JP2000099128A - ロボット教示・制御方法及びロボット教示装置並びにロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プログラマに作業やセンサに関する十分な知識
とプログラミング経験、環境や作業が変化する毎にプロ
グラミングの必要がないロボット教示・制御方法及びロ
ボット教示装置並びにロボット制御装置の提供。 【解決手段】ロボット制御装置βが、特徴量ベクトルＳ
１を出力するセンサモジュール１と、過去にロボットに
教示・制御する際にアクション教示モジュール２を介し
て教示した当時の特徴量ベクトルＳ１と選択アクション
Ｓ２の対を記憶したデータベース５と、センサモジュー
ル１から特徴量ベクトルＳ１と最も類似した特徴量ベク
トルＳ１をデータベース５から当時の特徴量ベクトルＳ
１を基に類似検索してアクションモジュール４へ自動選
択アクションＳ４として出力するアクション選択モジュ
ール６と、自動選択アクションＳ４をロボットに対して
実行させるアクションモジュール４とを具備する特徴。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット自体に設
置又は外部に設置されたセンサから情報を取得できる、
移動ロボット、ロボットアーム、ロボットバンド等のロ
ボットを対象に、作業環境において典型的な作業教示の
みを行うことにより、当該典型的な作業に類似した作業
の手順や動作の生成を高速に実現するロボット教示・制
御方法及びロボット教示装置並びにロボット制御装置に
関する。

【０００２】ここで、作業環境では、センサの入力から
作業に必要な特徴（特徴要素）の一部又は全部を検出で
きるものとし、センサ情報に誤差があっても構わない。
また、作業とは、センサ情報に基いて次の手順や動作を
決めつつ、最終的に環境がある条件を満たすこと（例え
ば、部品の組立作業、ピックアンドプレース作業、整列
作業、建築作業、溶接作業、バリ取り作業）若しくはロ
ボットが環境に対してある条件を満たす状態に持ってい
くこと（例えば、ロボットによる搬送作業、ロボット自
身の移動、ロボットハンドの把持作業）又はこれらの組
合せである。

【０００３】

【従来の技術】従来、センサ付きロボットに作業を実行
させる方法として、ロボット言語方法、ステートベース
ド方法がある。

【０００４】ロボット言語方法では、ロボット言語を構
成するコマンドの中に、割り込みや参照等の、センサに
関連したコマンドが用意されている。割り込みは、セン
サに入力があった際に予め指定したルーチンを実行する
ものである。参照は、現在のセンサ入力値を取得し、そ
れを条件分岐に利用する。プログラマはこれらのコマン
ドを用いてロボット言語プログラミングを行い、ロボッ
トの動作方法を定めている。

【０００５】また、ステートベース方法では、予め幾何
的知識を用いて作業のモデル化を行い、状態空間におい
て幾何条件が共通の性質を持つ状態の集合を一つステー
トとみなす。作業はステートと、次にどのステートに遷
移すべきかという情報でプログラムする。また、ステー
トをセンサで判別する方法とステート間を遷移する動作
方法を予め決めておく。そして、自分の現在のステート
を判別し、次に遷移すべきステートをプログラムから取
得し、現在のステートから遷移先のステートまでの遷移
する動作を実行し、それを繰り返すことで作業を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ロボット言語方法で
は、センサ関連コマンドが、プログラミングを行う際に
入力するものであるので、ロボットに思った通りの動作
をさせるには、プログラマに作業やセンサに関する十分
な知識とプログラミングの経験が要求され、かつ試行錯
誤が必要である。また、環境や作業が変化する毎にプロ
グラミングする必要があり、プログラマの負担が大き
い。従って、プログラミングコストを考えると、適用可
能な分野が非常に限られる。

【０００７】また、ステートベース方法では、作業環境
に応じてステートを自動的に生成できるため、作業環境
や作業に変化があってもプログラミングの手間はかから
ないものの、モデル化の時点で作業の性質に関する体系
的で整理された知識が要求される。

【０００８】しかしながら、実際には知識が体系化され
整理された作業の分野は少ない。また、作業環境に応じ
たステート自動生成方法、ステートのセンサによる判別
方法、ステート間の遷移動作の実現方法を実現するモジ
ュールを作業毎に考案する必要がある為、装置開発が困
難であったり、開発にコストがかかるため、それに見合
う規模の作業分野は少ない。よって、適用可能な分野が
非常に限られる。

【０００９】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は以下の通りである。

【００１０】本発明の第１の目的は、プログラマに作業
やセンサに関する十分な知識とプログラミング経験を必
要としないロボット教示・制御方法及びロボット教示装
置並びにロボット制御装置を提供せんとするものであ
る。

【００１１】本発明の第２の目的は、環境や作業が変化
する毎にプログラミングする必要のないロボット教示・
制御方法及びロボット教示装置並びにロボット制御装置
を提供せんとするものである。

【００１２】本発明の第３の目的は、体系化され整理さ
れた作業の知識が不要なロボット教示・制御方法及びロ
ボット教示装置並びにロボット制御装置を提供せんとす
るものである。

【００１３】本発明の第４の目的は、作業毎にモジュー
ルの考案が不必要なロボット教示・制御方法及びロボッ
ト教示装置並びにロボット制御装置を提供せんとするも
のである。

【００１４】本発明の他の目的は、明細書、図面、特に
特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らかとな
ろう。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明方法は、上記課題
の解決に当たり、ロボットに関するセンサ情報を基に特
徴量ベクトルを検出すると共に、当該検出された前記特
徴量ベクトルと最も類似する類似特徴量ベクトルを、過
去に当該ロボットに教示・制御する際に当時の特徴量ベ
クトルと選択アクションの対を記憶させたデータベース
から当該当時の特徴量ベクトルを基に類似検索した後、
当該類似特徴量ベクトルと対となる当該選択アクション
を自動選択アクションとし、当該自動選択アクションを
前記ロボットに対して実行することにより、ロボットへ
の教示・制御を行う特徴を有する。

【００１６】本発明教示装置は、上記課題の解決に当た
り、ロボットに関するセンサ情報を基に特徴量ベクトル
を検出し記録モジュールに出力するセンサモジュール
と、予め設定されたアクションリストの中から教示者が
当該ロボットの次のアクションを選択し当該記録モジュ
ールとアクションモジュールに選択アクションとして出
力するアクション教示モジュールと、当該センサモジュ
ールからの当該特徴量ベクトルと当該アクション教示モ
ジュールからの選択アクションとを対とし行動ルールと
してデータベースに記憶する前記記録モジュールと、当
該アクション教示モジュールからの当該選択アクション
を前記ロボットに対して実行させる前記アクションモジ
ュールとを具備する特徴を有する。

【００１７】本発明制御装置は、上記課題の解決に当た
り、ロボットに関するセンサ情報を基に特徴量ベクトル
を検出しアクション選択モジュールに出力するセンサモ
ジュールと、過去に当該ロボットに教示・制御する際に
教示した当時の特徴量ベクトルと選択アクションの対を
記憶したデータベースと、当該センサモジュールから当
該特徴量ベクトルと最も類似した特徴量ベクトルを当該
データベースから当該当時の特徴量ベクトルを基に類似
検索して類似特徴量ベクトルとしアクションモジュール
へ自動選択アクションとして出力する当該アクション選
択モジュールと、当該自動選択アクションを当該ロボッ
トに実行させる前記アクションモジュールとを具備する
特徴を有する。

【００１８】更に、具体的詳細に述べると、当該課題の
解決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概念
にわたる新規な特徴的構成手法又は手段を採用すること
により、上記目的を達成するように為される。

【００１９】本発明方法の第１の特徴は、ロボットに関
するセンサ情報を取得可能な当該ロボットに作業の手順
・動作を教示し制御するに当たり、先ず、前記センサ情
報を基に特徴量ベクトルを検出し、次いで、予め定めら
れたアクションリストの中から教示者が前記ロボットの
次のアクションを選択し当該選択したアクションを選択
アクションとし、その後、前記検出された特徴量ベクト
ルと当該選択アクションとを行動ルールとすると共に対
にしてデータベースに記憶し、引続き、前記選択アクシ
ョンを前記ロボットに対して実行し、当該ロボットに教
示し制御を行ってなるロボット教示・制御方法の構成採
用にある。

【００２０】本発明方法の第２の特徴は、ロボットに関
するセンサ情報を取得可能な当該ロボットに作業の手順
・動作を教示し制御するに当たり、先ず、前記センサ情
報を基に特徴量ベクトルを検出し、次いで、前記検出さ
れた前記特徴量ベクトルと最も類似する類似特徴量ベク
トルを、過去に前記ロボットに教示し制御する際に当時
の特徴量ベクトルと選択アクションの対を記憶させたデ
ータベースから当該当時の特徴量ベクトルを基に類似検
索し、その後、前記類似特徴量ベクトルと対となる前記
選択アクションを自動選択アクションとし、引続き、当
該自動選択アクションを前記ロボットに対して実行し、
当該ロボットの制御を行ってなるロボット教示・制御方
法の構成採用にある。

【００２１】本発明方法の第３の特徴は、上記本発明方
法の第２の特徴において、自動選択アクションのロボッ
トに対する実行が、当該実行が不適当な場合には、教示
者による入力を行い、前記自動選択アクションよりも前
記入力に対応する選択アクションを優先して前記ロボッ
トに対して実行し、当該ロボットに教示・制御を行うと
共に、現在検出された特徴量ベクトルと前記入力に対応
した選択アクションとを対として前記データベースに記
憶してなるロボット教示・制御方法の構成採用にある。

【００２２】本発明方法の第４の特徴は、上記本発明方
法の第２又は第３の特徴における類似検索が、前記検出
された特徴量ベクトルと前記データベースに対として記
憶された特徴量ベクトルの間の類似度を両特徴量ベクト
ル間のユークリッド距離の大小とみなして当該ユークリ
ッド距離を算出し、当該算出したユークリッド距離の大
小にて類似を比較し、当該ユークリッド距離が最小とな
る前記対として記憶された特徴量ベクトルを検索してな
るロボット教示・制御方法の構成採用にある。

【００２３】本発明方法の第５の特徴は、上記本発明方
法の第４の特徴における比較が、前記検出された特徴量
ベクトルの特徴要素に関する重みを考慮されてなるロボ
ット教示・制御方法の構成採用にある。

【００２４】本発明方法の第６の特徴は、上記本発明方
法の第５の特徴における考慮が、前記特徴量ベクトルの
各成分を対応する前記重みで演算して算出した正規化さ
れた特徴量ベクトルに対するユークリッド距離を算出す
ることによりなされてなるロボット教示・制御方法の構
成採用にある。

【００２５】本発明方法の第７の特徴は、上記本発明方
法の第５又は第６の特徴における重みが、前記センサを
複数用いた場合の各センサの出力するデータの単位の相
違に関する値であるロボット教示・制御方法の構成採用
にある。

【００２６】本発明方法の第８の特徴は、上記本発明方
法の第５、第６又は第７の特徴における重みが、前記セ
ンサを複数用いた場合のセンサの性質の相違に関する値
であるロボット教示・制御方法の構成採用にある。

【００２７】本発明方法の第９の特徴は、上記本発明方
法の第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第８の特
徴における類似検索が、複数のプロセッサを有する単一
の計算機又は複数の計算機を用いて行われる並列的類似
検索であるロボット教示・制御方法の構成採用にある。

【００２８】本発明方法の第１０の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８又は第９の特徴における選択アクションが、作業終了
の動作を含んでなるロボット教示・制御方法の構成採用
にある。

【００２９】本発明方法の第１１の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９又は第１０の特徴における特徴量ベクトルが、
予め設定された特徴要素に関するパラメータであるロボ
ット教示・制御方法の構成採用にある。

【００３０】本発明方法の第１２の特徴は、上記本発明
方法の第１１の特徴におけるパラメータが、前記特徴要
素の位置、数、有無若しくは付随パラメータ又はこれら
の結合を含んでなるロボット教示・制御方法の構成採用
にある。

【００３１】本発明方法の第１３の特徴は、上記本発明
方法の第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１
又は第１２の特徴における特徴要素が、障害物であるロ
ボット教示・制御方法の構成採用にある。

【００３２】本発明方法の第１４の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１、第１２又は第１３の特徴に
おけるロボットが、移動ロボット、ロボットアーム又は
ロボットハンドであるロボット教示・制御方法の構成採
用にある。

【００３３】本発明方法の第１５の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３又は第１４
の特徴におけるセンサが、前記ロボットに装着される
か、当該ロボット外部に設置されるか、又はロボットと
ロボット外部両方に装着設置されるロボット教示・制御
方法の構成採用にある。

【００３４】一方、本発明教示装置の第１の特徴は、ロ
ボットに関するセンサ情報を取得可能な当該ロボットに
作業の手順・動作の教示に供される教示装置において、
前記センサ情報を基に特徴量ベクトルを検出し記録モジ
ュールに出力するセンサモジュールと、予め設定された
アクションリストの中から、教示者が前記ロボットの次
のアクションを選択し、前記記録モジュールとアクショ
ンモジュールに選択アクションとして出力するアクショ
ン教示モジュールと、前記センサモジュールからの前記
特徴量ベクトルと前記アクション教示モジュールからの
選択アクションとを対となし行動ルールとしてデータベ
ースに記憶する前記記録モジュールと、前記アクション
教示モジュールからの前記選択アクションを前記ロボッ
トに対して実行させる前記アクションモジュールとを具
備してなるロボット教示装置の構成採用にある。

【００３５】本発明教示装置の第２の特徴は、上記本発
明教示装置の第１の特徴におけるアクション教示モジュ
ールが、前記教示者が前記アクションリストの作業終了
動作の入力を受けると、作業終了の動作を行う選択アク
ションを前記アクションモジュールに出力してなるロボ
ット教示装置の構成採用にある。

【００３６】本発明教示装置の第３の特徴は、上記本発
明教示装置の第１又は第２の特徴における特徴量ベクト
ルが、予め設定された特徴要素に関するパラメータであ
るロボット教示装置の構成採用にある。

【００３７】本発明教示装置の第４の特徴は、上記本発
明教示装置の第３の特徴におけるパラメータが、前記特
徴要素の位置、数、有無若しくは付随パラメータ又はこ
れらの結合を含んでなるロボット教示装置の構成採用に
ある。

【００３８】本発明教示装置の第５の特徴は、上記本発
明教示装置の第３又は第４の特徴における特徴要素が、
障害物であるロボット教示装置の構成採用にある。

【００３９】本発明教示装置の第６の特徴は、上記本発
明教示装置の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴に
おけるロボットが、移動ロボット、ロボットアーム又は
ロボットハンドであるロボット教示装置の構成採用にあ
る。

【００４０】本発明教示装置の第７の特徴は、上記本発
明教示装置の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の
特徴におけるセンサが、前記ロボットに装着されるセン
サ、当該ロボット外部に設置されるセンサの何れか又は
両方であるロボット教示装置の構成採用にある。

【００４１】また、本発明制御装置の第１の特徴は、ロ
ボットに関するセンサ情報を取得可能な当該ロボットに
作業の手順・動作の制御に供される制御装置において、
前記センサ情報を基に特徴量ベクトルを検出しアクショ
ン選択モジュールに出力するセンサモジュールと、過去
に前記ロボットに教示・制御する際に教示した当時の特
徴量ベクトルと選択アクションの対を記憶したデータベ
ースと、前記センサモジュールから前記特徴量ベクトル
と最も類似した特徴量ベクトルを、前記データベースか
ら前記当時の特徴量ベクトルを基に類似検索して類似特
徴量ベクトルと対となる選択アクションを自動選択アク
ションとしてアクションモジュールへ出力するアクショ
ン選択モジュールと、前記自動選択アクションを前記ロ
ボットに実行させる前記アクションモジュールと、を具
備してなるロボット制御装置の構成採用にある。

【００４２】本発明制御装置の第２の特徴は、上記本発
明制御装置の第１の特徴におけるデータベースが、ロボ
ット教示装置におけるデータベースであるロボット制御
装置の構成採用にある。

【００４３】本発明制御装置の第３の特徴は、上記本発
明制御装置の第１又は第２の特徴において、教示・制御
する際に使用する、予め設定されたアクションリストの
中から、作業者が前記ロボットの次のアクションを選択
し、前記記録モジュールと前記アクションモジュールに
選択アクションとして出力するアクション教示モジュー
ルと、前記センサモジュールからの前記特徴量ベクトル
と前記アクション教示モジュールからの選択アクション
を対とし行動ルールとして前記データベースに記憶する
前記記録モジュールとをも具備し、ロボット教示も可能
としてなるロボット制御装置の構成採用にある。

【００４４】本発明制御装置の第４の特徴は、上記本発
明制御装置の第３の特徴におけるアクション教示モジュ
ールが、作業者により前記アクションモジュールの前記
自動選択アクションを基にした制御が不適当と判断され
た場合に、当該作業者の前記アクションリストから次の
アクションの選択入力を受付ける機能を有してなるロボ
ット制御装置の構成採用にある。

【００４５】本発明制御装置の第５の特徴は、上記本発
明制御装置の第３又は第４の特徴におけるアクションモ
ジュールが、前記アクション選択モジュールからの前記
自動選択アクションと前記アクション教示モジュールか
らの前記選択アクションとが競合した場合には、前記選
択アクションを優先して前記ロボットに実行させる機能
を有してなるロボット制御装置の構成採用にある。

【００４６】本発明制御装置の第６の特徴は、上記本発
明制御装置の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴に
おけるアクション選択モジュールが、前記データベース
に対として記憶された特徴量ベクトルと前記センサモジ
ュールが出力した特徴量ベクトルとの間のユークリッド
距離を算出し、当該算出したユークリッド距離の大小で
類似度を比較することにより、前記類似検索を行う機能
を有してなるロボット制御装置の構成採用にある。

【００４７】本発明制御装置の第７の特徴は、上記本発
明制御装置の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の
特徴におけるアクション選択モジュールが、前記類似検
索の為の複数のプロセッサを有する単一の計算機又は複
数の計算機を有してなるロボット制御装置の構成採用に
ある。

【００４８】本発明制御装置の第８の特徴は、上記本発
明制御装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は
第７の特徴における特徴量ベクトルが、予め設定された
特徴要素に関するパラメータであるロボット制御装置の
構成採用にある。

【００４９】本発明制御装置の第９の特徴は、上記本発
明制御装置の第８の特徴におけるパラメータが、前記特
徴要素の位置、数、有無若しくは付随パラメータ又はこ
れらの結合を含んでなるロボット制御装置の構成採用に
ある。

【００５０】本発明制御装置の第１０の特徴は、上記本
発明制御装置の第７、第８又は第９の特徴における特徴
要素が、障害物であるロボット制御装置の構成採用にあ
る。

【００５１】本発明制御装置の第１１の特徴は、上記本
発明制御装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、
第７、第８、第９又は第１０の特徴におけるロボット
が、移動ロボット、ロボットアーム又はロボットハンド
であるロボット制御装置の構成採用にある。

【００５２】本発明制御装置の第１２の特徴は、上記本
発明制御装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、
第７、第８、第９、第１０又は第１１の特徴におけるセ
ンサが、前記ロボットに装着されるセンサ、当該ロボッ
ト外部に設置されるセンサの何れか又は両方であるロボ
ット制御装置の構成採用にある。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施形態を教示装置例、制御装置例及び方法例
につき説明する。

【００５４】（教示装置例）図１は、ロボット教示装置
αの構成図であり、同時に移動ロボットＲ１への教示場
面を想定して示したものである。

【００５５】ロボット教示装置αは、センサモジュール
１、アクション教示モジュール２、記録モジュール３、
アクションモジュール４、データベース５から構成され
る。

【００５６】ここで、センサモジュール１は、センサ情
報により予め定められた特徴要素の位置、数、有無、付
随パラメータ等（例えば、障害物の頂点の位置）の特徴
量ベクトルＳ１を検出する。

【００５７】アクション教示モジュール２は、予め定め
られたアクションリストの中から、教示者Ｔがロボット
（図１の場合には移動ロボットＲ１）の次のアクション
を選択し、選択アクションＳ２として出力する。アクシ
ョン教示モジュール２は、（図示しない）入力部、例え
ばティーチングペンダント、計算機のグラフィカルイン
タフェースプログラム、仮想現実感装置等を介して教示
者Ｔからの入力を受ける。

【００５８】記録モジュール３は、センサモジュール１
からの特徴量ベクトルＳ１とアクション教示モジュール
２からの選択アクションＳ２とを対とし行動ルールＳ３
としてデータベース５に記録する。

【００５９】アクションモジュール４はアクション教示
モジュール２からの選択アクションＳ２をロボット（図
１の場合は移動ロボットＲ１）に対して実行し、データ
ベース５は、記録モジュール３からの行動ルールＳ３を
記録する。

【００６０】（制御装置例）図２は、ロボット制御装置
βの構成図であり、同時に移動ロボットＲ１への制御場
面を想定して示したものである。

【００６１】ロボット制御装置βは、センサモジュール
１、アクション教示モジュール２、記録モジュール３、
アクションモジュール４、データベース５、アクション
選択モジュール６から構成される。

【００６２】ここで、センサモジュール１は、センサ情
報により、予め定められた特徴要素の位置、数、有無、
付随パラメータ等（例えば障害物の頂点の位置）の特徴
量ベクトルＳ１を出力する。

【００６３】アクション教示モジュール２は、予め定め
られたアクションのリストの中から、教示者Ｔがロボッ
ト（図１の場合は移動ロボットＲ１）の次のアクション
を選択し、選択アクションＳ２として出力する。

【００６４】記録モジュール３は、センサモジュール１
からの特徴量ベクトルＳ１とアクション教示モジュール
２からの選択アクションＳ２とを対とし行動ルールＳ３
としてデータベース５に記録する。

【００６５】アクションモジュール４は、アクション教
示モジュール２から出力された選択アクションＳ２又は
アクション選択モジュール６から出力された自動選択ア
クションＳ４の何れかをロボット（図１の場合は移動ロ
ボットＲ１）に対して実行する。

【００６６】データベース５は、記録モジュール３から
の行動ルールＳ３を記録する。

【００６７】アクション選択モジュール６は、センサモ
ジュール１からの特徴量ベクトルＳ１と最も類似した特
徴量ベクトルＳ１をデータベース５から検索し、当該最
も類似した特徴量ベクトルＳ１と共に記録されたアクシ
ョン（選択アクション）を選択してデータベース５から
行動ルールＳ３’として出力させ、出力された行動ルー
ルＳ３’のうちアクションを自動選択アクションＳ４と
して出力する。

【００６８】なお、ロボット制御装置βは、センサモジ
ュール１とアクションモジュール４とデータベース５と
アクション選択モジュール６とで構成されても良いし、
更に、ロボット制御装置βのデータベース５に格納され
るデータは、ロボット教示装置αのデータベース５に格
納されるデータであるので、ロボット制御装置βにデー
タベース５は必ず必要となる手段ではなく、ロボット教
示装置αのデータベース５にアクセス可能なように、例
えばロボット教示装置αのデータベース５とロボット制
御装置βのアクション選択モジュール６とを通信接続可
能とし、センサモジュール１とアクションモジュール４
とアクション選択モジュール６とで構成されても良い。

【００６９】（方法例）本方法は、ロボット教示装置
α、ロボット制御装置βに適応したものであり、図１及
び図２を参照しながら、ロボットが移動ロボットＲ１の
場合、つまり移動ロボットＲ１が特徴要素である障害物
Ｏの頂点Ｐを検出できるセンサを搭載し、当該センサの
情報を用いて目標となる場所に移動ロボットＲ１を移動
させる場合について説明する。なお、移動ロボットＲ１
は、二次元的に移動できるものとして扱うが、別に三次
元に移動できる場合であってもよい。

【００７０】＜教示＞教示を行う際、教示者Ｔは移動ロ
ボットＲ１の現在の状況を見ながら、アクション教示モ
ジュール２により、アクションリストの中から作業を達
成するのに必要なアクションを選び、アクション教示モ
ジュール２は選んだアクションを選択アクションＳ２と
して記録モジュール３とアクションモジュール４に出力
する。ここで、アクションリストには、当該移動ロボッ
トＲ１に必要な動作及び作業終了のアクションが登録さ
れている。移動ロボットＲ１の場合には、例えば、アク
ションリストには、前進、後退、右折、左折、作業終了
その他のアクションが登録されている。

【００７１】

【外１】

【００７２】記録モジュール３は特徴量ベクトルＳ１を
キーとして、選択アクションＳ２をデータとするレコー
ドを行動ルールＳ３としてデータベース５に保存する。
アクションモジュール４は選択アクションＳ２の入力が
あると、それを移動ロボットＲ１に対して実行する。

【００７３】ロボット教示装置α（ロボット制御装置
β）による一つの事例の教示は、教示者Ｔが選択アクシ
ョンＳ２として作業終了を選択し、記録モジュール３が
それから作成した行動ルールＳ３をデータベース５に保
存した時点で終了する。なお、教示は、複数の事例に対
しても行うことができる。

【００７４】＜制御＞

【外２】

【００７５】アクション選択モジュール６は、センサモ
ジュール１からの特徴量ベクトルＳ１をデータベース５
の中の全ての行動ルールＳ３のキー部分と比較し、最も
類似した特徴量ベクトルＳ１を選択し、データベース５
から最も類似した特徴量ベクトルＳ１をキーとする行動
ルールＳ３’を入手し自動選択アクションＳ４としてア
クションモジュール４に出力する。

【００７６】ここで、類似の判断には、センサモジュー
ル１からの特徴量ベクトルＳ１とデータベース５に記録
された特徴量ベクトルＳ１とのユークリッド距離を基準
とする。この基準を算出するに当たり、単純にユークリ
ッド距離で比較するほか、センサモジュール１が出力し
た特徴量ベクトルの各成分の重要度を考慮し、特徴要素
毎に重みを予め設定し、特徴量ベクトルＳ１の各成分を
対応する重みで演算し（例えば、割って）算出した正規
化した新たな特徴量ベクトルＳ１を素として算したユー
クリッド距離で比較する。

【００７７】

【外３】

【００７８】

【外４】

【００７９】また、この最も類似した特徴量ベクトルＳ
１を選択（検索）するに際し、複数のプロセッサを有す
る単一又は複数の計算機を用いるなどして並列的に検索
する。

【００８０】このとき選択したアクションが不適当であ
ると教示者Ｔ（作業者）が判断した場合には、教示者Ｔ
はアクション教示モジュール２において適切なアクショ
ンをアクションリストの中から選択する。アクション教
示モジュール２はそのアクションを選択アクションＳ２
として記録モジュール３とアクションモジュール４に出
力する。そして、アクションモジュール４は選択アクシ
ョンＳ２の入力があると、選択アクションＳ２を自動選
択アクションＳ４に優先して実行すると共に同時に記録
モジュール３に現に入力された特徴量ベクトルＳ１をキ
ーとしその選択アクションＳ２をデータとするレコード
を行動ルールＳ３としてデータベース５に保存する。

【００８１】以上の手順により、移動ロボットＲ１は次
回に類似した状況になった場合に正しい判断ができるよ
うになる。

【００８２】以上、本発明の実施の形態を装置例、方法
例につき説明したが、本発明は必ずしも上記した事項に
限定されるものではなく、本発明の目的を達成し、下記
する効果を有する範囲において、適宜変更実施すること
が可能なものであり、教示又は制御されるロボットに応
じて適宜変更実施可能である。

【００８３】例えば、ロボットが、ロボットアームＲ２
である場合には、ロボット教示装置α及びロボット制御
装置βの適応は、それぞれ図４、図５に示す様になり、
ロボットアームＲ２が障害物の頂点を検出するセンサを
手先に装着し、当該センサを用いて目標となる場所に手
先や把持した物体を移動させることが可能になる。

【００８４】

【外５】

【００８５】

【外６】

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサ付き移動ロボット、ロボットアーム、ロボットハ
ンド、又は外部に設置されたセンサから情報を取得でき
る移動ロボット、ロボットアーム、ロボットハンドを対
象に、誤差の生じるセンサ情報を用いて、作業環境の特
徴要素を抽出するという条件で、センサ情報に基いて、
次の手順や動作を決めつつ、最終的に環境がある条件を
満たすか、又はロボットが環境に対してある条件を満た
す状態に持っていく様な作業を行わせる場合に、作業や
センサに関する知識、プログラミングの経験なしにロボ
ットの作業動作をプログラミングすることが可能とな
り、ステートを用いるに当たり必要となる作業毎のモジ
ュール考案が不要になる。

【００８７】また、予め用意されたアクションのリスト
の中から教示者（作業者）がアクションを選択し、その
際の特徴量ベクトルを記録して作業動作を教示するの
で、簡単に教示でき、類似の作業を行うに当たり、再度
類似又は同一の教示をする必要が無く、更に、センサ情
報から検出した特徴量ベクトルを基に比較することによ
りアクションを決定するので、体系化され整理された作
業の知識が不要となる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の形態であるロボット教示装置のブロッ
ク構成図を、移動ロボットへの教示場面を想定して示し
たものである。

【図２】本発明の形態であるロボット制御装置のブロッ
ク構成図を、移動ロボットへの制御場面を想定して示し
たものである。

【図３】移動ロボット、障害物の頂点とロボット座標系
の位置関係である。

【図４】本発明の形態であるロボット教示装置のブロッ
ク構成図を、ロボットアームへの教示場面を想定して示
したものである。

【図５】本発明の形態であるロボット制御装置のブロッ
ク構成図を、ロボットアームへの制御場面を想定して示
したものである。

【符号の説明】

α…ロボット教示装置 β…ロボット制御装置 １…センサモジュール ２…アクション教示モジュール ３…記録モジュール ４…アクションモジュール ５…データベース ６…アクション選択モジュール Ｓ１…特徴量ベクトル Ｓ２…選択アクション Ｓ３、Ｓ３’…行動ルール Ｓ４…自動選択アクション Ｃ…ロボット座標系 Ｏ…障害物 Ｐ…頂点 Ｒ１…移動ロボット Ｒ２…ロボットアーム Ｔ…教示者

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットに関するセンサ情報を取得可能な
   当該ロボットに作業の手順・動作を教示し制御するに当
   たり、 先ず、前記センサ情報を基に特徴量ベクトルを検出し、 次いで、予め定められたアクションリストの中から教示
   者が前記ロボットの次のアクションを選択し当該選択し
   たアクションを選択アクションとし、 その後、前記検出された特徴量ベクトルと当該選択アク
   ションとを行動ルールとすると共に対にしてデータベー
   スに記憶し、 引続き、前記選択アクションを前記ロボットに対して実
   行し、当該ロボットに教示し制御を行う、 ことを特徴とするロボット教示・制御方法。
2. 【請求項２】ロボットに関するセンサ情報を取得可能な
   当該ロボットに作業の手順・動作を教示し制御するに当
   たり、 先ず、前記センサ情報を基に特徴量ベクトルを検出し、 次いで、前記検出された前記特徴量ベクトルと最も類似
   する類似特徴量ベクトルを、過去に前記ロボットに教示
   し制御する際に当時の特徴量ベクトルと選択アクション
   の対を記憶させたデータベースから当該当時の特徴量ベ
   クトルを基に類似検索し、 その後、前記類似特徴量ベクトルと対となる前記選択ア
   クションを自動選択アクションとし、 引続き、当該自動選択アクションを前記ロボットに対し
   て実行し、当該ロボットの制御を行う、 ことを特徴とするロボット教示・制御方法。
3. 【請求項３】自動選択アクションのロボットに対する実
   行は、 当該実行が不適当な場合には、 教示者による入力を行い、 前記自動選択アクションよりも前記入力に対応する選択
   アクションを優先して前記ロボットに対して実行し、当
   該ロボットに教示・制御を行うと共に、 現在検出された特徴量ベクトルと前記入力に対応した選
   択アクションとを対として前記データベースに記憶す
   る、 ことを特徴とする請求項２に記載のロボット教示・制御
   方法。
4. 【請求項４】類似検索は、 前記検出された特徴量ベクトルと前記データベースに対
   として記憶された特徴量ベクトルの間の類似度を両特徴
   量ベクトル間のユークリッド距離の大小とみなして当該
   ユークリッド距離を算出し、当該算出したユークリッド
   距離の大小にて類似を比較し、当該ユークリッド距離が
   最小となる前記対として記憶された特徴量ベクトルを検
   索する、 ことを特徴とする請求項２又は３に記載のロボット教示
   ・制御方法。
5. 【請求項５】比較は、 前記検出された特徴量ベクトルの特徴要素に関する重み
   を考慮してなされる、 ことを特徴とする請求項４に記載のロボット教示・制御
   方法。
6. 【請求項６】考慮は、 前記特徴量ベクトルの各成分を対応する前記重みで演算
   して算出した正規化された特徴量ベクトルに対するユー
   クリッド距離を算出することによりなされる、 ことを特徴とする請求項５に記載のロボット教示・制御
   方法。
7. 【請求項７】重みは、 前記センサを複数用いた場合の各センサの出力するデー
   タの単位の相違に関する値である、 ことを特徴とする請求項５又は６に記載のロボット教示
   ・制御方法。
8. 【請求項８】重みは、 前記センサを複数用いた場合のセンサの性質の相違に関
   する値である、 ことを特徴とする請求項５、６又は７に記載のロボット
   教示・制御方法。
9. 【請求項９】類似検索は、 複数のプロセッサを有する単一の計算機又は複数の計算
   機を用いて行われる並列的類似検索である、 ことを特徴とする請求項２、３、４、５、６、７又は８
   に記載のロボット教示・制御方法。
10. 【請求項１０】選択アクションは、 作業終了の動作を含む、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８又は９に記載のロボット教示・制御方法。
11. 【請求項１１】特徴量ベクトルは、 予め設定された特徴要素に関するパラメータであること
    を特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、
    ９又は１０に記載のロボット教示・制御方法。
12. 【請求項１２】パラメータは、 前記特徴要素の位置、数、有無若しくは付随パラメータ
    又はこれらの結合を含む、 ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット教示・制
    御方法。
13. 【請求項１３】特徴要素は、 障害物である、 ことを特徴とする請求項５、６、７、８、９、１０、１
    １又は１２に記載のロボット教示・制御方法。
14. 【請求項１４】ロボットは、 移動ロボット、ロボットアーム又はロボットハンドであ
    る、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２又は１３に記載のロボット教
    示・制御方法。
15. 【請求項１５】センサは、 前記ロボットに装着されるか、当該ロボット外部に設置
    されるか、又はロボットとロボット外部両方に装着設置
    される、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載のロボ
    ット教示・制御方法。
16. 【請求項１６】ロボットに関するセンサ情報を取得可能
    な当該ロボットに作業の手順・動作の教示に供される教
    示装置において、 前記センサ情報を基に特徴量ベクトルを検出し記録モジ
    ュールに出力するセンサモジュールと、 予め設定されたアクションリストの中から、教示者が前
    記ロボットの次のアクションを選択し、前記記録モジュ
    ールとアクションモジュールに選択アクションとして出
    力するアクション教示モジュールと、 前記センサモジュールからの前記特徴量ベクトルと前記
    アクション教示モジュールからの選択アクションとを対
    となし行動ルールとしてデータベースに記憶する前記記
    録モジュールと、 前記アクション教示モジュールからの前記選択アクショ
    ンを前記ロボットに対して実行させる前記アクションモ
    ジュールと、 を具備する、 ことを特徴とするロボット教示装置。
17. 【請求項１７】アクション教示モジュールは、 前記教示者が前記アクションリストの作業終了動作の入
    力を受けると、 作業終了の動作を行う選択アクションを前記アクション
    モジュールに出力する、 ことを特徴とする請求項１６に記載のロボット教示装
    置。
18. 【請求項１８】特徴量ベクトルは、 予め設定された特徴要素に関するパラメータであること
    を特徴とする請求項１６又は１７に記載のロボット教示
    装置。
19. 【請求項１９】パラメータは、 前記特徴要素の位置、数、有無若しくは付随パラメータ
    又はこれらの結合を含む、 ことを特徴とする請求項１８に記載のロボット教示装
    置。
20. 【請求項２０】特徴要素は、障害物である、 ことを特徴とする請求項１８又は１９に記載のロボット
    教示装置。
21. 【請求項２１】ロボットは、 移動ロボット、ロボットアーム又はロボットハンドであ
    る、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８、１９又は２
    ０に記載のロボット教示装置。
22. 【請求項２２】センサは、 前記ロボットに装着されるセンサ、当該ロボット外部に
    設置されるセンサの何れか又は両方である、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８、１９、２０
    又は２１に記載のロボット教示装置。
23. 【請求項２３】ロボットに関するセンサ情報を取得可能
    な当該ロボットに作業の手順・動作の制御に供される制
    御装置において、 前記センサ情報を基に特徴量ベクトルを検出しアクショ
    ン選択モジュールに出力するセンサモジュールと、 過去に前記ロボットに教示・制御する際に教示した当時
    の特徴量ベクトルと選択アクションの対を記憶したデー
    タベースと、 前記センサモジュールから前記特徴量ベクトルと最も類
    似した特徴量ベクトルを、前記データベースから前記当
    時の特徴量ベクトルを基に類似検索して類似特徴量ベク
    トルと対となる選択アクションを自動選択アクションと
    してアクションモジュールへ出力するアクション選択モ
    ジュールと、 前記自動選択アクションを前記ロボットに実行させる前
    記アクションモジュールとを具備することを特徴とする
    ロボット制御装置。
24. 【請求項２４】データベースは、 ロボット教示装置におけるデータベースである、 ことを特徴とする請求項２３に記載のロボット制御装
    置。
25. 【請求項２５】教示・制御する際に使用する、 予め設定されたアクションリストの中から、作業者が前
    記ロボットの次のアクションを選択し、前記記録モジュ
    ールと前記アクションモジュールに選択アクションとし
    て出力するアクション教示モジュールと、 前記センサモジュールからの前記特徴量ベクトルと前記
    アクション教示モジュールからの選択アクションを対と
    し行動ルールとして前記データベースに記憶する前記記
    録モジュールとをも具備し、ロボット教示も可能とす
    る、 ことを特徴とする請求項２３又は２４に記載のロボット
    制御装置。
26. 【請求項２６】アクション教示モジュールは、 作業者により前記アクションモジュールの前記自動選択
    アクションを基にした制御が不適当と判断された場合
    に、当該作業者の前記アクションリストから次のアクシ
    ョンの選択入力を受付ける機能を有する、 ことを特徴とする請求項２５に記載のロボット制御装
    置。
27. 【請求項２７】アクションモジュールは、 前記アクション選択モジュールからの前記自動選択アク
    ションと前記アクション教示モジュールからの前記選択
    アクションとが競合した場合には、 前記選択アクションを優先して前記ロボットに実行させ
    る機能を有する、 ことを特徴とする請求項２５又は２６に記載のロボット
    制御装置。
28. 【請求項２８】アクション選択モジュールは、 前記データベースに対として記憶された特徴量ベクトル
    と前記センサモジュールが出力した特徴量ベクトルとの
    間のユークリッド距離を算出し、当該算出したユークリ
    ッド距離の大小で類似度を比較することにより、前記類
    似検索を行う機能を有する、 ことを特徴とする請求項２３、２４、２５、２６又は２
    ７に記載のロボット制御装置。
29. 【請求項２９】アクション選択モジュールは、 前記類似検索の為の複数のプロセッサを有する単一の計
    算機又は複数の計算機を有する、 ことを特徴とする請求項２３、２４、２５、２６、２７
    又は２８に記載のロボット制御装置。
30. 【請求項３０】特徴量ベクトルは、 予め設定された特徴要素に関するパラメータであること
    を特徴とする請求項２３、２４、２５、２６、２７、２
    ８又は２９に記載のロボット制御装置。
31. 【請求項３１】パラメータは、 前記特徴要素の位置、数、有無若しくは付随パラメータ
    又はこれらの結合を含む、 ことを特徴とする請求項３０に記載のロボット制御装
    置。
32. 【請求項３２】特徴要素は、 障害物である、 ことを特徴とする請求項２９、３０又は３１に記載のロ
    ボット制御装置。
33. 【請求項３３】ロボットは、 移動ロボット、ロボットアーム又はロボットハンドであ
    る、 ことを特徴とする請求項２３、２４、２５、２６、２
    ７、２８、２９、３０、３１又は３２に記載のロボット
    制御装置。
34. 【請求項３４】センサは、 前記ロボットに装着されるセンサ、当該ロボット外部に
    設置されるセンサの何れか又は両方である、 ことを特徴とする請求項２３、２４、２５、２６、２
    ７、２８、２９、３０、３１、３２又は３３に記載のロ
    ボット制御装置。