JP2001219389A

JP2001219389A - ロボット装置、ロボット装置の制御方法、記録媒体及びプログラム

Info

Publication number: JP2001219389A
Application number: JP2000381009A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Fujikawa; 孝之藤川; Masahiro Fujita; 雅博藤田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2001-08-14
Anticipated expiration: 2015-10-17
Also published as: JP3413725B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ロボットの動作を多様化し、表現力を高め
る。【解決手段】状態遷移作成部１４０は、ロボット１の
初期状態から目標状態に到るまでに動作パスが通過する
状態を検出し、これらの状態間の複数の動作アークに重
み係数ｗ_ｉｊを付加する。パス選択部１４２は、動作パ
スに含まれる動作アークの重み係数の総和が最小になる
ように、各状態間それぞれの間の動作アークを選択す
る。アーク選択部１４４は、パス選択部１４２が選択し
た動作パスに含まれる動作アークを、重み係数に基づい
て確率的に選択し、最終的な動作パスを決定する。デー
タ送信部１４６は、最終的な動作パスに含まれる動作ア
ークが示すロボット１の動作を実現するために必要な動
作データを経時的に生成し、駆動部１２０ａ〜１２０ｄ
を制御してロボット１の動作を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット装置の民
生用あるいは産業用の利用に関し、ロボット装置及びそ
のようなロボット装置の行動パターンを制御するロボッ
ト装置の制御方法、並びにそのようなロボット装置を制
御するためのプログラム及びそのようなプログラムを記
録した記録媒体に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】ロボットに行動を教示
する場合、予め所望の行動パターンおよびその順番を全
てプログラム化し、ロボットまたはロボットの制御装置
に記憶させておく必要があった。行動がプログラムによ
り決められている場合、ロボットはプログラムに記述さ
れた行動パターンをそのまま継続的に保って動作する。
従って、ロボットの行動を多様化することができず、ロ
ボットを行動させて表現可能な事象に限りがあり、その
表現力も充分とはいえなかった。

【０００３】最近、周囲で変化する動的環境に応じてロ
ボットの行動を変更することができる行動制御方式とし
て、障害物回避、徘徊などの基本行動を階層化して制御
するサブサンプションアーキテクチュア（Subsumption
Architecture）方式が提案されている。この方式によれ
ば、上位階層に属する行動が周囲の環境に適応せず、失
敗に終わった場合に、ロボットに下位階層に属する行動
とることを常に誘発することができる。しかし、逆に、
下位階層に属する行動が失敗した場合には、ロボットに
上位階層に属する行動をとることを積極的に誘発する行
動制御が困難である。

【０００４】また、サブサンプションアーキテクチュア
方式によれば、行動パターンは階層的な行動の積み重ね
により与えられるが、各階層に含まれる行動パターンが
固定化されるため、行動パターンの多様性に制約が生じ
てしまう。このように、サブサンプションアーキテクチ
ュア方式においては、ロボットの行動パターンの単調化
が避けられず、ロボットの動作が有する表現力も限られ
たものになってしまう。

【０００５】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、ロボットの動作を多様化し、
動作により表現可能な事象を増やし、しかも、ロボット
の動作の表現力を高めることができるロボット装置、ロ
ボット装置の制御方法、記録媒体及びプログラムを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロボット装
置は、関節駆動部を有し所定の動作を表現するロボット
装置である。このロボット装置は、上述の課題を解決す
るために、ロボット装置の動作状態を記述した動作状態
モデル記憶手段と、動作状態モデルに記述された動作を
確率的に選択し、選択した動作を表現するように、関節
駆動部を制御する動作制御手段とを有する。

【０００７】このような構成を有するロボット装置は、
ロボット装置の動作状態を記述した動作状態モデルに記
述された動作を確率的に選択し、選択した動作を表現す
るように、関節駆動部を制御する。例えば、これによ
り、ロボット装置は、動作の表現力が増大される。

【０００８】また、本発明に係るロボット装置の制御方
法は、関節駆動部を有し所定の動作を表現するロボット
装置の制御方法である。このロボット装置の制御方法
は、ロボット装置の動作状態を記述した動作状態モデル
に記述された動作を確率的に選択し、選択した動作を表
現するように、関節駆動部を制御する。例えば、この制
御方法により、ロボット装置は、動作の表現力が増大さ
れる。

【０００９】また、本発明に係る記録媒体は、関節駆動
部を有し所定の動作を表現するロボット装置の制御をす
るプログラムを記録した記録媒体である。この記録媒体
は、上述の課題を解決するために、ロボット装置の動作
状態を記述した動作状態モデルに記述された動作を確率
的に選択し、選択した動作を表現するように、関節駆動
部を制御するプログラムを記録している。

【００１０】この記録媒体に記録されているプログラム
の実行により、ロボット装置は、ロボット装置の動作状
態を記述した動作状態モデルに記述された動作を確率的
に選択し、選択した動作を表現するように、関節駆動部
を制御する。例えば、これにより、ロボット装置は、動
作の表現力が増大される。

【００１１】また、本発明に係るプログラムは、関節駆
動部を有し所定の動作を表現するロボット装置の制御を
するためのプログラムである。このプログラムは、上述
の課題を解決するために、ロボット装置の動作状態を記
述した動作状態モデルに記述された動作を確率的に選択
し、選択した動作を表現するように、関節駆動部を制御
する。

【００１２】このプログラムの実行により、ロボット装
置は、ロボット装置の動作状態を記述した動作状態モデ
ルに記述された動作を確率的に選択し、選択した動作を
表現するように、関節駆動部を制御する。例えば、これ
により、ロボット装置は、動作の表現力が増大される。

【００１３】また、本発明に係るロボット装置は、関節
駆動部を有し所定の動作を表現するロボット装置であ
る。このロボット装置は、上述の課題を解決するため
に、ロボット装置の所定の複数の状態及び所定の複数の
動作が定義された状態遷移モデル記憶手段を有し、複数
の状態の内、直接に遷移可能な２つの状態の間それぞれ
において、２つの状態の間を遷移する際のロボット装置
の動作を示す１つ以上の動作アークを定め、定めた動作
アークそれぞれに所定の重み係数を付し、複数の状態の
内、第１の状態から第２の状態へ遷移する際に、到達可
能な遷移パスそれぞれに含まれる重み係数全体の評価結
果に基づいて一の遷移パスを決定する。例えば、これに
より、ロボット装置は、動作の表現力が増大される。

【００１４】また、本発明に係るロボット装置の制御方
法は、関節駆動部を有し所定の動作を表現するロボット
装置の制御方法である。このロボット装置の制御方法
は、上述の課題を解決するために、ロボット装置の所定
の複数の状態及び所定の複数の動作が定義された状態遷
移モデルの複数の状態の内、直接に遷移可能な２つの状
態の間それぞれにおいて、２つの状態の間を遷移する際
のロボットの動作を示す１つ以上の動作アークを定め、
定めた動作アークそれぞれに所定の重み係数を付し、複
数の状態の内、第１の状態から第２の状態へ遷移する際
に、到達可能な遷移パスそれぞれに含まれる上記重み係
数全体の評価結果に基づいて一の遷移パスを決定し、決
定した遷移パスに基づいて第１の状態から第２の状態に
ロボット装置を遷移させる制御をする。例えば、この制
御方法により、ロボット装置は、動作の表現力が増大さ
れる。

【００１５】また、本発明に係る記録媒体は、関節駆動
部を有し所定の動作を表現するロボット装置の制御をす
るプログラムを記録した記録媒体である。この記録媒体
は、上述の課題を解決するために、ロボット装置の所定
の複数の状態及び所定の複数の動作が定義された状態遷
移モデルの複数の状態の内、直接に遷移可能な２つの状
態の間それぞれにおいて、２つの状態の間を遷移する際
のロボット装置の動作を示す１つ以上の動作アークを定
め、定めた動作アークそれぞれに所定の重み係数を付
し、複数の状態の内、第１の状態から第２の状態へ遷移
する際に、到達可能な遷移パスそれぞれに含まれる重み
係数全体の評価結果に基づいて一の遷移パスを決定し、
決定した遷移パスに基づいて第１の状態から第２の状態
にロボット装置を遷移させる制御をするプログラムを記
録している。例えば、この記録媒体に記録されているプ
ログラムの実行により、ロボット装置は、動作の表現力
が増大される。

【００１６】また、本発明に係るプログラムは、関節駆
動部を有し所定の動作を表現するロボット装置の制御を
するためのプログラムである。このプログラムは、上述
の課題を解決するために、ロボット装置の所定の複数の
状態及び所定の複数の動作が定義された状態遷移モデル
の複数の状態の内、直接に遷移可能な２つの状態の間そ
れぞれにおいて、上記２つの状態の間を遷移する際のロ
ボット装置の動作を示す１つ以上の動作アークを定め、
定めた動作アークそれぞれに所定の重み係数を付し、複
数の状態の内、第１の状態から第２の状態へ遷移する際
に、到達可能な遷移パスそれぞれに含まれる重み係数全
体の評価結果に基づいて一の遷移パスを決定し、決定し
た遷移パスに基づいて第１の状態から第２の状態にロボ
ット装置を遷移させる制御をする。例えば、このプログ
ラムの実行により、ロボット装置は、動作の表現力が増
大される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明に係るロボット制御方法が適用され
るロボット１の外形を例示する図であって、（Ａ）はロ
ボット１の正面図を示し、（Ｂ）はロボット１の上面図
を示し、（Ｃ）はロボット１の側面図を示す。

【００１８】図１（Ａ）〜（Ｃ）に例示するように、ロ
ボット１は、本発明に係るロボット制御方法によりそれ
ぞれ制御され、駆動される４本の脚１０ａ〜１０ｄを有
する。

【００１９】ロボット１の「寝る（状態１；Sleepin
g）」、「座る（状態２；Sitting ）」、「波打つ（状
態３；Waving）」或いは「手を振る（状態３；Wavin
g）」、「立つ（状態４；Standing）」および「歩く
（状態５；Walking ）」といった基本的な動作は「状
態（図４等）」として定義される。また、ロボット１
は、これらの状態の間を状態遷移する際には、予め定義
され、それぞれ選択される確率に対応する重み係数が付
され、この重み係数に基づいて確率的に選択され、これ
らの状態の間で状態遷移を行う際のロボット１の動作を
規定する「動作アーク」に基づいた動作を行う。

【００２０】図２は、図１に示したロボット１において
本発明に係るロボット制御方法を実現するために用いら
れる制御部１２の構成を示す図である。

【００２１】図２に示すように、ロボット１の制御部１
２は、制御回路１４、駆動部１２０ａ〜１２０ｄおよび
センサ１６から構成される。

【００２２】制御回路１４は、マイクロプロセッサ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、および、演算処理に必要な周辺回路から
構成され、本発明に係るロボット制御方法を実現するた
めのプログラム（図３）を実行し、予め設定された状態
を定義するデータ、および、センサ１６から入力される
センサデータ等に基づいて、駆動部１２０ａ〜１２０ｄ
に対して脚１０ａ〜１０ｄの動きを示す動作データを供
給する。

【００２３】センサ１６は、例えばロボット１の周囲の
環境、例えば光の強度・色、温度、および、周囲にある
壁や他のロボット１との距離を検出し、検出した周囲の
環境に係るセンサデータを制御回路１４に対して出力す
る。

【００２４】駆動部１２０ａ〜１２０ｄは、それぞれモ
ータおよびモータ駆動回路等から構成され、制御回路１
４から入力された動作データに基づいて脚１０ａ〜１０
ｄを前後・上下に動かす。つまり、制御回路１４および
駆動部１２０ａ〜１２０ｄは協働して、各状態における
ロボット１の動作、および、状態遷移中のロボット動作
を実現する。

【００２５】図３は、本発明に係るロボット制御方法を
実現するためのプログラム構成を示す図である。

【００２６】図３に示す状態遷移作成部１４０、パス選
択部１４２、アーク選択部１４４およびデータ送出部１
４６は、状態遷移作成部１４０のＲＯＭに記憶されてお
り、制御回路１４のマイクロプロセッサにより実行され
る。

【００２７】（１）状態遷移作成部１４０の動作状態遷移作成部１４０は、ロボット１の動作開始時の状
態（初期状態）から動作終了時の状態（目標状態）に到
るまでに通過する状態を検出し、検出した状態と、状態
の間を遷移する際の動作アークとに基づいて状態遷移図
（図４等）を作成する。

【００２８】まず、ロボット１に実現される状態を予め
定義し、ロボット１の動作を直接、定義した各状態間で
遷移させるために、各状態間を遷移する際のロボット１
の動作を示す動作アークを、直接に遷移可能な２つの状
態の間で１つ以上定義する。これらの、定義した動作ア
ークそれぞれには、アーク選択部１４４により選択され
る確率に対応する重み係数を付する。

【００２９】以上のように定義された状態と動作アーク
は状態遷移図に表すことができる。つまり、定義された
２つの状態Ｓ_ｉ，Ｓ_ｊに対して、状態Ｓ_ｉから状態Ｓ
_ｊにロボット１の動作を遷移させる動作アークＡ_ｉｊが
定義される。

【００３０】動作アークＡ_ｉｊには、重み係数ｗ_ｉｊが
与えられる。最終的な動作パスに含まれる動作アークＡ
_ｉｊは、Ｎ個の動作アークＡ^ｋ _ｉｊ，（ｋ＝１，…，
Ｎ）から選択可能であり、動作アークＡ^ｋ _ｉｊが選択さ
れる確率的重みＰ^ｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）は、下式で表さ
れる。

【００３１】

【数１】

【００３２】図４に、ロボット１の状態、動作アークお
よび重み係数の関係を示す状態遷移図の例を示す。

【００３３】例えば、図４に例示するように、ロボット
１が脚１０ａ〜１０ｄを縮めて底面を床につける状態１
（スリーピング；Sleeping）から、ロボット１が脚１０
ａ，１０ｂを縮め、脚１０ｃ，１０ｄを伸ばして脚１０
ｃ，１０ｄ側の底面だけを床につける状態２（シッティ
ング；Sitting ）に状態遷移する際の動作アークには重
み係数ｗ_１２が付されている。

【００３４】また、状態１（スリーピング；Sleeping）
から、ロボット１が脚１０ａ〜１０ｄを延ばして床に対
して底面を平行に保つ状態４（スタンディング；Standi
ng）に状態遷移する際の動作アークには重み係数ｗ_１４
が付されている。また、状態２から状態１に状態遷移す
る際の動作アークには重み係数ｗ_２１が付されている。

【００３５】状態１，２，４と、他の２状態（ロボット
１が脚１０ａ，１０ｂと脚１０ｃ，１０ｄとを交互に伸
縮する状態３（ウェービング；Waving）、および、ロボ
ット１が歩行する状態５（ウォーキング；Walking ））
との間にも同様に動作アークが定義され、それぞれ重み
係数ｗ_２４，ｗ_４２，…，ｗ_５５が付される。

【００３６】また、図５に、図４において隣接する位置
にあり、他の状態を介さずに直接状態遷移することがで
きる２つの状態間に定義されたＮ個の動作アークの例を
示す。

【００３７】図５に例示するように、状態１と状態２と
の間にはＮ本の動作アークＡ_１２が定義されており、こ
れらＮ本の動作アークＡ_１２がアーク選択部１４４によ
り選択される確率は、それぞれ確率的重みＰ（１）〜Ｐ
（Ｎ）となる。

【００３８】（２）パス選択部１４２の動作パス選択部１４２は、状態遷移作成部１４０が作成した
状態遷移図に基づいて、動作パスに含まれる動作アーク
の重み係数の総和が最小になる動作アークの集合を、ロ
ボット１が初期状態から目標状態に到るまでの間に経過
する動作パスとして選択する。つまり、動作パスに含ま
れる直接に遷移可能な２つの隣接する状態の間には、１
つ以上の動作アークが存在しうる。

【００３９】パス選択部１４２は、図４に示した状態遷
移図に基づいて、ロボット１を初期状態Ｓ_０から目標状
態Ｓ_Ｇへ設定させるとき、最適な動作パスを選択する。
動作パスは、初期状態Ｓ_０から出発して、状態から直接
接続している動作アークを経由して目標状態Ｓ_Ｇへ到達
可能な動作アーク列として定義される。この動作パス
は、一般に複数、存在する。これらの動作パスから、下
式に示す評価関数Ｗを最小にするいずれかを選択する。

【００４０】

【数２】

【００４１】

【数３】

【００４２】ここで、上記２式において、Ｍは図４に示
した状態遷移図の状態Ｓ_ｉの総数を示す。また、Ｗ
_１は、初期状態Ｓ_０から目標状態Ｓ_Ｇへ到達可能なパス
ｌを構成する動作アークの重み係数の和を示す。また、
ｍ_１は、そのパスを構成する動作アークＡ_ｉｊ，（ｉ，
ｊ＝１，２，…，Ｍ，ｉ≠ｊ）の数を表す。

【００４３】以下、パスｌを選択する具体的な処理手段
について説明する。まず、初期設定として、状態Ｓ_ｉを
管理する２つのリスト、閉リストおよび開リストを定義
する。閉リストの初期集合は空集合である。

【００４４】開リストの初期集合として、下式のように
全ての状態Ｓ_ｉ（ｉ＝１，…，Ｍ）を与える。

【００４５】

【数４】

【００４６】また、下式のように、評価変数の初期値と
して各状態Ｓ_ｉに対応した評価変数Ｄ〔ｉ〕を定義す
る。

【００４７】

【数５】

【００４８】また、下式のように、初期状態Ｓ_０を初期
接続状態Ｓ_ｐとする。

【００４９】

【数６】

【００５０】次に、開リスト集合、閉リスト集合、評価
変数、接続状態の更新を行う。

【００５１】下式中の式（０．１），（０．２）を用い
て、Ｓ_ｐ＝Ｓ_Ｇとなるまで、開リスト集合、閉リスト集
合、評価変数、接続状態の更新を繰り返す。

【００５２】

【数７】

【００５３】ここで、式（０．１）を満足する状態Ｓ_ｉ
を新しい接続状態Ｓ_ｐとして、接続状態Ｓ_ｐを更新す
る。この新たな接続状態Ｓ_ｐを開リスト集合から除き、
閉リスト集合に加える。このとき、旧接続状態Ｓ_ｐ（Ｏ
ＬＤ）は新接続状態Ｓ_ｐ（ＮＥＷ）の親となり、ポイン
ターで接続される。

【００５４】

【数８】

【００５５】この新接続状態Ｓ_ｐを介して、式（０．
２）より評価変数Ｄ〔ｉ〕を更新する。

【００５６】さらに、閉リスト内に目標状態Ｓ_Ｇからポ
インターをたどって、初期状態Ｓ_０に到る状態列ｌ＝Ｓ
_Ｇ，…，Ｓ_ｉ，…，Ｓ_ｉ，…，Ｓ_０が得られる。このと
き、ロボットの初期状態Ｓ_０から目標状態Ｓ_Ｇまでの動
作パスは、閉リスト内のポインターを逆にたどりること
により、下式のように求められる。

【００５７】

【数９】

【００５８】以上のように、初期状態Ｓ_０を除き、動作
パスが経由する状態Ｓ_ｉに対応するＡ_ｉ，_ｉを必ず選択
する。

【００５９】図６は、パス選択部１４２の処理を示すフ
ローチャートである。図６に示すように、パス選択部１
４２は、初期設定として、開リスト集合（OPEN）の要素
を全状態とし、閉リスト集合（CLOSED）を空とする（Ｓ
１）。また、初期接続状態をＳ_０とする（Ｓ２）。

【００６０】目標状態と接続状態が一致するならば、目
標状態にすでに到達したことになるので、状態探索を終
了する（Ｓ３）。

【００６１】閉リスト集合内で目標状態から初期状態へ
ポインターをたどり、逆向きに初期状態から目標状態へ
ソーティングし直す（Ｓ７）。

【００６２】以上の各処理により、状態間を結ぶ動作ア
ーク列が生成され、パス選択部１４２の実行が終了す
る。

【００６３】もし、目標状態と接続状態が一致しなけれ
ば、開リスト集合の中で、評価変数を最小にする状態を
新しい接続状態Ｓ_ｐとし、閉リスト集合内に加える（Ｓ
４）。

【００６４】開リスト内の評価変数を新しい接続状態Ｓ
_ｐを用いて更新する（Ｓ５）。

【００６５】さらに、接続状態Ｓ_ｐを開リスト内から閉
リスト内に加え、Ｓ３の処理に戻る（Ｓ６）。なお、Ｓ
３の条件が満たされるまで、Ｓ４〜Ｓ６の処理が繰り返
される。

【００６６】（３）アーク選択部１４４の動作アーク選択部１４４は、パス選択部１４２が選択した動
作パスに含まれる動作アークのいずれかを、動作アーク
それぞれに付された重み係数に基づいて確率的に選択す
る。つまり、アーク選択部１４４は、動作パスに含ま
れ、直接に遷移可能な２つの状態の間それぞれに存在す
る１つ以上の動作アークのいずれかをそれぞれ選択し、
最終的な動作パスを決定する。

【００６７】アーク選択部１４４は、パス選択部１４２
が選択した動作パスに対して、動作パス中の動作アーク
Ａ_ｉｊそれぞれが複数個ずつ含む動作アークＡ^ｋ _ｉｊの
中から、一つの動作アークを確率的に選択する。

【００６８】この選択の処理手順は、まず、数値
〔Ｒ_０，Ｒ_１〕の範囲で一様な乱数を考え、動作アーク
Ａ^ｋ _ｉｊに対応する領域〔ｓ_Ｋ，ｅ_Ｋ〕を下式のよう
に定義する。

【００６９】

【数１０】

【００７０】ここで、上式において、Ｐ^ｔは、確率係数
を示し、Ｐ^０＝０である。一様乱数の値ｖが、ｓ_Ｋ≦ｖ
＜ｅ_Ｋの範囲にある場合において、一様乱数の値ｖに対
応する動作アークＡ^ｋ _ｉｊを選択する。この選択によ
り、ロボットの初期状態Ｓ_０から目標状態Ｓ_Ｇまでの動
作パスは、選択された動作アークＡ^ｋ _ｉｊを用いて下式
のように定義される。

【００７１】

【数１１】

【００７２】（４）データ送出部１４６の動作データ送出部１４６は、アーク選択部１４４が決定した
動作パスに含まれる動作アークそれぞれが示すロボット
１の動作を実現するために駆動部１２０ａ〜１２０ｄに
与えるべき動作データを経時的に生成し、駆動部１２０
ａ〜１２０ｄに供給する。

【００７３】アーク選択部１４４の動作説明において示
したように、ロボット１の初期状態Ｓ_０から目標状態Ｓ
_Ｇまでの動作アークＡ^ｋ _ｉｊ列が出力される。

【００７４】データ送出部１４６は、目標状態Ｓ_Ｇから
目標状態Ｓ_Ｇへの動作アークＡ^ｋ _Ｇ _Ｇを、アーク選択
部１４４による動作アーク選択と同様の手続きで選択
し、動作アーク列（０．３）の最後に追加する。従っ
て、データ送出部１４６により最終的に以下の動作アー
ク列が生成される。

【００７５】

【数１２】

【００７６】図７は、図４に示した状態遷移図に重み係
数を付し、状態３を初期状態とし、状態４を目標状態と
した状態遷移図である。

【００７７】図８は、図７に示した状態遷移図に基づい
て、状態遷移作成部１４０、パス選択部１４２、アーク
選択部１４４およびデータ送出部１４６により決定され
る動作アーク列を示す図である。

【００７８】図７および図８に示すように、データ送出
部１４６は、この動作アーク列が示す動作をロボット１
にさせるために駆動部１２０ａ〜１２０ｄそれぞれに与
えるべき経時的な動作データを生成し、駆動部１２０ａ
〜１２０ｄそれぞれに対して供給する。

【００７９】ただし、初期状態Ｓ_０と目標状態Ｓ_Ｇが一
致した場合、動作アーク列Ａ^ｋ _ＧＧが生成されるが、こ
のとき動作アーク列Ａ^ｋ _ＧＧに対応する動作データは駆
動部１２０ａ〜１２０ｄに対して供給されない。この場
合、特に状態が変わらず、無駄な処理を省くことができ
る。

【００８０】以下、ロボット１の動作を説明する。制御
部１２の状態遷移作成部１４０は、ロボット１の初期状
態から目標状態に到るまでに通過する状態を検出し、検
出した状態と、状態の間を遷移する際の動作アークとに
基づいて、例えば図４に示した状態遷移図を作成し、動
作アークそれぞれに、式１に示した確率的重みＰk にそ
れぞれ対応する重み係数ｗ_ｉｊを付加する。

【００８１】パス選択部１４２は、動作パスに含まれる
動作アークの重み係数の総和が最小になる動作アークの
集合を、式２〜式９および図６に示した手順に従って、
ロボット１が初期状態から目標状態に到るまでの間に経
過する動作パスとして選択する。

【００８２】アーク選択部１４４は、パス選択部１４２
が選択した動作パスに含まれる動作アークのいずれか
を、式１０および式１１に示した手順に従って、動作ア
ークそれぞれに付された重み係数に基づいて確率的に選
択し、最終的な動作パスを決定する。

【００８３】データ送出部１４６は、アーク選択部１４
４が決定した動作パスに含まれる動作アークそれぞれが
示すロボット１の動作を実現するために駆動部１２０ａ
〜１２０ｄに与えるべき動作データを経時的に生成し、
駆動部１２０ａ〜１２０ｄに供給する。

【００８４】駆動部１２０ａ〜１２０ｄは、データ送出
部１４６から供給された動作データに従って脚１０ａ〜
１０ｄを駆動し、初期状態から目標状態に到るまでの各
状態の動作、および、最終的な動作パスに含まれる各動
作アークが示すロボット１の動作を実現する。

【００８５】以上説明したように、本発明のロボット行
動制御装置によれば、予め定義された各状態におけるロ
ボット１の動作、および、各状態間それぞれにおいて１
つ以上定義された動作アークが示す状態遷移中のロボッ
ト１の動作に基づいて、ロボット１に複数の動作パター
ンを与えることができる。また、初期状態から目標状態
とを同じにして複数回、ロボット１を動作させても、新
たな初期状態から目標状態に到る動作を行うたびに、ア
ーク選択部１４４により異なる動作アークを含む動作パ
スが最終的に決定されるので、ロボット１の動作が多様
化し、その表現力がより向上する。

【００８６】なお、以上の説明においては、制御部１２
がロボット１について予め固定的に設定された状態、動
作アークおよび重み係数に基づいて動作パスを決定する
場合について説明したが、例えば、センサ１６から入力
されるセンサデータに基づいて、選択可能な動作アーク
を制限する、あるいは、重み係数の値を動的に変更する
等の変形を施すことにより、周囲の環境に応じてロボッ
ト１の動作パターンを変更することが可能になる。

【００８７】また、制御部１２の各プログラムの動作内
容は例示であって、ロボット１の用途に応じて必要な部
分のみを抽出して用いて、本発明に係るロボット制御方
法を実現してもよい。

【００８８】また、上述のようなロボットの制御は、プ
ログラムによって実現でき、また、そのようなプログラ
ムが記録されている記録媒体によっても実現できる。

【００８９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るロボッ
ト装置、ロボット装置の制御方法、記録媒体及びプログ
ラムによれば、ロボットの動作を多様化することができ
る。

【００９０】また、本発明に係るロボット装置、ロボッ
ト装置の制御方法、記録媒体及びプログラムによれば、
ロボットの動作により表現可能な事象の数を増すとがで
きる。

【００９１】また、本発明に係るロボット装置、ロボッ
ト装置の制御方法、記録媒体及びプログラムによれば、
ロボットの動作の表現力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロボット制御方法が適用されるロ
ボットの外形を例示する図であって、（Ａ）はロボット
の正面図を示し、（Ｂ）はロボットの上面図を示し、
（Ｃ）はロボットの側面図を示す。

【図２】図１に示したロボットにおいて本発明に係るロ
ボット制御方法を実現するために用いられる制御部の構
成を示す図である。

【図３】本発明に係るロボット制御方法を実現するため
のプログラム構成を示す図である。

【図４】図１に示したロボットの状態、動作アークおよ
び重み係数の関係を例示する状態遷移図を示す図であ
る。

【図５】図４において隣接する位置にあり、他の状態を
介さずに直接状態遷移することができる２つの状態間に
定義されたＮ個の動作アークの例を示す図である。

【図６】図３に示したパス選択部の処理を示すフローチ
ャートである。

【図７】図４に示した状態遷移図に重み係数を付し、状
態３を初期状態とし、状態４を目標状態とした状態遷移
図である。

【図８】図７に示した状態遷移図に基づいて、図３に示
した状態遷移作成部、パス選択部、アーク選択部および
データ送出部により決定される動作アーク列を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ロボット、１０ａ〜１０ｄ脚、１２制御部、１
２０ａ〜１２０ｄ駆動部、１４制御回路、１４０
状態遷移作成部、１４２パス選択部、１４４アーク選
択部、１４６データ送出部、１６センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】関節駆動部を有し所定の動作を表現する
ロボット装置において、上記ロボット装置の動作状態を記述した動作状態モデル
記憶手段と、上記動作状態モデルに記述された動作を確率的に選択
し、上記選択した動作を表現するように、上記関節駆動
部を制御する動作制御手段とを有することを特徴とする
ロボット装置。
【請求項２】上記動作状態モデルは、所定の複数の状態を有し、直接に遷移可能な２つの状態の間それぞれにおいて、上
記２つの状態の間を遷移する際の上記ロボット装置の動
作を示す１つ以上の動作アークを定め、定めた上記動作アークそれぞれに、上記動作アークが選
択される遷移確率が付された確率状態遷移モデルで記述
されたことを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
【請求項３】上記動作アークは、上記複数の状態の内
の１つの状態から、自己の状態へ遷移する際の上記ロボ
ット装置の動作を示す自己動作アークを含むことを特徴
とする請求項２記載のロボット装置。
【請求項４】上記遷移確率は、動的に変更可能である
ことを特徴とする請求項２記載のロボット装置。
【請求項５】関節駆動部を有し所定の動作を表現する
ロボット装置の制御方法において、上記ロボット装置の動作状態を記述した動作状態モデル
に記述された動作を確率的に選択し、上記選択した動作を表現するように、上記関節駆動部を
制御することを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項６】関節駆動部を有し所定の動作を表現する
ロボット装置の制御をするプログラムを記録した記録媒
体において、上記ロボット装置の動作状態を記述した動作状態モデル
に記述された動作を確率的に選択し、上記選択した動作を表現するように、上記関節駆動部を
制御するプログラムを記録した記録媒体。
【請求項７】関節駆動部を有し所定の動作を表現する
ロボット装置の制御をするためのプログラムにおいて、上記ロボット装置の動作状態を記述した動作状態モデル
に記述された動作を確率的に選択し、上記選択した動作を表現するように、上記関節駆動部を
制御するためのプログラム。
【請求項８】関節駆動部を有し所定の動作を表現する
ロボット装置において、上記ロボット装置の所定の複数の状態及び所定の複数の
動作が定義された状態遷移モデル記憶手段を有し、上記複数の状態の内、直接に遷移可能な２つの状態の間
それぞれにおいて、上記２つの状態の間を遷移する際の
上記ロボット装置の動作を示す１つ以上の動作アークを
定め、定めた上記動作アークそれぞれに所定の重み係数を付
し、上記複数の状態の内、第１の状態から第２の状態へ遷移
する際に、到達可能な遷移パスそれぞれに含まれる上記
重み係数全体の評価結果に基づいて一の遷移パスを決定
することを特徴とするロボット装置。
【請求項９】上記重み係数は、動的に変更可能である
ことを特徴とする請求項８記載のロボット装置。
【請求項１０】関節駆動部を有し所定の動作を表現す
るロボット装置の制御方法において、上記ロボット装置の所定の複数の状態及び所定の複数の
動作が定義された状態遷移モデルの上記複数の状態の
内、直接に遷移可能な２つの状態の間それぞれにおい
て、上記２つの状態の間を遷移する際の上記ロボット装
置の動作を示す１つ以上の動作アークを定め、定めた上記動作アークそれぞれに所定の重み係数を付
し、上記複数の状態の内、第１の状態から第２の状態へ遷移
する際に、到達可能な遷移パスそれぞれに含まれる上記
重み係数全体の評価結果に基づいて一の遷移パスを決定
し、上記決定した遷移パスに基づいて上記第１の状態から上
記第２の状態に上記ロボット装置を遷移させる制御をす
ることを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項１１】関節駆動部を有し所定の動作を表現す
るロボット装置の制御をするプログラムを記録した記録
媒体において、ロボット装置の所定の複数の状態及び所定の複数の動作
が定義された状態遷移モデルの複数の状態の内、直接に
遷移可能な２つの状態の間それぞれにおいて、上記２つ
の状態の間を遷移する際の上記ロボット装置の動作を示
す１つ以上の動作アークを定め、定めた上記動作アークそれぞれに所定の重み係数を付
し、上記複数の状態の内、第１の状態から第２の状態へ遷移
する際に、到達可能な遷移パスそれぞれに含まれる上記
重み係数全体の評価結果に基づいて一の遷移パスを決定
し、上記決定した遷移パスに基づいて上記第１の状態から上
記第２の状態に上記ロボット装置を遷移させる制御をす
るプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１２】関節駆動部を有し所定の動作を表現す
るロボット装置の制御をするためのプログラムにおい
て、上記ロボット装置の所定の複数の状態及び所定の複数の
動作が定義された状態遷移モデルの上記複数の状態の
内、直接に遷移可能な２つの状態の間それぞれにおい
て、上記２つの状態の間を遷移する際の上記ロボット装
置の動作を示す１つ以上の動作アークを定め、定めた上記動作アークそれぞれに所定の重み係数を付
し、上記複数の状態の内、第１の状態から第２の状態へ遷移
する際に、到達可能な遷移パスそれぞれに含まれる上記
重み係数全体の評価結果に基づいて一の遷移パスを決定
し、上記決定した遷移パスに基づいて上記第１の状態から上
記第２の状態に上記ロボット装置を遷移させる制御をす
るためのプログラム。