JP2010228064A - 福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法、ロボットアーム操作プログラム、及び、記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によれば、ユーザの手動によってロボットアームを動かして、当該ロボットアームに搭載されたカメラを、当該ロボットアームの動作に関する情報が含まれた画像マークの近傍に配置し(手動モード)、当該カメラにて撮像された画像に画像マークの像が含まれているとき、当該画像マークの像を参照して当該画像マークにより表現された上記情報を読み出し(情報読出工程)、得られた上記情報に基づいて、ロボットアームの動作を自動制御する(ロボットアーム制御工程)とを含んでいる。
【選択図】図1
Description
ユーザの手動によって福祉用ロボット装置のロボットアームを動かして、当該ロボットアームに搭載されたカメラを、当該ロボットアームの動作に関する情報が含まれた画像マークの近傍に配置する手動操作工程と、
上記ロボットアームを自動操作する自動操作工程と、を含む福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法であって、
上記自動操作工程には、
上記カメラにて撮像された画像に上記画像マークの像が含まれているとき、当該画像マークの像を参照して当該画像マークにより表現された上記情報を読み出す情報読出工程と、
上記情報読出工程によって得られた上記情報に基づいて、上記ロボットアームの動作を制御するロボットアーム制御工程と、が含まれることを特徴としている。
上記情報読出工程では、撮像された上記画像マークの像を参照して、上記検索部にて上記制御内容が取得され、
上記ロボットアーム制御工程では、取得された上記制御内容に基づいて、上記ロボットアームの動作を制御することが好ましい。
上記情報読出工程では、撮像された上記画像マークの像を参照して、上記検索部にて上記制御内容を上記サーバから取得することが好ましい。
図1は、本実施形態の操作装置50の構成を示したブロック図である。尚、図1に示すユーザとは、福祉用ロボット装置のユーザのことである。本実施形態における操作装置50は、福祉用ロボット装置のロボットアーム10を操作する。そのため、本実施形態における操作装置50は、図1に示すように、手動操作部1と、画像処理手段2(情報読出手段)、ロボットアーム制御手段3、表示部4とを備えている。
上記手動操作部1は、福祉用ロボット装置に搭載されたロボットアーム10の位置姿勢を当該福祉用ロボット装置のユーザの手動によって操作するための構成である。例えば、キーボード、ジョイスティック、タッチパッドなど操作機器を利用することができる。
上記画像処理手段2は、ロボットアーム10の先端に搭載された小型カメラ10aからの画像を逐次入力し、画像中に画像マーク20が存在するかどうかを判別し、画像マーク20が存在する場合は、その画像マーク20を読み取り、小型カメラ10aの内部パラメータに基づき、小型カメラ10aに対する画像マーク20の相対的な位置姿勢を算出する。パラメータとは、焦点距離、画像中心、レンズ歪み係数など、従来周知のカメラ幾何モデルに関するパラメータである。
ロボットアーム制御手段3は、画像処理手段2から入力されたコード情報と位置姿勢情報に基づき、対象物を自動的に把持・操作するための操作コマンド列を作成し、ロボットアームに送信する。
表示部4は、画像処理部3からの情報に基づき、画像マークが読み取れているかどうかを、画像や音声、振動などによってユーザによって通知することができるように構成されている。ユーザは、表示部4からの通知に従って、手動操作モードと自動操作モードの切り替えを、手動操作部1を介して行うことができる。
上述したように本発明は、画像マークの観測によるロボットアームの半自動操作によって上記課題を解決している。すなわち、画像マークを小型カメラによって観測できる位置まではユーザがロボットアームを手動でおおまかに操作し(手動モード)、その後は、マークから読み取った情報に従い、ロボットアームが自動的に作業を実行する(自動モード)。手動モードと自動モードを時系列的に切り換えて行う半自動操作によって、ユーザは、目的とする作業を容易に実行できるようになる。自動化する作業は、ユーザが状況や習熟度に合わせてカスタマイズすることができ、より自由度が高く心理的ストレスの少ない協調系となっている。
一般に入手可能な福祉用ロボットアームには、キーパッドやジョイスティックなどのロボットアーム操作装置が付随している。しかしながら、これらの操作装置の操作には習熟が必要であり、もともとアームの位置決め精度が低いこともあって、思うようにアームの手先を動かすことは非常に難しい。たとえば、コップやタッパーウェアなどの生活用品をアームで把持するには1cm以下の精度でアームを目的位置まで移動させなければならないが、すべてを手動で行うのは、特に初心者にはきわめて困難である。また、福祉用ロボットアームのハンドの多くは、一般のユーザには馴染みのない平行2指ハンドであり、ありふれた日常用品であったとしても、どの場所をどのようにつかめばよいかがわからない場合が多い。しかしながら、本実施形態においては、誰でも簡単にできる大まかな操作しかする必要がない。具体的には、物体や器具・装置に上記画像マークをあらかじめ貼付しておき、そのマークをアームの先端に取り付けられた小型カメラ3(図1)で観測できる位置まで操作すればよい。
自動操作工程(自動操作モード)では、次々に入力される画像データから読み取られるコードと位置姿勢情報に基づいて、自動的にロボットアームを動作させる。このとき、アームを近づける方向、把持する箇所、把持したあとに動かす方向や強さなどは、把持・操作対象となる物体・器具・装置によってそれぞれ異なる。このため、画像マークには、貼付されている物体の操作方法に関する情報が含まれている。
最後に、操作装置に具備されている画像処理手段2及びロボットアーム制御手段3は、ハードウェアロジックによって構成すればよい。または、次のように、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
2 画像処理手段(情報読出手段)
3 ロボットアーム制御手段
4 表示部
10 ロボットアーム
10a 小型カメラ(カメラ)
20 画像マーク
30 電子レンジ(操作対象物)
50 操作装置
Claims (11)
- ユーザの手動によって福祉用ロボット装置のロボットアームを動かして、当該ロボットアームに搭載されたカメラを、当該ロボットアームの動作に関する情報が含まれた画像マークの近傍に配置する手動操作工程と、
上記ロボットアームを自動操作する自動操作工程と、を含む福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法であって、
上記自動操作工程には、
上記カメラにて撮像された画像に上記画像マークの像が含まれているとき、当該画像マークの像を参照して当該画像マークにより表現された上記情報を読み出す情報読出工程と、
上記情報読出工程によって得られた上記情報に基づいて、上記ロボットアームの動作を制御するロボットアーム制御工程と、が含まれることを特徴とする、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。 - 上記画像マークにより表現された上記情報は、ロボットアームによる対象物の把持方法、及び/又はロボットアームによる対象物の操作方法と、ロボットアームのとるべき位置姿勢とを指定する情報であることを特徴とする請求項1に記載の、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。
- 上記情報読出工程では、上記画像マークの像に基づいて、ロボットアームの位置姿勢が計測されることを特徴とする請求項1または2に記載の、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。
- 上記情報読出工程では、上記画像マークの像及び上記情報が、上記福祉用ロボット装置に搭載された表示部に表示されることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。
- 上記ロボットアーム制御工程では、上記制御する内容が、上記福祉用ロボット装置に搭載された表示部に表示されることを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。
- 上記ロボットアームの動作に関する情報と、上記ロボットアームの制御内容とが関連付けて登録されているデータベースから、上記情報読出工程によって得られた上記情報に関連付けられた制御内容を取得する検索部が、上記福祉用ロボット装置に搭載されており、
上記情報読出工程では、撮像された上記画像マークの像を参照して、上記検索部にて上記制御内容が取得され、
上記ロボットアーム制御工程では、取得された上記制御内容に基づいて、上記ロボットアームの動作を制御することを特徴とする請求項1から5までの何れか1項に記載の、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。 - 上記データベースは、上記福祉用ロボット装置との間で通信路を介してデータ通信が可能なサーバに設けられており、
上記情報読出工程では、撮像された上記画像マークの像を参照して、上記検索部にて上記制御内容を上記サーバから取得することを特徴とする請求項6に記載の、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。 - 上記画像マークは、一次元コードもしくは二次元コードであることを特徴とする請求項1から7までの何れか1項に記載の、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。
- 上記画像マークが、ロボットアームの操作対象物に貼着していることを特徴とする請求項1から8までの何れか1項に記載の、福祉用ロボット装置のロボットアーム操作方法。
- コンピュータを、
福祉用ロボット装置に搭載されたロボットアームに設けられたカメラにて撮像された画像に、当該ロボットアームの動作に関する情報が含まれた画像マークの像が含まれているとき、該画像マークの像を参照して該画像マークにより表現された当該動作に関する情報を読み出す情報読出手段、及び、
上記情報読出手段によって得られた上記情報に基づいて、上記ロボットアームを制御するロボットアーム制御手段、として機能させるためのプログラム。 - 請求項10に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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