JP2015174155A - ロボット、ロボットの制御方法、及びロボットの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔操作によって制御されるロボットを利用した作業時間を短縮する。
【解決手段】本発明によるロボット１０は、指令予測部１１と指令判定部１２を具備する。指令予測部１１は、遠隔操作端末１０１から発行された第１指令の内容に基づいて、次の第２指令を予測する。指令判定部１２は、第１指令の後に遠隔操作端末１０１から発行された第３指令と、第２指令予測指令との比較結果に基づいて、第２指令に応じた動作結果１７を遠隔操作端末１０１に送信するか否かを判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロボット、ロボットの制御方法、及びロボットの制御プログラムに関し、特に、遠隔操作によって少なくとも一部の動作が制御されるロボット、ロボットの制御方法、及びロボットの制御プログラムに関する。

遠隔操作されるロボットは、操作コマンドが転送される伝送路の状態によって、操作性が劣化する場合がある。例えば、通信速度が遅い伝送路を利用した場合、ロボットの動作結果（例えば移動結果）が遠隔操作端末に伝送されるまでに時間がかかる。特に、マスタースレーブ式の遠隔操作型ロボットの場合、ロボットは、操作側からの指令値に基づいて動作し、操作側ではロボットの動作結果を参照して次の指令値を設定する必要がある。このとき指令値や動作結果の転送時間が遅延すると、ロボットを使用した作業時間が大幅に増大してしまうことになる。

遠隔操作型ロボットの一例が、特開平９−２６７２８３に記載されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のロボットは、遠隔操作端末からの指令値を受信した段階で、その指令を解釈し、ロボットの動作（例えばセンシングやアクチュエータの制御）を行っている。この際、ロボットは、遠隔操作端末に対して指令値を要求するとともにロボットの状態を示す情報を通知する。又、遠隔操作端末は、ロボットから通知される状態情報によりロボットの状態を把握するともに、当該要求に応じて次の指令値を送信する。すなわち、ロボットは遠隔操作端末から指令値を受け付けるまで次の動作が実行できず、遠隔操作端末（を操作するユーザ）は、ロボットからの指令値の要求や状態情報の通知があるまで次の指令を発行できない。

例えば、「ロボットを移動させて周囲の画像を撮像する」といった動作を実行する場合、遠隔操作端末を操作するユーザは、ロボットに対して移動指令を発行してから、ロボットから移動完了が通知されるまでの期間、待機する必要がある。又、ロボットは、移動完了を遠隔操作端末に通知してから、遠隔操作端末から次の画像撮像指令が発行されるまで、待機する必要がある。更に、遠隔操作端末を操作するユーザは、ロボットに対して次の画像撮像指令を発行してから、ロボットから撮像画像が送信されるまでの期間、待機する必要がある。

このように、遠隔操作型のロボットが複数の動作を順次行うシステムでは、指令発行から動作の完了を確認するまでの期間、あるいは、動作完了から次の指令を受け付けるまでの期間において、所定の待機時間が必要となる。特に、遠隔操作端末とロボットとの間の通信回線における遅延時間が大きい場合、システム全体の動作時間を通信時間が律速することになる。

特開平９−２６７２８３

本発明の目的は、遠隔操作によって制御されるロボットを利用した作業時間を短縮するロボット、ロボットの制御方法、及びロボットの制御プログラムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。

本発明によるロボット（１０）は、指令に応じて動作する動作部（１２、１５）と、指令予測部（１１）と、指令判定部（１２）を具備する。指令予測部（１１）は、遠隔操作端末（１０１）から発行された第１指令の内容に基づいて、次の第２指令（予測指令）を予測する。指令判定部（１２）は、第１指令の後に遠隔操作端末（１０１）から発行された第３指令と、第２指令（予測指令）との比較結果に基づいて、第２指令（予測指令）に応じた動作部（１２、１５）の動作結果（１７）を遠隔操作端末（１０１）に送信するか否かを判定する。このように、本発明によるロボット（１０）は、従来、次の遠隔指令が送信されてから実行していた動作を、当該遠隔指令の待ち受け期間中に行うことができるため、作業全体の時間を大幅に短縮することが可能となる。又、第２指令の動作結果（１７）の送信は、次の第３指令が発行されるまで待たされるため、不要なデータ通信を排除することが可能となる。

本発明によるロボットの制御方法は、指令に応じて動作するロボットの制御方法であり、遠隔操作端末（１０１）から発行された第１指令の内容に基づいて、次の第２指令を予測するステップと、第１指令の後に遠隔操作端末（１０１）から発行された第３指令と、第２指令（予測指令）との比較結果に基づいて、第２指令（予測指令）に応じた動作結果（１７）を遠隔操作端末（１０１）に送信するか否かを判定するステップとを具備する。

本発明によるロボットの制御方法は、記憶媒体に記録されたプログラムをコンピュータによって実行することで実現されることが好ましい。

本発明によれば、遠隔操作によって制御されるロボットを利用した作業時間を短縮することができる。

図１は、本発明による遠隔操作型ロボットシステムの構成の一例を示す図である。 図２は、本発明に係るロボットによって取得される点群データの一例を示す図である。 図３は、本発明による遠隔操作型ロボットシステムの構成の詳細の一例を示す図である。 図４は、本発明に係る予測情報１８の構成の一例を示す図である。 図５は、本発明によるロボット制御方法の一例を示すフロー図である。 図６は、本発明によるロボット制御方法の他の一例を示すフロー図である。 図７は、本発明によるロボット制御方法の更に他の一例を示すフロー図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図面において同一、又は類似の参照符号は、同一、類似、又は等価な構成要素を示している。

（概要）
本発明によるロボットは、遠隔操作端末からの指令に基づいて次の指令を予測し、予測した指令に応じた動作を、遠隔操作端末からの次の指令を待つことなく実行する。予測した指令に応じた動作結果の遠隔操作端末に対する送信可否は、遠隔操作端末からの次の指令に応じて決まる。例えば、予測指令値と遠隔操作端末からの指令値が一致した場合、ロボットは、予測指令に応じた動作結果を送信し、不一致の場合、予測指令に応じた動作前の状態に戻る。

（構成）
図１から図３を参照して、本発明による遠隔操作型ロボットシステム１００の構成の一例を説明する。図１は、本発明による遠隔操作型ロボットシステム１００の構成の一例を示す図である。図２は、本発明に係るロボットによって取得される点群データの一例を示す図である。図３は、本発明による遠隔操作型ロボットシステム１００の構成の詳細の一例を示す図である。

図１を参照して、本発明による遠隔操作型ロボットシステム１００は、遠隔操作端末１０１及びロボット１０を具備する。ロボット１０は、遠隔操作端末１０１からの指示（制御信号）に応じて移動、又は、後述する腕部４（マニピュレータ）の動作が制御される。例えば、ロボット１０は、遠隔操作端末１０１からの指示により、「目標物９０近傍まで移動し、目標物９０の周辺を撮像し、地形図を作成する」というオペレーションを実行する。この際、ロボット１０は、目標物９０近傍まで移動し、３次元センサ２によって撮像した点群データ２０を遠隔操作端末１０１に送信する。ユーザは、点群データ２０に基づいて作成されたロボット１０の周辺における表面形状画像を確認しながら、遠隔操作端末１０１を操作することにより、ロボット１０に次の動作を指示する。

以下、図１から図３を参照して、遠隔操作型ロボットシステム１００の構成の詳細を説明する。

遠隔操作端末１０１は、出力装置１０２、入力装置１０３、伝送装置１０４に接続される。遠隔操作端末１０１は、コンピュータ装置に例示され、図示しないＣＰＵ及び記憶装置を具備する。遠隔操作端末１０１は、ロボット１０の動作を制御するとともに、ロボット１０から送信される点群データ２０に基づいて計測対象の表面形状を画像化し、出力装置１０２に視認可能に出力する。遠隔操作端末１０１の構成の詳細は後述する。出力装置１０２は、モニタやプリンタに例示され、遠隔操作端末１０１から出力される画像情報を視認可能に出力する。入力装置１０３は、キーボード、タッチパネル、マウス、又はジョイスティック等に例示され、ユーザによって操作されることで各種情報を遠隔操作端末１０１に入力するインタフェース装置である。伝送装置１０４は、遠隔操作端末１０１とロボット１０（伝送装置１）との間のデータや信号の伝送を制御する通信インタフェース装置である。詳細には、伝送装置１０４は、無線回線又は有線回線のいずれか、又は両方の回線により、ロボット１０に搭載された伝送装置１との間に伝送路を構築し、遠隔操作端末１０１とロボット１０との間のデータ伝送を制御する。

尚、遠隔操作端末１０１、出力装置１０２、入力装置１０３、伝送装置１０４は、図１に示すように、それぞれ個別の装置として設けられてもよいが、全て又はいずれかが一体として設けられてもよい。例えば、出力装置１０２及び入力装置１０３を一体とした形態は、タッチパネルにより実現できる。又、遠隔操作端末１０１と伝送装置１０４を一体とした形態は、通信機能付きのコンピュータ装置によって実現できる。更に、遠隔操作端末１０１、出力装置１０２、入力装置１０３、伝送装置１０４の全てが搭載された形態として、タッチパネル式の携帯電話（俗にスマートフォンと称す）や通信機能付きのＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）によって実現できる。

ロボット１０は、伝送装置１、３次元センサ２、脚部３、腕部４を備える。本実施の形態では、３次元センサ２又は、脚部３や腕部４を駆動するアクチュエータ１５は、指令に応じて動作する動作部として機能する。ロボット１０は、定期的又は所定のタイミングで自身の位置情報や、脚部３、腕部４の姿勢情報を、伝送装置１を介して遠隔操作端末１０１に送信する。又、ロボット１０は、３次元センサ２で計測した点群データを遠隔操作端末１０１に送信する。

伝送装置１は、ロボット１０と遠隔操作端末１０１との間のデータや信号の伝送を制御するインタフェース装置である。詳細には、伝送装置１は、無線回線又は有線回線のいずれか、又は両方の回線により、遠隔操作端末１０１に接続された伝送装置１０４との間に伝送路を構築し、ロボット１０と遠隔操作端末１０１との間のデータ伝送を制御する。

３次元センサ２は、レーザスキャナやステレオカメラに例示され、ロボット１０周辺における計測対象物の表面の３次元位置座標を点群データ２０（ポイントクラウドとも称す）として取得する。例えば、３次元センサ２として利用し得るレーザスキャナは、三角法方式、タイム・オブ・フライト方式、位相差方式（フェイズ・シフト）のいずれかの方式によって点群データ２０を計測する。本実施の形態におけるロボット１０には、ロボット１０周辺の状況を観測する装置として、３次元センサ２が搭載されているがこれに限らず、ＣＣＤカメラに例示される撮像装置が搭載されても構わない。

図２を参照して、３次元センサ２による点群データ２０の計測範囲（走査範囲）の一例を説明する。ここで、３次元センサ２の計測位置を原点Ｏｓとし、計測した点群データ２０の座標系を（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）とする。３次元センサ２は、レーザを、その照射角が原点Ｏｓを中心に方位角θ、仰俯角φの範囲で走査し、この範囲内の計測対象物からの反射光に基づいて、当該対象物の表面の３次元座標を点群データ２０として計測する。ロボット１０は、脚部３によって移動し複数の位置において点群データ２０の計測を行い、計測した点群データ２０をマッチング合成することで、所望の範囲の点群データ２０を取得することができる。

ここで、ロボット１０は、３次元センサ２の他に、ロボット周辺の地形や対象物の形状の視認性を高めるための色情報（ＲＧＢ）を取得するＣＣＤカメラを搭載しても構わない。この場合、点群データ２０と色情報とが合成（カラーマッチング）されても構わない。しかし、遠隔操作端末１０１へのデータ伝送量を低減するため、あるいは、ロボット１０における計算量を低減するため、点群データ２０と色情報は異なるタイミングで遠隔操作端末１０１に送信され、遠隔操作端末１０１においてカラーマッチングされてもよい。

図１を参照して、脚部３は、後述するアクチュエータ１５によって駆動され、ロボット１０を任意の位置に移動させる移動手段である。本実施例では脚部３として関節及びリンクを有する脚を一例に説明するが、モータやエンジンによって回転する回転体（例えば車輪）が脚部３としてロボット１０に搭載されてもよい。脚部３における脚の数、形状、関節数（リンク数）は、図示した数や形状に限定されず任意に設定できる。腕部４は、後述するアクチュエータ１５によって駆動され、関節、リンク及びエンドエフェクタ４０１を有するマニピュレータ（アームとも称す）に例示される。エンドエフェクタ４０１は、通常、腕部４の先端に設けられ、対象物に対し物理的な作用（力学的作用、電磁気的作用、熱力学的作用）を与える機構を有することが好ましい。具体的には、エンドエフェクタ４０１は、対象物を把持、塗装、溶接、電磁気的センサ、各種計測機器等に例示される。本一例における腕部４には、対象物を把持（ハンドリング）するロボットハンドがエンドエフェクタ４０１として設けられている。腕部４における腕の数、形状、関節数（リンク数）、エンドエフェクタ４０１の構造は、図示した数や形状に限定されず任意に設定できる。

図３を参照して、本発明による遠隔操作端末１０１及びロボット１０の構成の詳細を説明する。遠隔操作端末１０１では、図示しない記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、通信部２０１、表示部２０２、及び制御部２０３の各機能が実現される。通信部２０１、表示部２０２、及び制御部２０３の各機能は、ハードウェアのみ、又はソフトウェアとハードウェアの連携によって実現されても構わない。

通信部２０１は、図１に示す伝送装置１０４を制御してロボット１０における伝送装置１との間の通信を制御する。詳細には、通信部２０１は、制御部２０３からの制御信号を、伝送装置１０４を介してロボット１０における伝送装置１に転送する。あるいは、ロボット１０から転送された点群データ２０を表示部２０２に出力する。表示部２０２は、出力装置１０２に表示させる画像情報を生成する。詳細には、表示部２０２は、通信部２０１から入力された点群データ２０を利用して、計測対象物の表面形状を表示するための画像情報を作成し、出力装置１０２に出力する。例えば、表示部２０２は、点群データ２０に対してエッジ検出、ノイズ除去による平滑化、法線抽出等の処理を経て、計測対象物の表面形状を表示するための画像情報を算出する。制御部２０３は、入力装置１０３からの入力信号に応じた制御信号を生成し、通信部２０１に出力する。ロボット１０は、制御部２０３から出力された制御信号に応じて、例えば、脚部３や腕部４の運動や、点群データ２０の取得動作が制御される。

ロボット１０は、図示しないＣＰＵや記憶装置を具備する。ロボット１０では、図示しない記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、指令予測部１１、指令判定部１２、通信部１３、及びコントローラ１４の各機能が実現される。指令予測部１１、指令判定部１２、通信部１３、及びコントローラ１４の各機能は、ハードウェアのみ、又はソフトウェアとハードウェアの連携によって実現されても構わない。

ロボット１０の記憶装置には、動作結果情報１７や予測情報１８が記録される。動作結果情報１７は、ロボット１０が指令を実行することで得られる動作結果を示す。例えば、指令が点群データの計測指令である場合、当該指令に応じて３次元センサ２によって計測された点群データ２０や、点群データ２０の計測位置座標や計測範囲が動作結果情報１７として記録される。あるいは、指令が、脚部３や腕部４の運動制御指令である場合、動作後のロボット１０の姿勢に関する情報（脚部３や腕部４のリンク座標や関節における回転角）や、ロボット１０自体の位置座標等が動作結果情報１７として記録される。動作結果情報１７の記録は、指令に応じた動作が完了したときのみならず、動作の途中において所定の周期又は姿勢の変更に応じて行われてもよい。

予測情報１８は、後述する指令予測部１１が予測指令を発行するための条件や、当該条件に応じて発行される予測指令に関する情報を含む。図４は、本発明に係る予測情報１８の構成の一例を示す図である。図４を参照して、予測情報１８は、それぞれが紐付けられた指令条件１８１、制御コード１８２、制御パラメータ１８３を含む。

指令条件１８１は、予測指令を発行するための条件を示す。本発明によるロボット１０は、遠隔操作端末１０１からの指令（以下、遠隔指令と称す）に応じて、次の指令を予測する。このため、指令条件１８１には、遠隔指令の指令内容や、指令値（目標値）が設定されることが好ましい。例えば、指令条件１８１として遠隔指令の指令内容や、遠隔指令の指令値に対する判定基準が設定される。具体的には、指令条件１８１として、ロボット１０の姿勢に対する判定基準（脚部３や腕部４のリンク座標や関節における回転角、あるいはそれらに関する閾値や範囲）が設定される。あるいは、指令条件１８１としてロボット１０の移動距離に対する判定基準が設定される。更には、指令条件１８１として、点群データの計測指令が設定される。

制御コード１８２は、予測指令の指令内容を規定する指令コードを含む。例えば、制御コード１８２として点群データ２０の計測を指示する指令コードが設定される。あるいは、制御コード１８２として、アクチュエータ１５を駆動させるための指令コードが設定される。

制御パラメータ１８３は、予測指令を実行する際の制約条件を含む。例えば、制御パラメータ１８３として、予測指令の指令値（例えばアクチュエータ１５の目標値）や、センサに対する測定条件（例えば、点群データ２０の測定方向や計測範囲）が設定される。

指令予測部１１は、遠隔指令及び予測情報１８に基づいて、当該遠隔指令の次の指令を予測する。詳細には、指令予測部１１は、通信部１３を介して入力された遠隔指令の指令内容や指令値が、予測情報１８の指令条件１８１に適合する場合、適合した指令条件１８１に紐付けられた制御コード１８２及び制御パラメータ１８３を含む指令を予測指令として発行する。ただし、予測指令は、遠隔指令の実行後に発行される。

例えば、指令予測部１１は、アクチュエータ１５を駆動する遠隔指令が発行され、ロボット１０の姿勢が指令条件１８１に適合する状態となった場合、点群データ２０の計測指令を予測指令として発行する。あるいは、指令予測部１１は、ロボット１０を移動させる遠隔指令が発行され、その移動距離が指令条件１８１に設定された閾値以上である場合、点群データ２０の計測指令を予測指令として発行する。更には、指令予測部１１は、点群データ２０を計測する遠隔指令が発行されると、指令予測部１１はロボット１０を所定の位置に移動させる予測指令を発行する。

ここで、指令予測部１１における次の指令を予測する処理は、遠隔指令を参照して行われてもよいし、遠隔指令の実行結果に基づいて行われてもよい。遠隔指令の実行結果に基づいて行われる場合、指令予測部１１は、動作結果情報１７に基づいて遠隔指令の内容や指令値を確認することができる。

指令判定部１２は、遠隔指令と予測指令とが所定の範囲内で一致するか否かを判定し、判定結果に基づいて予測指令に応じた動作結果情報１７を遠隔操作端末１０１に送信するか否かを決定する。指令判定部１２は、遠隔指令の内容と指令値が、予測指令の内容と指令値に所定の誤差の範囲で一致する場合、一致と判定する。例えば、ロボット１０を移動するための遠隔指令において、その移動距離（指令値）が、一致判定の誤差以内で予測指令の指令値と一致する場合、一致と判定される。

又、指令判定部１２は、遠隔指令と予測指令が所定の範囲内で一致する場合、予測指令の実行状況に応じて、ロボット１０の状態を復元するか否かを決定する。更に、指令判定部１２は、ロボット１０の状態を予測指令の実行前の状態に復元する場合、状態復元のための指令（以下、復元指令と称す）を発行する。指令判定部１２は、動作結果情報１７に基づいて、現在の状態や予測指令の実行前の状態を把握し、予測指令の実行前の状態に基づいた指令値を含む復元指令を生成することが好ましい。又、予測指令が点群データの取得の場合、予測指令を実行する前の状態に復元するため、指令判定部１２は、取得データを削除する復元指令を発行することが好ましい。

コントローラ１４は、通信部１３を介して遠隔操作端末１０１から入力された制御信号に基づいた遠隔指令、指令予測部１１からの予測指令、あるいは、指令判定部１２からの復元指令のいずれかによりアクチュエータ１５の動作を制御する。詳細には、コントローラ１４は、脚部３や腕部４を所望の位置に移動させるための指令値（例えば、目標位置、目標角、目標速度に関する情報）に基づいて、分解運動制御によりアクチュエータ１５を制御する。

アクチュエータ１５は、サーボモータ、動力シリンダ、リニアアクチュエータ、ラバーアクチュエータ等に例示され、コントローラ１４からの動作指令信号に応じて脚部３や腕部４の機械的挙動を制御する。アクチュエータ１５は、脚部３や腕部４に対して間接的に駆動してもよいし、直接的に駆動してもよい。すなわち、アクチュエータ１５と脚部３又は腕部４は異なる構成でもよいが、脚部３や腕部４の一部（例えば関節部）に搭載されてもよい。又、脚部３が車輪に例示される回転体である場合、アクチュエータ１５としてモータやエンジンが適用される。

以上のような構成により、本願発明によるロボット１０は、遠隔操作端末１０１からの次の指令を待つことなく、次の指令を予測して自動的に実行することが可能となる。例えば、ロボット１０は、遠隔指令に応じて所定の距離以上移動した後に、予測指令により点群データを計測することができる。あるいは、ロボット１０は、遠隔指令に応じて３次元センサ２が搭載された頭部をエンドエフェクタ４０１又はエンドエフェクタ４０２の方向に動かした場合、予測指令によりエンドエフェクタ４０１又はエンドエフェクタ４０２を含む領域の点群データを計測する。

（ロボット制御方法）
次に、図５から図７を参照して、本発明によるロボット１０の制御方法の詳細を説明する。

図５は、本発明によるロボット１０において、予測指令の実行前（発行前）に遠隔指令を受け付けたときのロボット１０の動作の一例を示すフロー図である。図５を参照して、遠隔指令（第１指令）に応じた動作が完了すると、指令予測部１１は、当該遠隔指令が、指令条件１８１に適合するか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、遠隔指令が、予測情報１８として登録された全ての指令条件１８１に適合しない場合、予測指令は発行されず、ロボット１０は、遠隔指令を待ち受ける（ステップＳ１０１Ｎｏ）。一方、遠隔指令に適合する指令条件１８１が登録されている場合、当該指令条件１８１に対応する制御コード１８２及び制御パラメータ１８３に基づく予測指令（第２指令）が決まる（ステップＳ１０１Ｙｅｓ、Ｓ１０２）。ここで、決定した予測指令の発行前に次の遠隔指令（第３指令）が発行された場合、次の遠隔指令（第３指令）を優先して実行する（ステップＳ１０３Ｙｅｓ、Ｓ１０４）。この際、発行前の予測指令は破棄されることが好ましい。

一方、予測指令の決定後、所定の期間、遠隔指令が発行されない場合、予測指令が発行され、予測指令に応じた動作が実行される（ステップＳ１０３Ｎｏ、Ｓ１０５）。予測指令の決定後、当該予測指令が発行されるまでの所定の猶予期間は、任意に設定できる。これより、遠隔操作端末１０１側の判断が早く、当該猶予期間中に遠隔指令が発行された場合、予測指令による無駄な動作を排除することができる。又、予測指令の決定後、直ちに当該予測指令が発行されてもよい。例えば、遠隔指令の実行時間や、遠隔操作のための判断時間が長いと判断される指令のみが、指令条件１８１として設定されている場合、遠隔指令の実行後、直ちに予測指令が実行されることが好ましい。

図６は、本発明によるロボット１０において、予測指令に応じた動作が完了した後に次の遠隔指令を受け付けたときのロボット１０の動作の一例を示すフロー図である。図６を参照して、指令判定部１２は、予測指令（第２指令）の実行後、次の遠隔指令（第３指令）を受け付けると予測指令と遠隔指令とが所定の範囲内で一致するか否かを判定する（ステップＳ２０１Ｙｅｓ、Ｓ２０２）。ここでは、予測指令と遠隔指令の指令内容（動作対象）や、指令値（例えば目標値、計測範囲、計測解像度）が所定の範囲内で一致するか否かが判定される。例えば、予測指令と遠隔指令の動作対象が一致し、指令値が、予め決められた誤差範囲ないで一致した場合、予測指令と遠隔指令が一致すると判定される。予測指令と遠隔指令が所定の範囲内で一致すると判定されると、予測指令に応じた動作結果が遠隔操作端末１０１に送信される（ステップＳ２０２Ｙｅｓ、Ｓ２０３）。これにより、遠隔操作端末１０１を操作するユーザは、ロボット１０において自動的に実行された次の動作結果を知ることができる。

一方、予測指令と遠隔指令が一致しない場合、ロボット１０の状態が予測指令の実行前に復元可能か否かが判定される（ステップＳ２０２Ｎｏ、Ｓ２０４）。例えば、予測指令がアクチュエータ１５の動作を制御する指令である場合、指令判定部１２は、予測指令の実行後のロボット１０の状態（例えば姿勢や位置座標）から、予測指令の実行前におけるロボット１０の状態に対応する指令値を算出し、当該指令値を目標値とした復元指令を生成する。あるいは、予測指令が点群データ２０の計測である場合、指令判定部１２は、予測指令に基づいて計測した点群データ２０を破棄する指令を復元指令として生成する。指令判定部１２は、復元指令が生成できない場合、状態復元不能と判定する。例えば、予測指令により歩行計画を指定してロボット１０を所定の位置まで移動させた場合、元の位置に復元するための歩行計画ができない場合がある。このような場合、状態不能と判定される。

ステップＳ２０４において状態復元が不可能である場合、ロボット１０は、現在のロボット１０の状態（例えば姿勢、位置座標）を遠隔操作端末１０１に送信する（ステップＳ２０４Ｎｏ、Ｓ２０５）。これにより、遠隔操作端末１０１を操作するユーザは、ロボット１０において自動的に実行された次の動作結果を知ることができる。現在の状態を送信したロボット１０は、ステップＳ２０１において受け付けた遠隔指令（第３指令）を廃棄して、次の新たな遠隔指令を待ち受けることが好ましい。

ステップＳ２０４において状態復元が可能である場合、ロボット１０は、状態復元指令に応じた復元動作を実行する（ステップＳ２０６）。又、ロボット１０は、状態復元後、ステップＳ２０１において受け付けた遠隔指令（第３指令）を実行する（ステップＳ２０７）。遠隔指令の実行結果は、定期的又は遠隔指令の実行完了後速やかに遠隔操作端末１０１に送信される（ステップＳ２０８）。

本発明によるロボット１０は、従来、次の遠隔指令が送信されてから実行していた動作を、当該遠隔指令の待ち受け期間中に行うことができるため、作業全体の時間を大幅に短縮することが可能となる。又、本発明によるロボット１０は、次の遠隔指令が予測指令と不一致である場合、予測指令結果を遠隔操作端末１０１に送信しないため、不要なデータ通信を排除することができる。これにより、次の動作を予測しながら、予測が外れた場合における不要な通信処理や通信時間を排除することができる。更に、次の遠隔指令と異なる動作を予測した場合、ロボット１０の状態が復元できれば、復元し、再度遠隔操作端末１０１から指令を受けることなく、次の動作に移行することができる。又、状態が復元できない場合も、現在の状態が遠隔操作端末１０１に送信されるため、予測が外れた場合もユーザは現在の状況を把握することが可能となる。

図７は、本発明によるロボット１０において、予測指令に応じた動作を実行中に次の遠隔指令を受け付けたときのロボット１０の動作の一例を示すフロー図である。図７を参照して、指令判定部１２は、予測指令（第２指令）の実行後、次の遠隔指令（第３指令）を受け付けると予測指令と遠隔指令とが所定の範囲内で一致するか否かを判定する（ステップＳ３０１Ｙｅｓ、Ｓ３０２）。ここでは、予測指令と遠隔指令の指令内容（動作対象）や、指令値（例えば目標値、計測範囲、計測解像度）が所定の範囲内で一致するか否かが判定される。例えば、予測指令と遠隔指令の動作対象が一致し、指令値が、予め決められた誤差範囲ないで一致した場合、予測指令と遠隔指令が一致すると判定される。予測指令と遠隔指令が所定の範囲内で一致すると判定されると、ロボット１０は、予測動作を継続し、予測指令に応じた動作結果を遠隔操作端末１０１に送信する（ステップＳ３０２Ｙｅｓ、Ｓ３０３、Ｓ３０４）。これにより、遠隔操作端末１０１を操作するユーザは、ロボット１０において自動的に実行された次の動作結果を知ることができる。

一方、予測指令と遠隔指令が一致しない場合、ロボット１０は予測動作を停止し、ロボット１０の状態が予測指令の実行前に復元可能か否かが判定される（ステップＳ３０２Ｎｏ、Ｓ３０５、Ｓ３０６）。以下、状態復元判定（ステップＳ３０６）、状態復元判定の結果に応じたロボットの状態送信処理（ステップＳ３０７）、状態復元動作の実行（ステップＳ３０８）、次の遠隔指令（第３指令）の実行（ステップＳ３０９）、当該実行結果の送信処理（ステップＳ３１０）は、上述のステップＳ２０４〜Ｓ２０８の処理と同様であるため、説明は省略する。

本発明によるロボットは、予測指令を実行中に、予測指令と一致する次の遠隔指令が発行された場合、実行中の予測指令を継続するため、遠隔指令が発行されてから当該指令に応じた動作が完了するまでの時間を短縮化できる。又、実行中の予測指令と次の遠隔指令が一致しない場合、予測指令に応じた動作の完了を待つことなく当該動作を停止するため、無駄な動作に要する時間を排除することができる。

予測指令としては、遠隔指令の内容（指令条件１８１）に応じて様々な制御パラメータ１８３が設定されることが好ましい。以下、遠隔指令と当該遠隔指令の次に行われる予測指令及びそのときの制御パラメータ１８３の具体例を示す。

ロボット１０が短い距離を歩行した後は、詳細な地形を確認する必要がある。このため、直前の遠隔指令が所定の距離以下の移動（歩行）を指令している場合、所定の解像度以上の細かさで点群データを取得する予測指令が発行されることが好ましい。一方、ロボット１０が長い距離を歩行した場合、大まかな地形を早期に把握する必要がある。このため、直前の遠隔指令が所定の距離以上の移動（歩行）を指令している場合、所定の解像度以下の粗さで点群データを取得する予測指令が発行されることが好ましい。

又、ロボット１０の足元（地面）付近の状態を細かく把握する要求が高い。このため、直前の遠隔指令が、３次元センサ２が搭載された頭部の角度を下げることを指令している場合、所定の解像度以上の細かさで点群データを取得する予測指令が発行されることが好ましい。一方、３次元センサ２が搭載された頭部を正面に向ける場合、空間全体を把握する必要があることが多い。このため、直前の遠隔指令が、３次元センサ２が搭載された頭部を正面に向けることを指令している場合、所定の解像度以下の粗さで点群データを取得する予測指令が発行されることが好ましい。

更に、目標物９０をエンドエフェクタ４０１によって把持する場合、目標物９０及びその周辺の状況を把握する要求が高い。このため、直前の遠隔指令が、エンドエフェクタ４０１による把持を指令している場合、エンドエフェクタ４０１に所定の距離以内の領域は、所定の解像度以上の細かさで点群データを取得し、他の領域の解像度は粗くする予測指令が発行されることが好ましい。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。上述した実施例及び実施の形態は、技術的な矛盾がない範囲内で組み合わせて実行できる。

１ ：伝送装置
２ ：３次元センサ
３ ：脚部
４ ：腕部
１０ ：ロボット
１１ ：指令予測部
１２ ：指令判定部
１３ ：通信部
１４ ：コントローラ
１５ ：アクチュエータ
１７ ：動作結果情報
１８ ：予測情報
２０ ：点群データ
９０ ：目標物
１００ ：遠隔操作型ロボットシステム
１０１ ：遠隔操作端末
１０２ ：出力装置
１０３ ：入力装置
１０４ ：伝送装置
１８１ ：指令条件
１８２ ：制御コード
１８３ ：制御パラメータ
４０１、４０２ ：エンドエフェクタ

Claims (17)

1. 指令に応じて動作する動作部と、
   遠隔操作端末から発行された第１指令の内容に基づいて、次の第２指令を予測する指令予測部と、
   前記第１指令の後に前記遠隔操作端末から発行された第３指令と、前記第２指令との比較結果に基づいて、前記第２指令に応じた前記動作部の動作結果を前記遠隔操作端末に送信するか否かを判定する指令判定部と
   を具備する
   ロボット。
2. 請求項１に記載のロボットにおいて、
   前記第３指令と前記第２指令が所定の範囲内で一致する場合、前記指令判定部は、前記動作結果を前記遠隔操作端末に送信すると判定する
   ロボット。
3. 請求項１又は２に記載のロボットにおいて、
   前記第２指令に応じた動作中に前記遠隔操作端末から受け取った前記第３指令と、前記第２指令とが所定の範囲内で一致する場合、前記動作部は、前記第２指令に応じた動作を継続する
   ロボット。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
   前記第３指令と前記第２指令が所定の範囲内で一致しない場合、前記動作部は、前記第２指令に応じた動作が行われる前の状態に復元する
   ロボット。
5. 請求項４に記載のロボットにおいて、
   前記第３指令と前記第２指令が所定の範囲内で一致せず、前記第２指令に応じた動作が行われる前の状態に復元することが不能な場合、前記第２指令に応じた動作結果を前記遠隔操作端末に送信する
   ロボット。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
   前記第２指令に応じた動作中に前記遠隔操作端末から受け取った前記第３指令と、前記第２指令とが所定の範囲内で一致しない場合、前記動作部は、前記第２指令に応じた動作を停止する
   ロボット。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
   前記動作部は、前記第２指令に応じた動作として、３次元座標を含む点群データを計測する３次元センサを含み、
   前記動作結果は、前記点群データを含む
   ロボット。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
   前記動作部は、前記第２指令に応じた動作として、アクチュエータを駆動するコントローラを含み、
   前記動作結果は、前記第２指令の指令値を含む
   ロボット。
9. 指令に応じて動作するロボットの制御方法であって、
   遠隔操作端末から発行された第１指令の内容に基づいて、次の第２指令を予測するステップと、
   前記第１指令の後に前記遠隔操作端末から発行された第３指令と、前記第２指令との比較結果に基づいて、前記第２指令に応じた動作結果を前記遠隔操作端末に送信するか否かを判定するステップと
   を具備する
   ロボットの制御方法。
10. 請求項９に記載のロボットの制御方法において、
    前記判定するステップは、前記第３指令と前記第２指令が所定の範囲内で一致する場合、前記動作結果を前記遠隔操作端末に送信すると判定するステップを備える
    ロボットの制御方法。
11. 請求項９又は１０に記載のロボットの制御方法において、
    前記第２指令に応じた動作中に前記遠隔操作端末から受け取った前記第３指令と、前記第２指令とが所定の範囲内で一致する場合、前記第２指令に応じた動作を継続するステップを具備する
    ロボットの制御方法。
12. 請求項９から１１のいずれか１項に記載のロボットの制御方法において、
    前記第３指令と前記第２指令が所定の範囲内で一致しない場合、前記第２指令に応じた動作が行われる前の状態に復元するステップを具備する
    ロボットの制御方法。
13. 請求項１２に記載のロボットの制御方法において、
    前記第３指令と前記第２指令が所定の範囲内で一致せず、前記第２指令に応じた動作が行われる前の状態に復元することが不能な場合、前記第２指令に応じた動作結果を前記遠隔操作端末に送信する
    ロボットの制御方法。
14. 請求項９から１３のいずれか１項に記載のロボットの制御方法において、
    前記第２指令に応じた動作中に前記遠隔操作端末から受け取った前記第３指令と、前記第２指令とが所定の範囲内で一致しない場合、前記第２指令に応じた動作を停止する
    ロボットの制御方法。
15. 請求項９から１４のいずれか１項に記載のロボットの制御方法において、
    前記第２指令に応じた動作は、３次元座標を含む点群データを計測することを含み、
    前記動作結果は、前記点群データを含む
    ロボットの制御方法。
16. 請求項９から１５のいずれか１項に記載のロボットの制御方法において、
    前記第２指令に応じた動作は、アクチュエータを駆動することを含み、
    前記動作結果は、前記第２指令の指令値を含む
    ロボットの制御方法。
17. 請求項９から１６のいずれか１項に記載のロボットの制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラム。

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