JP2017146115A - Computation device, computation method, and computation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象部位を測定した結果に基づいて、演算対象部位を演算する演算装置、そのような演算装置を用いた演算方法、及びそのような演算装置を実現するための演算プログラムに関する。 The present invention relates to a calculation device that calculates a calculation target region based on a result of measuring a measurement target region, a calculation method using such a calculation device, and a calculation program for realizing such a calculation device.
工場等の様々な作業現場においては、産業用ロボット等の機械と人とが協調して作業を行っている。人が機械と安全に協調作業を行うことを目的として、人及び機械の動作を検出及び解析する様々な技術が注目されている。 At various work sites such as factories, machines such as industrial robots and people work together. Various techniques for detecting and analyzing human and machine movements have been attracting attention for the purpose of enabling humans to safely cooperate with machines.
人の動作の検出及び解析には、センサを用いたモーションセンシング等の技術が注目されている。例えば、慣性センサを用いて人のモーションセンシングを行う場合には、予め人体の形状を模式化した人体モデルとして、被測定者の身体の形状を示す情報を記録しておく。そして、被測定者が動作を行う場合には、同様の慣性センサで身体を測定した結果と、予め記録しておいた人体モデルとに基づいて、被測定者の動作を演算する。例えば、特許文献1には、予め記憶させた人体モデルに基づいて、人体モデルの好適な動きを解析する運動指導装置が開示されている。特許文献1では、動作をセンサで測定するために、被測定者はセンサモジュールを装着しており、センサモジュールには、様々な位置にセンサが取り付けられている。
A technique such as motion sensing using a sensor attracts attention for detection and analysis of human movement. For example, when human motion sensing is performed using an inertial sensor, information indicating the shape of the body of the person to be measured is recorded in advance as a human body model that schematically represents the shape of the human body. When the person to be measured performs an action, the action of the person to be measured is calculated based on the result of measuring the body with the same inertial sensor and the human body model recorded in advance. For example,
また、産業用ロボット等の機械についても、センサを用いて動作の検出及び解析をすることができる。 In addition, for a machine such as an industrial robot, the motion can be detected and analyzed using a sensor.
しかしながら、特許文献1に記載されている運動指導装置のように、様々な箇所にセンサを取り付ける場合、センサ数が数多く必要となるため、コストの上昇、取付作業の煩雑化等の問題が生じる。なお、産業用ロボット等の機械では、センサを用いずに、動作に係るデータをエンコーダから取得することも可能であるが、エンコーダから動作に係るデータを取得する方法は、人の動作の検出及び解析に適用することはできない。
However, when attaching sensors to various locations as in the exercise guidance device described in
本発明は斯かる理由に鑑みてなされたものであり、先端側の測定対象部位の測定結果に基づいて、付け根側の演算対象部位を演算することにより、コストの上昇、取付作業の煩雑化等の問題を抑制することが可能な演算装置の提供を主たる目的とする。 The present invention has been made in view of such a reason, and by calculating the calculation target part on the base side based on the measurement result of the measurement target part on the tip side, the cost is increased, the installation work is complicated, etc. The main object is to provide an arithmetic device capable of suppressing the above problem.
また、本発明は、本発明に係る演算装置を用いた演算方法の提供を他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a calculation method using the calculation device according to the present invention.
また、本発明は、本発明に係る演算装置を実現するための演算プログラムの提供を更に他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an arithmetic program for realizing the arithmetic device according to the present invention.
上記課題を解決するために、本願記載の演算装置は、付け根から先端までに複数のリンク部が屈曲部で接続される対象の測定対象部位を測定した結果に基づいて、前記対象の演算対象部位を演算する演算装置であって、予め各リンク部の長さを記録している記録部から、記録されているリンク部の長さを読み取る読取部と、測定した結果に基づく先端側のリンク部の位置及び姿勢を示す状態情報を取得する状態情報取得部と、前記読取部が読み取ったリンク部の長さ及び前記状態情報取得部が取得した前記状態情報に基づいて、付け根側のリンク部に関する位置及び角度のうち少なくとも一つを演算する演算部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the calculation device described in the present application is based on a result of measuring a measurement target site to which a plurality of link portions are connected by a bent portion from a root to a tip, and the calculation target site of the target A reading unit that reads the length of the recorded link unit from a recording unit that records the length of each link unit in advance, and a link unit on the distal end side based on the measurement result A state information acquisition unit that acquires state information indicating the position and orientation of the link, and a link unit on a base side based on the length of the link unit read by the reading unit and the state information acquired by the state information acquisition unit And a calculation unit that calculates at least one of the position and the angle.
また、前記演算装置において、前記演算部が演算する付け根側のリンク部に関する位置及び角度は、先端側のリンク部及び付け根側のリンク部を接続する屈曲部の位置及び角度、並びに付け根側のリンク部の付け根の角度であることを特徴とする。 Further, in the arithmetic device, the position and angle related to the base side link portion calculated by the arithmetic unit are the position and angle of the bent portion connecting the tip side link portion and the base side link portion, and the base side link. It is the angle of the base of the part.
また、前記演算装置において、前記対象は、人体であり、前記リンク部は、前記人体の体肢の一部を構成するリンク部であり、前記屈曲部は、前記人体の体肢の一部を構成する関節であり、前記リンク部の前記先端側及び前記付け根側は、前記体肢の遠位側及び近位側であることを特徴とする。 Further, in the arithmetic device, the target is a human body, the link unit is a link unit constituting a part of the limb of the human body, and the bending unit is a part of the limb of the human body. The distal end side and the base side of the link part are a distal side and a proximal side of the limb.
また、前記演算装置において、前記演算部が演算する近位側のリンク部に関する位置及び角度は、前記近位側のリンク部における遠位側の関節の位置及び角度、並びに近位側の関節の角度であることを特徴とする。 In the calculation device, the position and angle related to the proximal link unit calculated by the calculation unit are the position and angle of the distal joint in the proximal link unit, and the position of the proximal joint. It is an angle.
また、前記演算装置において、前記対象は、複数のリンク部がジョイント部で接続され一端が自由端で他端が固定端となる制御対象であり、前記リンク部の前記先端側及び前記付け根側は、前記制御対象の自由端側及び固定端側であることを特徴とする。 Further, in the arithmetic device, the target is a control target in which a plurality of link portions are connected by joint portions, one end is a free end and the other end is a fixed end, and the tip side and the base side of the link portion are The free end side and the fixed end side of the controlled object.
また、前記演算装置において、前記測定対象部位を測定した結果である速度、加速度、角速度、角加速度、圧力及び磁気のうち少なくとも一つを測定情報として取得する測定情報取得部を備え、前記状態情報取得部は、前記測定情報取得部が取得した測定情報に基づいて、前記対象の状態情報を演算することにより取得することを特徴とする。 In the arithmetic device, the state information includes a measurement information acquisition unit that acquires at least one of velocity, acceleration, angular velocity, angular acceleration, pressure, and magnetism, which is a result of measuring the measurement target part, as measurement information. The obtaining unit obtains the state information of the object by calculating based on the measurement information obtained by the measurement information obtaining unit.
また、前記演算装置において、前記演算部は、逆運動学に基づいて演算することを特徴とする。 Further, in the arithmetic device, the arithmetic unit calculates based on inverse kinematics.
さらに、本願記載の演算方法は、付け根から先端までに複数のリンク部が屈曲部で接続される対象の測定対象部位を測定した結果に基づいて、前記対象の演算対象部位を演算する演算方法であって、読取部が、予め各リンク部の長さを記録している記録部から、記録されているリンク部の長さを読み取るステップと、状態情報取得部が、測定した結果に基づく先端側のリンク部の位置及び姿勢を示す状態情報を取得するステップと、前記演算部が、前記読取部が読み取ったリンク部の長さ及び前記状態情報取得部が取得した前記状態情報に基づいて、付け根側のリンク部に関する位置及び角度のうち少なくとも一つを演算するステップとを備えることを特徴とする。 Furthermore, the calculation method described in the present application is a calculation method for calculating the target calculation target part based on the measurement result of the target measurement target part to which a plurality of link parts are connected by a bent part from the base to the tip. The reading unit reads the length of the recorded link unit from the recording unit in which the length of each link unit is recorded in advance, and the state information acquisition unit is based on the measurement result on the tip side. Acquiring the state information indicating the position and orientation of the link unit, and the calculation unit based on the length of the link unit read by the reading unit and the state information acquired by the state information acquisition unit. And calculating at least one of a position and an angle related to the link portion on the side.
さらに、本願記載の演算プログラムは、コンピュータに、付け根から先端までに複数のリンク部が屈曲部で接続される対象の測定対象部位を測定した結果に基づいて、前記対象の演算対象部位を演算させる演算プログラムであって、コンピュータに、予め各リンク部の長さを記録している記録部から、記録されているリンク部の長さを読み取るステップと、測定した結果に基づく先端側のリンク部の位置及び姿勢を示す状態情報を取得するステップと、読み取ったリンク部の長さ及び取得した前記状態情報に基づいて、付け根側のリンク部に関する位置及び角度のうち少なくとも一つを演算するステップとを実行させることを特徴とする。 Further, the calculation program described in the present application causes the computer to calculate the target calculation target part based on the measurement result of the target measurement target part to which the plurality of link parts are connected by the bent part from the base to the tip. A calculation program, comprising: a step of reading a length of the recorded link portion from a recording portion in which the length of each link portion is recorded in advance on a computer; and a step of the link portion on the distal end side based on the measurement result Obtaining state information indicating the position and orientation, and calculating at least one of a position and an angle related to the base link portion based on the read length of the link portion and the obtained state information. It is made to perform.
本願記載の演算装置、演算方法及び演算プログラムは、測定対象部位を測定した結果に基づく先端側の状態情報に基づいて、付け根側の演算対象部位を演算する。 The calculation device, calculation method, and calculation program described in this application calculate the calculation target part on the base side based on the state information on the tip side based on the measurement result of the measurement target part.
本発明は、付け根から先端までに複数のリンク部が屈曲部で接続される対象に対し、先端側のリンク部の位置及び姿勢を示す状態情報、並びに予め記録されているリンク部の長さに基づいて、付け根側のリンク部に関する位置及び/又は姿勢を演算する。これにより、先端側の位置及び姿勢を測定すれば、付け根側の位置及び/又は姿勢を演算により求めることができる。従って、取り付けるべきセンサ数を削減することができるので、センサの取付に伴うコストの上昇、取付作業の煩雑化等の問題を抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。また、測定の対象を作業者等の人体とする場合には、エンコーダ等の内蔵機器による測定が極めて困難であるため、本発明の適用による効果は優れたものとなる。 The present invention relates to the state information indicating the position and posture of the link portion on the tip side, and the length of the link portion recorded in advance for a target to which a plurality of link portions are connected by a bent portion from the base to the tip. Based on this, the position and / or orientation related to the base link portion is calculated. Thus, if the position and orientation on the tip side are measured, the position and / or orientation on the base side can be obtained by calculation. Therefore, since the number of sensors to be attached can be reduced, it is possible to suppress problems such as an increase in cost associated with the attachment of sensors and complication of attachment work, and the like, and thus excellent effects can be achieved. Further, when the subject of measurement is a human body such as an operator, measurement by a built-in device such as an encoder is extremely difficult, and thus the effect of applying the present invention is excellent.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiment is an example embodying the present invention, and is not intended to limit the technical scope of the present invention.
<概要>
先ず、本願記載の演算装置1を用いたシステムの概要について説明する。図1は、本願記載の演算装置1を用いたシステムの一例を概念的に示す説明図である。本願記載の演算装置1は、例えば、所定の制御命令に従って作業する産業用ロボット(以下、ロボットという)2と、作業者とが協調して作業するFA(Factory Automation)システム等のシステムにおいて、ロボット2、作業者等の対象の動作の解析等の演算に用いられる。更に具体的には、本願記載の演算装置1は、作業者、ロボット2等の対象について、測定対象部位の測定を行い、測定した結果に基づいて、演算対象部位についての演算を行う。作業者は、身体の様々な測定対象部位、例えば、頭部、前腕、下腿等の測定対象部位に、加速度センサ、ジャイロセンサ等の各種慣性センサを備える装着装置3を装着する。また、装着装置3には、後述する演算の基準として肩及び股関節の位置を測定するために、肩、肩の位置に近似される胸部、股関節等の部位に各種センサが配設されている。ただし、股関節の位置については、他の測定対象部位に位置する各種センサの測定結果から推測することが可能であれば、推測結果にて代替するものとし、省略することも可能である。また、複数のリンク部が、屈曲部となるジョイント部で接続され、一端が自由端で他端が固定端となるアーム部を備えたロボット2等の制御対象を対象とする場合においては、アーム部の自由端側の先端近傍等の測定対象部位に、加速度センサ、ジャイロセンサ等の各種慣性センサが取り付けられる。なお、図1では、理解を容易にするため、装着装置3を装着した作業者及びロボット2において、慣性センサが位置する部位を白丸で示している。
<Overview>
First, an outline of a system using the
慣性センサは、付け根から先端までに複数のリンク部が屈曲部で接続される対象において、先端側のリンク部に取り付けられ、取り付けられた部位が位置及び姿勢の測定対象となる。作業者等の人体を対象とする場合においては、関節が屈曲部となり、関節で屈曲する前腕、上腕、下腿、大腿等がリンク部となる。そして、前腕、下腿等の遠位側のリンク部が測定対象部位となり、上腕、大腿等の近位側のリンク部が演算対象部位となる。なお、必ずしも体肢に限らず、体幹における先端側のリンク部である頭部を測定対象部位とし、胸部、腹部等の部位を演算対象部位とすることも可能である。また、前述のアーム部を備えたロボット2等の制御対象を対象とする場合においては、自由端側のリンク部の先端近傍が測定対象となり、固定端側のリンク部が演算対象部位となる。
The inertial sensor is attached to the link portion on the distal end side in a target where a plurality of link portions are connected by a bent portion from the base to the distal end, and the attached portion is a measurement target of the position and posture. When a human body such as an operator is a target, a joint is a bent portion, and a forearm, an upper arm, a lower leg, a thigh, and the like bent at the joint are link portions. And the link part of the distal side, such as a forearm and a lower leg, becomes a measurement object part, and the link part of the proximal side, such as an upper arm and a thigh, becomes a calculation object part. It is not necessarily limited to the limbs, but the head, which is the link portion on the distal end side of the trunk, can be used as a measurement target part, and parts such as the chest and abdomen can be used as calculation target parts. Further, in the case where a control target such as the
各種慣性センサを備える装着装置3は、作業者の身体の測定対象部位を測定し、測定した結果として作業者の身体の測定対象部位の動作に関する各種生データ等の測定情報を演算装置1へ出力する。装着装置3に取り付けるセンサとしては、加速度センサ、ジャイロセンサ等の慣性センサが用いられる。また、ロボット2からも慣性センサによる測定結果として、各種生データ等の測定情報が演算装置1へ出力される。
The mounting
演算装置1は、装着装置3及びロボット2からそれぞれ出力される各種測定情報を取得し、作業者の動作を検出するモーションセンシング等の技術により、作業者とロボット2との協調した作業を支援する。演算装置1は、ロボット2を制御する制御用コンピュータ等のコンピュータを用いて構成されており、無線又は有線の通信方法により、装着装置3及びロボット2と通信可能に接続されており、各種情報及び信号の通信を行う。
The
<装置構成>
次に、本願記載の各種装置の構成を、演算装置1を主として説明する。図2は、本願記載の演算装置1、ロボット2及び装着装置3のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。演算装置1は、制御部10及び記録部11を備え、更に他の装置との通信用に、測定情報取得部12、モデル入力部13等のインターフェースを備えている。
<Device configuration>
Next, the configuration of various apparatuses described in the present application will be described mainly using the
制御部10は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ及びレジスタ等のメモリを用いて構成されており、各種命令を実行することにより、装置全体を制御し、また、ロボット2に対して制御命令を出力する。
The
記録部11は、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発メモリと、RAM(Random Access Memory)等の揮発メモリと、ハードディスクドライブ、半導体メモリ等の記録媒体とを備えており、各種プログラム及び情報等のデータを記録している。また、記録部11の記録領域には、制御用コンピュータ等のコンピュータを本発明に係る演算装置1として機能させる演算プログラムPGが記録されている。
The
更に、記録部11の記録領域の一部は、作業者の身体の形状を模式化した人体モデル、ロボット2の形状を模式化したロボットモデル等のモデルを示すモデル情報を記録するモデル記録部11a等のデータベースとして用いられている。なお、演算装置1が備える記録部11の記録領域の一部をモデル記録部11aとして用いるのではなく、各種情報を記録するサーバコンピュータ等の記録装置を演算装置1に接続し、演算装置1に接続した記録装置の記録領域の一部をモデル記録部11a等のデータベースとして用いても良い。即ち、モデル記録部11aは、演算装置1が備える制御部10により読み取り可能な状態であれば、様々な形態に設計することが可能である。
Furthermore, a part of the recording area of the
図3は、本願記載の演算装置1が備えるモデル記録部11aの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。図3は、モデル記録部11aに記録された人体モデルを示すモデル情報を例示しており、作業者を特定する作業者特定情報(作業者ID)に対応付けて、リンク部位、リンク長さ、可動域等の各種項目に応じたデータがレコードとして記録されている。リンク部位の項目には、左前腕、左上腕等のリンク部として扱われる部位の名称を示す情報が記録されている。リンク長さの項目には、リンク部として扱われる部位の長さを示す情報が記録されている。可動域の項目には、リンク部の可動範囲が、基準座標系にて示されるX軸、Y軸及びZ軸毎の角度範囲を示す情報として記録されている。なお、モデル記録部11aに記録され、また演算装置1にて取り扱われるリンク部の名称及び長さは、人体モデルとしての名称及び長さであり、医学的、解剖学的な意味での部位の名称及び長さと必ずしも一致するものではない。例えば、モデル記録部11aに記録されている左前腕及びその長さとは、作業者の左肘関節から左手首近傍に装着された慣性センサまでの部位及び長さを示し、医学的、解剖学的な意味での左前腕に近似しているが、必ずしも一致するものではない。また、モデル記録部11aにロボットモデル等のモデルを示すモデル情報を記録する場合には、作業者特定情報に代替してロボット2を特定するロボット特定情報が記録され、ロボット特定情報に対応付けて、リンク部位、リンク長さ、可動域等の各種項目毎の情報が記録される。
FIG. 3 is an explanatory diagram conceptually illustrating an example of the recorded contents of the
図2のブロック図に戻り、測定情報取得部12は、ロボット2及び装着装置3から、測定の結果を示す測定情報等の各種情報を取得するインターフェースである。モデル入力部13は、例えば、人体モデル、ロボットモデル等のモデルを示すモデル情報等の各種情報の入力に用いられる各種装置と通信するためのインターフェースである。なお、これらのインターフェースは、必ずしもそれぞれ個別のデバイスとして存在する必要は無く、適宜共通化することも可能であり、また、装着装置3用のインターフェース及びロボット2用のインターフェースをそれぞれ個別に備えさせることも可能である。更に、モデル入力部13は、タブレット型コンピュータ等の装置を用いた情報入力装置4から人体モデル、ロボットモデル等のモデルを示すモデル情報の入力を受け付けても良く、各種半導体メモリ等の携帯型記録媒体からモデル情報の入力を受け付けても良い等、適宜設計することが可能である。
Returning to the block diagram of FIG. 2, the measurement
そして、制御用コンピュータ等のコンピュータは、記録部11に記録された各種プログラム、例えば演算プログラムPGを読み取り、読み取った演算プログラムPGに含まれるリンク部の長さの読み取り、リンク部の位置及び姿勢を示す状態情報の取得、リンク部の位置及び角度の演算等の各種ステップを制御部10の制御にて実行することにより、演算装置1として機能する。
A computer such as a control computer reads various programs recorded in the
ロボット2は、装置全体を制御する制御部10、作業を行うアーム部等の動作部、加速度センサ、ジャイロセンサ等の動作状態を測定するセンサ類を用いた測定部、その他出力部等の各種構成を備えている。
The
装着装置3は、加速度センサ、ジャイロセンサ等の動作状態を測定するセンサ類を用いた測定部、その他出力部等の各種構成を備えている。
The mounting
ロボット2及び装着装置3は、加速度センサ、ジャイロセンサ等の慣性センサを用いた測定部、その他出力部等の各種構成を備えている。ロボット2及び装着装置3に取り付けるセンサとしては、加速度センサ、ジャイロセンサの他、磁気センサ、圧力センサ等の物理量を測定するセンサを用いることができる。そして、ロボット2及び装着装置3は、速度、角速度、加速度、角加速度、圧力、磁気等の物理量を測定部にて測定し、測定した結果を示す生データ等の測定情報として、出力部から演算装置1へ出力する。演算装置1は、速度、角速度、加速度、角加速度、圧力、磁気等の物理量を示す測定情報を測定情報取得部12にて取得し、取得した測定情報に基づいて算出される測定対象部位の状態を示す位置情報、姿勢情報等の状態情報を取得する。例えば、加速度センサが測定した加速度を2回積分することにより位置情報を算出することができる。なお、速度、角速度、加速度、角加速度、圧力、磁気等の物理量を示す測定情報に基づく、位置情報、姿勢情報等の状態情報の算出は、ロボット2及び装着装置3にて実施しても良く、演算装置1にて実施しても良い。
The
図4は、本願記載の演算装置1及びその他の各種装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。演算装置1は、演算プログラムPG等の各種プログラムを実行することにより、制御部10の制御に基づき、状態情報取得部10a、モデル演算部10b、モデル読取部10c、動作演算部10d等の各種演算を行う機能を実現する。なお、これら各種機能を実現する様々な演算部は、LSI(Large Scale Integration )、VLSI(Very Large Scale Integration)等の半導体チップを用いたそれぞれ専用の回路として実装することも可能である。
FIG. 4 is a functional block diagram illustrating an example of functional configurations of the
状態情報取得部10aは、測定情報取得部12がロボット2及び装着装置3から取得した速度、角速度、加速度、角加速度、圧力、磁気等の物理量を示す測定情報に基づいて、測定対象部位の位置情報、姿勢情報等の状態情報を演算により求めて取得する。なお、ロボット2及び装着装置3から位置情報、姿勢情報等の状態情報が出力され、測定情報取得部12が状態情報を取得する場合、制御部10の状態情報取得部10aは、取得した状態情報を以降の演算に用いる情報としてそのまま取得する。
The state
モデル演算部10bは、状態情報取得部10aが取得した位置情報、姿勢情報等の各種状態情報に基づいて、作業者の身体の形状を模式化した人体モデル、ロボット2の形状を模式化したロボットモデル等のモデル情報を算出する演算を実行し、演算結果であるモデル情報をモデル記録部11aに記録させる処理を実行する。
The
モデル読取部10cは、モデル記録部11aに記録されている様々なモデル情報のうちから必要なモデル情報を読み取り、動作演算部10dに渡す処理を実行する。
The
動作演算部10dは、モデル読取部10cが読み取ったモデル情報に基づいて、作業者、ロボット2等の対象の演算対象部位の動作状態を演算する処理を実行する。動作状態は、例えば、演算対象部位の角度及び位置として算出される。
Based on the model information read by the
<演算>
次に演算方法について説明する。ここでは、対象を作業者とし、作業者の測定対象部位を測定した結果である測定情報から得られる状態情報に基づいて、作業者の演算対象部位を演算する例を主として説明する。なお、ロボット2等の制御対象を対象とする場合でも、実質的な演算方法は作業者を対象とする場合と同様である。図5は、本願記載の演算装置1を用いた演算方法においてモデル化した人体の一部を示す概念図である。演算装置1は、作業者、ロボット2等の対象の測定対象部位を経時的に測定した結果を取得し、予め記録部11に記録されているリンク部の長さと、取得した測定対象部位の測定情報から得られる位置及び姿勢を示す状態情報とに基づいて、演算対象部位の位置及び姿勢を演算する。測定対象部位は、装着装置3の慣性センサに対応する手首近傍等の前腕の遠位側の部位、足首等の下腿の遠位側の部位である。また、演算対象部位は、肘関節、肩関節、膝関節、股関節等の部位、即ち、前腕、上腕、下腿、大腿等のリンクにおける近位側の部位である。演算には、例えば、ヤコビ行列を用いた数学的な演算方法を適用することができる。
<Calculation>
Next, the calculation method will be described. Here, an example in which the target is an operator and the operator's calculation target part is calculated based on state information obtained from measurement information obtained by measuring the measurement target part of the worker will be mainly described. Even when the control target of the
図5において、肩関節p0 を原点とした上腕の相対座標系をp0 −x0 y0 z0 、肘関節p1 を原点とした前腕の相対座標系をp1 −x1 y1 z1 、として示す。なおそれぞれの座標系は直交座標系である。また、任意にとった絶対座標系の原点に対し、肩関節、肘関節、及び測定対象部位の位置情報は、それぞれp0 (xp0,yp0,zp0)、p1 (xp1,yp1,zp1)、及びps (xS ,yS ,zS )として示される。上腕の長さは、肩関節p0 から肘関節p1 までの長さl1 として示される。肘関節p1 から手首近傍の測定対象部位ps までは、長さl2 として示される。測定対象部位の位置が手首近傍である場合、長さl2 は前腕の長さに近似される。また、必要に応じて、肩関節及び肘関節を、それぞれジョイント部k、及びジョイント部k+1と称し、長さをl1 として示される上腕、及び長さをl2 として示される肘関節から測定対象部位までを、それぞれリンクk、及びリンクk+1と称する。更に、肩関節の関節角を(θ1 ,θ2 ,θ3 )とし、肘関節の関節角を(θ4 ,θ5 ,θ6 )として示す。 In FIG. 5, the relative coordinate system of the upper arm with the shoulder joint p 0 as the origin is p 0 -x 0 y 0 z 0 , and the relative coordinate system of the forearm with the elbow joint p 1 as the origin is p 1 -x 1 y 1 z. 1 , shown as Each coordinate system is an orthogonal coordinate system. The position information of the shoulder joint, the elbow joint, and the measurement target part with respect to the origin of the absolute coordinate system arbitrarily taken is p 0 (x p0 , y p0 , z p0 ) and p 1 (x p1 , y p1, z p1), and p s (x S, y S , indicated as z S). The length of the upper arm is shown as the length l 1 from the shoulder joint p 0 to the elbow joint p 1 . The length from the elbow joint p 1 to the measurement target site p s near the wrist is indicated as a length l 2 . When the position of the measurement target part is near the wrist, the length l 2 is approximated to the length of the forearm. Further, as required, the shoulder joint and the elbow joint are referred to as the joint part k and the joint part k + 1, respectively, and the measurement target is the upper arm indicated by the length l 1 and the elbow joint indicated by the length l 2. The parts up to the part are referred to as link k and link k + 1, respectively. Further, the joint angles of the shoulder joints are represented as (θ 1 , θ 2 , θ 3 ), and the joint angles of the elbow joints are represented as (θ 4 , θ 5 , θ 6 ).
ここで、測定対象部位の位置を示す行列をP、測定対象部位の姿勢を示す行列をQ、そして、演算対象部位である肩関節の関節角及び肘関節の関節角を示す行列をΘとすると、行列P、Q、Θは、下記の式(1)〜式(3)として定義することができる。 Here, P is a matrix indicating the position of the measurement target part, Q is a matrix indicating the posture of the measurement target part, and Θ is a matrix indicating the joint angle of the shoulder joint and elbow joint, which are calculation target parts. , Matrices P, Q, and Θ can be defined as the following equations (1) to (3).
また、肩の初期座標を基準座標とし、肩関節p0 を原点とした上腕の相対座標系から基準座標系への変換は、下記の式(4)に示す同次変換行列 gT0 として定義することができる。肘関節p1 を原点とした前腕の相対座標系から肩関節p0 を原点とした上腕の相対座標系への変換は、下記の式(5)に示す同次変換行列 0T1 として定義することができる。測定対象部位を原点とした相対座標系から肘関節p1 を原点とした前腕の相対座標系への変換は、下記の式(6)に示す同次変換行列1TS として定義することができる。 Further, the conversion from the relative coordinate system of the upper arm to the reference coordinate system with the shoulder initial coordinate as the reference coordinate and the shoulder joint p 0 as the origin is defined as a homogeneous conversion matrix g T 0 shown in the following equation (4). can do. The transformation from the relative coordinate system of the forearm with the elbow joint p 1 as the origin to the relative coordinate system of the upper arm with the shoulder joint p 0 as the origin is defined as a homogeneous transformation matrix 0 T 1 shown in the following equation (5). be able to. The conversion from the relative coordinate system with the measurement target site to the origin to the relative coordinate system of the forearm with the elbow joint p 1 as the origin can be defined as a homogeneous transformation matrix 1 T S shown in the following equation (6). .
式(4)において、 gR0 は、基準座標から見た肩の姿勢を表す回転行列を示している。式(5)において、 0R1 は、肩の座標系から見た肘の姿勢を表す回転行列を示している。式(5)において、L1 は、下記の式(7)にて示すように、肩の座標系から肘の座標系への平行移動行列を示している。式(6)において、Eは、3×3の単位行列を示している。式(6)において、L2 は、下記の式(8)にて示すように、肘の座標系から測定対象部位を原点とした座標系への平行移動行列を示している。 In Expression (4), g R 0 represents a rotation matrix that represents the posture of the shoulder viewed from the reference coordinates. In the equation (5), 0 R 1 represents a rotation matrix representing the elbow posture viewed from the shoulder coordinate system. In Equation (5), L 1 represents a translation matrix from the shoulder coordinate system to the elbow coordinate system, as shown in Equation (7) below. In Expression (6), E represents a 3 × 3 unit matrix. In Expression (6), L 2 represents a translation matrix from the elbow coordinate system to the coordinate system with the measurement target site as the origin, as shown in the following Expression (8).
そして、式(1)として定義したPは、式(4)〜(6)として示した順運動学に基づき同次変換行列 gT0 、0T1 、1TS を用いて下記の式(9)として表すことができる。 P defined as the equation (1) is expressed by the following equation (4) using the homogeneous transformation matrices g T 0 , 0 T 1 , 1 T S based on the forward kinematics shown as the equations (4) to (6) 9).
他方、作業者が装着装置3を装着することにより、慣性センサは、作業者の測定対象部位であるリンクk+1(前腕)に固定されることから、式(2)として定義したQは、式(3)として定義したΘを用いて表すことができる。作業者の前腕に固定された慣性センサに対応する測定対象部位の位置及び姿勢は、関数fを用いた下記の式(10)として表すことができる。
On the other hand, when the operator wears the mounting
上記の式(10)を微分することにより、測定対象部位の速度及び角速度は、ヤコビ行列Jを用いた下記の式(11)として表すことができる。 By differentiating the above equation (10), the velocity and angular velocity of the measurement target region can be expressed as the following equation (11) using the Jacobian matrix J.
式(11)において、関節の自由度と測定対象部位に位置する慣性センサの自由度とが等しい場合、ヤコビ行列Jの逆行列J-1が存在するのであれば、式(11)と逆行列J-1との演算により下記の式(12)を求めることができる。 In Expression (11), if the degree of freedom of the joint is equal to the degree of freedom of the inertial sensor located at the measurement target part, and if the inverse matrix J −1 of the Jacobian matrix J exists, the inverse matrix of Expression (11) The following equation (12) can be obtained by calculation with J −1 .
ただし、リンクkを上腕とし、リンクk+1を前腕とした場合、肘の自由度は一般的に2DOF(Degree Of Free)であることから「関節の自由度(5DOF)<慣性センサの自由度(6DOF)」となる。この場合、疑似ヤコビ行列(JT J)JT を用いて式(11)から下記の式(13)を求めることができる。 However, if the link k is the upper arm and the link k + 1 is the forearm, the degree of freedom of the elbow is generally 2 DOF (Degree Of Free), so “joint degree of freedom (5 DOF) <degree of freedom of inertial sensor (6 DOF ) ”. In this case, the following equation (13) can be obtained from equation (11) using the pseudo Jacobian matrix (J T J) J T.
そして、式(12)又は式(13)を積分することにより、Θとして、肩関節の関節角(θ1 ,θ2 ,θ3 )及び肘関節の関節角(θ4 ,θ5 ,θ6 )を算出することができる。更に、肩関節の関節角(θ1 ,θ2 ,θ3 )及び肩関節p0 から肘関節p1 までの長さl1 から、肘関節の位置情報p1 (xp1,yp1,zp1)を算出することができる。即ち、P及びQ並びにl1 及びl2 からΘを算出することができ、更にl1 を加味して、p1(xp1,yp1,zp1)を算出することができる。以上の具体例として示したように、測定対象部位の位置情報及び姿勢情報、並びに上腕の長さ及び前腕に近似される長さ(肘関節から測定対象部位までの長さ)に基づいて、肘関節(演算対象部位)及び肩関節(演算対象部位)の角度、並びに肘関節(演算対象部位)の位置を演算により算出することができる。即ち、上腕の遠位側である肘関節の角度及び位置、並びに近位側である肩関節の角度を演算により算出することができる。なお、ここで例示する演算方法では、肩関節の位置情報を固定値としているため算出する必要は無いが、他の座標系を用いる場合、肩関節(演算対象部位)の位置座標をも算出するようにしても良い。 Then, by integrating the equation (12) or the equation (13), the shoulder joint angles (θ 1 , θ 2 , θ 3 ) and the elbow joint angles (θ 4 , θ 5 , θ 6) are obtained as Θ. ) Can be calculated. Further, from the joint angles (θ 1 , θ 2 , θ 3 ) of the shoulder joint and the length l 1 from the shoulder joint p 0 to the elbow joint p 1 , the elbow joint position information p 1 (x p1 , y p1 , z p1 ) can be calculated. That is, Θ can be calculated from P and Q, and l 1 and l 2 , and p 1 (x p1 , y p1 , z p1 ) can be calculated by adding l 1 . Based on the position information and posture information of the measurement target part, and the length of the upper arm and the length approximated to the forearm (length from the elbow joint to the measurement target part) as shown in the above specific example, The angles of the joint (calculation target part) and shoulder joint (calculation target part) and the position of the elbow joint (calculation target part) can be calculated. That is, the angle and position of the elbow joint which is the distal side of the upper arm and the angle of the shoulder joint which is the proximal side can be calculated. In the calculation method illustrated here, it is not necessary to calculate because the position information of the shoulder joint is a fixed value, but when using another coordinate system, the position coordinates of the shoulder joint (calculation target part) are also calculated. You may do it.
<処理構成>
上記演算を実現する本願記載の演算装置1の処理について説明する。なお、ここでは、対象を作業者とし、作業者の測定対象部位を測定した結果から得られる状態情報に基づいて、作業者の演算対象部位を演算する例を主として説明するが、ロボット2等の制御対象を対象とする場合でも、実質的な処理は作業者を対象とする場合と同様である。
<Processing configuration>
Processing of the
図6は、本願記載の演算装置1の第1人体モデル記録処理の一例を示すフローチャートである。第1人体モデル記録処理は、装着装置3を装着した作業者が動作を行い、動作の測定結果として測定情報を取得し、取得した測定情報に基づく状態情報から演算される人体モデルを、モデル記録部11aに記録する処理である。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the first human body model recording process of the
演算装置1が備える制御部10は、演算プログラムPG等の各種プログラムを実行することにより、第1人体モデル記録処理を実行する。演算装置1の制御部10は、作業者が装着している装着装置3から測定情報取得部12により作業者の動作を測定した結果として測定情報を取得する(S101)。装着装置3として各種慣性センサを装着した作業者は、所定の基準動作を行い、装着装置3は、基準動作を行っている作業者に対し、測定対象部位の速度、角速度、加速度、角加速度、圧力、磁気等の物理量の測定を行う。装着装置3は、測定した結果を示す測定情報を演算装置1へ出力する。ステップS101において、演算装置1は、作業者が基準動作を行ったことにより測定された結果である測定対象部位の測定情報を取得する。
The
制御部10は、状態情報取得部10aにより、測定情報取得部12が取得した測定情報に基づいて、測定対象部位の位置情報、姿勢情報等の状態情報を演算により求めて取得する(S102)。ステップS102は、測定情報取得部12が取得した作業者の測定対象部位を測定した生データ等の測定情報に基づいて、作業者の測定対象部位の位置情報及び姿勢情報を状態情報として演算する処理である。
Based on the measurement information acquired by the measurement
制御部10は、モデル演算部10bの演算により、取得した状態情報に基づいて、作業者の身体の形状を模式化した人体モデル、例えば、上腕の長さ、前腕の長さに近似される肘関節から測定対象部位までの長さ等のリンク部の長さを示すモデル情報を演算する(S103)。作業者が装着した装着装置3から取得した測定の結果から得られる各種状態情報に基づく人体モデルの演算は、先行する様々な技術を用いて行うことができる。例えば、「金杉洋、柴崎亮介、“ウェアラブルセンサによる人体動作の計測と解析”、日本写真測量学会、平成17年度年次学術講演会論文集、pp.199-202、2005.06 」に記載されている方法を適用することが可能である。
Based on the state information acquired by the calculation of the
そして、制御部10は、演算したリンク部の長さ等の人体モデルを示すモデル情報を、動作を行った作業者を特定する作業者特定情報に対応付けてモデル記録部11aに記録する(S104)。
Then, the
このようにして、第1人体モデル記録処理が実行される。 In this way, the first human body model recording process is executed.
図7は、本願記載の演算装置1の第2人体モデル記録処理の一例を示すフローチャートである。第2人体モデル記録処理は、予め導出された人体モデルを記録している情報入力装置4から、リンク部の長さ等の人体モデルの入力を受け付けてモデル記録部11aに記録する処理である。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the second human body model recording process of the
演算装置1が備える制御部10は、演算プログラムPG等の各種プログラムを実行することにより、第2人体モデル記録処理を実行する。演算装置1の制御部10は、情報入力装置4からモデル入力部13により、リンク部の長さ等の人体モデルを示すモデル情報及び対応する作業者特定情報の入力を受け付ける(S201)。そして、制御部10は、受け付けたリンク部の長さ等のモデル情報を作業者特定情報に対応付けてモデル記録部11aに記録する(S202)。
The
このようにして、第2人体モデル記録処理が実行される。 In this way, the second human body model recording process is executed.
なお、モデル記録部11aにモデル情報を記録する処理としては、第1人体モデル記録処理及び第2人体モデル記録処理のうちのいずれを用いても良く、更に他の方法を用いるようにしても良い。また、ロボット2等の制御対象を対象とする場合であっても、ロボット2のリンク部の長さ等のモデル情報を記録する実質的に同様の処理が実行される。
In addition, as a process which records model information in the
図8は、本願記載の演算装置1の演算処理の一例を示すフローチャートである。演算処理とは、作業者、ロボット2等の対象の測定対象部位を測定した測定情報を取得し、取得した測定情報に基づく状態情報から演算対象部位を演算する処理である。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of the arithmetic processing of the
演算装置1が備える制御部10は、演算プログラムPG等の各種プログラムを実行することにより、演算処理を実行する。演算装置1の制御部10は、モデル読取部10cにより、モデル情報を記録しているモデル記録部11aから、モデル情報として、上腕の長さ、前腕の長さに近似される肘関節から測定対象部位までの長さ等のリンク部の長さを読み取る(S301)。
The
更に、制御部10は、測定情報取得部12により、測定対象部位を測定した結果である測定情報を取得する(S302)。そして、制御部10は、状態情報取得部10aにより、取得した測定情報から、先端側のリンク部の位置を示す位置情報及び姿勢を示す姿勢情報を状態情報として取得する(S303)。ステップS302〜S303において、対象が作業者である場合、例えば、遠位側のリンク部の位置情報及び姿勢情報を状態情報として取得する。また、対象がロボット2のアーム部等の制御対象である場合、自由端側のリンク部の位置情報及び姿勢情報を状態情報として取得する。ステップS302の測定情報の取得とは、慣性センサ等の各種センサを備える装着装置3にて測定された結果である測定対象部位を測定した速度、角速度、加速度、角加速度、圧力、磁気等の物理量を示す生データ等の測定情報の取得である。そして、ステップS303の状態情報の取得とは、測定情報取得部12が取得した測定対象部位を測定した測定情報に基づいて、測定対象部位の位置情報及び姿勢情報を状態情報として演算する処理である。なお、装着装置3が測定情報から状態情報を演算し、装着装置3から演算装置1へ出力した状態情報を、演算装置1が測定情報取得部12を介して状態情報取得部10aにて取得するようにしても良い。
Furthermore, the
制御部10は、動作演算部10dにより、モデル情報として読み取ったリンク部の長さ並びに状態情報として取得した位置情報及び姿勢情報に基づいて、演算対象部位である付け根側のリンク部の角度を演算し(S304)、更に位置を演算する(S305)。ステップS303〜S304では、例えば、前述の演算方法により、測定対象部位の位置P及び姿勢Q並びにリンク部の長さl1 及びl2 から、演算対象部位の角度Θを演算し、更に位置pを演算する。演算方法として示した前述の具体例では、演算対象部位の角度Θとして、肩関節(ジョイント部k)の関節角(θ1 ,θ2 ,θ3 )及び肘関節(ジョイント部k+1)の関節角(θ4 ,θ5 ,θ6 )を演算し、更に肘関節(ジョイント部k+1)の位置情報p1 (xp1,yp1,zp1)を演算する例を示している。なお、詳細かつ具体的な演算の方法及び理論については、上述の演算に関する記載を参照するものとし、ここではその説明を省略する。
The
そして、制御部10は、演算処理を終了するか否かを判定する(S306)、例えば、作業者が測定すべき動作を終了し、演算処理を終了させる所定の操作を行った場合、操作を受け付けた制御部10は、演算処理を終了すると判定する。
Then, the
ステップS304において、演算処理を終了すると判定した場合(S306:YES)、制御部10は、演算処理を終了する。ステップS306において、演算処理を続行すると判定した場合(S306:NO)、制御部10は、ステップS302へ戻り、以降の処理を繰り返す。
If it is determined in step S304 that the calculation process is to be ended (S306: YES), the
このようにして、演算処理が実行される。なお、ここでは、演算装置1の処理として、演算対象部位の位置及び姿勢を演算する処理を示しているが、演算した結果に基づいて、演算装置1がロボット2を制御する等、演算結果は様々な処理に繋げることが可能である。
In this way, arithmetic processing is executed. In addition, although the process which calculates the position and attitude | position of a calculation object site | part is shown here as a process of the
以上のように本願記載の演算装置1は、ロボット2、作業者等の対象に対し、先端側の測定対象部位の測定結果に基づいて、付け根側の演算対象部位を演算することができる。従って、測定に用いられるセンサの個数を削減することが可能である。特に、ロボット2の様な制御対象は、センサを取り付けなくともエンコーダから動作に係る情報を取得することが可能であるが、作業者については、エンコーダの様な方法で情報を取得することができない。即ち、本願記載の演算装置1は、作業者の動作に係る情報を取得する上で特に有効である。
As described above, the
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、他の色々な形態で実施することが可能である。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various other forms. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
例えば、前記実施形態では、手首近傍を測定対象とし、肘関節及び肩関節の角度及び位置を演算する形態を示したが、本発明はこれに限らず、足首近傍を測定対象とし、膝関節及び股関節の角度及び位置を演算する等、様々な形態に展開することが可能である。 For example, in the above-described embodiment, the vicinity of the wrist is the measurement target, and the angle and position of the elbow joint and the shoulder joint are calculated.However, the present invention is not limited to this, and the vicinity of the ankle is the measurement target, and the knee joint and It can be developed in various forms such as calculating the angle and position of the hip joint.
1 演算装置
10 制御部
10a 状態情報取得部
10b モデル演算部
10c モデル読取部(読取部)
10d 動作演算部(演算部)
11 記録部
11a モデル記録部
12 測定情報取得部
13 モデル入力部
2 ロボット
3 装着装置
4 情報入力装置
PG 演算プログラム
DESCRIPTION OF
10d motion calculation unit (calculation unit)
DESCRIPTION OF
Claims (9)
予め各リンク部の長さを記録している記録部から、記録されているリンク部の長さを読み取る読取部と、
測定した結果に基づく先端側のリンク部の位置及び姿勢を示す状態情報を取得する状態情報取得部と、
前記読取部が読み取ったリンク部の長さ及び前記状態情報取得部が取得した前記状態情報に基づいて、付け根側のリンク部に関する位置及び角度のうち少なくとも一つを演算する演算部と
を備えることを特徴とする演算装置。 On the basis of the result of measuring a target measurement target part to which a plurality of link parts are connected by a bent part from the base to the tip, the arithmetic unit that calculates the target calculation target part,
A reading unit that reads the length of the recorded link unit from a recording unit that records the length of each link unit in advance,
A state information acquisition unit that acquires state information indicating the position and orientation of the link portion on the distal end side based on the measured result;
A calculation unit that calculates at least one of a position and an angle related to the base link unit based on the length of the link unit read by the reading unit and the state information acquired by the state information acquisition unit. An arithmetic unit characterized by the above.
前記演算部が演算する付け根側のリンク部に関する位置及び角度は、先端側のリンク部及び付け根側のリンク部を接続する屈曲部の位置及び角度、並びに付け根側のリンク部の付け根の角度である
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 1,
The position and angle related to the base side link part calculated by the calculation part are the position and angle of the bent part connecting the tip side link part and the base side link part, and the base angle of the base side link part. An arithmetic device characterized by that.
前記対象は、人体であり、
前記リンク部は、前記人体の体肢の一部を構成するリンク部であり、
前記屈曲部は、前記人体の体肢の一部を構成する関節であり、
前記リンク部の前記先端側及び前記付け根側は、前記体肢の遠位側及び近位側である
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 1,
The subject is a human body;
The link part is a link part constituting a part of the limb of the human body,
The bent portion is a joint constituting a part of the limb of the human body,
The computing device, wherein the tip side and the base side of the link part are a distal side and a proximal side of the limb.
前記演算部が演算する近位側のリンク部に関する位置及び角度は、前記近位側のリンク部における遠位側の関節の位置及び角度、並びに近位側の関節の角度である
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 3,
The position and angle related to the proximal link section calculated by the calculation section are the position and angle of the distal joint in the proximal link section, and the angle of the proximal joint. Arithmetic unit to do.
前記対象は、複数のリンク部がジョイント部で接続され一端が自由端で他端が固定端となる制御対象であり、
前記リンク部の前記先端側及び前記付け根側は、前記制御対象の自由端側及び固定端側である
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 1,
The object is a control object in which a plurality of link parts are connected by a joint part, one end is a free end, and the other end is a fixed end,
The arithmetic unit according to claim 1, wherein the tip side and the base side of the link part are a free end side and a fixed end side of the control target.
前記測定対象部位を測定した結果である速度、加速度、角速度、角加速度、圧力及び磁気のうち少なくとも一つを測定情報として取得する測定情報取得部を備え、
前記状態情報取得部は、前記測定情報取得部が取得した測定情報に基づいて、前記対象の状態情報を演算することにより取得する
ことを特徴とする演算装置。 An arithmetic device according to any one of claims 1 to 5, wherein
A measurement information acquisition unit that acquires at least one of speed, acceleration, angular velocity, angular acceleration, pressure, and magnetism, which is a result of measuring the measurement target part, as measurement information;
The state information acquisition unit acquires the state information of the target based on the measurement information acquired by the measurement information acquisition unit.
前記演算部は、逆運動学に基づいて演算する
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to any one of claims 1 to 6,
The calculation unit is configured to perform calculation based on inverse kinematics.
読取部が、予め各リンク部の長さを記録している記録部から、記録されているリンク部の長さを読み取るステップと、
状態情報取得部が、測定した結果に基づく先端側のリンク部の位置及び姿勢を示す状態情報を取得するステップと、
演算部が、前記読取部が読み取ったリンク部の長さ及び前記状態情報取得部が取得した前記状態情報に基づいて、付け根側のリンク部に関する位置及び角度のうち少なくとも一つを演算するステップと
を備えることを特徴とする演算方法。 On the basis of the result of measuring a target measurement target part to which a plurality of link parts are connected by a bent part from the base to the tip, the calculation method for calculating the target calculation target part,
A step of reading the length of the link part recorded from the recording part in which the reading part records the length of each link part in advance;
A state information acquisition unit acquiring state information indicating the position and orientation of the link portion on the distal end side based on the measurement result; and
A calculation unit that calculates at least one of a position and an angle related to the link unit on the base side based on the length of the link unit read by the reading unit and the state information acquired by the state information acquisition unit; An arithmetic method comprising:
コンピュータに、
予め各リンク部の長さを記録している記録部から、記録されているリンク部の長さを読み取るステップと、
測定した結果に基づく先端側のリンク部の位置及び姿勢を示す状態情報を取得するステップと、
読み取ったリンク部の長さ及び取得した前記状態情報に基づいて、付け根側のリンク部に関する位置及び角度のうち少なくとも一つを演算するステップと
を実行させることを特徴とする演算プログラム。 Based on the result of measuring a target measurement target part to which a plurality of link parts are connected by a bent part from the base to the tip, a computer program for calculating the target calculation target part,
On the computer,
A step of reading the length of the recorded link portion from the recording portion in which the length of each link portion is recorded in advance;
Obtaining state information indicating the position and orientation of the link portion on the distal end side based on the measured results;
And a step of calculating at least one of a position and an angle with respect to the link portion on the base side based on the read length of the link portion and the acquired state information.
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WO (1) | WO2017141573A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113091668A (en) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 哈尔滨理工大学 | Pipeline elbow size measuring device |
WO2023135902A1 (en) * | 2022-01-14 | 2023-07-20 | 株式会社Nttドコモ | Human augmentation platform device and physical ability augmentation method |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8467904B2 (en) * | 2005-12-22 | 2013-06-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Reconstruction, retargetting, tracking, and estimation of pose of articulated systems |
JP5288418B2 (en) * | 2008-06-04 | 2013-09-11 | 国立大学法人 東京大学 | Identification of mechanical parameters |
EP2884936A4 (en) * | 2012-08-15 | 2016-04-27 | Intuitive Surgical Operations | Phantom degrees of freedom for manipulating the movement of surgical systems |
-
2016
- 2016-02-15 JP JP2016025957A patent/JP2017146115A/en active Pending
-
2017
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113091668A (en) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 哈尔滨理工大学 | Pipeline elbow size measuring device |
WO2023135902A1 (en) * | 2022-01-14 | 2023-07-20 | 株式会社Nttドコモ | Human augmentation platform device and physical ability augmentation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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