JP2008307640A - 運動制御システム、運動制御方法および運動制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によれば、人間1の運動態様のうち特徴的部分さえ学習されれば、他の部分が学習されなくても十分であるという思想のもとに人間1の運動態様が学習される。そして、人間1の運動態様のうち特徴的部分さえ再現されれば、他の部分は再現されなくても十分であるという思想のもと、当該学習結果としてのモデルが用いられてロボット2の運動態様が制御される。これにより、人間1の運動態様を規範としながらも当該運動態様に必要以上に拘束されることなく、ロボット2の運動態様が制御される。
【選択図】 図1
Description
第3発明の運動制御システムによれば、外的特徴因子および内的特徴因子の離散的な相関関係と、当該離散的な相関関係に基づいて定義される連続的な相関関係との乖離度が閾値以下であるという要件を満たすように、当該離散的な相関関係を表す両特徴因子の測定結果が取捨選択される。そして、取捨選択された測定結果に基づいて両特徴因子の連続的な相関関係を表すモデルが定義され、当該モデルに基づいて第2運動体の運動態様が制御される。このため、さまざまな環境に応じた第1運動体の運動態様の傾向を表す観点から適当なモデルが定義され、かつ、当該モデルに基づいて第2運動体の運動態様が第1運動体の運動態様の大まかな傾向にしたがうように制御されうる。
具体的には、外的特徴因子q1(i)(x,yおよびz成分を有する3次元ベクトル(q1x,q1y,q1z)である。)および内的特徴因子p2(i)(x,yおよびz成分を有する3次元ベクトル(p2x,p2y,p2z)である。)の測定結果が当該因子により定義される6次元空間(6つの変数q1x,q1y,q1z,p2x,p2yおよびp2zにより定義される空間である。)においてプロットされる。各プロットは外的特徴因子q1(i)および内的特徴因子p2(i)の離散的な相関関係を表している。簡単のため各特徴因子のx成分の測定結果についてのみ考察すると、図5に示されているように人間1が打ち返し運動を繰り返した場合、図6(a)に示されているように各特徴因子のx成分(q1x,p2x)の測定結果がプロットされる。人間1がさらに同じスタイルにしたがって運動を繰り返すたびに特徴因子空間におけるプロット数が徐々に増えていく。そして、図6(b)に示されているように当該プロットにより表される外的特徴因子q1および内的特徴因子p2のそれぞれのx成分の局所的な相関関係を近似的に表す曲線LM1〜LM3のそれぞれが「局所的モデル」として定義される。局所的モデルLM1〜LM3のそれぞれは線形モデルであってもよく、非線形モデルであってもよい。なお、各局所的モデルが共通の性質(たとえば線形性)を有していれば、当該性質を表現するための共通の規則にしたがって異なる局所的モデルが定義されうる。これにより、局所的モデルひいてはモデルの定義が簡易化される。
続いて、第2処理部220により「第2処理」が実行される(図2/S020)。
Claims (17)
- 第1運動体の運動態様を規範として第2運動体の運動態様を制御するシステムであって、
前記第1運動体を取り巻く環境を表す外的因子および前記第1運動体の運動態様を表す内的因子のそれぞれのうち一部を、外的特徴因子および内的特徴因子のそれぞれとして、該第1運動体が異なる環境に応じて運動を繰り返すたびに測定し、当該測定結果により表される該外的特徴因子および該内的特徴因子の離散的な相関関係に基づき、該外的特徴因子および該内的特徴因子の連続的な相関関係を表すモデルを定義する第1処理部と、
前記第2運動体が接する該外的特徴因子を測定し、当該測定結果と該第1処理部により定義された該モデルとに基づいて該内的特徴因子を算定し、少なくとも当該算定内的特徴因子が実現されるように該第2運動体の運動態様を制御する第2処理部とを備えていることを特徴とする運動制御システム。 - 請求項1記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が、前記測定結果により表される前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の離散的な相関関係と、当該離散的な相関関係に基づいて定義される前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の連続的な相関関係との乖離度を評価し、該乖離度が閾値以下であることを要件として、当該連続的な相関関係を表す前記モデルを定義することを特徴とする運動制御システム。 - 請求項2記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が、前記要件が満たされるように前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の測定結果のうち一部または全部を除いて前記モデルを定義することを特徴とする運動制御システム。 - 請求項1記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が、前記第1運動体が異なる環境に応じて一定のスタイルにしたがって運動を繰り返すたびに前記外的特徴因子および前記内的特徴因子を測定することを特徴とする制御システム。 - 請求項1記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が前記第1運動体の前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の測定結果の追加に伴って前記モデルを逐次定義し、
前記第2処理部が該第1処理部により逐次定義される該モデルに基づいて前記第2運動体の前記運動態様を逐次制御することを特徴とする制御システム。 - 請求項1記載の運動制御システムにおいて、
前記第2処理部が、前記第2運動体が接する前記外的特徴因子を逐次測定し、当該逐次測定される該外的特徴因子に基づいて前記第2運動体の運動態様を逐次制御することを特徴とする制御システム。 - 請求項1記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が、前記第1運動体の特定部位の一の動作によって力を受けるときの物体の位置を前記外的特徴因子として測定し、該一の動作が終了したときの該特定部位の位置を前記内的特徴因子として測定することを特徴とする制御システム。 - 請求項1記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が前記第1運動体の前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の測定結果の中から規則性を有する集合を規則的集合として抽出し、当該規則的集合に基づいて前記モデルを定義することを特徴とする運動制御システム。 - 請求項8記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が、前記第1運動体が異なる環境に応じて運動を繰り返すたびに前記内的因子のうち一部である内的付加因子を測定し、前記外的特徴因子および前記内的特徴因子のそれぞれの測定結果が、該内的付加因子により定義される空間において高密度で集まっている該内的付加因子の測定点に対応付けられていることを前記規則性として、前記規則的集合を抽出することを特徴とする運動制御システム。 - 請求項8記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が、前記第1運動体が異なる環境下で一定のスタイルにしたがって複数回にわたり運動するときの前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の測定結果に基づいて前記モデルを定義し、競合する複数の前記規則的集合が抽出された場合、当該複数の規則的集合のそれぞれに対応する新たなスタイルを定義した上で、該第1運動体が当該新たなスタイルにしたがって複数回にわたり運動するときの前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の測定結果に基づいて前記モデルを再び定義することを特徴とする運動制御システム。 - 請求項1記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が、前記第1運動体の前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の測定結果に基づき、定義域が異なる、共通の性質を有する複数の局所的モデルを定義し、隣接する該定義域における該局所的モデルを接続することによって前記モデルを定義することを特徴とする制御システム。 - 請求項11記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が、前記共通の性質を有する前記局所的モデルとして線形モデルを定義することを特徴とする運動制御システム。 - 請求項11記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の測定結果に基づき、前記モデルの局所的な性質を抽出するための統計的手法を用いて前記局所的モデルを定義することを特徴とする運動制御システム。 - 請求項13記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が前記統計的手法としてLWPR(Locally Weighted Projection Regression)アルゴリズムを用いて前記局所的モデルを定義することを特徴とする運動制御システム。 - 請求項1記載の運動制御システムにおいて、
前記第1処理部が前記第1運動体としての人間の前記外的特徴因子および前記内的特徴因子の測定結果に基づいて前記モデルを定義し、
前記第2処理部が該第1処理部により定義された外車増に基づき、前記第2運動体としてのヒューマノイドロボットの前記運動態様を制御することを特徴とする運動制御システム。 - 第1運動体の運動態様を規範として第2運動体の運動態様を制御する方法であって、
前記第1運動体を取り巻く環境を表す外的因子および前記第1運動体の運動態様を表す内的因子のそれぞれのうち一部を、外的特徴因子および内的特徴因子のそれぞれとして、該第1運動体が異なる環境に応じて運動を繰り返すたびに測定し、当該測定結果により表される該外的特徴因子および該内的特徴因子の離散的な相関関係に基づき、該外的特徴因子および該内的特徴因子の連続的な相関関係を表すモデルを定義する第1処理と、
前記第2運動体が接する該外的特徴因子を測定し、当該測定結果と該第1処理において定義された該モデルとに基づいて該内的特徴因子を算定し、少なくとも当該算定内的特徴因子が実現されるように該第2運動体の運動態様を制御する第2処理とを実行することを特徴とする運動制御方法。 - 第1運動体の運動態様を規範として第2運動体の運動態様を制御するシステムとしてコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記第1運動体を取り巻く環境を表す外的因子および前記第1運動体の運動態様を表す内的因子のそれぞれのうち一部を、外的特徴因子および内的特徴因子のそれぞれとして、該第1運動体が異なる環境に応じて運動を繰り返すたびに測定し、当該測定結果により表される該外的特徴因子および該内的特徴因子の離散的な相関関係に基づき、該外的特徴因子および該内的特徴因子の連続的な相関関係を表すモデルを定義する第1処理部と、
前記第2運動体が接する該外的特徴因子を測定し、当該測定結果と該第1処理部により定義された該モデルとに基づいて該内的特徴因子を算定し、少なくとも当該算定内的特徴因子が実現されるように該第2運動体の運動態様を制御する第2処理部とを備えている運動制御システムとして前記コンピュータを機能させることを特徴とする運動制御プログラム。
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