JP2020055084A - 制御装置、ロボット、制御方法及びプログラム - Google Patents

制御装置、ロボット、制御方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】装着品に干渉しないように可動部を駆動するロボット、ロボットの制御方法及びプログラムを提供する。【解決手段】制御部110は、可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御し、干渉判定部113と、設定部112と、駆動制御部114と、を備える。干渉判定部113は、装着品が可動部の動作に干渉するか否かを判定する。設定部112は、干渉判定部113により装着品が可動部の動作に干渉すると判定された場合に、可動部の可動範囲を設定する。駆動制御部114は、設定部112により設定された可動範囲内で可動部を駆動するように駆動部を制御する。【選択図】図4

Description

本発明は、制御装置、ロボット、制御方法及びプログラムに関する。
可動部としてのロボットアームを備える機器を制御する制御装置が知られている。このような制御装置では、ロボットアームが機器の本体に干渉しないように制御することが求められている。例えば、特許文献1に開示された制御装置は、ロボットアームに関する第1座標情報と、ロボットアームに対し予め設定された干渉領域に対応する第2座標情報とを記憶し、これらの第1及び第2座標情報に応じて、ロボットアームが干渉領域に侵入するか否かをリアルタイムに判定する。
特開2001−315087号公報
ロボットアームを備える機器には、装着品が装着される場合がある。特許文献1に開示された制御装置では、ロボットアームに干渉する領域に装着品が装着されると、予め設定された干渉領域に侵入しないようにロボットアームを動作させたとしても、装着品の情報が記憶されていないため、ロボットアームと装着品が干渉することを防止することができないという問題がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、装着品に干渉しないように可動部を駆動する制御装置、ロボット、制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の目的を達成するため、本発明に係る制御装置の一様態は、
可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御する制御装置であって、
前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段と、
前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明の目的を達成するため、本発明に係るロボットの一様態は、
可動部と、
前記可動部を駆動するように構成された駆動部と、
装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段と、
前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明の目的を達成するため、本発明に係る制御方法の一様態は、
可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御する制御装置を制御する方法であって、
前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定ステップと、
前記干渉判定ステップにより前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定ステップと、
前記設定ステップにより設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御ステップと、
を備えることを特徴とする。
本発明の目的を達成するため、本発明に係るプログラムの一様態は、
可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御するコンピュータを、
前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段、
前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段、
前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段、
として機能させる。
本発明によれば、装着品に干渉しないように可動部を駆動することができる。
本発明の実施の形態に係るロボットを示す図である。 (A)〜(C)は、本発明の実施の形態に係るロボットの動きを示す側面図であり、(D)〜(F)は、本発明の実施の形態に係るロボットの右腕の動きを示す図である。 本発明の実施の形態に係るロボットの右腕を、その一部を破断して示す図である。 本発明の実施の形態に係るロボットの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る駆動処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る左腕の干渉駆動制御処理を示すフローチャートである。 (A)は、本発明の実施の形態に係るロボットに装着品を装着した図であり、(B)は、装着品を示す図である。 本発明の実施の形態に係る可動範囲を示す図である。 (A)〜(B)は、本発明の実施例に係る装着品を示す図であり、(C)〜(E)は、装着品を装着したロボットを示す図である。 本発明の変形例に係る駆動処理を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態に係る制御装置およびロボット(機器)を説明する。
実施の形態に係るロボット100は、図1に示すように、人をデフォルメした形状を有し、胴体部(本体)101と、頭部102と、右腕(第1の可動部)103Rおよび左腕(第2の可動部)103Lと、第1の駆動部104Rおよび第2の駆動部104Lと、右手105Rおよび左手105Lと、右足106Rおよび左足106Lと、撮像部107と、マイク108と、操作部120と、を備え、胴体部101の内部には、制御部(制御装置)110と電源部130とを有する。ロボット100には、ロボットを装飾するためなどの装着品(後述する図7、図9等参照)を取り付けることができる。装着品が取り付けられると、ロボット100は、装着品が右腕103R、左腕103Lの動作に干渉しない可動範囲を設定し、この可動範囲内で右腕103R、左腕103Lの動作を実行する。なお、「干渉」は、右腕103R、左腕103Lの動作が妨げられることを含む。本実施の形態では、装着品が右腕103R、左腕103Lの動作に干渉したか否かを、右手105R、左手105Lが装着品に干渉(接触)したか否かにより判定する例について説明する。
右腕103Rの一端部は、第1の駆動部104Rを介して胴体部101の右肩の位置に取り付けられている。左腕103Lの一端部は、第2の駆動部104Lを介して胴体部101の左肩の位置に取り付けられている。
第1の駆動部104Rは、図2(A)〜図2(C)に示すように、X軸を軸心として右腕103Rを前後に回転させるように駆動し、図2(D)〜図2(F)に示すように、Y軸を軸心として右腕103Rを胴体部101から遠ざける方向または胴体部101に近づける方向に回転させるように駆動する。X軸は、ロボット100からみて左右の方向に延びており、Y軸は、X軸に直交する。図2(B)に示す位置に右腕103Rが位置する場合、X軸を軸心とする右腕103Rの回転角(以下「右腕103RのX軸回転角」という)を0°とする。第1の駆動部104Rが、右腕103Rを−90°、X軸を軸心として回転(X軸回転)させると、右手105Rが、図2(A)に示す位置に移動する。この場合における右腕103RのX軸回転角を−90°とし、初期位置とする。第1の駆動部104Rが右腕103Rを90°X軸回転させると、右腕103Rは、図2(C)に示す位置に移動する。この位置の右腕103RのX軸回転角を90°とし、終点角度(限界角度)とする。
また、右手105Rが図2(B)および図2(E)に示す垂らした位置のY軸を軸心とする右腕103Rの回転角(以下「右腕103RのY軸回転角」という)を0°とする。この位置から、第1の駆動部104Rが、右腕103Rを90°、Y軸を軸心として回転(Y軸回転)させると、右腕103Rは、図2(D)に示すように胴体部101から離れた位置に移動する。この位置を初期位置とし、右腕103RのY軸回転角を90°とする。逆向きに右腕103RをY軸回転すると、図2(F)に示すように、Y軸方向から見て胴体部101にオーバーラップした位置に移動する。この位置における右腕103RのY軸回転角を−30°とする。第2の駆動部104Lは、第1の駆動部104Rと同様に、X軸とY軸を軸心として左腕103LをY軸回転およびX軸回転させる。
また、第1と第2の駆動部104R、104Lは、制御部110により制御されるアクチュエータによって作動し、図示しないポテンションメータによってX軸とY軸の回転角がセンシングされている。ポテンションメータは、左腕103L及び右腕103Rの各々のX軸回転角及びY軸回転角を示すデータを制御部110に出力する。なお、第1と第2の駆動部104Rは、制御部110により、右腕103Rおよび右手105Rと、左腕103Lおよび左手105Lと、が互いに干渉しないように制御されている。また、X軸とY軸の回転角を示すデータは、可動部である右腕103R(右手105Rを含む)および左腕103L(左手105Lを含む)の位置を示すデータに含まれる。
右手105Rは、右腕103Rの他端部に取り付けられている。左手105Lは、左腕103Lの他端部に取り付けられている。右手105Rと左手105Lは、ゴムなどの弾性体から構成される中空部材であり、各々の内部には、図3に示すように(右腕103R側のみ図示)、圧力センサ140が配置されている。各圧力センサ140は、右手105R(左手105L)が装着品などに接触して弾性変形したときの圧力を検知して、圧力を示すデータを制御部110に出力する。これにより、右手105R(左手105L)が、胴体部101、装着品などに干渉(接触)したか否かを判定できる。この結果、装着品への右手105R(左手105L)の接触によりにより、装着品が右腕103R(左腕103L)の動作に干渉したか否かを判定できる。
図1に示す右足106Rと左足106Lは、胴体部101の下部に取り付けられ、制御部110の制御に基づいて、図示しない駆動部に駆動されてロボット100を自律移動させるものである。右足106Rと左足106Lが駆動されることで、ロボット100は、前進、後退、右旋回および左旋回する。
撮像部107は、頭部102の鼻の位置に設けられたカメラである。撮像部107は、鏡に映ったロボット100などの所定の対象を撮像し、撮像した画像を示すデータを制御部110に出力する。
マイク108は、頭部102の右耳、左耳の位置に配置され、音声を収音する。マイク108は、収音した音声を示すデータを制御部110に出力する。
制御部110は、図4に示すように、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)150、RAM(Random Access Memory)160から構成される。ROM150は、データを書き換え可能なフラッシュメモリ等の不揮発性メモリから構成され、制御部110が各種機能を実現するためのプログラム、ロボット100が所定の初期状態にあるときの画像である初期画像(ロボット100の初期画像)を示すデータ、初期可動範囲(装着品が装着されていない場合における可動範囲)、干渉ポイント(右手105Rまたは左手105Lが装着品に干渉(接触)するポイント)、可動境界ライン(干渉ポイントを結ぶ線)、可動範囲(装着品が装着された場合における可動範囲)を示すデータなどを記憶する。ROM150は、記憶手段の一例である。RAM160は、揮発性メモリから構成され、制御部110が各種処理を行うためのプログラムを実行するための作業領域として用いられる。制御部110は、CPUがROM150に記憶されたプログラムを読み出してRAM160上で実行することにより、装着判定部111と、設定部112と、干渉判定部113と、駆動制御部114として機能する。
装着判定部111は、音声および/または画像から、装飾するためなどの装着品がロボット100に装着されたか否かを判定する。装着判定部111は、ユーザから発せられた音声をマイク108により検出し、ユーザから発せられた音声に装着品を装着したことを示す音声を含んでいるか否かを、例えば周知の音声解析により判定し、その判定結果に基づいて、装着品が装着されたか否かを判定する。装着品を装着したことを示す音声は、例えば、「○○を装着した」などを含む。また、装着判定部111は、撮像部107が撮像した画像を取得し、装着品が装着されているか否かを判定する。具体的には、撮像部107が撮像した画像に鏡に映るロボット100が写っている場合、撮像部107が撮像した画像とROM150に記憶された初期画像とを周知の手法により比較し、その比較結果に基づいて、装着品がロボット100に装着されたか否かを判定する。なお、装着判定部111は、音声および画像の両方、音声および画像の何れか1つにより装着品が装着されたか否かを判定してもよい。
設定部112は、装着品が装着されると、右手105Rと左手105Lが、装着品に干渉(接触)するように第1と第2の駆動部104R、104Lを制御する干渉駆動制御処理を実行し、初期可動範囲内で右手105Rと左手105Lが装着品に干渉(接触)したと判定されたときに、検出された右手105Rと左手105Lの位置に基づいて、右手105Rと左手105Lの可動範囲を設定する。初期可動範囲は、装着品が装着されていない場合における可動部の可動範囲であって、可動部が他の部分(胴体部101、頭部102、右足106R、左足106L)に接触しないような可動範囲に設定されており、予めROM150に記憶されている。右手105Rと左手105Lの位置は、第1と第2の駆動部104R、104LのX軸とY軸の回転角により表される。
設定部112は、左腕103LをX軸回転およびY軸回転させ、干渉判定部113により左手105Lが装着品に干渉(接触)したと判定されると、設定部112は、左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角を干渉ポイントとしてROM150に記憶する。右腕103Rについても同様に干渉ポイントをROM150に記憶する。つぎに、設定部112は、右腕103Rと左腕103Lの可動範囲のマップを作成しROM150に記憶する。例えば、干渉ポイントとしてROM150に記憶した左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角から可動範囲のマップを作成し、ROM150に記憶する。右腕103Rについても、同様に可動範囲のマップを作成し、ROM150に記憶する。
干渉判定部113は、右手105Rまたは左手105Lが装着品に干渉したか否かを判定する。干渉しているか否かは、右手105Rと左手105Lに配置された圧力センサ140により基準値以上の圧力が検知されたか否かにより行う。また、干渉判定部113は、右手105Rまたは左手105Lが、初期可動範囲内で駆動されたときに、基準値以上の圧力が検知された場合、装着品に干渉したと判定する。
駆動制御部114は、ROM150に記憶した可動範囲のマップを参照し、可動範囲内で右腕103Rと左腕103Lを駆動するように、第1と第2の駆動部104R、104Lを制御する。また、駆動制御部114は、ROM150に記憶した初期可動範囲を参照する初期可動範囲取得部を含み、装着品が装着されていない場合、初期可動範囲内で左腕103L及び右腕103Rを駆動する。
操作部120は、胴体部101の背中に設けられ、ロボット100を操作するためのものであり、電源ボタンを含む。
電源部130は、胴体部101に内蔵された充電池から構成され、ロボット100の各部に電力を供給する。
つぎに、以上の構成を有するロボット100が実行する駆動処理について説明する。駆動処理は、ロボット100に装着品が取り付けられたとき、ロボット100の右腕103Rと左腕103Lが装着品に干渉しないように、可動範囲を設定し、可動範囲内で右腕103Rと左腕103Lを駆動する処理を実行する。なお、ロボット100に装着品を取り付けた場合、ユーザは、ロボット100に「○○を装着した」と話しかけるか、ロボット100を鏡に向けるものとする。
ユーザが操作部120を操作し電源をONにすると、ロボット100は電源をONにする指示に応答し、図5に示す駆動処理を開始する。以下、ロボット100が実行する駆動処理をフローチャートを用いて説明する。
まず、装着判定部111は、ユーザから発せられた音声を検出する(ステップS101)。つぎに、装着判定部111は、ユーザから発せられた音声に装着品を装着したことを示す音声を含んでいるか否かを判定する(ステップS102)。装着品を装着したことを示す音声は、例えば、「○○を装着した」などを含む。装着品を装着したことを示す音声が含まれていないと判定されると(ステップS102;No)、撮像部107が撮像した画像を取得する(ステップS103)。つぎに、装着判定部111は、装着品が装着されているか否かを判定する(ステップS104)。具体的には、撮像部107が撮像した画像に鏡に映るロボット100が写っている場合、撮像部107が撮像した画像とROM150に記憶された初期画像とを比較し、装着品がロボット100に装着されたか否かを判定する。装着品を装着していないと判定されると(ステップS104;No)後述するステップS109に進む。
ユーザから発せられた音声に、装着品を装着したことを示す音声を含んでいると判定(ステップS102;Yes)、または鏡に映るロボット100の画像に装着品が装着されていると判定されると(ステップS104;Yes)、設定部112は、右腕103Rと左腕103Lを初期位置に移動する(ステップS105)。具体的には、設定部112は、第1と第2の駆動部104R、104Lを制御し、右腕103Rと左腕103Lを、各々のX軸回転角が−90°(図2(A)に示す位置)になるように、Y軸回転角が90°(図2(D)に示す位置)になるように、駆動する。つぎに、左腕の干渉駆動制御処理を実行する(ステップS106)。
図6に示す左腕の干渉駆動制御処理が開始すると、設定部112は、左腕103Lを、そのX軸回転角はそのままで、胴体部101に近づける方向にY軸回転させる(ステップS201)。左腕103Lを胴体部101に近づける方向にY軸回転させるのは、胴体部101に装着された装着品に左手105Lを干渉させるためである。つぎに、干渉判定部113は、左手105Lが装着品に干渉したか否かを判定する(ステップS202)。干渉しているか否かは、左手105Lに配置された圧力センサ140により基準値以上の圧力が検知されたか否かにより行う。初期可動範囲内で基準値以上の圧力が検知された場合、装着品に干渉したと判定する。干渉していないと判定されると(ステップS202;No)ステップS201〜ステップS202を繰り返し、左腕103Lをさらに、胴体部101に近づける方向にY軸回転させる。干渉したと判定されると(ステップS202;Yes)、設定部112は、そのときの左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角を干渉ポイントとしてROM150に記憶する(ステップS203)。
つぎに、左腕103Lを、そのY軸回転角はそのままで、基準角度分、X軸回転させる(ステップS204)。基準角度は、例えば1°である。つぎに、干渉判定部113は、左手105Lが装着品に依然として干渉しているか否かを判定する(ステップS205)。干渉しなくなったと判定されると(ステップS205;No)ステップS201に戻る。干渉していると判定されると(ステップS205;Yes)、左腕103Lを、そのX軸回転角はそのままで、Y軸回転させ、胴体部101から左手105Lを離す方向に駆動する(ステップS206)。つぎに、干渉判定部113は、左手105Lが装着品に依然として干渉しているか否かを判定する(ステップS207)。干渉していると判定されると(ステップS207;Yes)ステップS206〜ステップS207を繰り返す。そして、左手105Lが装着品から離れて干渉しなくなったと判定されると(ステップS207;No)、そのときの左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角を干渉ポイントとしてROM150に記憶する(ステップS208)。
つぎに、左腕103LのX軸回転角が終点角度か否かを判定する(ステップS209)。X軸回転角が90°である場合、X軸回転角が終点角度であると判定する。終点角度でないと判定されると(ステップS209;No)、ステップS204からステップS209を繰り返す。X軸回転角が終点角度であると判定されると(ステップS209;Yes)、左腕103Lを初期位置に戻す(ステップS210)。その後、図5に示す駆動処理に戻り、右腕の干渉駆動制御処理を実行する(ステップS107)。
右腕の干渉駆動制御処理は、図6に示す左腕の干渉駆動制御処理と、右腕103Rと左腕103Lの違い以外は同様である。このため、右腕の干渉駆動制御処理の詳細な説明については、省略する。
つぎに、設定部112は、干渉ポイントとしてROM150に記憶した左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角を用いて、装着品装着時用の可動範囲のマップを作成し、ROM150に記憶する(ステップS108)。右腕103Rについても、同様に可動範囲のマップを作成し、ROM150に記憶する。つぎに、駆動制御部114は、ROM150に記憶した装着品装着時用の可動範囲のマップを参照し、可動範囲内で右腕103Rと左腕103Lを駆動するように、第1と第2の駆動部104R、104Lを制御する(ステップS109)。なお、装着品が装着されていない場合は、駆動制御部114は、初期可動範囲で右腕103Rと左腕103Lを駆動する。つぎに、終了指示を受け付けたか否かを判定する(ステップS110)。終了指示を受け付けていないと判定すると(ステップS110;No)、ステップS101からステップ110を繰り返す。終了指示を受け付けたと判定すると(ステップS110;Yes)、駆動処理を終了する。
つぎに、本実施の形態に係るロボット100が実行する駆動処理を具体例に基づいて図7および図8を参照しながら説明する。ロボット100には、図7(A)に示すように、図7(B)に示す装着品Rが胴体部101に装着されたとする。
ユーザが操作部120を操作し電源をONにすると、ロボット100は電源をONにする指示に応答し駆動処理を開始する。
ユーザが「装着品を装着した」とロボットに話しかけると、装着判定部111は、ユーザから発せられた音声を検出し(ステップS101;図5)、ユーザから発せられた音声に装着品を装着したことを示す音声を含んでいると判定する(ステップS102;Yes;図5)。
つぎに、設定部112は、右腕103Rと左腕103Lを初期位置に移動する(ステップS105;図5)。つぎに、左腕の干渉駆動制御処理を実行する(ステップS106;図5)。
左腕の干渉駆動制御処理が開始すると、設定部112は、左腕103LをY軸回転させ胴体部101に近づける(ステップS201;図6)。つぎに、左腕103Lが干渉したと判定されると(ステップS202;Yes;図6)、図8に示すように、左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角を干渉ポイントとしてROM150に記憶する(ステップS203;図6)。
つぎに、左腕103Lを基準角度分、X軸回転させる(ステップS204;図6)。つぎに、干渉判定部113は、左手105Lが装着品Rに干渉したか否かを判定する(ステップS205;図6)。干渉したと判定されると(ステップS205;Yes;図6)、左腕103LをY軸回転させ、胴体部101から離す方向に駆動する(ステップS206;図6)。これにより左手105Lが干渉しなくなったと判定されると(ステップS207;No;図6)、左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角を干渉ポイントとしてROM150に記憶する(ステップS208;図6)。
つぎに、左腕103LのX軸回転角が終点角度か否かを判定する(ステップS209;図6)。X軸回転角が終点角度でないと判定されると(ステップS209;No;図6)、ステップS204からステップS209を繰り返す。X軸回転角が終点角度であると判定されると(ステップS209;Yes;図6)、左腕103Lを初期位置に戻す(ステップS210;図6)。その後、駆動処理に戻り、右腕の干渉駆動制御処理を、左腕の干渉駆動制御処理と同様に実行する(ステップS107;図5)。
つぎに、設定部112は、右腕103Rと左腕103Lの可動範囲のマップを作成しROM150に記憶する(ステップS108;図5)。具体的には、図8に示すように、干渉ポイントとしてROM150に記憶した左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角から可動範囲のマップを作成する。右腕103Rについても、同様に可動範囲のマップを作成する。これにより、可動範囲、複数の干渉ポイントから成る可動境界ライン、および可動不可範囲が設定される。初期可動不可範囲は、装着品Rが装着される前の可動不可範囲であって、ロボット100の工場出荷時などにあらかじめ設定される。
つぎに、駆動制御部114は、ROM150に記憶した可動範囲のマップを参照し、可動範囲内で右腕103Rと左腕103Lを駆動するように、第1と第2の駆動部104R、104Lを制御する。(ステップS109;図5)。つぎに、終了指示を受け付けたと判定すると(ステップS110;Yes;図5)、駆動処理を終了する。
以上のように、本実施の形態のロボット100によれば、装着品が装着されると、装着判定部111は、装着品が装着されたことを判定し、設定部112は、左腕と右腕の干渉駆動制御処理を実行し、可動範囲のマップを作成しROM150に記憶する。ロボット100は、可動範囲内で右腕103Rと左腕103Lを駆動する。これにより、ロボット100は装着品が装着したことを判定でき、装着品に干渉しないように可動部である右腕103Rと左腕103Lを駆動することができる。装着品に干渉しないように可動部である右腕103Rと左腕103Lを駆動するため、第1と第2の駆動部104R、104Lに過剰に負荷がかかることを防ぐことができる。また、可動部が装着品に干渉して、音が発生することや、装着品の破損や傷が付くことを防ぐことができる。
また、ロボット100は、右腕103Rと左腕103Lの位置を示すデータを取得し、右腕103Rと左腕103Lの位置に基づいて、右腕103Rと左腕103Lの可動範囲を設定することで、正確な可動範囲のマップを作成できる。
また、ロボット100は、装着品が右腕103Rと左腕103Lの動作に干渉するように駆動部を制御する干渉駆動制御処理を実行することで、可動範囲のマップの作成時間を短くできる。
また、ロボット100は、装着判定部111を備えることで、装着品が装着されたか否かを判定でき、装着品が装着されるとユーザが操作しなくても干渉駆動制御処理を実行することができる。
また、ロボット100は、初期状態にあるときのロボット100の画像である初期画像を示すデータを記憶するROM150を備えることで、現在のロボット100の画像とROM150に記憶された初期画像とを比較し、装着品が装着されたか否かを判定できる。
また、装着品が装着されていない場合、ロボット100は、初期可動範囲で右腕103Rと左腕103L駆動することで、可動部が胴体部101に干渉することを防ぐことができる。
また、ロボット100は、右手105Rと左手105Lの内部に圧力センサ140を備えることで、装着品が右腕103Rと左腕103Lの駆動に干渉したか否かを判定することができる。
(変形例)
上述の実施の形態では、ロボット100に装着品Rを装着する例について説明した。ロボット100に装着する装着品は、ロボット100に装着することができればよく、図9(C)から図9(E)に示すように、装着品R、図9(A)に示す装着品S、図9(B)に示す装着品Tを装着してもよい。
上述の実施の形態では、ロボット100の装着判定部111が、音声で装着品が装着されたことを判定、または鏡に映る自機を撮像した画像から装着品が装着されたことを判定する例について説明した。ロボット100の装着判定部111は、装着品が装着されたことを判定できればよい。例えば、ロボット100がカメラを有する電子機器と通信可能に接続され、電子機器が撮像したロボット100の画像を、ロボット100に送信するようにしてもよい。この場合、装着判定部111は、撮像したロボット100の画像と、ロボット100に予め保存されたロボット100の初期画像とを比較し、装着品R、Tが装着されていると判定してもよい。
また、装着判定部111は、ユーザにより操作された他の電子機器からロボット100に装着品が装着されたことを表す装着品装着情報を取得し、装着品装着情報に基づいて、装着品がロボット100に装着されたか否かを判定してもよい。また、装着判定部111は、右足106Rと左足106Lに取り付けられた圧力センサにより、自機の質量を測定し、質量が大きくなったとき装着品が装着されたと判定してもよい。また、ロボット100は、定期的に鏡を撮像して装着品が装着されたことを判定してもよい。また、装着品は装着したことを表す信号を送信する通信部を有し、ロボット100は装着品から装着したことを表す信号を受信する通信部を有してもよい。この場合、装着品からロボット100に送信し、ロボット100は、装着したことを表す信号を受信した場合、装着品が装着されたと判定してもよい。
上述の実施の形態では、装着判定部111が、装着品が装着されたか否かを判定する例について説明したが、装着判定部111は、装着品が装着された部位を検出してもよい。この場合、設定部112は、装着判定部111により検出された部位に位置する装着品に右手105Rと左手105Lを接触させるように、第1と第2の駆動部104R、104Lを制御し、干渉駆動制御処理を実行してもよい。例えば、図10に示すように、装着判定部111は、電子機器が撮像したロボット100の画像を取得する(ステップS301)。つぎに、装着判定部111は、取得した画像と予め記憶したロボット100の初期画像とを比較し、装着品が装着された部位を検出する(ステップS302)。つぎに、設定部112は、右手105Rと左手105Lを装着品が装着された部位に移動させる(ステップS303)。
つぎに、設定部112は、装着品が装着された部位について左手の干渉駆動処理を実行する(ステップS304)。つぎに、設定部112は、装着品が装着された部位について右手の干渉駆動処理を実行する(ステップS305)。設定部112は、可動範囲のマップを作成する(ステップS306)。駆動制御部114は、可動範囲のマップを参照し、可動範囲内で右腕103Rと左腕103Lを駆動する(ステップS307)。つぎに、終了指示を受け付けていないと判定すると(ステップS308;No)、ステップS301からステップ308を繰り返す。つぎに、終了指示を受け付けたと判定すると(ステップS308;Yes)、駆動処理を終了する。この場合、例えば、胸または腰の位置に取り付けられた場合は、その位置のみ設定部112が、左腕と右腕の干渉駆動制御処理を実行し、可動範囲のマップを作成する。なお、左腕と右腕の干渉駆動制御処理と可動範囲のマップの作成とは、上述した実施の形態と同様の方法で実施される。このようにすることで、短い時間で可動範囲のマップを作成することができる。
上述の実施の形態では、ロボット100の干渉判定部113が、右手105Rまたは左手105Lが装着品に干渉したか否かを、圧力センサ140により圧力が検知されたか否かにより行う例について説明した。干渉判定部113は、左腕103L、右腕103R、右手105Rまたは左手105Lが装着品に干渉したか否かを判定できればよい。例えば、右手105Rと左手105Lに6軸モーションセンサ等の加速度センサを備え、基準値以上の加速度の変化を検出した場合、左腕103L、右腕103R、右手105Rまたは左手105Lが装着品に干渉(接触)したか否かを判定してもよい。この場合、左腕103L、右腕103R、右手105Rまたは左手105Lの何れかが、装着品に干渉すると、6軸モーションセンサが加速度の変化を検出するため、右手105Rと左手105L以外でも干渉を判定できる。また、第1と第2の駆動部104R、104Lがトルクセンサを備え、干渉判定部113は、第1と第2の駆動部104R、104Lが検出したトルクにより、左腕103L、右腕103R、右手105Rまたは左手105Lの何れかが、装着品に干渉しているか否かを判定してもよい。
上述の実施の形態では、設定部112が、左腕103Lを、そのY軸回転角はそのままで、例えば1°である基準角度分、X軸回転させ、干渉ポイントを特定する例について説明した。設定部112は、干渉ポイントを代表点だけ特定し、代表点以外のポイントを補間演算により求めてもよい。また、設定部112は、干渉ポイントにマージンを設けて可動境界ラインを作成してもよい。このようにすることで、第1と第2の駆動部104R、104Lの駆動に誤差が生じても、右手105Rと左手105Lが装着品に干渉することを防ぐことができる。また、ROM150は、装着品が装着されていない場合における可動部の可動範囲として、図8に示す所定の初期可動範囲をさらに記憶し、装着判定部111により装着品がロボット100に装着されていないと判定されている場合には、駆動制御部114は、初期可動範囲内で右腕103Rと左腕103Lを駆動するように、第1と第2の駆動部104R、104Lを制御する。
上述の実施の形態では、設定部112が、左腕の干渉駆動制御処理を実行した後、右腕の干渉駆動制御処理を実行する例について説明した。設定部112は、左腕の干渉駆動制御処理を実行しながら、右腕の干渉駆動制御処理を実行してもよい。この場合、右手105Rと左手105Lが干渉しないように実行する。例えば、第1の駆動部104RのX軸回転角と第2の駆動部104LのX軸回転角をずらして、右腕と左腕の干渉駆動制御処理を実行する。
上述の実施の形態では、可動部である右腕103R、左腕103L、右手105Rおよび左手105Lの位置が、第1と第2の駆動部104R、104LのX軸回転角及びY軸回転角により決定される例について説明した。可動部の位置は、いずれの方法で示されてもよい。可動部が、X軸及びY軸にそれぞれ沿って移動する場合には、基準点からの移動距離および移動方向で位置を決定してもよい。
上述の実施の形態では、装着品が装着されると、設定部112が、可動部が装着品に干渉するように駆動部を制御する干渉駆動制御処理を実行し、可動範囲のマップを作成(更新)する例について説明した。設定部112は、可動範囲のマップを作成することができればよく、左腕の可動範囲設定処理を実行してもよい。
干渉駆動制御処理では、ステップS203で、左腕103LのX軸回転角及びY軸回転角を干渉ポイントとしてROM150に記憶した後、ステップS204で、左腕103Lを基準角度分、X軸回転させる。これに対して、可動範囲設定処理では、X軸回転角及びY軸回転角を干渉ポイントとして記憶した後、左腕103Lを、X軸回転角をそのままでY軸回転させ胴体部101から離す。その後、左腕103Lを、Y軸回転角をそのままで基準角度分、X軸回転させ、左腕103Lを、そのX軸回転角はそのままで、胴体部101に近づける方向にY軸回転させる。左手105Lが装着品に干渉すると、X軸回転角及びY軸回転角を干渉ポイントとして記憶する。X軸回転角が終点になるまでこれらの動作を実行する。右腕の可動範囲設定処理についても同様に実行する。以上のようにすることで、右手105Rと左手105Lが弾性体から構成されない場合であっても可動範囲のマップを作成できる。
上述の実施の形態では、装着品が装着される度に、左腕と右腕の干渉駆動制御処理を実行し、装着品装着時用の可動範囲のマップを作成しROM150に記憶する例について、説明した。可動範囲のマップが作成された装着品が、再度装着されたときは、ROM150に記憶されている可動範囲のマップを再度適用するようにしてもよい。このようにすることで、装着品を取り外し、再度取り付けたとき、可動範囲のマップを作成する工程を省くことができる。この場合、装着品が複数種類ある場合には、装着品の種類ごとに、装着品装着時用の可動範囲のマップが作成され、記憶される。
上述の実施の形態では、装着品が胴体部101に取り付けられる例について説明したが、装着品は可動部である左腕103L、右腕103Rに取り付けられてもよい。例えば、右腕103Rにテニスラケットなどの装着品が取り付けられてもよい。右腕103Rを駆動したとき、装着品が胴体部101に接触して右腕103Rの動作が妨げられる場合も、装着品が可動部の動作に干渉する場合に含まれる。この場合、右腕103Rに取り付けられた装着品が胴体部101に干渉(接触)しないように可動範囲のマップを作成する。
上述の実施の形態では、設定部112が、干渉駆動制御処理を実行し、干渉判定部113が、圧力が検知されたか否かにより可動範囲を設定する例について説明した。干渉判定部113は、装着品が可動部の動作に干渉するか否かを判定し、設定部112は、可動範囲を設定することができればよい。例えば、干渉判定部113は、装着品が可動部の動作に干渉するか否かを、装着された装着品の種類や装着された位置を特定することにより実行してもよい。この場合、干渉判定部113は、ロボット100に設けられたセンサや外部端末から通信部を介して装着された装飾品の種類や装着された位置を特定する。設定部112は、装着された装着品に紐付けされた可動範囲のデータをROM150から読み出す、または外部端末から取得する。
上述の実施の形態では、初期可動範囲がROM150に記憶されている例について説明したが、制御部110は、初期可動範囲を予め記憶していなくてもよい。この場合、制御部110は、装着品がロボット100に装着されていない場合における可動部の可動範囲として、所定の初期可動範囲を取得する初期可動範囲取得部をさらに備える。初期可動範囲取得部は、外部のデータベースまたはネットワークから通信部を介して初期可動範囲を取得する。このようにすることで、左腕と右腕の干渉駆動制御処理を実行しなくても可動範囲を取得することができる。なお、初期可動範囲取得部は、駆動制御部114に含まれる。
上述の実施の形態では、ロボット100は、可動部として、右腕103Rと左腕103Lを有する例について説明した。ロボット100は、可動部を1つ有してもよく、3つ以上有していてもよい。また、ロボット100の可動部としての右腕103Rと左腕103Lは、肩の部分に相当する第1と第2の駆動部104R、104Lにより駆動されていたが、肘の部分や、手首の部分を駆動するように、肘、手首の部分に駆動部をさらに設けてもよい。これにより、人の動きに近い動きを再現できる。この場合、肩、肘、手首の駆動部を順列組み合わせで駆動し、可動範囲のマップを作成する。
上述の実施の形態では、ロボット100が、人を模した形状を有する例について説明したが、ロボット100の形状は、特に限定されず、例えば、犬または猫を含む動物を模した形状を有してもよく、アニメーションのキャラクタや想像上の生き物を模した形状であってもよい。このようなロボット100は、愛玩ロボットとして用いることができる。また、ロボット100は、駆動部により駆動される可動部を有するものであればよく、製品を組み立てる産業用ロボットなどを含む。
また、CPU、ROM150、RAM160等から構成される制御部110が実行する処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常の情報携帯端末(スマートフォン、タブレットPC(Personal Computer))、パーソナルコンピュータなどを用いて実行可能である。たとえば、上述の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)等)に格納して配布し、このコンピュータプログラムを情報携帯端末などにインストールすることにより、上述の処理を実行する情報端末を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置にこのコンピュータプログラムを格納しておき、通常の情報処理端末などがダウンロード等することで情報処理装置を構成してもよい。
また、制御部110の機能を、OS(Operating System)とアプリケーションプログラムとの分担、またはOSとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。例えば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS:Bulletin Board System)にこのコンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介してこのコンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、OSの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行できるように構成してもよい。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
(付記1)
可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御する制御装置であって、
前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段と、
前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。
(付記2)
前記設定手段は、前記可動部の位置を示すデータを取得し、前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉したと判定されたときに取得した前記可動部の位置を示すデータに基づいて、前記可動部の可動範囲を設定する、
ことを特徴とする付記1に記載の制御装置。
(付記3)
前記設定手段は、前記装着品が装着されると、前記装着品が前記可動部の動作に干渉するように前記駆動部を制御する干渉駆動制御処理を実行し、前記装着品が前記可動部の動作に干渉したと判定されたときに取得した前記可動部の位置を示すデータに基づいて、前記可動部の可動範囲を設定する、
ことを特徴とする付記2に記載の制御装置。
(付記4)
前記機器に前記装着品が装着されたか否かを判定する装着判定手段をさらに備え、
前記設定手段は、前記装着判定手段により前記機器に前記装着品が装着されたと判定されると、前記干渉駆動制御処理を実行する、
ことを特徴とする付記3に記載の制御装置。
(付記5)
前記機器が所定の初期状態にあるときの当該機器の画像である初期画像を示すデータを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記装着判定手段は、前記機器を撮像した画像を示すデータを取得し、前記機器の画像と前記記憶手段に記憶された初期画像とを比較し、前記装着品が前記機器に装着されたか否かを判定する、
ことを特徴とする付記4に記載の制御装置。
(付記6)
前記装着判定手段は、前記機器に前記装着品が装着されたことを表す装着品装着情報を前記機器のユーザから取得し、前記装着品装着情報に基づいて、前記装着品が前記機器に装着されたか否かを判定する、
ことを特徴とする付記4に記載の制御装置。
(付記7)
前記装着品が前記機器に装着されていない場合における前記可動部の可動範囲として、所定の初期可動範囲を取得する初期可動範囲取得手段をさらに備え、
前記駆動制御手段は、前記装着判定手段により前記装着品が前記機器に装着されていないと判定されている場合には、前記初期可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする付記4から6のいずれか1つに記載の制御装置。
(付記8)
前記装着判定手段は、前記機器に前記装着品が装着された部位をさら検出し、
前記設定手段は、前記干渉駆動制御処理を実行することにより、前記装着判定手段により検出された部位に位置する前記装着品に前記可動部を接触させるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする付記4から7のいずれか1つに記載の制御装置。
(付記9)
前記機器は、前記可動部に設けられた、前記可動部の接触を検出するセンサをさらに備え、
前記干渉判定手段は、前記センサの検出結果に基づいて、前記装着品が前記可動部の駆動に干渉したか否かを判定する、
ことを特徴とする付記1から8の何れか1つに記載の制御装置。
(付記10)
可動部と、
前記可動部を駆動するように構成された駆動部と、
装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段と、
前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とするロボット。
(付記11)
可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御する制御装置を制御する方法であって、
前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定ステップと、
前記干渉判定ステップにより前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定ステップと、
前記設定ステップにより設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御ステップと、
を備えることを特徴とする機器の制御方法。
(付記12)
可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御するコンピュータを、
前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段、
前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段、
前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段、
として機能させるプログラム。
100…ロボット、101…胴体部、102…頭部、103R…右腕、103L…左腕、104R…第1の駆動部、104L…第2の駆動部、105R…右手、105L…左手、106R…右足、106L…左足、107…撮像部、108…マイク、110…制御部、111…装着判定部、112…設定部、113…干渉判定部、114…駆動制御部、120…操作部、130…電源部、140…圧力センサ、150…ROM、160…RAM、R、S、T…装着品

Claims (12)

  1. 可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御する制御装置であって、
    前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段と、
    前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段と、
    前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段と、
    を備えることを特徴とする制御装置。
  2. 前記設定手段は、前記可動部の位置を示すデータを取得し、前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉したと判定されたときに取得した前記可動部の位置を示すデータに基づいて、前記可動部の可動範囲を設定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記設定手段は、前記装着品が装着されると、前記装着品が前記可動部の動作に干渉するように前記駆動部を制御する干渉駆動制御処理を実行し、前記装着品が前記可動部の動作に干渉したと判定されたときに取得した前記可動部の位置を示すデータに基づいて、前記可動部の可動範囲を設定する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
  4. 前記機器に前記装着品が装着されたか否かを判定する装着判定手段をさらに備え、
    前記設定手段は、前記装着判定手段により前記機器に前記装着品が装着されたと判定されると、前記干渉駆動制御処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
  5. 前記機器が所定の初期状態にあるときの当該機器の画像である初期画像を示すデータを記憶する記憶手段をさらに備え、
    前記装着判定手段は、前記機器を撮像した画像を示すデータを取得し、前記機器の画像と前記記憶手段に記憶された初期画像とを比較し、前記装着品が前記機器に装着されたか否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項4に記載の制御装置。
  6. 前記装着判定手段は、前記機器に前記装着品が装着されたことを表す装着品装着情報を前記機器のユーザから取得し、前記装着品装着情報に基づいて、前記装着品が前記機器に装着されたか否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項4に記載の制御装置。
  7. 前記装着品が前記機器に装着されていない場合における前記可動部の可動範囲として、所定の初期可動範囲を取得する初期可動範囲取得手段をさらに備え、
    前記駆動制御手段は、前記装着判定手段により前記装着品が前記機器に装着されていないと判定されている場合には、前記初期可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する、
    ことを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の制御装置。
  8. 前記装着判定手段は、前記機器に前記装着品が装着された部位をさら検出し、
    前記設定手段は、前記干渉駆動制御処理を実行することにより、前記装着判定手段により検出された部位に位置する前記装着品に前記可動部を接触させるように前記駆動部を制御する、
    ことを特徴とする請求項4から7のいずれか1項に記載の制御装置。
  9. 前記機器は、前記可動部に設けられた、前記可動部の接触を検出するセンサをさらに備え、
    前記干渉判定手段は、前記センサの検出結果に基づいて、前記装着品が前記可動部の駆動に干渉したか否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の制御装置。
  10. 可動部と、
    前記可動部を駆動するように構成された駆動部と、
    装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段と、
    前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段と、
    前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段と、
    を備えることを特徴とするロボット。
  11. 可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御する制御装置を制御する方法であって、
    前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定ステップと、
    前記干渉判定ステップにより前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定ステップと、
    前記設定ステップにより設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御ステップと、
    を備えることを特徴とする機器の制御方法。
  12. 可動部と該可動部を駆動する駆動部とを有し、装着品を装着可能な機器を制御するコンピュータを、
    前記装着品が前記可動部の動作に干渉するか否かを判定する干渉判定手段、
    前記干渉判定手段により前記装着品が前記可動部の動作に干渉すると判定された場合に、前記可動部の可動範囲を設定する設定手段、
    前記設定手段により設定された前記可動範囲内で前記可動部を駆動するように前記駆動部を制御する駆動制御手段、
    として機能させるプログラム。
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