方式的结构元件来进行说明。
另外，在以下的实施方式中，将多次直接调整中的一次直接调整称为此次的直接调整。另外，将一次的直接调整以前进行的直接调整称为到上次为止的直接调整。另外，将一次的直接调整前紧接着所进行的直接调整，称为上次的直接调整。
(实施方式1)
图1是示出本发明的实施方式1的移动路径搜索装置100的基本的功能结构的框图。如图1所示，移动路径搜索装置100具有机器人形状数据库101、移动空间确定部102、机器人移动空间存储部103、空间差分计算部104、反馈部105、以及路径搜索部106。
机器人形状数据库101保持着表示进行自动作业的可动机器人302的形状的机器人形状数据。
移动空间确定部102相当于第1空间确定部。移动空间确定部102在多次直接调整的每一次中，将可动部在直接调整中扫过的三维空间确定为第一的空间(以下，称“机器人移动空间”)。
具体地说，移动空间确定部102基于可动机器人302的姿势信息和机器人形状数据库101所保持的机器人形状数据，在直接调整的各定时确定可动机器人302占有的三维空间。并且，移动空间确定部102通过在直接调整中的各定时合成可动机器人302占有的三维空间，从而确定机器人移动空间。
机器人移动空间存储部103管理移动空间确定部102确定的机器人移动空间。具体地说，机器人移动空间存储部103例如在内置的存储器等存储表示确定机器人移动空间的空间数据。另外，机器人移动空间存储部103例如也可以在外部的存储装置存储表示机器人移动空间的空间数据。
空间差分计算部104计算第一差分空间。在这里，所谓第一差分空间是指由此次的直接调整所确定的机器人移动空间中的、与由到上次为止的直接调整所确定的机器人移动空间不重复的空间。总之，所谓第一差分空间是被重新追加到第一可移动空间的空间。
反馈部105对指导者301通知与由空间差分计算部104所计算的第一差分空间有关的反馈信息。在本实施方式中，反馈部105将第一差分空间与到上次为止的直接调整所确定的第一空间的体积比作为与第一差分空间有关的反馈信息来进行通知。
路径搜索部106在多次的直接调整被进行之后，在第一的可移动空间内，搜索可动机器人302的可动部的移动路径。所谓第一可移动空间是对由多次直接调整所确定的多个机器人移动空间进行合成的空间。总之，所谓第一可移动空间是多个的机器人移动空间的并集。换言之，所谓第一可移动空间是重叠有多个的机器人移动空间的空间。
具体地说，路径搜索部106基于被给予的搜索条件，在第一可移动空间内能够得到的移动路径中搜索最适合的移动路径。总之，路径搜索部106将第一可移动空间作为搜索空间进行利用，搜索满足搜索条件的最适合的移动路径。在此，搜索条件是指例如是始点及终点的位置、最适应性的评价基准(时间优先或省电力优先等)、或限制条件等。另外，在本实施方式中，移动路径的搜索方法利用以往的搜索方法即可，不需要特别地限定为在移动空间内搜索移动路径的方法。
其次，对于移动路径搜索装置100利用场面进行说明。
图2是示出在本发明的实施方式1的移动路径搜索装置100的利用场面的图。指导者301对可动机器人302的部分、即感知外力的部分用手施加力，并连续地指导可动机器人302应该采取的姿势。在图2中，指导者301通过使可动机器人302的可动部不与障碍物306接触的方式直接从从始点305移动到终点307，从而对可动机器人302指导动作。
接着，对可动机器人302的三维模型被虚拟地配置的三维空间进行说明。三维空间的闭区域由体元(Voxel)表现。体元如图3所示，将固定大小的立方体设为基本单位。距离原点的三维坐标位置为(x，y，z)的体元表现为V(x，y，z)。各体元V(x，y，z)具有示出可动机器人302是否可移动的逻辑值M(x，y，z)。在V(x，y，z)的内部是否具有阻碍可动机器人302移动的障碍物不明确的情况下，逻辑值M(x，y，z)如以下的式(1)所示。
M(x，y，z)＝false(假)  式(1)
另外，在V(x，y，z)的内部不存在妨碍可动机器人302移动的障碍物、且可动机器人302能够进入到V(x，y，z)的情况下，逻辑值M(x，y，z)如以下的式(2)所示。
M(x，y，z)＝true(真)  式(2)
在图3例子中，有影线的体元的逻辑值是false，没有影线的白的体元的逻辑值是true。即，为了避开与障碍物的干涉，可动机器人302必须避开进入影线的空间，并且在没有影线的空间移动。如以下的式(3)所示，可移动空间的逻辑值表现为true的体元的集合。
∪{V(x，y，z)|M(x，y，z)＝true}  式(3)
这样，不论是否接触到障碍物，由体元表现可动机器人302能够到达的三维空间。另外，在指导开始前，全部的体元的逻辑值被设定为false。即，在指导开始前，可动机器人302可到达的全部的空间，是否可以移动是不明确的。
其次，对在本实施方式的可动机器人302进行详细说明。
图4是在本发明的实施方式1的可动机器人302外观图。可动机器人302例如是6轴的垂直多关节机器人。如图4(a)所示，在本实施方式中，可动机器人302物理的构造假设为R－P－P－R－P－R(R转动，P平移)。
在这里，由(JT1，JT2，JT3，JT4，JT5，JT6)表现6个转动轴501～506的角度的组合。通过这6个转动轴501～506的角度的组合，可唯一地决定可动机器人302的姿势。
另外，机器人形状数据库101保持着以线段或者曲线闭区域表现图4所示的机器人的形状的机器人形状数据。因此，如果能提供(JT1，JT2，JT3，JT4，JT5，JT6)，移动空间确定部102能够利用机器人形状数据，唯一地算出可动部508相对固定部507的三维位置。
例如，如图4(b)所示，假设在JT1＝JT2＝JT3＝JT4＝JT5＝JT6＝0[deg]的情况下，可动机器人302被校准为直立的姿势。此时，JT1＝JT2＝JT4＝JT6＝0[deg]且JT3＝JT5＝－90[deg]的情况，可动机器人302成为成为如图4(c)所示的姿势。
指导者301在直接调整时，通过掌握可动机器人302把持部509，对被安装于可动机器人302内部的力传感器增加力，从而能够改变可动机器人302的姿势。
另外，可动机器人302未必一定需要具有如上所述的机械结构的机器人。另外，可动机器人302也可以具有R－P－P－R－P－R以外的机构构造的垂直多关节机器人。或者，可动机器人302也可以是水平多关节机器人。另外，可动机器人302也可以是单轴机器人的组合。
接着，对于如上所述构成的移动路径搜索装置100的各种动作说明。
图5是表示在本发明的实施方式1的移动路径搜索处理的流程图。以下，使用如下的例子进行说明，即、指导者301使可动机器人302一边避开障碍物306一边从始点305向终点307移动的动作来反复进行直接调整。
指导者301掌握可动机器人302的把持部509同时直接调整时，表示各转动轴的角度的值(JT1，JT2，JT3，JT4，JT5，JT6)变化，从而可动机器人302变形。
此时，移动空间确定部102确定可动机器人302的可动部508占有的空间(S601)。具体地说，首先，移动空间确定部102从可动机器人302取得在一定周期T的表示可动机器人302的各转动轴的角度的值作为姿势信息。接着，移动空间确定部102取得被机器人形状数据库101保持的机器人形状数据。并且，移动空间确定部102基于取得的姿势信息和与机器人形状数据，进行构成空间的各体元是不是位于可动机器人302内部的内部判断处理。
内部判断处理是指通过已知的point in polygon test等的手法判断构成某体元的全部的点是否包含在机器人形状数据表示的闭区域中(以下，称为“体元包含在可动机器人302内”)。
在此，体元被可动机器人302包含在内部的情况下，移动空间确定部102判断该体元是可动部508可移动的体元。并且，移动空间确定部102将该体元的逻辑值设为true。另一方面，体元未被可动机器人302包含的情况下，移动空间确定部102不变更对该体元所设定的逻辑值。移动空间确定部102通过这样的内部判断处理，将由逻辑值被设定true的体元的集合确定为可动机器人302可动部508占有的空间。
在这里使用图6，对于步骤S601处理更加详细地说明。
图6是用于说明由在本发明的实施方式1的移动空间确定部102的内部判断处理的图。
在图6中为了使说明简单，示出二元平面射影时的、各体元和可动机器人302一部分的位置关系。如图6所示，被可动机器人302所包含的体元702逻辑值被设定true。即，即使一部分位于可动机器人302外侧，也不改变体元701逻辑值。
在这里，移动空间确定部102判断为被可动机器人302内部所包含的体元的集合R，由以下的式(4)来表示。
R＝∪{V(x，y，z)|M(x，y，z)＝true}  式(4)
在这里，体元的集合R相当于在直接调整中的一个定时被可动机器人302所占有的空间。
在这里，指导者301只要不指示第k次(k为1以上的整数)的直接调整的结束，则继续步骤S601的处理。总之，移动空间确定部102在从指导者301受理第k次的直接调整的结束指示之前，以一定周期T反复内部判断处理(S602)。
其结果，第k次的直接调整结束时，体元的集合R成为被判断为在第k次的直接调整中的各定时、被可动机器人302内部包含一次的体元的集合。这样得到的体元的集合R相当于在第k次的直接调整中可动机器人302的可动部508扫过的机器人移动空间。
其次，在第k次的直接调整结束之后，机器人移动空间存储部103在存储器等存储表示在第k次的直接调整所确定的机器人移动空间的空间数据(S603)。
接着，空间差分计算部104在此次(k次)的直接调整中所确定了的机器人移动空间中，将与到上次(第k－1次)为止的直接调整所确定的机器人移动空间不重复的空间计算为第一差分空间(S604)。具体地说，空间差分计算部104例如利用被存储在存储器等的空间数据算出第一差分空间。
其次，反馈部105对指导者301通知有关第一差分空间的信息(S605)。具体地说，反馈部105将第一差分空间、与到上次为止的直接调整所确定的机器人移动空间的体积比，作为与第一差分空间相关的信息进行通知。
在这里，在从指导者301接受直接调整的反复的指示的情况下(S606为“是”)，返回到步骤S601处理，进行第(k+1)次的直接调整。另一方面，在从指导者301未接受直接调整的反复的指示的情况下(S606为“否”)，路径搜索部106在到第k次为止的直接调整所确定的多个的机器人移动空间被合成而得到的第一移动可移动空间内、搜索可动机器人302的可动部508的移动路径(S607)。
这样，移动路径搜索装置100基于多次的直接调整，搜索可动机器人302的可动部508的移动路径。
其次，使用图7～图14对图5步骤S603～S605处理进行更加详细地说明。首先，使用图7及图8，对第1次的直接调整结束时的处理进行说明。另外，在第1次的直接调整前，体元的集合R_all被初始化为φ(空集)。
图7是示出由在本发明的实施方式1的第1次的直接调整所确定的机器人移动空间801的一个例子的图。另外，图8是示出由在本发明的实施方式1的第1次的直接调整所确定的构成机器人移动空间801的体元的集合R[1]的图。
首先，机器人移动空间存储部103在存储器等存储示出由第1次的直接调整而的到的体元的集合R[1]的空间数据。
其次，空间差分计算部104如以下的式(5)来计算如由图8所示的第1次的直接调整所得到的体元的集合R[1]和R_all(在这里空集)的差分DR。
DR＝|R[1]－R_all|＝106  式(5)
是这里，A－B是A∩(B的补集)的简写，|A|是A的元素个数。另外，R_all是构成由到上次为止的直接调整所确定的机器人移动空间被合成的空间的体元的集合。总之，R_all相当于由到上次为止的直接调整所得到的第一可移动空间。
这样，空间差分计算部104将此次的直接调整所确定的机器人移动空间中的、与到上次为止的直接调整所确定的机器人移动空间不重复的空间计算为第一差分空间。并且，空间差分计算部104将构成算出的第一差分空间的体元的数量计算为差分DR。
另外，因为是在这里第1次的直接调整，所以R_all是空集。因此，空间差分计算部104也可以计算差分DR。还有，不计算差分DR时，反馈部105不对指导者301通知反馈信息。
其次，使用图9～图12说明第2次的直接调整结束时的处理。
图9是示出由在本发明的实施方式1的第2次的直接调整所确定的机器人移动空间1001一个例子的图。另外，图10是示出构成由在本发明的实施方式1的到第2次为止的直接调整所确定的机器人移动空间的体元的集合的图。
另外，在进行以下的处理之前，机器人移动空间存储部103使用由第1次的直接调整所得到的体元的集合R[1]，以如下的方式更新体元的集合R_all。
R_all←R_all∪R[1]
首先，机器人移动空间存储部103在存储器等存储表示由第2次的直接调整得到的体元的集合R[2]等的空间数据。
其次，空间差分计算部104计算由第2次的直接调整得到的体元的集合R[2]、与由到上次为止的直接调整所得到的体元的集合R_all的差分DR。总之，空间差分计算部104将由第2次的直接调整所确定的机器人移动空间中、与由第1次的直接调整所确定的机器人移动空间不重复的空间计算为第一差分空间。并且，空间差分计算部104将构成算出的第一差分空间的体元的数量计算为差分DR。
为了使说明简单，与图6相同，使用图10对以下的处理进行说明，在图10中示出将在三维空间的体元投影到二维平面投影时的体元。在图10中，差分DR和所谓|R_all|成为以下的值。
DR＝|R[2]－R_all|＝31
|R_all|＝106
空间差分计算部104将通过这样而得到的差分DR和|R_all|作为差分信息输出到反馈部105。
反馈部105对指导者301通知R_all的增长率为31/106＝29.2％。总之，反馈部105将构成第一差分空间的体元的数量、与构成由到第1次为止的直接调整所确定的机器人移动空间的体元的数之比向指导者301进行通知。由此，指导者301能够知道此次的直接调整对可移动空间的扩展做了多少贡献。
另外，在本实施方式中，因为各体元的体积相同，所以体元数量之比相当于体积之比。总之，反馈部105能够利用体元的数量通知体积比，并能够降低用于得到体积比的处理负荷。
还有，作为通知方法，反馈部105例如对图11所示，在显示器显示示出被计算的比的数值即可。或者，反馈部105例如也可以如图12所示，利用声音合成，读出表示被计算的比的数值。
其次，使用图13及图14，对第3次的直接调整结束时的处理进行说明。
图13是表示由在本发明的实施方式1的第3次的直接调整所确定的机器人移动空间1201一个例子的图。另外，图14是示出构成由在本发明的实施方式1的到第3次为止的直接调整所确定的机器人移动空间的体元的集合的图。
另外，在进行以下的处理之前，机器人移动空间存储部103使用由第2次的直接调整所得到的体元的集合R[2]，对体元的集合R_all进行如下地更新。
R_all←R_all∪R[2]
首先，机器人移动空间存储部103将表示由第3次的直接调整而得到的体元的集合R[3]的空间数据存储到存储器等。
其次，空间差分计算部104对由第3次的直接调整所得到的体元的集合R[3]、与由到上次为止的直接调整而得到的体元的集合R_all的差分DR进行计算。即，空间差分计算部104将在第3次的直接调整所确定的机器人移动空间中、与由到第2次为止的直接调整所确定的机器人移动空间不重复的空间计算为第一差分空间。并且，空间差分计算部104将构成算出的第一差分空间的体元的数量计算为差分DR。
为了使说明简单，与图6及图10相同，使用表示对将在三维空间的体元投影到二维平面时的体元的图12，对以下的处理进行说明。在图12中，差分DR和|R_all|为以下的值。
DR＝|R[3]－R_all|＝13
|R_all|＝137
空间差分计算部104将这样得到的差分DR和|R_all|作为差分信息输出到反馈部105。
反馈部105向指导者301通知由R_all的增长率13/137＝9.49％。总之，反馈部105将构成第一差分空间的体元的数量、与构成由到第2次为止的直接调整所确定的机器人移动空间的体元的数量之比向指导者301进行通知。
由此，指导者301能够认识到第一可移动空间的增长率比第2次的直接调整的时减少。即，指导者301能够理解为了扩大可移动空间，在下一次的直接调整中，需要从到这次为止的移动路径指导略微变更了的移动路径。因此，如果在下一次直接调整中能变更移动路径，指导者301通过指导被变更的移动路径，能够有效地扩展可移动空间。或者，如果在下一次的直接调整中改变路径是困难的，则指导者301能指示很快地结束直接调整。
其次，使用图15及图16对图5的步骤S607处理进行更加详细地说明。
图15是用于说明在本发明的实施方式1的搜索条件的一个例子的图。另外，图16是示出由本发明的实施方式1的移动路径搜索装置100所搜索的移动路径的一个例子的图。另外，图15以及图16是为了使说明简单，示出将三维空间投影到了二维平面时的图。
如图15所示，路径搜索部106以使可动机器人302的可动部508前端以最短时间从始点1501移动到终点1502作为搜索条件，搜索移动路径。在本实施方式的移动路径搜索装置100的路径搜索中，如图16所示，将通过指导者301进行多次直接调整所确定的可移动空间作为搜索空间来使用。因此，如图16所示，能够将垂直多关节机器人能够以最快速移动的圆弧形的路径作为移动路径1601来进行搜索。
如上所述，根据本实施方式涉及的移动路径搜索装置100能将由此次的直接调整所确定的机器人移动空间中的、与由到上次为止的直接调整所确定的机器人移动空间不重复的第一差分空间相关的信息向指导者301进行通知。因此，指导者将被通知的信息作为参考，能够进行下一次的直接调整。其结果，在基于多次直接调整而取得可移动空间的情况下，在多次的直接调整中能够有效地扩展可移动空间。例如，以比往少的直接调整的次数能获得与以往同等的容积的可移动空间。
另外，在本实施方式中，反馈部105对指导者301通知体元的数量之比，但未必一定需要通知体元数量之比。例如，反馈部105也可以通知体元的数量。再例如，反馈部105也可以将扩展了的第一可移动空间的情形直接地可视地通知指导者301。例如，反馈部105也可以在各次的直接调整结束时，在显示器显示图8、图10或图14示出的内容。由此，指导者301能够直接地知道使可动机器人302通过三维空间的哪个部分，可移动空间是否进一步扩展。
(实施方式2)
下面，本发明的实施方式2，一边参照图面一边进行说明。另外，在以下，对于与实施方式1共同的部分，适宜地省略说明。
另外，在本实施方式的移动路径搜索装置1700，在直接调整中指导者301身体扫过的空间也作为移动路径的搜索空间来利用这点，是与在实施方式1的移动路径搜索装置100的主要的不同。
图17是示出本发明的实施方式2的移动路径搜索装置1700的基本的功能结构的框图。并且，在图17中对于与图1相同的结构元件赋予相同的符号并省略说明。
对图17为使表示，移动路径搜索装置1700与在对图1示出的实施方式1的移动路径搜索装置100相同，具有机器人形状数据库101、移动空间确定部102、以及机器人移动空间存储部103。另外，移动路径搜索装置1700具有指导者位置检测部1703、指导者形状数据库1704、人占有空间确定部1705、人占有空间存储部1707、空间差分计算部1708、反馈部1709、空间合成部1710、以及路径搜索部1711。
指导者位置检测部1703检测指导者301的身体的至少一部分的三维位置。在本实施方式中，指导者位置检测部1703检测对可动机器人302指导动作的指导者301的肘的三维位置。另外，指导者位置检测部1703未必一定需要检测出肘的三维位置，例如也可以检测出肩或者手腕等的关节部位的三维位置。另外，指导者位置检测部1703除了肘的三维位置之外，例如也可以查出肩或者手腕等的三维位置。
指导者形状数据库1704保持着表示指导者301身体的至少一部分的形状的指导者形状数据。在本实施方式中，指导者形状数据库1704保存着表示指导者301下臂的形状的指导者形状数据。另外，指导者形状数据库1704也可以进一步保存表示指导者301上臂的形状的指导者形状数据。另外，指导者形状数据库1704也可以保存表示指导者301全身的形状的指导者形状数据。
人占有空间确定部1705相当于第二空间确定部。人占有空间确定部1705，在多次的直接调整的每一次中，将指导者301身体的至少一部分在直接调整中扫过的三维空间确定为第二空间(下面，称为“人占有空间”)。在本实施方式中，人占有空间确定部1705在直接调整中确定指导者301的下臂扫过的三维空间为人占有空间。
人占有空间存储部1707管理人占有空间确定部1705所确定人占有空间。具体地说，人占有空间存储部1707例如在内置的存储器等存储被确定了的示出人占有空间的空间数据。另外，人占有空间存储部1707，例如也可以在外面的存储装置存储表示人占有空间的空间数据。
空间差分计算部1708除了算出与实施方式1相同的第一差分空间之外，还算出第二差分空间。在这里，所谓第二差分空间是指在此次的直接调整所确定的人占有空间中的、与由到上次为止的直接调整所确定的人占有空间不重复的空间。
反馈部1709除了有关第一差分空间的反馈信息之外、还将有关第二差分空间的反馈信息向指导者301进行通知。
空间合成部1710对第一可移动空间和第二可移动空间进行合成。总之，空间合成部1710计算第一可移动空间和第二可移动空间的并集。在这里，所谓第一可移动空间是根据多次直接调整所确定的多个的机器人移动空间所合成的空间。还有，所谓第二可移动空间是对由多次的直接调整所确定的多个的人占有空间所合成的空间。
路径搜索部1711不在第一可移动空间内，而在由空间合成部1710所合成的空间内搜索可动机器人302的可动部508的移动路径。
其次，对于移动路径搜索装置1700利用场面进行说明。
图18是示出在本发明的实施方式2的移动路径搜索装置1700的利用场面的图。在图18中指导者301用手抓住作为可动机器人302一部分的把持部。并且，指导者301通过使可动机器人302的可动部不与障碍物306接触的方式直接从从始点305移动到终点307，从而对可动机器人302指导动作。
指导者301的肘安装有三维位置测量装置1803。另外，在工作环境内(例如，设置有可动机器人302的房间的天棚或者壁等)设置有位置传感装置1804。所谓三维位置测量装置1803和位置传感装置1804，例如，实现利用UWB(Ultra Wide Band：超宽带)的公知技术的室内GPS(Global Positioning System：全球定位系统)等。总之，指导者位置检测部1703具有三维位置测量装置1803和位置传感装置1804。并且，位置传感装置1804检测出安装有三维位置测量装置1803的、指导者301的身体的一部分的三维位置。
接着，对于如上所述构成的移动路径搜索装置1700的各种动作说明。
图19是示出在本发明的实施方式2的移动路径搜索处理的流程图。以下，指导者301使用对可动机器人302反复进行一边避开障碍物306一边从始点305向终点307移动的动作直接调整的例子，来进行说明。
指导者301掌握可动机器人302把持部509同时进行直接调整时，表示各转动轴的角度的值(JT1，JT2，JT3，JT4，JT5，JT6)变化，从而可动机器人302变形。此时，移动空间确定部102与实施方式1步骤S601相同地确定可动机器人302的可动部508占有的空间(S1901)。具体地说，移动空间确定部102如图20所示，确定被可动机器人302内部所包含的体元(逻辑值被设定true的体元)的集合R。
接着，指导者位置检测部1703利用三维位置测量装置1803和位置传感装置1804，检测指导者301肘的三维位置G_h(S1902)。
接着，人占有空间确定部1705确定指导者301下臂占有的空间(S1903)。在这里，说明步骤S1903处理的详细之前，使用图21，对有关指导者形状数据库所保存的指导者形状数据进行说明。
图21是示出在本发明的实施方式2的指导者形状数据库1704保持的指导者形状数据的一个例子的图。指导者形状数据库1704保持着表示指导者301下臂的近似形状的数据。指导者301下臂例如由图21所示的以圆柱形状的三维模型2201来表示。圆柱形状的三维模型2201由2个数值参数(半径r和高h)所规定。
在本实施方式中，半径r和高h，例如是由指导者301经由未图示的输入部预先输入的值。另外，三维模型2201未必一定需要由半径r和根据高h来规定。例如，三维模型也可以由圆周长和高度来规定。
另外，半直径r优选指导者301下臂中外周最短的部分的半径。由此，通过将指导者301下臂过大地模型化，从而能抑制存在障碍物的空间被计算为可移动空间。
另外，指导者301下臂的三维模型未必一定需要由圆柱形状表示，也可以由实际更加接近的下臂的形状来表示。但是，三维模型的形状越复杂内部判断处理的负荷越大。因此，三维模型的形状如本实施方式所示，优选比较简单的情况。
人占有空间确定部1705使用这样指导者形状数据库1704所保持的指导者形状数据，确定指导者301下臂占有的空间。具体地说，人占有空间确定部1705利用指导者301的肘的三维位置G_h和可动机器人302的把持部509的三维位置G_r，在三维空间虚拟地配置指导者形状数据示出的三维模型2201。并且，人占有空间确定部1705对配置在三维空间的三维模型2201进行内部判断处理。
图22是用于说明在本发明的实施方式2的人占有空间确定部1705的内部判断处理的图。如图22所示，人占有空间确定部1705将在构成三维空间的体元中的、被三维模型2201内部所包含的体元的逻辑值设定为true。像这样，人占有空间确定部1705判断为被指导者301的三维模型2201内部包含的体元的集合H，由以下的式(6)所表示。
H＝∪{V(x，y，z)|M(x，y，z)＝true}  式(6)
该体元的集合H相当于指导者301身体的至少一部分在直接调整中的一个定时所占有的空间。
在这里，指导者301只要第k次的直接调整指示没有结束，则继续步骤S1901～S1903的处理。总之，人占有空间确定部1705在从指导者301到接受第k次的直接调整的结束指示之前，在一定周期T内反复内部判断处理(S1904)。
其结果，第k次的直接调整结束时，体元的集合R及H成为被判断为在第k次的直接调整中的各定时被可动机器人302或被指导者301内部包含一次的体元的集合。
这样得到的体元的集合R相当于在第k次的直接调整中可动机器人302的可动部508扫过的机器人移动空间。另外，像这样得到的体元的集合H相当于第k次的直接调整中指导者301身体的至少一部扫过的人占有空间。
图23是表示由在本发明的实施方式2的移动空间确定部102确定的机器人移动空间2101一个例子的图。另外，图24是表示由在本发明的实施方式2的人占有空间确定部1705所确定的人占有空间2401的一个例子的图。
如图23及图24所示，在第k次的直接调整结束之后，由移动空间确定部102及人占有空间确定部1705确定机器人移动空间2101和人占有空间2401。
所谓机器人移动空间存储部103和人占有空间存储部1707将像这样在第k次的直接调整所确定的示出机器人移动空间2101的空间数据或表示人占有空间2401的空间数据存储在存储器等(S1905)。
接着，空间差分计算部1708除了第一差分空间之外，还计算第二差分空间(S1906)。在这里，所谓第二差分空间是指由在此次的直接调整所确定的人占有空间中的、与到上次为止的直接调整所确定的人占有空间不重复的空间。具体地说，空间差分计算部1708例如利用被存储在存储器等的空间数据，算出第一差分空间和第二差分空间。
接着，反馈部1709除了有关第一差分空间的信息之外，还对指导者301通知有关第二差分空间的信息(S1907)。具体地说，反馈部1709将第二差分空间、与由到上次为止的直接调整所确定的人占有空间的体积比作为有关第二差分空间的信息来进行通知。
在这里，如果从指导者301接受直接调整的反复的指示的情况下(S1908为“是”)，则返回到步骤S1901的处理，并进行第(k+1)次的直接调整。另一方面，在未从指导者301接受直接调整的反复的指示的情况下(S1908为“否”)，空间合成部1710对第一可移动空间和第二可移动空间进行合成(S1909)。所谓第二可移动空间，是根据到第k次为止的直接调整所确定的多个的人占有空间被合成的空间。
并且，路径搜索部1711在被合成的可移动空间内，搜索可动机器人302的可动部508移动路径(S1910)。
这样，移动路径搜索装置1700基于多次的直接调整，搜索可动机器人302的可动部508的移动路径。
接着，使用图25，对图19步骤S1905～S1907处理进行更加详细地说明。
图25是表示由在本发明的实施方式2的第1～3次的直接调整所确定的构成第一可移动空间和第二可移动空间的体元的集合的图。具体地说，是图25(a)和(b)是示出由第1次的直接调整所确定的构成第一可移动空间及第二可移动空间的体元的集合的图。另外，图25(c)和(d)是示出由到第2次为止的直接调整所确定的构成第一可移动空间及第二可移动空间的体元的集合的图。另外，图25(e)和(f)是示出由到第3次为止的直接调整所确定的构成第一可移动空间及第二可移动空间的体元的集合的图。
另外，在第1次的直接调整之前，构成第一可移动空间的体元的集合R_all和构成第二可移动空间的体元的集合H_all被初始化为φ(空集)。
首先，机器人移动空间存储部103将表示由第1次的直接调整得到的体元的集合R[1]的空间数据存储在存储器等。另外，人占有空间存储部1707将示出由第1次的直接调整而得到的体元的集合H[1]的空间数据存储到存储器等。另外，因为是第1次的直接调整，所以不进行第一差分空间及第二差分空间的计算和反馈信息的通知。
其次，使用图25(c)和(d)对第2次的直接调整结束时的处理进行说明。另外，在进行以下的处理之前，机器人移动空间存储部103和人占有空间存储部1707使用由第一次直接调整得到的体元的集合R[1]或H[1]，以如下的方式对体元的集合R_all或H_all进行更新。
R_all←R_all∪R[1]
H_all←H_all∪H[1]
并且，机器人移动空间存储部103将表示由第2次的直接调整得到的体元的集合R[2]的空间数据在存储器等进行存储。另外，人占有空间存储部1707将表示由第2次的直接调整得到的体元的集合H[2]的空间数据在存储器等进行存储。
其次，空间差分计算部1708对由第2次的直接调整得到的体元的集合R[2]、与由到上次为止的直接调整所得到的体元的集合R_all的差分DR进行计算。在图25(c)中，差分DR和|R_all|为以下的值。
DR＝|R[2]－R_all|＝15
|R_all|＝182
并且，空间差分计算部1708对由第2次的直接调整得到的体元的集合H[2]、与由到上次为止的直接调整得到的体元的集合H_all的差分DH进行计算。在图25(d)中，差分DH和|H_all|为以下的值。
DH＝|H[2]－H_all|＝11
|H_all|＝33
空间差分计算部1708将通过这样得到的差分DR、|R_all|、差分DH、以及|H_all|作为差分信息输出到反馈部1709。
反馈部1709对指导者301通知R_all的增长率为15/182＝8.24％、H_all的增长率为11/33＝33.33％。总之，反馈部1709除了有关第一差分空间的信息之外，还通知有关第二差分空间的信息。在这里，有关第二差分空间的信息是构成第二差分空间的体元的数量、与构成由第1次的直接调整所确定的人占有空间的体元的数量之比。
另外，作为通知方法，反馈部1709例如图26所示，在显示器显示出所计算的比的数值即可。或者，反馈部1709也可以利用声音合成，读出表示所计算的比的数值。
接着，使用图25(e)和(f)对第3次的直接调整结束时的处理进行说明。另外，在进行以下的处理之前，所谓机器人移动空间存储部103和人占有空间存储部1707使用由第2次的直接调整得到的体元的集合R[2]及H[2]，以如下的方式更新体元的集合R_all及H_all。
R_all←R_all∪R[2]
H_all←H_all∪H[2]
并且，机器人移动空间存储部103将示出由第3次的直接调整而得到的体元的集合R[3]的空间数据存储到存储器等。另外，人占有空间存储部1707将示出由第3次的直接调整而得到的体元的集合H[3]的空间数据存储到存储器等。
其次，空间差分计算部1708对由第3次的直接调整所得到的体元的集合R[3]、和到上次为止的直接调整所得到的体元的集合R_all的差分DR进行计算。在图25(e)中，差分DR和|R_all|为以下的值。
DR＝|R[3]－R_all|＝9
|R_all|＝197
并且，空间差分计算部1708，计算根据第3次的直接调整所得到的体元的集合H[3]、和由到上次为止的直接调整所得到的体元的集合H_all的差分DH。在图25(f)中，差分DH和|H_all|为以下的值。
DH＝|H[3]－H_all|＝11
|H_all|＝44
空间差分计算部1708将这样得到的差分DR、|R_all|、差分DH、以及|H_all|作为差分信息输出到反馈部1709。
反馈部1709对指导者301通知R_all的增长率为9/197＝4.57％、H_all的增长率为11/44＝25.00。总之，反馈部1709除了有关第一差分空间的信息之外，还通知有关第二差分空间的信息。在这里，有关第二差分空间的信息是构成第二差分空间的体元的数量、与构成由到第2次为止的直接调整所确定的人占有空间的体元的数量之比。
其结果，指导者301发现由机器人移动空间的可移动空间的增长率减少。因此，如果能够稍微变更在直接调整的可动部508移动路径，则指导者301在下一次的直接调整中，通过变更移动路径能够有效效地扩展可移动空间。
或者，如果可动部508的移动路径的变更困难，则指导者301在下一次的直接调整中，通过改变可动机器人302的把持部509握住方法，从而也能够有效地扩展可移动空间。
另外，指导者301再判断第一可移动空间和第二可移动空间都不能进行以上扩展，则能够快速地指示直接调整的结束。
如上所述，根据本实施方式所涉及的移动路径搜索装置1700，利用直接调整中可动机器人302扫过的机器人移动空间和指导者301身体的至少一部扫过的人占有空间能得到可移动空间。即，在直接调整中可动机器人302未扫过的空间也能加到可移动空间。因此，因为与仅将可动机器人302扫过的空间作为可移动空间的情况相比，能得到扩展了的可移动空间，所以能够搜索更合适的移动路径。
另外，除了第一差分空间的信息之外，也能够将由此次的直接调整所确定的人占有空间中、与到上次为止的直接调整所确定的人占有空间不重复的第二差分空间有关的信息向指导者301进行通知。因此，指导者301为了在下一次的直接调整中有效地扩展可移动空间，例如，能够知道对可动机器人302的可动部508及指导者301身体的哪部分的移动路径想办法即可。其结果，在多次的直接调整中能够有效地扩展可移动空间。
(实施方式3)
下面对本发明的实施方式3，一边参照图面一边进行说明。再者，在以下，对于与实施方式2共同的部分，适宜地省略说明。
另外，在本实施方式的路径搜索装置，根据第一差分空间和第二差分空间比较结果，对指导者301通知的变更内容的点与在实施方式2的路径搜索装置不同。另外，在本实施方式的路径搜索装置的功能结构因为与在实施方式2的路径搜索装置相同，所以省略图示。
本实施方式中，反馈部1709基于第一差分空间和第二差分空间比较结果，通知与第一差分空间有关的信息和与所述第二差分空间有关的信息的一方。具体地说，反馈部1709在第一差分空间比第二的差分空间小时，通知有关第一差分空间的信息。另一方面，在第二差分空间比第一差分空间小时，反馈部1709通知有关第二差分空间的信息。更具体地说，反馈部1709对体元的集合R_all和体元的集合H_all的体元数量的增加量进行比较。并且，反馈部1709基于其比较结果，对指导者301通知用于使指导者301在直接调整中的需要想办法的移动路径的信息。
即，在第一可移动空间的增加量少的情况下，反馈部1709对指导者301反馈“对直接调整时的机器人的移动路径周全考虑”。另一方面，在第二可移动空间的增加量少的情况下，反馈部1709对指导者301反馈“对直接调整时的持法周全考虑”。
例如，如图25(c)和(d)所示，在DR＝15，DH＝11的情况下，因为DH比DR小，所以反馈部1709在显示器显示指示有“对直接调整时的持法周全考虑”的消息。
再例如，如图25(e)和(f)所示，在DR＝9、DH＝11的情况下，因为DR比DH小，所以反馈部1709在显示器显示指示有“对直接调整时的机器人的移动路径周全考虑”的消息。
如上所述，根据本实施方式所涉及的移动路径搜索装置1700，指导者301能够在下一次的直接调整中迅速判断应该稍稍变更可动部508移动路径或是变更可动机器人302的持法，从而能够有效地扩展可移动空间。
(实施方式4)
下面对本发明的实施方式4，一边参照图面一边进行说明。另外，在以下，对于与实施方式2相同的部分，适当地省略说明。
另外，在本实施方式的移动路径搜索装置2800在通知与开始直接调整时的指导者301的姿势有关的信息这点上与实施方式3不同。
图27是示出本发明的实施方式4的移动路径搜索装置的基本的功能结构的框图。另外，在图27中对于与图17相同的构成元件赋予相同的符号并省略说明。
指导者位置检测部2803进一步检测指导者301的姿势。具体地说，指导者位置检测部2803在指导开始时检测从把持部509看的三维位置测量装置1803的方向。在本实施方式中，三维位置测量装置1803被安装于指导者301的肘部。因此，指导者位置检测部2803将从把持部509来看的指导者301肘的方向检测为指导者301的姿势。
三维位置测量装置1803方向如图28所示由2个转动角θ和φ所表示。该θ的值相当于第一值，φ的值相当于第二值。
更具体地说，根据可动机器人302姿势可知把持部509的中心位置2703、和放置有把持部509的虚拟的平面2705的法线矢量2701。另外，该法线矢量2701的方向相当于把持部509轴的方向。
因此，如果将θ的基准位置(θ＝0)预先设置为平面2705的一定位置2702，将φ的基准位置(φ＝0)设为平面2705，则指导者位置检测部2803根据三维位置测量装置1803的位置，能够求出θ(0≤θ<2π)和φ(－π/2≤φ≤π/2)。
另外，在本实施方式中，θ从可动部508前端部看以反时针转动来进行测量。还有，以将可动部508前端侧为正的角度，与之相反侧为负的角度来测量φ。
在这里，将从开始第k次的指导时的把持部509看的三维位置测量装置1803方向，分别设为θ(k)、φ(k)。
姿势差分计算部2812对表示开始上次的直接调整时的指导者301的姿势的值、和表示开始此次的直接调整时的指导者301的姿势的值的差分进行计算。另外，在本实施方式中，指导者301姿势是从把持部509看的指导者301肘的方向。具体地说，姿势差分计算部2812，计算θ的差分和φ的差分。
反馈部2809在直接调整被向开始时，根据被计算的差分对指导者301通知有关姿势的信息。具体地说，反馈部2809基于θ的差分和φ的差分的比较结果，通知有关姿势的信息。
另外，反馈部2809在上次的直接调整中第二差分空间比第一差分空间小的情况下，优选在开始此次的直接调整时通知有关姿势的信息。
接着，对于如上所述构成的移动路径搜索装置2800的各种动作说明。
图29是表示在本发明的实施方式4的移动路径搜索处理的流程的流程图。并且，在图29中对于与图19相同的步骤，赋予相同的符号并适当地省略说明。
反馈部2809针对R_all的体元增加量，在H_all的体元增加分少的情况下，在显示器显示指示“对直接调整时的持法周全考虑”的消息的(S1907)。
在这里，直接调整被重复时(S1908的“是”)，指导者位置检测部2803检测指导者301的姿势(S2911)。具体地说，指导者位置检测部2803例如在指导者301按下用于指示开始第(k+1)次的直接调整的按钮时，检测θ和φ。
并且，指导者301在紧接着开始第(k+1)次的直接调整之前，反馈部2809根据指导者位置检测部2803，取得θ(k+1)、φ(k+1)、θ(k)、和φ(k)。
并且，如下所示，反馈部2809在显示器显示有关姿势的信息(S2912)。
即，在|θ(k+1)－θ(k)|<|φ(k+1)－φ(k)|的情况下，反馈部2809，在显示器上显示用于指示“肘的位置不变而转动手腕”的消息。相反，在|φ(k+1)－φ(k)|≤|θ(k+1)－θ(k)|的情况下，反馈部2809在显示器上显示用于指示“手腕就那样而改变肘的位置”的消息。
如上所述，根据本实施方式涉及的移动路径搜索装置2800，指导者301在被指示在直接调整中周全考虑机器人的持法时，能够容易地知道臂和手如何变更即可，并能够有效地扩展可移动空间。
另外，在本实施方式中，反馈部2809显示了用于指示“肘的位置不变而转动手腕”的消息，但未必一定需要显示这样的消息。例如，反馈部2809也可以将示出预先保持的保持方法的图像显示为与姿势有关的信息。
另外，在本实施方式，姿势差分计算部2812计算角度θ的差分和角度φ的差分的双方，也可以仅计算角度θ的差分和角度φ的差分的一方。例如，姿势差分计算部2812可以仅计算角度θ的差分。这个情况，例如，反馈部2809在差分比阈值小的情况下，也可以对指导者301通知用于将把持把持部509的手(例如右手)变更为相反的手(例如左手)的信息。
以上，对本发明的一个实施方式所涉及的移动路径搜索装置基于实施方式进行了说明，但本发明不限于这些的实施方式。在不超出本发明的主旨的范围内，在本实施方式中实施的本领域技术人员所能够想到的各种变形，以及对不同的实施例中的构成要素进行的组合而构成的实施方式均包括在本发明的范围内。
例如，在上述实施方式1～4中，指导者301用臂进行了直接调整，但例如即使用脚来进行了直接调整的情况下，也能适用本发明。这种情况下，人占有空间确定部1705只要在直接调整中确定指导者301的脚扫过的空间即可。另外，姿势差分计算部2812计算表示脚的姿势的值的差分即可。
还有，本发明的一个实施方式所涉及的移动路径搜索装置，不需要预备在上述实施方式1～4的移动路径搜索装置具有的结构元件的全部。例如，移动路径搜索装置也可以由图30所示而被构成。
图30是表示本发明的一实施方式所涉及的移动路径搜索装置10的功能结构的框图。对图30表现的移动路径搜索装置10具有移动空间确定部102、空间差分计算部104、反馈部105、和路径搜索部106。总之，移动路径搜索装置10不一定需要具备机器人形状数据库101、和机器人移动空间存储部103。这种情况下，移动路径搜索装置10通过未图示的通信部或者输入部等取得机器人形状数据即可。另外，保持移动空间确定部102保持示出过去确定了的机器人移动空间的空间数据即可。
另外，本发明也可作为可移动空间输出装置20来实现。图31是示出本发明的一实施方式所涉及的可移动空间输出装置20的功能结构的框图。对图31为使表示，移动可能力空间输出装置20，具有移动空间确定部102、空间差分计算部104、和反馈部105。这种情况下，移动空间确定部102例如在显示器显示确定的机器人移动空间即可。其结果，可移动空间输出装置20能够对指导者301提示可移动空间。还有，移动空间确定部102也可以将确定的机器人移动空间输出到移动路径搜索装置。其结果，即使是不能确定可动机器人扫过空间的移动路径搜索装置，也能够利用机器人移动空间来搜索最合适的移动路径。
另外，本发明也可以实现为机器人控制装置，该机器人控制装置具有按照所搜索的移动路径对可动机器人302进行控制的控制部。
另外，在上述实施方式1～4的移动路径搜索装置具有的结构元件的一部分或者全部也可以由1个系统LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)构成。例如，移动路径搜索装置也可以由系统LSI构成，该系统LSI具有移动空间确定部102、空间差分计算部104、反馈部105、以及路径搜索部106。
系统LSI是在1个芯片上集成多个的结构部而制造的超多功能LSI，具体地说，是包含微处理器、ROM(Read Only Memory)、RAM(Ramdom Access Memory)等而被构成的计算机系统。所述ROM存储有计算机程序。所述微处理器按照所述计算机程序进行动作，从而系统LSI实现其功能。
另外，在这里设定为系统LSI，但根据集成度的差异，也被称为与IC，LSI，超级LSI，ultraLSI。并且，集成电路化的方法不仅限于LSI，也可以以专用电路或通用处理器来实现。LSI制造后，也可以利用可程序的FPGA(Field Programmable Gate Array)、可重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构(リコンフィギュラブル)处理器。
而且，随着半导体技术的进步或派生出的其他的技术，若出现了能够取代LSI的集成电路化的技术，当然也可以利用这些技术来对功能块进行进行集成化。也有可能应用生物技术等。
另外，本发明不仅能够实现具有这样的特征的处理部的移动路径搜索装置，也能够实现将移动路径搜索装置中所包含的特征的处理部作为步骤的移动路径搜索方法。另外，也能够将移动路径搜索方法中所包含的特征的各步骤作为计算机执行的程序来实现。并且，这些计算机程序是可以通过CD－ROM(Compact Disc Read OnlyMemory)等计算机读取的非临时性的记录截止或网络等通信网络来流通。
本发明所涉及的一个实施方式的移动路径搜索装置作为在指导后可动机器人自律地搜索移动路径来做动作的机器人而使用。
符号说明
10，100，1700，2800 移动路径搜索装置
20 可移动空间输出装置
101 机器人形状数据库
102 移动空间确定部
103 机器人移动空间存储部
104，1708 空间差分计算部
105，1709，2809 反馈部
106，1711 路径搜索部
301 指导者
302 可动机器人
305，1501 始点
306 障碍物
307，1502 终点
501 旋转轴
507 固定部
508 可动部
509 把持部
701，702 体元
801，1001，1201，2101 机器人移动空间
1601 移动路径
1703，2803 指导者位置检测部
104 指导者形状数据库
105 人占有空间确定部
1707 人占有空间存储部
1710 空间合成部
1803 三维位置测量装置
1804 位置传感装置
2201 三维模型
2401 人占有空间
2701 法线向量
2702 一定位置
2703 中心位置
2705 平面
2812 姿势差分计算部

Claims (12)

1.一种移动路径搜索装置，具有：
第一空间确定部，在指导者直接调动可动机器人来指导动作的多次直接指导的每一次中，将可动机器人的可动部在直接指导中扫过的三维空间确定为第一空间；
第二空间确定部，在所述多次直接指导的每一次中，将所述指导者的身体的至少一部分在直接指导中扫过的三维空间确定为第二空间；
空间合成部，对由多次直接指导所确定了的多个第一空间被合成而得到的第一可移动空间、与由所述多次直接指导所确定了的多个第二空间被合成而得到的第二可移动空间进行合成；
空间差分计算部，将在所述多次直接指导中的一次直接指导所确定的第一空间中的、与由在所述一次直接指导之前进行了的直接指导所确定的第一空间不重复的空间计算为第一差分空间，将所述一次直接指导所确定了的第二空间中的、与由在所述一次直接指导之前进行的直接指导所确定了的第二空间不重复的空间计算为第二差分空间；
反馈部，向所述指导者通知有关所述第一差分空间的信息和有关所述第二差分空间的信息；以及
路径搜索部，在所述多次直接指导结束后，在由所述空间合成部所合成的空间内，搜索所述可动部的移动路径。
2.如权利要求1所述的移动路径搜索装置，
所述反馈部将所述第一差分空间和由在所述一次直接指导之前进行了的直接指导所确定的第一空间的体积比作为有关所述第一差分空间的信息进行通知。
3.如权利要求2所述的移动路径搜索装置，
所述第一空间确定部，将分割三维空间的多个的体元中的、在直接指导中的各定时由所述可动机器人内部所包含的体元的集合所构成的空间，确定为所述第一空间，
所述反馈部将构成所述第一差分空间的体元的数量、和构成由在所述一次直接指导之前所进行的直接指导所确定的第一空间的体元的数量之比，作为所述体积比进行通知。
4.如权利要求1所述的移动路径搜索装置，
所述反馈部将所述第二差分空间和由在所述一次直接指导之前进行的直接指导所确定了的第二空间的体积比作为有关所述第二差分空间的信息进行通知。
5.如权利要求4所述的移动路径搜索装置，
所述第二空间确定部，将分割三维空间的多个的体元中的、在直接指导中的各定时由所述指导者的身体的至少一部分内部所包含的体元的集合所构成的空间，确定为所述第二空间，
所述反馈部将构成所述第二差分空间的体元的数量、和构成由在所述一次直接指导之前所进行的直接指导所确定的第二空间的体元的数量之比，作为所述体积比进行通知。
6.如权利要求1所述的移动路径搜索装置，
所述反馈部基于所述第一差分空间和所述第二差分空间的比较结果，通知有关所述第一差分空间的信息和有关所述第二差分空间的信息之中的一方。
7.如权利要求6所述的移动路径搜索装置，
所述反馈部在所述第一差分空间比所述第二差分空间小时，通知有关所述第一差分空间的信息，在所述第二差分空间比所述第一差分空间小时，通知有关所述第二差分空间的信息。
8.如权利要求1所述的移动路径搜索装置，还具有：
姿势差分计算部，对示出在所述一次直接指导之前紧挨着所进行的直接指导被开始时的所述指导者的姿势的值、与示出在所述一次直接指导被开始时的所述指导者的姿势的值之间的差分进行计算；
所述反馈部进一步在开始所述一次直接指导时，基于所计算的差分向所述指导者通知有关所述姿势的信息。
9.如权利要求8所述的移动路径搜索装置，
所述可动机器人具有用于所述多次直接指导的由所述指导者把持的把持部，
所述指导者的姿势是从所述把持部看的所述指导者的肘的方向。
10.如权利要求9所述的移动路径搜索装置，
表示所述姿势的值包含第一值和第二值，所述第一值示出在与所述把持部的轴垂直的平面上的所述肘的方向的角度，所述第二值示出所述肘的方向与所述平面形成的角度，
所述姿势差分计算部计算所述第一值的差分和所述第二值的差分，
所述反馈部基于所述第一值的差分和所述第二值的差分的比较结果，通知有关所述姿势的信息。
11.如权利要求8所述的移动路径搜索装置，
所述反馈部，在所述一次直接指导之前紧挨着进行了的直接指导中所述第二差分空间比所述第一差分空间小的情况下，在开始所述一次直接指导时通知有关所述姿势的信息。
12.一种移动路径搜索方法，具有：
第一空间确定步骤，在指导者直接调动可动机器人来指导动作的多次直接指导的每一次中，将可动机器人的可动部在直接指导中扫过的三维空间确定为第一空间；
第二空间确定步骤，在所述多次直接指导的每一次中，将所述指导者的身体的至少一部分在直接指导中扫过的三维空间确定为第二空间；
空间合成步骤，对由多次直接指导所确定了的多个第一空间被合成而得到的第一可移动空间、与由所述多次直接指导所确定了的多个第二空间被合成而得到的第二可移动空间进行合成；
空间差分计算步骤，将在所述多次直接指导中的一次直接指导所确定的第一空间中的、与由在所述一次直接指导之前进行了的直接指导所确定的第一空间不重复的空间计算为第一差分空间，将所述一次直接指导所确定了的第二空间中的、与由在所述一次直接指导之前进行的直接指导所确定了的第二空间不重复的空间计算为第二差分空间；
反馈步骤，向所述指导者通知有关所述第一差分空间的信息和有关所述第二差分空间的信息；以及
路径搜索步骤，在所述多次直接指导结束后，在由所述空间合成步骤所合成的空间内，搜索所述可动部的移动路径。
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