JP2020192641A - Control device, control system, machine device system and control method - Google Patents

Control device, control system, machine device system and control method Download PDF

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Abstract

To provide a control device and the like that enable skill to be inherited using a machine learning model.SOLUTION: A control device of a mechanical device comprises: a motion control part that controls motion of the mechanical device according to operation information outputted from an operation device for operating the mechanical device; a calculating part that includes a machine learning model in which first motion information showing motion of the mechanical device is set as input data and a command to activate the mechanical device corresponding to the first motion information is set as output data; and an assisting part that outputs an assist command to assist operation of the operation device on the basis of a difference between motion of the mechanical device controlled by the motion control part and motion of the mechanical device corresponding to the command outputted from the calculating part. The operation device outputs operation information based on second motion information showing the motion of the operation device.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、制御装置、制御システム、機械装置システム及び制御方法に関する。 The present invention relates to control devices, control systems, mechanical device systems and control methods.

従来、ニューラルネットワーク等を含む機械学習モデルに人が行う作業を機械学習させ、当該機械学習モデルを用いて制御される機械装置を用いることによって、人の作業を自動化する技術が知られている。例えば、特許文献1は、ニューラルネットワークを用いてロボットカメラを制御するロボットカメラ制御装置を開示している。ロボットカメラ制御装置は、ロボットカメラと、被写体の位置を検出する被写体検出装置と、ロボットカメラの操作器と、ニューラルネットワークを有し且つロボットカメラの撮像動作を制御する学習制御装置とを備える。ロボットカメラは、操作器への操作に従って被写体を撮像し、その撮像動作の状態を示す状態データを学習制御装置に出力する。学習制御装置は、被写体検出装置によって検出される被写体の位置データを用いて状態データをニューラルネットワークに学習させる。自動制御時、学習制御装置は、被写体の位置データを入力して得られるニューラルネットワークの出力をロボットカメラの制御に用いる。 Conventionally, there is known a technique of automating a human work by causing a machine learning model including a neural network or the like to perform machine learning of a human work and using a machine device controlled by using the machine learning model. For example, Patent Document 1 discloses a robot camera control device that controls a robot camera using a neural network. The robot camera control device includes a robot camera, a subject detection device that detects the position of the subject, an operator of the robot camera, and a learning control device that has a neural network and controls the imaging operation of the robot camera. The robot camera captures an image of the subject according to the operation on the actuator, and outputs state data indicating the state of the imaging operation to the learning control device. The learning control device causes the neural network to learn the state data using the position data of the subject detected by the subject detection device. At the time of automatic control, the learning control device uses the output of the neural network obtained by inputting the position data of the subject to control the robot camera.

特開2009−211294号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-21124

近年、様々な産業において、技能の継承に関する問題がある。熟練者の高齢化と後継者の不足とにより、両者の間で技能の継承のタイミングが合わない、つまり、機能継承が困難であるという問題がある。例えば、特許文献1に記載されたロボットカメラは、撮像の技能の継承を可能にするものではない。 In recent years, there have been problems with skill transfer in various industries. Due to the aging of skilled workers and the shortage of successors, there is a problem that the timing of skill transfer does not match between the two, that is, it is difficult to inherit functions. For example, the robot camera described in Patent Document 1 does not enable inheritance of imaging skills.

本発明は、機械学習モデルを用いて技能継承を可能にする制御装置、制御システム、機械装置システム及び制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a control device, a control system, a machine device system, and a control method that enable skill inheritance using a machine learning model.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る制御装置は、機械装置の制御装置であって、前記機械装置を操作するための操作装置から出力される操作情報に従って、前記機械装置の動作を制御する動作制御部と、前記機械装置の動作を示す第一動作情報を入力データとし且つ前記第一動作情報に対応する前記機械装置の動作の指令を出力データとする機械学習モデルを含む演算部と、前記動作制御部によって制御される前記機械装置の動作と、前記演算部によって出力される前記指令に対応する前記機械装置の動作との間の差異に基づき、前記操作装置における操作を補助する補助指令を出力する補助部とを含み、前記操作装置は、前記操作装置の動作を示す第二動作情報に基づく前記操作情報を出力する。 In order to achieve the above object, the control device according to one aspect of the present invention is a control device of a mechanical device, and the control device of the mechanical device is in accordance with operation information output from the operation device for operating the mechanical device. It includes an operation control unit that controls the operation, and a machine learning model that uses the first operation information indicating the operation of the machine as input data and the command of the operation of the machine corresponding to the first operation information as output data. Based on the difference between the operation of the arithmetic unit, the mechanical device controlled by the motion control unit, and the operation of the mechanical device corresponding to the command output by the arithmetic unit, the operation in the operation device is performed. The operation device includes an auxiliary unit that outputs an auxiliary command to assist, and the operation device outputs the operation information based on the second operation information indicating the operation of the operation device.

また、本発明の一態様に係る制御システムは、本発明の一態様に係る制御装置と、前記機械装置を操作するための前記操作装置とを備える。 Further, the control system according to one aspect of the present invention includes a control device according to one aspect of the present invention and the operation device for operating the mechanical device.

また、本発明の一態様に係る機械装置システムは、本発明の一態様に係る制御装置と、前記機械装置と、前記機械装置を操作するための前記操作装置とを備える。 Further, the mechanical device system according to one aspect of the present invention includes a control device according to one aspect of the present invention, the mechanical device, and the operating device for operating the mechanical device.

また、本発明の一態様に係る制御方法は、機械装置を操作するための操作装置から出力される操作情報に従って、前記機械装置を動作させ、前記機械装置の動作を示す第一動作情報を入力データとして機械学習モデルに入力して、前記第一動作情報に対応する前記機械装置の動作の指令を出力させ、前記機械装置の動作と、前記機械学習モデルによって出力される前記指令に対応する前記機械装置の動作との間の差異に基づき、前記操作装置における操作を補助する補助指令を出力し、前記操作装置は、前記操作装置の動作を示す第二動作情報に基づく前記操作情報を出力する。 Further, in the control method according to one aspect of the present invention, the machine device is operated according to the operation information output from the operation device for operating the machine device, and the first operation information indicating the operation of the machine device is input. The data is input to the machine learning model to output a command for the operation of the machine device corresponding to the first operation information, and the operation of the machine device and the command corresponding to the command output by the machine learning model. Based on the difference from the operation of the mechanical device, the auxiliary command for assisting the operation in the operation device is output, and the operation device outputs the operation information based on the second operation information indicating the operation of the operation device. ..

本発明によれば、機械学習モデルを用いた技能継承が可能になる。 According to the present invention, skill inheritance using a machine learning model becomes possible.

実施の形態に係る機械装置システムの構成の一例を示す機能ブロック図Functional block diagram showing an example of the configuration of the mechanical device system according to the embodiment 機械学習モデルの一例を示す図Diagram showing an example of a machine learning model 機械学習モデルの別の一例を示す図Diagram showing another example of a machine learning model 実施の形態に係る演算部の構成の一例を示す機能ブロック図Functional block diagram showing an example of the configuration of the arithmetic unit according to the embodiment 実施の形態に係る機械装置システムの自動運転モードでの動作の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of operation of the mechanical device system according to the embodiment in the automatic operation mode. 実施の形態に係る機械装置システムの手動運転モードの訓練モードでの動作の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of operation in the training mode of the manual operation mode of the mechanical device system according to the embodiment. 変形例1に係る機械装置システムの構成の一例を示す機能ブロック図Functional block diagram showing an example of the configuration of the mechanical device system according to the first modification 変形例1に係るロボットの構成の一例を示す側面図Side view showing an example of the configuration of the robot according to the modified example 1. 変形例1に係る操作装置の外観の一例を示す図The figure which shows an example of the appearance of the operation apparatus which concerns on modification 1. 変形例1に係る操作装置の構成の一例を示す機能ブロック図Functional block diagram showing an example of the configuration of the operation device according to the first modification 変形例1に係る演算部の構成の一例を示す機能ブロック図Functional block diagram showing an example of the configuration of the calculation unit according to the first modification 変形例2に係る機械装置システムの構成の一例を示す機能ブロック図Functional block diagram showing an example of the configuration of the mechanical device system according to the second modification 変形例2に係る演算部の構成の一例を示す機能ブロック図Functional block diagram showing an example of the configuration of the calculation unit according to the second modification 補助指令に基づく操作の補助例を示す図The figure which shows the auxiliary example of the operation based on the auxiliary command

以下において、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。また、本明細書及び特許請求の範囲では、「装置」とは、1つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置からなるシステムも意味し得る。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show comprehensive or specific examples. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components. In addition, each figure in the attached drawings is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Further, in each figure, substantially the same components are designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified. Further, in the present specification and claims, the "device" may mean not only one device but also a system including a plurality of devices.

(実施の形態)
実施の形態に係る機械装置システム1を説明する。図1は、実施の形態に係る機械装置システム1の構成の一例を示す機能ブロック図である。図1において、実線の矢印は、機械装置10を自動運転モードで動作させるための指令、データ及び情報等の流れを示す。破線の矢印は、機械装置10を手動運転モードの訓練モードで動作させるための指令、データ及び情報等の流れを示す。一点鎖線の矢印は、演算部36に学習させるための指令、データ及び情報等の流れを示す。これらは以下の機能ブロック図においても同様である。
(Embodiment)
The mechanical device system 1 according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the mechanical device system 1 according to the embodiment. In FIG. 1, the solid arrow indicates the flow of commands, data, information, and the like for operating the mechanical device 10 in the automatic operation mode. The broken line arrow indicates the flow of commands, data, information, etc. for operating the mechanical device 10 in the training mode of the manual operation mode. The arrow of the alternate long and short dash line indicates the flow of commands, data, information, etc. for the arithmetic unit 36 to learn. These are the same in the following functional block diagram.

[1−1.構成]
[1−1−1.機械装置システム]
図1に示すように、実施の形態に係る機械装置システム1は、機械装置10と、操作装置20と、制御装置30と、動作情報検出装置50と、出力装置60とを備える。機械装置10は、処理の対象物に対して作用を加える作用部11と、当該作用を実行するように作用部11を動かす動作部12とを備える。操作装置20及び制御装置30は、機械装置10を制御するための制御システム100を構成する。
[1-1. Constitution]
[1-1-1. Mechanical system]
As shown in FIG. 1, the mechanical device system 1 according to the embodiment includes a mechanical device 10, an operating device 20, a control device 30, an operation information detection device 50, and an output device 60. The mechanical device 10 includes an action unit 11 that applies an action to an object to be processed, and an operation unit 12 that moves the action unit 11 so as to perform the action. The operation device 20 and the control device 30 constitute a control system 100 for controlling the mechanical device 10.

操作装置20は、機械装置10を操作するための装置であり、操作装置20に入力される情報である操作情報を制御装置30に出力する。制御装置30は、機械装置10の全体の動作を制御する。動作情報検出装置50は、機械装置10の作用部11及び動作部12の動作を示す動作情報を検出し、制御装置30に出力する。例えば、動作情報検出装置50は、動作情報として、作用部11の位置、作用部11が対象物に加える力、対象物の画像、作用部11での振動、衝撃、光、音、温度、湿度及び気圧等を検出するセンサを備えてもよい。制御装置30は、動作の状態のフィードバック及び提示のために、動作情報を操作装置20及び出力装置60に出力する。出力装置60は、動作情報を視覚的及び聴覚的等の情報に変換し、操作装置20の操作者に提示する。例えば、カメラ等の撮像装置が機械装置10から離れた位置に配置され、当該撮像装置によって撮像された画像を出力装置60に出力してもよい。このような出力装置60は、機械装置10の状態を操作者に提示することができる。出力装置60の例は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)及び有機又は無機ELディスプレイ(Electro-Luminescence Display)であるが、これらに限定されない。出力装置60は、音声を発するスピーカを備えてもよい。 The operation device 20 is a device for operating the mechanical device 10, and outputs operation information, which is information input to the operation device 20, to the control device 30. The control device 30 controls the overall operation of the mechanical device 10. The operation information detection device 50 detects the operation information indicating the operation of the operation unit 11 and the operation unit 12 of the mechanical device 10 and outputs the operation information to the control device 30. For example, in the operation information detection device 50, as operation information, the position of the action unit 11, the force applied by the action unit 11 to the object, the image of the object, the vibration, the impact, the light, the sound, the temperature, and the humidity in the action unit 11 And a sensor that detects atmospheric pressure and the like may be provided. The control device 30 outputs operation information to the operation device 20 and the output device 60 for feedback and presentation of the operation state. The output device 60 converts the operation information into information such as visual and auditory information and presents it to the operator of the operation device 20. For example, an image pickup device such as a camera may be arranged at a position away from the mechanical device 10, and the image captured by the image pickup device may be output to the output device 60. Such an output device 60 can present the state of the mechanical device 10 to the operator. Examples of the output device 60 are, but are not limited to, a liquid crystal display and an organic or inorganic EL display (Electro-Luminescence Display). The output device 60 may include a speaker that emits sound.

これに限定されないが、本実施の形態では、機械装置システム1は、機械装置10に手動運転モードでの動作と自動運転モードでの動作とを実行させることができる。本実施の形態における手動運転モード及び自動運転モードは、機械装置10に作業等の動作を教える教示(「ティーチング」とも呼ばれる)動作を含まないものとする。手動運転モードでは、機械装置10は、操作者によって操作装置20に入力される操作に従った動作、つまり、当該操作をトレースした動作を実行する。機械装置10は、操作者によって手動運転される。さらに、手動運転モードは、訓練モード及び非訓練モードを含む。訓練モードでは、機械装置システム1は、操作者の操作装置20の操作を補助する。このとき、操作者は、操作装置20等から、予め設定された所定の動作を機械装置10に実行させるための操作装置20の操作の補助を受ける。非訓練モードでは、機械装置システム1は、操作者の操作装置20の操作を補助しない。このとき、操作者は、機械装置10に任意の動作をさせることができ、操作の補助を受けずに操作装置20を操作する。 Although not limited to this, in the present embodiment, the mechanical device system 1 can cause the mechanical device 10 to execute the operation in the manual operation mode and the operation in the automatic operation mode. The manual operation mode and the automatic operation mode in the present embodiment do not include a teaching (also referred to as "teaching") operation for teaching the mechanical device 10 an operation such as work. In the manual operation mode, the mechanical device 10 executes an operation according to an operation input to the operation device 20 by the operator, that is, an operation that traces the operation. The mechanical device 10 is manually operated by an operator. Further, the manual operation mode includes a training mode and a non-training mode. In the training mode, the mechanical device system 1 assists the operator in operating the operating device 20. At this time, the operator receives assistance from the operating device 20 or the like to operate the operating device 20 for causing the mechanical device 10 to perform a predetermined predetermined operation. In the non-training mode, the mechanical device system 1 does not assist the operator in operating the operating device 20. At this time, the operator can cause the mechanical device 10 to perform an arbitrary operation, and operates the operating device 20 without receiving assistance from the operation.

自動運転モードでは、機械装置10は、予め設定された所定の動作に従った動作を実行する。機械装置10は、その制御プログラムに従って自動で所定の動作を実行する自動運転をする。所定の動作は、水平移動、鉛直移動及び回転等の個別の動作であってもよく、一連の複数の個別の動作が実行順序に従って組み合わされた複合的な動作であってもよい。なお、個別の動作は、1つの動作を含んでもよく、2つ以上の動作を含んでもよい。複合的な動作の例は、作用部11で対象物を保持して移動させる、作用部11で対象物を切断する、作用部11で2つ以上の対象物を接合する、作用部11で掘削する等の作業である。本実施の形態では、機械装置システム1は、自動運転中、操作装置20を用いた作用部11及び動作部12の動作の修正を受け付けることができる。機械装置システム1は、操作装置20に入力される操作に対応する修正動作を加えることで、作用部11及び動作部12の動作を修正する。また、自動運転モードは、複合的な動作の一部が手動運転されるように、自動運転と手動運転とを組み合わせて含んでもよい。 In the automatic operation mode, the mechanical device 10 executes an operation according to a predetermined operation set in advance. The mechanical device 10 automatically performs an automatic operation to automatically execute a predetermined operation according to the control program. The predetermined operation may be an individual operation such as horizontal movement, vertical movement, and rotation, or may be a composite operation in which a series of a plurality of individual operations are combined according to an execution order. In addition, the individual operation may include one operation or may include two or more operations. Examples of complex operations include holding and moving an object at the action unit 11, cutting the object at the action unit 11, joining two or more objects at the action unit 11, and excavating at the action unit 11. It is work such as doing. In the present embodiment, the mechanical device system 1 can accept the modification of the operation of the action unit 11 and the operation unit 12 using the operation device 20 during the automatic operation. The mechanical device system 1 modifies the operations of the action unit 11 and the operation unit 12 by adding a correction operation corresponding to the operation input to the operation device 20. Further, the automatic operation mode may include a combination of automatic operation and manual operation so that a part of the complex operation is manually operated.

[1−1−2.機械装置]
図1に示すように、機械装置10は、動力によって動作する装置であればよい。機械装置10として、例えば、建設機械、トンネル掘削機、クレーン、荷役搬送車、及び産業用などの種々の用途のロボット等が例示される。例えば、機械装置10が建設機械のバックホウである場合、バックホウのショベルは作用部11に対応し、アームは動作部12に対応する。制御装置30はアームを動作させる油圧装置等を制御する。機械装置10がトンネル掘削機である場合、トンネル掘削機の掘削刃は作用部11に対応し、掘削刃を作動させる作動装置は動作部12に対応する。制御装置30は作動装置等の動作を制御する。機械装置10が荷役搬送車である場合、荷役搬送車の荷役装置のフォークなどの載置部又は把持部等は作用部11に対応し、荷役装置及び搬送台車の駆動装置は動作部12に対応する。制御装置30は、荷役装置及び搬送台車の駆動装置等の動作を制御する。機械装置10が産業用ロボットである場合、ロボットのロボットアームは動作部12に対応し、ロボットアームの先端のエンドエフェクタは作用部11に対応する。制御装置30は、ロボットアーム及びエンドエフェクタの駆動装置等の動作を制御する。動力の種類はいかなる種類でもよい。動力の種類の例は、電動機、内燃機関、水蒸気、液圧及び空気圧等である。制御の種類はいかなる種類でもよい。制御の種類の例は、電気制御、油圧制御、液圧制御及び空圧制御等である。
[1-1-2. Mechanical equipment]
As shown in FIG. 1, the mechanical device 10 may be a device operated by power. Examples of the mechanical device 10 include construction machinery, tunnel excavators, cranes, cargo handling vehicles, robots for various purposes such as industrial use, and the like. For example, when the mechanical device 10 is a backhoe of a construction machine, the excavator of the backhoe corresponds to the working portion 11 and the arm corresponds to the moving portion 12. The control device 30 controls a hydraulic device or the like that operates the arm. When the mechanical device 10 is a tunnel excavator, the excavating blade of the tunnel excavator corresponds to the working unit 11, and the operating device for operating the excavating blade corresponds to the operating unit 12. The control device 30 controls the operation of the operating device and the like. When the mechanical device 10 is a cargo handling vehicle, the loading portion or grip portion of the cargo handling device such as a fork of the cargo handling vehicle corresponds to the working unit 11, and the cargo handling device and the driving device of the transport trolley correspond to the operating unit 12. To do. The control device 30 controls the operation of the cargo handling device, the drive device of the transport carriage, and the like. When the mechanical device 10 is an industrial robot, the robot arm of the robot corresponds to the moving unit 12, and the end effector at the tip of the robot arm corresponds to the working unit 11. The control device 30 controls the operation of the robot arm, the drive device for the end effector, and the like. The type of power may be any type. Examples of types of power are electric motors, internal combustion engines, water vapor, hydraulic pressure, pneumatic pressure and the like. The type of control may be any type. Examples of control types are electrical control, hydraulic control, hydraulic control, pneumatic control and the like.

[1−1−3.操作装置]
図1に示すように、操作装置20は、操作者による入力を、当該入力に対応する情報に変換し、操作情報として制御装置30に出力する。例えば、操作装置20は、操作者による入力を、当該入力に対応する信号に変換し制御装置30に出力する。本実施の形態では、操作装置20は、機械装置10等の他の物体に固定されておらず、3次元空間内で任意の方向に移動自在であるように構成されている。なお、操作装置20は、2次元平面上又は1次元直線上で任意の方向に移動自在であるように構成されてもよい。操作装置20は操作者の手によって把持され得るように構成されている。このため、操作者は、把持している操作装置20を任意の方向に移動させ、任意の姿勢に方向付けることができる。操作装置20は、有線通信又は無線通信を介して制御装置30と通信するように構成されている。有線通信及び無線通信の種類は問わず、いかなる通信であってもよい。
[1-1-3. Operating device]
As shown in FIG. 1, the operation device 20 converts the input by the operator into information corresponding to the input and outputs the operation information to the control device 30. For example, the operating device 20 converts the input by the operator into a signal corresponding to the input and outputs it to the control device 30. In the present embodiment, the operating device 20 is not fixed to another object such as the mechanical device 10, and is configured to be movable in an arbitrary direction in the three-dimensional space. The operating device 20 may be configured to be movable in any direction on a two-dimensional plane or a one-dimensional straight line. The operating device 20 is configured so that it can be gripped by the operator's hand. Therefore, the operator can move the gripping operating device 20 in an arbitrary direction and orient it in an arbitrary posture. The operation device 20 is configured to communicate with the control device 30 via wired communication or wireless communication. Any type of communication may be used regardless of the type of wired communication or wireless communication.

これに限定されないが、操作装置20は、例えば、家庭用ゲーム機のゲームコントローラ、リモコン又はスマートフォン等の汎用的な装置と同様の構成の装置であってもよく、専用の装置であってもよい。例えば、専用の装置は、機械装置10が産業用ロボットである場合、エンドエフェクタの機能に対応した装置であってもよい。エンドエフェクタが塗装用のスプレーガンである場合、操作装置20はガン(銃)状の装置であってもよい。 The operating device 20 may be, for example, a device having the same configuration as a general-purpose device such as a game controller, a remote controller, or a smartphone of a home-use game machine, or a dedicated device. .. For example, when the mechanical device 10 is an industrial robot, the dedicated device may be a device corresponding to the function of the end effector. When the end effector is a spray gun for painting, the operating device 20 may be a gun-like device.

本実施の形態では、操作装置20は、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)(図示せず)を含む。慣性計測装置は、3軸加速度センサ及び3軸角速度センサを含み、操作装置20は、慣性計測装置によって計測される3軸方向の加速度及び角速度の計測データに基づく操作情報を制御装置30に出力する。なお、操作装置20は、計測データ自体を制御装置30に出力してもよい。3軸方向の加速度及び角速度の計測データによって、位置、姿勢、移動、移動速度及び力等の操作装置20の動作及び作用力を示す様々な情報の検出が可能である。このような操作装置20は、操作装置20の動作を示す情報である操作動作情報に基づく操作情報を出力する。 In the present embodiment, the operating device 20 includes an inertial measurement unit (IMU) (not shown). The inertial measurement unit includes a 3-axis acceleration sensor and a 3-axis angular velocity sensor, and the operating device 20 outputs operation information based on measurement data of acceleration and angular velocity in the 3-axis direction measured by the inertial measuring unit to the control device 30. .. The operation device 20 may output the measurement data itself to the control device 30. From the measurement data of acceleration and angular velocity in the three axial directions, it is possible to detect various information indicating the operation and acting force of the operating device 20 such as position, posture, movement, moving speed and force. Such an operation device 20 outputs operation information based on the operation operation information which is information indicating the operation of the operation device 20.

さらに、本実施の形態では、操作装置20は、操作情報に従って動作する機械装置10の動作状態のフィードバックを、触覚として操作者に与えるハプティクスデバイス(図示せず)を含む。ハプティクスデバイスは、動作情報検出装置50から制御装置30を介して機械装置10の動作情報を受け取り、当該動作情報に基づく機械装置10の動作状態のフィードバックを、触覚として操作者に与える。ハプティクスデバイスは知覚装置の一例である。 Further, in the present embodiment, the operation device 20 includes a haptics device (not shown) that gives feedback of the operating state of the mechanical device 10 that operates according to the operation information to the operator as a tactile sensation. The haptics device receives the operation information of the mechanical device 10 from the operation information detection device 50 via the control device 30, and gives feedback of the operation state of the mechanical device 10 based on the operation information to the operator as a tactile sense. The haptics device is an example of a sensory device.

ここで、動作情報は、動作データを含む。動作データは、機械装置10の作用部11が対象物に加える力、つまり作業環境に作用させる力を表す力データと、動作時における作用部11の位置を表す位置データとのうちの少なくとも1つを含む。本実施の形態では動作データは両方を含む。力データは、力の大きさと当該力を発生する時刻とを関連付けて含む時系列データであってもよい。位置データは、位置の情報と当該位置の時刻とを関連付けて含む時系列データであってもよい。力データ及び位置データを含む動作データは、力の大きさと、当該力を発生する時刻と、位置の情報と、当該位置の時刻とを関連付けて含む時系列データであってもよい。作用部11の位置は、3次元空間内の作用部11の位置だけでなく、3次元空間内の作用部11の姿勢を含んでもよい。本明細書及び特許請求の範囲において、「位置」とは、3次元空間内の位置及び3次元空間内の姿勢のうちの少なくとも3次元空間内の位置を含むことを意味する。 Here, the operation information includes operation data. The operation data is at least one of force data representing the force applied to the object by the acting unit 11 of the mechanical device 10, that is, the force acting on the working environment, and position data representing the position of the acting unit 11 during operation. including. In the present embodiment, the operation data includes both. The force data may be time series data including the magnitude of the force and the time when the force is generated in association with each other. The position data may be time series data including the position information and the time of the position in association with each other. The motion data including the force data and the position data may be time series data including the magnitude of the force, the time when the force is generated, the position information, and the time at the position. The position of the acting unit 11 may include not only the position of the acting unit 11 in the three-dimensional space but also the posture of the acting unit 11 in the three-dimensional space. As used herein and in the claims, "position" means including a position in three-dimensional space and a position in at least three-dimensional space among postures in three-dimensional space.

動作情報が動作データを必須の情報として含む理由は、制御装置30は、作用部11が作業環境に作用させる「力」及び動作時における作用部11の「位置」の少なくとも1つを制御することによって、機械装置10の動作を制御するからである。本実施の形態における「動作指令」は、この「力」の目標値又は修正値(補正値)を指示する指令である力指令と、この「位置」の目標値又は修正値(補正値)を指示する指令である位置指令とのうちの少なくとも1つを含む。 The reason why the operation information includes the operation data as essential information is that the control device 30 controls at least one of the "force" that the action unit 11 acts on the work environment and the "position" of the action unit 11 during operation. This is because the operation of the mechanical device 10 is controlled by. The "operation command" in the present embodiment is a force command that indicates a target value or correction value (correction value) of this "force", and a target value or correction value (correction value) of this "position". It includes at least one of a position command which is a command to instruct.

また、動作情報は、動作データ以外の情報として、作用部11が作用を加える対象物の撮像データ、作用部11で発生する振動データ、衝撃データ、光データ、音データ、温度データ、湿度データ、気圧などの圧力データ等を含んでもよい。操作装置20には、動作情報のうちの少なくとも動作データが送られる。 Further, the operation information includes image data of an object to which the action unit 11 acts, vibration data, impact data, optical data, sound data, temperature data, humidity data, etc. generated in the action unit 11, as information other than the operation data. It may include pressure data such as pressure. At least the operation data of the operation information is sent to the operation device 20.

例えば、ハプティクスデバイスは、アクチュエータ、コントローラ及びドライバ等を含む。アクチュエータは、偏心モータ、リニア共振アクチュエータ及びピエゾ等により例示され、操作者に触力覚を与える。コントローラは、ドライバを介してアクチュエータを制御し、後述で例示する制御装置30の構成と同様の構成を有してもよい。ドライバは、アクチュエータとコントローラとの間のインタフェースを構成する。ハプティクスデバイスの詳細な構成は、特許第4111278号公報及び特開2019−60835号公報等に開示され、公知であるため、その詳細な説明を省略する。例えば、ハプティクスデバイスは、操作者が空中で操作装置20を把持している状態で触力覚を操作者に与えることができ、このような触力覚の例は、操作者が自分で押す感覚、自分で引っ張る感覚、外部から引っ張られる感覚、外部から押される感覚、膨張感、圧迫感、対象物の表面の粗度を示す質感、及び、対象物の硬軟を示す圧覚等である。 For example, haptics devices include actuators, controllers, drivers and the like. The actuator is exemplified by an eccentric motor, a linear resonance actuator, a piezo, or the like, and gives an operator a sense of tactile force. The controller controls the actuator via a driver, and may have a configuration similar to that of the control device 30 illustrated later. The driver constitutes the interface between the actuator and the controller. The detailed configuration of the haptics device is disclosed in Japanese Patent No. 4111278, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-60835, etc. For example, a haptics device can give a tactile sensation to an operator while the operator is holding the operating device 20 in the air, and an example of such a tactile sensation is pushed by the operator himself. The sensation, the sensation of pulling by oneself, the sensation of being pulled from the outside, the sensation of being pushed from the outside, the feeling of expansion, the feeling of oppression, the texture indicating the roughness of the surface of the object, and the sensation of pressure indicating the hardness of the object.

[1−1−4.制御装置]
図1に示す制御装置30は、例えば、プロセッサ及びメモリ等を有する演算器で構成される。メモリは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリなどの半導体メモリ、ハードディスク(HDD:Hard Disc Drive)及びSSD(Solid State Drive)等の記憶装置で構成される。例えば、演算器の機能は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサ、RAM(Random Access Memory)などの揮発性メモリ及びROM(Read-Only Memory)などの不揮発性メモリ等からなるコンピュータシステム(図示せず)により実現されてもよい。演算器の機能の一部又は全部は、CPUがRAMをワークエリアとして用いてROMに記録されたプログラムを実行することによって実現されてもよい。なお、演算器の機能の一部又は全部は、上記コンピュータシステムにより実現されてもよく、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路により実現されてもよく、上記コンピュータシステム及びハードウェア回路の組み合わせにより実現されてもよい。
[1-1-4. Control device]
The control device 30 shown in FIG. 1 is composed of, for example, an arithmetic unit having a processor, a memory, and the like. The memory is composed of a semiconductor memory such as a volatile memory and a non-volatile memory, and a storage device such as a hard disk (HDD: Hard Disc Drive) and an SSD (Solid State Drive). For example, the function of the arithmetic unit is a computer system consisting of a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), and a non-volatile memory such as a ROM (Read-Only Memory) (shown in the figure). It may be realized by. Some or all of the functions of the arithmetic unit may be realized by the CPU using the RAM as a work area to execute a program recorded in the ROM. A part or all of the functions of the arithmetic unit may be realized by the above computer system, or may be realized by a dedicated hardware circuit such as an electronic circuit or an integrated circuit, and may be realized by the above computer system and the hardware circuit. It may be realized by a combination.

具体的には、制御装置30は、例えば、マイクロコントローラ、MPU(Micro Processing Unit)、LSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)、システムLSI、PLC(Programmable Logic Controller)、論理回路等で構成されてもよい。制御装置30の複数の機能は、個別に1チップ化されることで実現されてもよく、一部又は全てを含むように1チップ化されることで実現されてもよい。また、回路はそれぞれ、汎用的な回路でもよく、専用の回路でもよい。LSIとして、LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、LSI内部の回路セルの接続及び/又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブルプロセッサ、又は、特定用途向けに複数の機能の回路が1つにまとめられたASIC(Application Specific Integrated Circuit)等が利用されてもよい。 Specifically, the control device 30 is composed of, for example, a microcontroller, an MPU (Micro Processing Unit), an LSI (Large Scale Integration: large-scale integrated circuit), a system LSI, a PLC (Programmable Logic Controller), a logic circuit, and the like. You may. The plurality of functions of the control device 30 may be realized by being individually integrated into one chip, or may be realized by being integrated into one chip so as to include a part or all of them. Further, each circuit may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit. As an LSI, an FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after the LSI is manufactured, a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and / or setting of circuit cells inside the LSI, or a plurality of functions for a specific application. An ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like in which the above circuits are integrated may be used.

制御装置30は、動作決定部31と、動作指令部32と、修正指令部33と、駆動指令部34と、修正情報検出部35と、演算部36と、動作情報処理部37と、差異検出部38と、補助情報処理部39と、第一記憶部40と、第二記憶部41と、第三記憶部42とを機能的な構成要素として含む。動作決定部31、動作指令部32、修正指令部33、駆動指令部34、修正情報検出部35、演算部36、動作情報処理部37、差異検出部38及び補助情報処理部39は、上記演算器のコンピュータシステム、ハードウェア回路、又は、コンピュータシステム及びハードウェア回路の組み合わせにより実現される機能ブロックである。第一記憶部40、第二記憶部41及び第三記憶部42は、上記演算器の記憶装置によって実現される機能ブロックである。差異検出部38及び補助情報処理部39は、補助部を構成する。 The control device 30 includes an operation determination unit 31, an operation command unit 32, a correction command unit 33, a drive command unit 34, a correction information detection unit 35, a calculation unit 36, an operation information processing unit 37, and a difference detection. A unit 38, an auxiliary information processing unit 39, a first storage unit 40, a second storage unit 41, and a third storage unit 42 are included as functional components. The operation determination unit 31, the operation command unit 32, the correction command unit 33, the drive command unit 34, the correction information detection unit 35, the calculation unit 36, the operation information processing unit 37, the difference detection unit 38, and the auxiliary information processing unit 39 perform the above calculation. A functional block realized by a computer system, a hardware circuit, or a combination of a computer system and a hardware circuit. The first storage unit 40, the second storage unit 41, and the third storage unit 42 are functional blocks realized by the storage device of the arithmetic unit. The difference detection unit 38 and the auxiliary information processing unit 39 constitute an auxiliary unit.

動作決定部31は、機械装置10に実行させる所定の動作を決定し、当該所定の動作の動作情報(以下、「決定動作情報」とも呼ぶ)を取得する。動作決定部31は、操作装置20又は機械装置システム1の他の入力装置を介して、機械装置10に実行させる所定の動作の指令を受け付ける。動作決定部31は、受け付けた所定の動作に対応する動作情報を決定動作情報として第三記憶部42から抽出する。機械装置10に実行させる所定の動作は、個別の動作であってもよく、複合的な動作であってもよい。動作決定部31は、自動運転モードでは、決定動作情報を動作指令部32に出力するが、さらに、所定の動作の内容を演算部36に出力してもよい。動作決定部31は、手動運転モードの訓練モードでは、所定の動作の内容を演算部36に出力するが、決定動作情報を取得しなくてもよい。非訓練モードでは動作決定部31は機能しない。 The operation determination unit 31 determines a predetermined operation to be executed by the mechanical device 10, and acquires operation information (hereinafter, also referred to as “determined operation information”) of the predetermined operation. The operation determination unit 31 receives a command of a predetermined operation to be executed by the mechanical device 10 via the operation device 20 or another input device of the mechanical device system 1. The operation determination unit 31 extracts the operation information corresponding to the received predetermined operation from the third storage unit 42 as the determination operation information. The predetermined operation to be executed by the mechanical device 10 may be an individual operation or a combined operation. In the automatic operation mode, the operation determination unit 31 outputs the determination operation information to the operation command unit 32, but may further output the content of the predetermined operation to the calculation unit 36. In the training mode of the manual operation mode, the operation determination unit 31 outputs the content of a predetermined operation to the calculation unit 36, but it is not necessary to acquire the determination operation information. The motion determination unit 31 does not function in the non-training mode.

第三記憶部42は、機械装置10が実行可能である所定の動作と、当該所定の動作の動作情報とを関連付けて記憶する。所定の動作の動作情報は、予め設定されて第三記憶部42に記憶される。複合的な動作の場合、個別の動作それぞれの動作情報が設定されてもよい。例えば、各個別の動作の動作情報は、作用部11の力及び位置の目標値が予め設定されることで、設定されてもよい。又は、各個別の動作の動作情報は、手動運転モードにおいて操作装置20を介して機械装置10を動作させた結果得られる動作情報を用いることで設定されてもよい。又は、各個別の動作の動作情報は、自動運転モードにおいて実際に機械装置10を動作させた結果得られる動作情報を用いることで設定されてもよい。 The third storage unit 42 stores a predetermined operation that can be executed by the mechanical device 10 in association with the operation information of the predetermined operation. The operation information of the predetermined operation is preset and stored in the third storage unit 42. In the case of complex operations, operation information for each individual operation may be set. For example, the motion information of each individual motion may be set by presetting the target values of the force and the position of the action unit 11. Alternatively, the operation information of each individual operation may be set by using the operation information obtained as a result of operating the mechanical device 10 via the operation device 20 in the manual operation mode. Alternatively, the operation information of each individual operation may be set by using the operation information obtained as a result of actually operating the mechanical device 10 in the automatic operation mode.

動作指令部32は、機械装置10に動作を実行させるための動作指令(以下、「実行動作指令」とも呼ぶ)を生成する。訓練モード及び非訓練モードでは、動作指令部32は、操作装置20から操作情報を受け取り、当該操作情報に対応する実行動作指令を生成する。このとき、動作指令部32は、操作情報に対応する動作を作用部11にさせるための動作指令(以下、「操作動作指令」とも呼ぶ)を生成し、操作動作指令を実行動作指令として、駆動指令部34及び差異検出部38に出力する。 The operation command unit 32 generates an operation command (hereinafter, also referred to as an “execution operation command”) for causing the mechanical device 10 to execute the operation. In the training mode and the non-training mode, the operation command unit 32 receives the operation information from the operation device 20 and generates an execution operation command corresponding to the operation information. At this time, the operation command unit 32 generates an operation command (hereinafter, also referred to as “operation operation command”) for causing the action unit 11 to perform an operation corresponding to the operation information, and drives the operation operation command as an execution operation command. Output to the command unit 34 and the difference detection unit 38.

自動運転モードでは、動作指令部32は、動作決定部31によって決定された決定動作情報を用いて、当該決定動作情報に対応する動作を機械装置10に実行させるための実行動作指令を生成し、修正指令部33に出力する。また、動作指令部32は、演算部36から出力データを受け取るように構成されている。この出力データは、演算部36が機械装置10の動作情報を入力データとして入力されることで出力する指令(以下、「実行動作修正指令」とも呼ぶ)である。これに限定されないが、本実施の形態では、実行動作修正指令は動作指令である。動作指令部32は、演算部36から実行動作修正指令を受け取った場合、決定動作情報を実行するための動作指令(以下、「決定動作指令」)を、実行動作修正指令を用いて修正することで、実行動作指令を生成する。このとき、動作指令部32は、決定動作指令に、これに対応する実行動作修正指令を加える、又は、決定動作指令をこれに対応する実行動作修正指令で置き換える。受け取らなかった場合、動作指令部32は、決定動作指令を実行動作指令とする。なお、決定動作指令に対応する実行動作修正指令は、当該決定動作指令の動作を実行する直前の機械装置10の動作情報を入力データとしたときの演算部36の出力データである。 In the automatic operation mode, the operation command unit 32 uses the determined operation information determined by the operation determination unit 31 to generate an execution operation command for causing the mechanical device 10 to execute an operation corresponding to the determined operation information. Output to the correction command unit 33. Further, the operation command unit 32 is configured to receive output data from the calculation unit 36. This output data is a command (hereinafter, also referred to as "execution operation correction command") to be output by the calculation unit 36 by inputting the operation information of the mechanical device 10 as input data. Although not limited to this, in the present embodiment, the execution operation correction command is an operation command. When the operation command unit 32 receives the execution operation correction command from the calculation unit 36, the operation command unit 32 corrects the operation command for executing the determined operation information (hereinafter, “determined operation command”) by using the execution operation correction command. Then, the execution operation command is generated. At this time, the operation command unit 32 adds an execution operation correction command corresponding to the determination operation command, or replaces the determination operation command with the corresponding execution operation correction command. If not received, the operation command unit 32 uses the determined operation command as the execution operation command. The execution operation correction command corresponding to the determination operation command is output data of the calculation unit 36 when the operation information of the mechanical device 10 immediately before executing the operation of the determination operation command is used as input data.

修正指令部33は自動運転モードで機能する。修正指令部33は、自動運転モード中に操作装置20から出力される操作情報に従って、動作指令部32から受け取った実行動作指令を修正することで、修正後の動作指令である修正動作指令を生成し、駆動指令部34に出力する。例えば、操作装置20への入力が行われると、修正指令部33は、上記入力に対応する操作情報に従って操作動作指令を生成する。修正指令部33は、実行動作指令と操作動作指令とを加算することで、修正動作指令を生成する。修正動作指令は、操作情報を反映させた動作指令である。また、操作装置20への入力がない場合、修正指令部33は、実行動作指令を修正動作指令に決定する。 The correction command unit 33 functions in the automatic operation mode. The correction command unit 33 generates a correction operation command, which is a corrected operation command, by modifying the execution operation command received from the operation command unit 32 according to the operation information output from the operation device 20 during the automatic operation mode. And output to the drive command unit 34. For example, when an input is made to the operation device 20, the correction command unit 33 generates an operation operation command according to the operation information corresponding to the input. The correction command unit 33 generates a correction operation command by adding the execution operation command and the operation operation command. The modified operation command is an operation command that reflects the operation information. Further, when there is no input to the operation device 20, the correction command unit 33 determines the execution operation command as the correction operation command.

駆動指令部34は、動作指令部32から受け取る実行動作指令又は修正指令部33から受け取る修正動作指令に従って、機械装置10の動作を制御する。駆動指令部34は、当該動作指令に対応する動作を作用部11にさせるように、機械装置10の各駆動装置の動作を制御する。駆動指令部34は、上記動作を実行するために駆動装置を駆動させる指令値を含む駆動データを生成し、各駆動装置に出力する。ここで、動作指令部32及び駆動指令部34は動作制御部を構成し、修正指令部33及び駆動指令部34は修正制御部を構成する。 The drive command unit 34 controls the operation of the mechanical device 10 according to the execution operation command received from the operation command unit 32 or the correction operation command received from the correction command unit 33. The drive command unit 34 controls the operation of each drive device of the mechanical device 10 so that the action unit 11 performs the operation corresponding to the operation command. The drive command unit 34 generates drive data including a command value for driving the drive device in order to execute the above operation, and outputs the drive data to each drive device. Here, the operation command unit 32 and the drive command unit 34 form an operation control unit, and the correction command unit 33 and the drive command unit 34 form a correction control unit.

上述のように、本実施の形態では、「指令」同士を加算又は減算することができ、且つ、「動作指令」及び「動作データ」を互いに加算又は減算することができる。 As described above, in the present embodiment, the "commands" can be added or subtracted, and the "operation command" and the "operation data" can be added or subtracted from each other.

動作情報処理部37は、動作情報検出装置50から機械装置10の動作情報を受け取り、当該動作情報を、演算部36、操作装置20及び出力装置60に出力する。なお、動作情報処理部37は、自動運転モード及び訓練モードでは、動作情報を演算部36、操作装置20及び出力装置60に出力し、非訓練モードでは、動作情報を操作装置20及び出力装置60に出力するが、これに限定されない。ここで、動作情報処理部37は処理部の一例である。 The operation information processing unit 37 receives the operation information of the mechanical device 10 from the operation information detection device 50, and outputs the operation information to the calculation unit 36, the operation device 20, and the output device 60. In the automatic operation mode and the training mode, the operation information processing unit 37 outputs the operation information to the calculation unit 36, the operation device 20 and the output device 60, and in the non-training mode, the operation information is output to the operation device 20 and the output device 60. Output to, but not limited to this. Here, the motion information processing unit 37 is an example of a processing unit.

修正情報検出部35は自動運転モードで機能する。修正情報検出部35は、修正指令部33によって行われた修正を示す修正情報を検出し、第二記憶部41に記憶させる。具体的には、修正指令部33によって実行動作指令の修正が行われた場合、修正情報検出部35は、修正指令部33によって生成された修正動作指令を、修正情報として検出する。また、修正指令部33によって実行動作指令の修正が行われなかった場合、修正情報検出部35は、修正されなかった実行動作指令を、修正情報として検出する。修正情報検出部35は、修正動作指令又は実行動作指令と、当該動作指令を発令した時刻である発令時刻とを関連付け、動作指令の時系列データを生成してもよい。この場合、修正情報検出部35は、当該動作指令に含まれる「力」の目標値及び「位置」の目標値と発令時刻とを関連付け、動作データと同様の時系列データを生成してもよい。 The correction information detection unit 35 functions in the automatic operation mode. The correction information detection unit 35 detects the correction information indicating the correction made by the correction command unit 33 and stores it in the second storage unit 41. Specifically, when the correction command unit 33 corrects the execution operation command, the correction information detection unit 35 detects the correction operation command generated by the correction command unit 33 as correction information. Further, when the correction command unit 33 does not correct the execution operation command, the correction information detection unit 35 detects the uncorrected execution operation command as the correction information. The correction information detection unit 35 may associate the correction operation command or the execution operation command with the issuance time which is the time when the operation command is issued, and generate time-series data of the operation command. In this case, the correction information detection unit 35 may associate the target value of the "force" and the target value of the "position" included in the operation command with the announcement time to generate time-series data similar to the operation data. ..

なお、修正情報検出部35は、修正情報として、操作動作指令を検出してもよい。例えば、修正情報検出部35は、実行動作指令の修正が行われた場合、当該修正に用いられた操作動作情報を修正情報として検出し、実行動作指令の修正が行われなかった場合、修正情報がないものとする検出結果を生成してもよい。 The correction information detection unit 35 may detect an operation operation command as correction information. For example, the correction information detection unit 35 detects the operation operation information used for the correction as the correction information when the execution operation command is corrected, and if the execution operation command is not corrected, the correction information You may generate a detection result assuming that there is no.

第一記憶部40は、機械装置10の動作を示す動作情報を記憶する。具体的には、第一記憶部40は、動作情報検出装置50から受け取る機械装置10の動作情報を記憶する。第一記憶部40では、動作情報と、動作情報検出装置50によって当該動作情報が検出された時刻とが関連付けられて記憶される。 The first storage unit 40 stores operation information indicating the operation of the mechanical device 10. Specifically, the first storage unit 40 stores the operation information of the mechanical device 10 received from the operation information detection device 50. In the first storage unit 40, the operation information and the time when the operation information is detected by the operation information detection device 50 are stored in association with each other.

第二記憶部41は、修正指令部33によって行われた修正を示す修正情報を記憶する。具体的には、第二記憶部41は、修正情報検出部35から受け取る修正情報を記憶する。第二記憶部41では、修正情報と、当該修正情報に対応する動作指令の発令時刻とが関連付けられて記憶される。 The second storage unit 41 stores correction information indicating the correction made by the correction command unit 33. Specifically, the second storage unit 41 stores the correction information received from the correction information detection unit 35. In the second storage unit 41, the correction information and the issuance time of the operation command corresponding to the correction information are stored in association with each other.

演算部36は機械学習する機械学習モデル36aを含む。機械学習モデル36aは、学習データを用いて学習することによって、入力データに対する出力データの精度を向上する。そのような機械学習モデルとして、Deep Learning(深層学習)等のニューラルネットワーク(Neural Network)、Random Forest、Genetic Programming、回帰モデル、木モデル、ベイズモデル、時系列モデル、クラスタリングモデル、アンサンブル学習モデル等が例示される。本実施の形態の機械学習モデル36aはニューラルネットワークである。 The calculation unit 36 includes a machine learning model 36a for machine learning. The machine learning model 36a improves the accuracy of the output data with respect to the input data by learning using the training data. As such machine learning models, there are neural networks such as Deep Learning, Random Forest, Genetic Programming, regression models, tree models, Bayesian models, time series models, clustering models, ensemble learning models, etc. Illustrated. The machine learning model 36a of the present embodiment is a neural network.

本実施の形態では、演算部36は機械学習モデル36aに機械学習をさせる。機械学習モデル36aは、機械装置10の動作情報と当該動作情報に対応する修正情報とを用いて機械学習する。さらに、機械学習後の機械学習モデル36aは、機械装置10の動作情報を入力データとし、当該動作情報に対応する指令を出力データとする。本実施の形態では、出力データは実行動作修正指令である。例えば、機械学習では、機械装置10の動作情報が入力データとされ、当該動作情報の状態のときに実行された修正情報が教師データとされてもよい。このとき、入力データに対する出力データを教師データに一致させるように、後述するニューラルネットワーク内のノード間の接続の重み付けが調整される。このような重み付け調整後の機械学習モデル36aは、機械装置10の動作情報が入力されると、当該動作情報の状態のときに実行すべき実行動作修正指令を出力することができる。 In the present embodiment, the calculation unit 36 causes the machine learning model 36a to perform machine learning. The machine learning model 36a performs machine learning using the operation information of the machine device 10 and the correction information corresponding to the operation information. Further, the machine learning model 36a after machine learning uses the operation information of the machine device 10 as input data and the command corresponding to the operation information as output data. In the present embodiment, the output data is an execution operation correction command. For example, in machine learning, the operation information of the machine device 10 may be used as input data, and the correction information executed in the state of the operation information may be used as teacher data. At this time, the weighting of the connection between the nodes in the neural network, which will be described later, is adjusted so that the output data with respect to the input data matches the teacher data. When the operation information of the machine device 10 is input, the machine learning model 36a after such weighting adjustment can output an execution operation correction command to be executed in the state of the operation information.

ニューラルネットワークは、脳神経系をモデルにした情報処理モデルである。ニューラルネットワークは、入力層及び出力層を含む複数のノード層で構成されている。ノード層には、1つ以上のノードが含まれる。例えば、機械学習モデル36aは、図2に示すようなニューラルネットワークで構成されてもよい。図2は、機械学習モデル36aの一例を示す図である。図2に示すように、ニューラルネットワークが、入力層、中間層及び出力層で構成される場合、ニューラルネットワークは、入力層のノードに入力された情報について、入力層から中間層への出力処理、中間層から出力層への出力処理を順次行い、入力情報に適合する出力結果を出力する。なお、1つの層の各ノードは、次の層の各ノードと接続されており、ノード間の接続には、重み付けがされている。1つの層のノードの情報は、ノード間の接続の重み付けが付与されて、次の層のノードに出力される。 A neural network is an information processing model modeled on the cranial nerve system. The neural network is composed of a plurality of node layers including an input layer and an output layer. The node layer contains one or more nodes. For example, the machine learning model 36a may be configured by a neural network as shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of the machine learning model 36a. As shown in FIG. 2, when the neural network is composed of an input layer, an intermediate layer, and an output layer, the neural network outputs the information input to the nodes of the input layer from the input layer to the intermediate layer. Output processing from the intermediate layer to the output layer is performed in sequence, and output results that match the input information are output. Each node of one layer is connected to each node of the next layer, and the connection between the nodes is weighted. The information of the nodes of one layer is weighted for the connection between the nodes and output to the nodes of the next layer.

また、機械学習モデル36aは、図3に示すようなリカレントニューラルネットワーク(Recurrent Neural Network)(「回帰型ニューラルネットワーク」とも呼ばれる)で構成されてもよい。図3は、機械学習モデル36aの別の一例を示す図である。図3に示すように、リカレントニューラルネットワークは、時系列情報を扱う。リカレントニューラルネットワークの入力データは、現在の時刻tでのデータと、時刻tよりも前の時刻t−1でのリカレントニューラルネットワークにおける中間層の出力データとを含む。このようにリカレントニューラルネットワークは、時系列情報を考慮したネットワーク構造を有している。このようなリカレントニューラルネットワークは、動作情報の経時的な挙動を考慮した出力をするため、出力データの精度を向上することができる。 Further, the machine learning model 36a may be composed of a recurrent neural network (also referred to as a “recurrent neural network”) as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing another example of the machine learning model 36a. As shown in FIG. 3, the recurrent neural network handles time series information. The input data of the recurrent neural network includes the data at the current time t and the output data of the intermediate layer in the recurrent neural network at the time t-1 before the time t. As described above, the recurrent neural network has a network structure in consideration of time series information. Since such a recurrent neural network outputs the motion information in consideration of the behavior over time, the accuracy of the output data can be improved.

演算部36の構成の一例を説明する。図4は、実施の形態に係る演算部36の構成の一例を示す機能ブロック図である。図4に示すように、演算部36は、機械学習モデル36aと、データ生成部36bと、データ入力部36cと、学習評価部36dとを含む。機械学習モデル36aの構成は、上述したような構成である。機械学習モデル36aは、以下のように時系列データを扱うため、リカレントニューラルネットワークであることが好ましい。 An example of the configuration of the calculation unit 36 will be described. FIG. 4 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the calculation unit 36 according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the calculation unit 36 includes a machine learning model 36a, a data generation unit 36b, a data input unit 36c, and a learning evaluation unit 36d. The configuration of the machine learning model 36a is as described above. Since the machine learning model 36a handles time series data as follows, it is preferably a recurrent neural network.

本例では、機械装置10が所定の動作を1回実行する間、各指令及び各データは所定のサンプリング間隔で取得される。例えば、自動運転モードにおいて、修正情報検出部35は、修正情報としての修正動作指令Pmの時系列データPm,Pm,Pm,・・・,Pm(以下、Pm〜Pmと略記する)を当該サンプリング間隔で取得する。動作情報検出装置50は、機械装置10の動作データPdの時系列データPd,Pd,Pd,・・・,Pd(以下、Pd〜Pdと略記する)を当該サンプリング間隔で取得する。以下、各時系列データにおける添え字の数字は、サンプリング時刻(間欠的な時刻)の順序を表す。従って、この添え字の数字が同じである時系列データは、同じ又は実質的に同じとみなすことができるサンプリング時刻に取得されたデータであることを意味する。例えば、修正動作指令Pmの時系列データPmに従って機械装置10が実行した動作データPdの時系列データは、時系列データPdである。このような添え字の数字が同じである時系列データは、互いに対応する時系列データである。 In this example, each command and each data is acquired at a predetermined sampling interval while the mechanical device 10 executes a predetermined operation once. For example, in the automatic operation mode, the correction information detector 35, time-series data Pm 0, Pm 1, Pm 2 modified operation command Pm as correction information, · · ·, Pm u (hereinafter, the Pm 0 Pm u (Abbreviated) is acquired at the sampling interval. Operation information detecting unit 50, time-series data Pd 0, Pd 1, Pd 2 operation data Pd of the machine 10, · · ·, Pd u (hereinafter, abbreviated as Pd 0 -PD u) at the sampling interval get. Hereinafter, the subscript numbers in each time series data represent the order of sampling times (intermittent times). Therefore, the time series data in which the numbers in the subscripts are the same means that the data is acquired at the sampling time which can be regarded as the same or substantially the same. For example, time-series data of the operation data Pd of mechanical apparatus 10 in accordance with time-series data Pm i corrective action command Pm is executed when a series data Pd i. Time-series data having the same subscript numbers are time-series data corresponding to each other.

まず、機械学習時の演算部36の各構成要素の処理を説明する。データ生成部36bは、第一記憶部40に記憶された動作データPdの時系列データPd〜Pdから学習データpdの時系列データpd〜pdを生成する。また、データ生成部36bは、第二記憶部41に記憶された修正動作指令Pmの時系列データPm〜Pmから教師データpnの時系列データpn〜pnを生成する。データ生成部36bは、生成した時系列データをデータ入力部36cに出力する。 First, the processing of each component of the calculation unit 36 during machine learning will be described. Data generating unit 36b generates the time-series data pd 0 -PD u training data pd from the time-series data Pd 0 -PD u operation data Pd stored in the first storage unit 40. Also, the data generating unit 36b generates the time-series data pn 0 to PN u from time-series data Pm 0 Pm u teacher data pn modified operation command Pm stored in the second storage unit 41. The data generation unit 36b outputs the generated time series data to the data input unit 36c.

データ入力部36cは、機械学習モデル36aのニューラルネットワークの入力層の各ニューロンに学習データpdの時系列データpd〜pdを順次入力する。例えば、データ入力部36cが、あるサンプリング時刻tにおける学習データpdの時系列データpd(i=0〜u)を入力すると、ニューラルネットワークは、前向き演算によって、次のサンプリング時刻ti+1における実行動作修正指令Pni+1を予測し出力する。 The data input unit 36c sequentially inputs the time series data pd 0 to pd u of the training data pd to each neuron in the input layer of the neural network of the machine learning model 36a. For example, the data input unit 36c is, by entering the time-series data pd i training data pd at a sampling time t i (i = 0~u), neural network, the forward calculation, execution at the next sampling time t i + 1 The operation correction command Pni + 1 is predicted and output.

学習評価部36dは、実行動作修正指令Pni+1に基づき、教師データpnの時系列データpn〜pnを探索することで、サンプリング時刻ti+1における時系列データpni+1を抽出する。さらに、学習評価部36dは、実行動作修正指令Pni+1と時系列データpni+1との間でこれらを一致又は誤差を最小化等するように、後ろ向き演算によって、ニューラルネットワークのニューロン間の重みを調節する。さらに、データ入力部36c及び学習評価部36dは、学習データpdの時系列データpd〜pdの全てについて上記のような処理を行うことで、ニューロン間の重みを最適化する。 Learning evaluation unit 36d, based on the execution operation correction instruction Pn i + 1, by searching time-series data pn 0 to PN u teacher data pn, it extracts the time series data pn i + 1 at the sampling time t i + 1. Further, the learning evaluation unit 36d adjusts the weights between the neurons of the neural network by a backward calculation so as to match the execution operation correction command Pni + 1 and the time series data pn i + 1 or to minimize the error. To do. Further, the data input unit 36c and the learning evaluation unit 36d optimize the weights between neurons by performing the above processing on all of the time series data pd 0 to pd u of the learning data pd.

次に、データの入出力時の演算部36の各構成要素の処理を説明する。演算部36は自動運転モード及び訓練モードにおいて機能する。機械装置10の動作時、動作情報検出装置50は現在のサンプリング時刻tにおける動作データPdを検出し、動作情報処理部37を介して演算部36に出力する。データ入力部36cは、動作データPdを機械学習モデル36aのニューラルネットワークに入力する。ニューラルネットワークは、動作データPdを入力データとすることで、次のサンプリング時刻ti+1における実行動作修正指令Pni+1を出力データとして出力する。 Next, the processing of each component of the calculation unit 36 at the time of data input / output will be described. The calculation unit 36 functions in the automatic operation mode and the training mode. During operation of the machine 10, the movement information detecting unit 50 detects the operation data Pd i at the current sampling time t i, and outputs to the calculation unit 36 through the operation information processing unit 37. Data input unit 36c inputs the operation data Pd i to the neural network machine learning model 36a. Neural networks will be able to input data to motion data Pd i, and outputs an execution operation correction command Pn i + 1 at the next sampling time t i + 1 as the output data.

自動運転モードでは、演算部36は、ニューラルネットワークによって出力された実行動作修正指令Pni+1を動作指令部32に出力する。動作指令部32は、実行動作修正指令Pni+1を反映した実行動作指令を生成する。各サンプリング時刻t(i=0〜u−1)において、機械学習モデル36aがニューラルネットワークを用いて、サンプリング時刻tにおける動作データPdを入力データとしてサンプリング時刻ti+1における実行動作修正指令Pni+1を出力することで、当該実行動作修正指令Pni+1が反映された実行動作指令が出力される。また、訓練モードでは、演算部36は、ニューラルネットワークによって出力された実行動作修正指令Pni+1を差異検出部38に出力する。 In the automatic operation mode, the calculation unit 36 outputs the execution operation correction command Pni + 1 output by the neural network to the operation command unit 32. The operation command unit 32 generates an execution operation command that reflects the execution operation correction command Pni + 1 . At each sampling time t i (i = 0~u-1 ), the machine learning model 36a by using a neural network, the sampling time t sampling time operation data Pd i as input data in the i t i + execution operation modified in one command Pn By outputting i + 1 , the execution operation command reflecting the execution operation correction command Pni + 1 is output. Further, in the training mode, the calculation unit 36 outputs the execution operation correction command Pni + 1 output by the neural network to the difference detection unit 38.

なお、機械学習モデル36aのニューラルネットワークは、入力データとして、サンプリング時刻tにおける動作データPdと、サンプリング時刻t以前のサンプリング時刻ti−1〜ti−n(nは所定の自然数)の動作データPdi−1〜Pdi−nとが入力されるように構成されてもよい。この場合、機械学習時、データ入力部36cは、サンプリング時刻tにおける学習データpdに関して、時系列データPd,Pdi−1〜Pdi−nをニューラルネットワークに入力し、ニューラルネットワークは、次のサンプリング時刻ti+1における実行動作修正指令Pni+1を出力する。学習評価部36dは、実行動作修正指令Pni+1と、教師データpnの時系列データpni+1とに関して、ニューラルネットワークのニューロン間の重みを調節する。 Note that the neural network machine learning model 36a as the input data, the operation data Pd i at the sampling time t i, the sampling time t i earlier sampling time t i-1 ~t i-n (n is a predetermined natural number) The operation data Pd i-1 to Pd i- n of the above may be input. In this case, when the machine learning data input unit 36c, with respect to learning data pd at the sampling time t i, the time-series data Pd i, the Pd i-1 ~Pd i-n type to the neural network, the neural network, following Outputs the execution operation correction command Pni + 1 at the sampling time ti + 1 . The learning evaluation unit 36d adjusts the weights between the neurons of the neural network with respect to the execution motion correction command Pni + 1 and the time series data pn i + 1 of the teacher data pn.

また、データの入出力時、機械学習モデル36aのニューラルネットワークは、サンプリング時刻tに関して、サンプリング時刻t,ti−1〜ti−nにおける動作データPd,Pdi−1〜Pdi−nを入力データとしてサンプリング時刻ti+1における実行動作修正指令Pni+1を出力する。このようなニューラルネットワークは、その学習効率及び学習精度を向上させることができる。このようなニューラルネットワークは、現時点の瞬間における動作データだけでなく、それ以前からの一連の動作データに基づき、機械装置10の作用部11等の次の動きを予測するため、正確な予測を可能にする。 Further, when the data input and output, the neural network machine learning models 36a, with respect to the sampling time t i, the sampling time t i, t i-1 ~t i-n operate in data Pd i, Pd i-1 ~Pd i and it outputs an execution operation correction command Pn i + 1 at the sampling time t i + 1 to -n as input data. Such a neural network can improve its learning efficiency and learning accuracy. Such a neural network predicts the next movement of the working part 11 of the mechanical device 10 based on not only the movement data at the present moment but also a series of movement data from before that, so that accurate prediction is possible. To.

なお、上述のようなニューラルネットワークは、機械装置10が実行することができる複合的な動作の種類毎に構築され、1つのニューラルネットワークが1種類の複合的な動作に対応するように構成されてもよく、1つのニューラルネットワークが複数種類の複合的な動作に対応するように構成されてもよい。 The neural network as described above is constructed for each type of complex operation that can be executed by the mechanical device 10, and one neural network is configured to correspond to one type of complex operation. In some cases, one neural network may be configured to support a plurality of types of complex operations.

また、差異検出部38は訓練モードで機能する。差異検出部38は、動作指令部32によって制御される機械装置10の動作と、演算部36によって出力される指令に対応する機械装置10の動作との間の差異を検出する。具体的には、差異検出部38は、動作指令部32から受け取る実行動作指令と、演算部36から受け取る実行動作修正指令との差異を検出する。差異の検出対象の実行動作指令及び実行動作修正指令は互いに対応する動作指令である。実行動作指令に対応する実行動作修正指令は、当該実行動作指令の動作を実行する直前の機械装置10の動作情報を入力データとしたときの演算部36の出力データである。例えば、サンプリング時刻tにおける実行動作指令は、サンプリング時刻ti−1における動作データPdi−1を入力データとして出力される次のサンプリング時刻tにおける実行動作修正指令Pnと対応する。 Further, the difference detection unit 38 functions in the training mode. The difference detection unit 38 detects the difference between the operation of the mechanical device 10 controlled by the operation command unit 32 and the operation of the mechanical device 10 corresponding to the command output by the calculation unit 36. Specifically, the difference detection unit 38 detects the difference between the execution operation command received from the operation command unit 32 and the execution operation correction command received from the calculation unit 36. The execution operation command and the execution operation correction command for which the difference is detected are operation commands corresponding to each other. The execution operation correction command corresponding to the execution operation command is output data of the calculation unit 36 when the operation information of the mechanical device 10 immediately before executing the operation of the execution operation command is used as input data. For example, executing the operation command at the sampling time t i corresponds with the operation data Pd i-1 the next sampling time t execution operation correction command in i Pn i is output as the input data at the sampling time t i-1.

補助情報処理部39は訓練モードで機能する。補助情報処理部39は、差異検出部38によって検出された差異に基づき、操作装置20における操作を補助する補助指令を生成し、操作装置20に出力する。補助情報処理部39は、差異が閾値以上である場合、補助指令を生成し、差異が閾値未満である場合、補助指令を生成しない。補助指令は、差異が閾値以上であることを操作者に知覚させる刺激を発生させるための指令である。刺激の例は、光、音、振動、電気的刺激、温度、及びハプティクスデバイスを用いた触力覚等である。補助指令は、操作装置20に刺激を発生させる指令であってもよく、操作者の周囲の装置に刺激を発生させる指令であってもよい。本実施の形態では、補助指令は、刺激を操作装置20に発生させる。 The auxiliary information processing unit 39 functions in the training mode. The auxiliary information processing unit 39 generates an auxiliary command for assisting the operation in the operation device 20 based on the difference detected by the difference detection unit 38, and outputs the auxiliary command to the operation device 20. The auxiliary information processing unit 39 generates an auxiliary command when the difference is equal to or more than the threshold value, and does not generate an auxiliary command when the difference is less than the threshold value. The auxiliary command is a command for generating a stimulus that makes the operator perceive that the difference is equal to or more than the threshold value. Examples of stimuli are light, sound, vibration, electrical stimuli, temperature, and tactile sensation using haptics devices. The auxiliary command may be a command to generate a stimulus to the operating device 20, or may be a command to generate a stimulus to a device around the operator. In this embodiment, the auxiliary command causes the operating device 20 to generate a stimulus.

刺激がハプティクスデバイスを用いた触力覚である場合、補助指令は、触力覚の程度が差異の大きさに対応するようにハプティクスデバイスに触力覚を発生させる指令であってもよい。例えば、補助指令は、差異を小さくする方向に操作装置20の動作を誘導する触力覚を発生させる指令であってもよい。例えば、ある方向への操作装置20の動作量が過大であり、それにより差異が閾値を超える場合、補助指令は、上記方向と反対方向へ操作者の手が押される感覚の触力覚を発生させる指令であってもよい。操作者は、操作装置20を把持する手に上記のような触力覚を受けることで、操作方向の誘導を受ける、つまり操作のアシストを受けることができる。 If the stimulus is a tactile sensation using a haptics device, the auxiliary command may be a command to generate a tactile sensation in the haptics device so that the degree of tactile sensation corresponds to the magnitude of the difference. .. For example, the auxiliary command may be a command that generates a tactile force sense that guides the operation of the operating device 20 in a direction that reduces the difference. For example, when the amount of movement of the operating device 20 in a certain direction is excessive and the difference exceeds the threshold value, the auxiliary command generates a tactile sensation of pushing the operator's hand in the direction opposite to the above direction. It may be a command to make it. The operator can receive guidance in the operation direction, that is, receive operation assistance by receiving the above-mentioned tactile force sense in the hand holding the operation device 20.

[1−2.動作]
実施の形態に係る機械装置システム1の自動運転モードでの動作と、手動運転モードの訓練モードでの動作と、手動運転モードの非訓練モードでの動作とを説明する。
[1-2. motion]
The operation of the mechanical device system 1 according to the embodiment in the automatic operation mode, the operation in the training mode of the manual operation mode, and the operation in the non-training mode of the manual operation mode will be described.

[1−2−1.自動運転モードでの動作]
図5は、実施の形態に係る機械装置システム1の自動運転モードでの動作の一例を示すフローチャートである。さらに、図5は、機械装置システム1が機械装置10に1サイクルの所定の動作を実行させる例を示す。本例では、機械装置システム1は、所定の動作の全てを機械装置10に自動で実行させるものとして説明する。
[1-2-1. Operation in automatic operation mode]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the mechanical device system 1 according to the embodiment in the automatic operation mode. Further, FIG. 5 shows an example in which the mechanical device system 1 causes the mechanical device 10 to perform a predetermined operation for one cycle. In this example, the mechanical device system 1 will be described as having the mechanical device 10 automatically perform all predetermined operations.

図5に示すように、まず、操作者が、自動運転モードで所定の動作を実行する指令を機械装置システム1に入力し、制御装置30が当該指令を受け付ける(ステップS101)。この場合、操作者は、操作装置20を介して入力してもよく、機械装置システム1が備える他の入力装置を介して入力してもよい。なお、本例では、所定の動作は複合的な動作であるとする。 As shown in FIG. 5, first, the operator inputs a command to execute a predetermined operation in the automatic operation mode to the mechanical device system 1, and the control device 30 receives the command (step S101). In this case, the operator may input via the operating device 20 or may input via another input device included in the mechanical device system 1. In this example, it is assumed that the predetermined operation is a complex operation.

次いで、制御装置30の動作決定部31は、所定の動作に対応する動作情報を取得する(ステップS102)。動作決定部31は、所定の動作に含まれる個別の動作それぞれに対応する動作情報を第三記憶部42から抽出し、動作指令部32に順次出力する。また、動作決定部31は、所定の動作の内容を演算部36に出力する。 Next, the operation determination unit 31 of the control device 30 acquires the operation information corresponding to the predetermined operation (step S102). The operation determination unit 31 extracts operation information corresponding to each individual operation included in a predetermined operation from the third storage unit 42, and sequentially outputs the operation information to the operation command unit 32. Further, the operation determination unit 31 outputs the content of the predetermined operation to the calculation unit 36.

次いで、動作指令部32は、所定の動作に含まれる個別の動作に対応する動作情報の中で、未完了の動作情報があるか否かを判定する、つまり、未完了の個別の動作があるか否かを判定する(ステップS103)。動作指令部32は、未完了の動作情報がある場合(ステップS103でYes)、ステップS104に進み、未完了の動作情報がない場合(ステップS103でNo)、一連の処理を終了する。 Next, the operation command unit 32 determines whether or not there is incomplete operation information among the operation information corresponding to the individual operations included in the predetermined operation, that is, there is an incomplete individual operation. Whether or not it is determined (step S103). The operation command unit 32 proceeds to step S104 when there is incomplete operation information (Yes in step S103), and ends a series of processes when there is no incomplete operation information (No in step S103).

ステップS104において、演算部36は、機械装置10の作用部11等の動作情報、具体的には、動作情報に含まれる動作データPdを取得する。動作データPdは、時刻tでの動作データあり、処理の開始時である時刻tでは初期値Pdである。このとき、演算部36は、制御装置30の動作情報処理部37に動作情報を要求してもよい。動作情報処理部37は、動作情報の検出を動作情報検出装置50に要求し、動作情報検出装置50の検出結果を取得してもよい。又は、演算部36は、後述するステップS112において動作情報処理部37から動作情報を受け取り、当該動作情報から動作データを取得してもよく、ステップS112において制御装置30の第一記憶部40に記憶された動作情報を取得してもよい。 In step S104, the calculation unit 36, operation information such as the action part 11 of the machine 10, specifically, to acquire the operation data Pd i included in the operation information. Operation data Pd i is located operation data at time t i, a time t initial value Pd 0 in 0 a at the beginning of the process. At this time, the calculation unit 36 may request the operation information from the operation information processing unit 37 of the control device 30. The motion information processing unit 37 may request the motion information detection device 50 to detect the motion information and acquire the detection result of the motion information detection device 50. Alternatively, the calculation unit 36 may receive operation information from the operation information processing unit 37 in step S112, which will be described later, and acquire operation data from the operation information. In step S112, the calculation unit 36 stores the operation data in the first storage unit 40 of the control device 30. The operation information that has been processed may be acquired.

次いで、演算部36は、所定の動作に対応する機械学習モデル36aのニューラルネットワークに、動作データPdを入力することで実行動作修正指令Pmi+1を生成させ、実行動作修正指令Pmi+1を動作指令部32に出力する(ステップS105)。 Then, the calculation unit 36, a neural network machine learning models 36a corresponding to a predetermined operation, to generate an execution operation correction command Pm i + 1 by inputting the operation data Pd i, operation command execution operation correction command Pm i + 1 Output to unit 32 (step S105).

次いで、動作指令部32は、所定の動作に対応する動作情報を用いて、当該動作を機械装置10に実行させるための実行動作指令を生成し、修正指令部33に出力する(ステップS106)。具体的には、動作指令部32は、所定の動作に含まれる未完了の個別の動作のうちの最早に実行すべき個別の動作について、当該個別の動作に対応する動作情報を実行するための動作指令である決定動作指令Psi+1を生成する。さらに、動作指令部32は、決定動作指令Psi+1と実行動作修正指令Pmi+1とに基づき、実行動作指令Pei+1を生成する。決定動作指令Psi+1と実行動作修正指令Pmi+1とは、時刻ti+1に関して対応する指令である。 Next, the operation command unit 32 generates an execution operation command for causing the mechanical device 10 to execute the operation by using the operation information corresponding to the predetermined operation, and outputs the execution operation command to the correction command unit 33 (step S106). Specifically, the operation command unit 32 is for executing the operation information corresponding to the individual operation for the individual operation to be executed at the earliest among the unfinished individual operations included in the predetermined operation. The decision operation command Ps i + 1 , which is an operation command, is generated. Further, the operation command unit 32 generates the execution operation command Pe i + 1 based on the decision operation command Ps i + 1 and the execution operation correction command Pmi + 1 . The decision operation command Ps i + 1 and the execution operation correction command Pmi + 1 are commands corresponding to the time ti + 1 .

次いで、修正指令部33は、操作装置20から機械装置10の動作を修正するための入力である修正入力があるか否かを判定する(ステップS107)。修正指令部33は、修正入力がある場合(ステップS107でYes)、ステップS108に進み、修正入力がない場合(ステップS107でNо)、ステップS109に進む。 Next, the correction command unit 33 determines whether or not there is a correction input that is an input for correcting the operation of the mechanical device 10 from the operation device 20 (step S107). The correction command unit 33 proceeds to step S108 when there is a correction input (Yes in step S107), and proceeds to step S109 when there is no correction input (Nо in step S107).

ステップS108において、修正指令部33は、操作装置20から出力される操作情報に従って、動作指令部32の実行動作指令Pei+1を修正し、駆動指令部34に出力する。修正指令部33は、操作情報に対応する動作を作用部11にさせるための操作動作指令Pоi+1と、動作指令部32の実行動作指令Pei+1とを加算することで、修正動作指令Pfi+1を生成する。 In step S108, the correction command unit 33 corrects the execution operation command Pe i + 1 of the operation command unit 32 according to the operation information output from the operation device 20, and outputs the correction command unit 33 to the drive command unit 34. The correction command unit 33 adds the operation operation command Pо i + 1 for causing the action unit 11 to perform the operation corresponding to the operation information and the execution operation command Pe i + 1 of the operation command unit 32, thereby issuing the correction operation command Pf i + 1 . Generate.

ステップS109において、修正指令部33は、動作指令部32の実行動作指令Pei+1を駆動指令部34に出力する。 In step S109, the correction command unit 33 outputs the execution operation command Pe i + 1 of the operation command unit 32 to the drive command unit 34.

次いで、ステップS110において、修正情報検出部35は、修正情報を検出し、第二記憶部41に記憶させる。実行動作指令Pei+1の修正がある場合、修正情報検出部35は、修正情報として修正動作指令Pfi+1を検出する。実行動作指令Peの修正がない場合、修正情報検出部35は、修正情報として非修正の実行動作指令Pei+1を検出する。 Next, in step S110, the correction information detection unit 35 detects the correction information and stores it in the second storage unit 41. When the execution operation command Pe i + 1 is modified, the modification information detection unit 35 detects the modification operation command Pf i + 1 as the modification information. If the execution operation command Pe i is not modified, the correction information detection unit 35 detects the uncorrected execution operation command Pe i + 1 as the correction information.

次いで、駆動指令部34は、修正動作指令Pfi+1又は実行動作指令Pei+1に対応する動作を作用部11にさせるように、機械装置10の各駆動装置を駆動させる指令である駆動データを生成し、各駆動装置に出力する。つまり、駆動指令部34は、上記指令に対応する動作をするように機械装置10を駆動する(ステップS111)。 Next, the drive command unit 34 generates drive data which is a command for driving each drive device of the mechanical device 10 so that the action unit 11 performs an operation corresponding to the correction operation command Pfi + 1 or the execution operation command Pe i + 1. , Output to each drive. That is, the drive command unit 34 drives the mechanical device 10 so as to perform an operation corresponding to the command (step S111).

次いで、動作情報検出装置50は、動作する機械装置10の動作情報として動作データPdi+1を検出し、第一記憶部40に記憶させる(ステップS112)。動作情報検出装置50は、検出した動作データPdi+1である検出動作情報を第一記憶部40及び動作情報処理部37に出力する。動作情報処理部37は、検出動作情報を演算部36、操作装置20及び出力装置60に出力する。さらに、動作情報処理部37は、ステップS103の処理に戻る。 Next, the operation information detection device 50 detects the operation data Pdi + 1 as the operation information of the operating mechanical device 10, and stores it in the first storage unit 40 (step S112). The operation information detection device 50 outputs the detected operation information, which is the detected operation data Pdi + 1 , to the first storage unit 40 and the operation information processing unit 37. The operation information processing unit 37 outputs the detected operation information to the calculation unit 36, the operation device 20, and the output device 60. Further, the motion information processing unit 37 returns to the process of step S103.

操作装置20は、検出動作情報に含まれる動作データの力データ及び位置データに対応する触力覚を操作者に与える。触力覚は、作用部11の動作状態を示すことができる。例えば、操作装置20は、操作装置20を把持している操作者の手に対して、操作者が自分で押す感覚の触力覚を与えることで、作用部11が対象物を押圧している状態を体感させる。操作装置20は、操作者が自分で引っ張る感覚の触力覚を与えることで、作用部11が対象物を引っ張っている又は吊り上げている状態を体感させる。操作装置20は、表面の質感の触力覚を与えることで、作用部11が接触している対象物の表面の粗度状態を体感させる。操作装置20は、圧覚の触力覚を与えることで、作用部11が接触している対象物の表面の硬軟状態を体感させる。 The operation device 20 provides the operator with a tactile force sense corresponding to the force data and the position data of the operation data included in the detection operation information. The tactile force sense can indicate the operating state of the acting unit 11. For example, in the operation device 20, the action unit 11 presses the object by giving the operator's hand holding the operation device 20 a tactile force sensation as if the operator pushes the object by himself / herself. Experience the condition. The operating device 20 gives the operator a tactile sensation of pulling by himself / herself, so that he / she can experience a state in which the acting unit 11 is pulling or lifting an object. The operating device 20 gives a tactile sense of the texture of the surface so that the operating portion 11 can experience the roughness state of the surface of the object in contact with the object. The operating device 20 gives a tactile sense of pressure to experience the hardness and softness of the surface of the object with which the acting portion 11 is in contact.

出力装置60は、検出動作情報に含まれる動作データの位置データ等に基づく、対象物に対する作用部11の位置及び姿勢を、視覚的及び/又は聴覚的に操作者に示す。 The output device 60 visually and / or aurally indicates to the operator the position and posture of the action unit 11 with respect to the object based on the position data of the operation data included in the detection operation information.

上記のステップS103〜S112では、サンプリング時刻ti+1に実行すべき動作に関する処理が行われるが、次のステップS103〜S112では、次のサンプリング時刻ti+2に実行すべき動作に関する処理が行われる。 In steps S103 to S112 described above, processing related to the operation to be executed at the sampling time ti + 1 is performed, but in the next steps S103 to S112, processing related to the operation to be executed at the next sampling time ti + 2 is performed.

制御装置30は、所定の動作の完了後、サンプリング時刻t〜tにおいて検出された動作情報を用いて、第三記憶部42に記憶される所定の動作に含まれる個別の動作それぞれに対応する動作情報を更新してもよい。 The controller 30, after completion of a predetermined operation by using the operation information detected at the sampling time t 0 ~t u, corresponding to each individual operation included in the predetermined operation is stored in the third storage unit 42 The operation information to be performed may be updated.

上記では、制御装置30は、サンプリング時刻t〜tそれぞれのタイミングで、演算部36の実行動作修正指令を用いて決定動作指令を修正することで、実行動作指令を生成するが、これに限定されない。制御装置30は、所定の動作に含まれる個別の動作が変わるタイミングで上記のような実行動作指令を生成してもよい。 In the above, the control device 30, at the sampling time t 0 ~t u each timing, to modify the determined operation command with an execution operation correction instruction of the arithmetic unit 36, but generates an execution operation command, to Not limited. The control device 30 may generate the execution operation command as described above at the timing when the individual operations included in the predetermined operation change.

また、制御装置30は、演算部36の機械学習をいかなる時点で行ってもよい。例えば、制御装置30は、機械装置10による所定の作業が1回完了する毎に、1回の所定の作業で蓄積されたデータを用いて演算部36に機械学習をさせてもよい。又は、制御装置30は、機械装置10による所定の作業が所定回数完了する毎に、当該所定回数の所定の作業で蓄積されたデータを用いて演算部36に機械学習をさせてもよい。又は、制御装置30は、所定の日数、所定の週数、及び所定の月数等の所定の期間毎に、当該所定の期間での所定の作業で蓄積されたデータを用いて演算部36に機械学習をさせてもよい。 Further, the control device 30 may perform machine learning of the calculation unit 36 at any time. For example, the control device 30 may cause the calculation unit 36 to perform machine learning using the data accumulated in each predetermined work each time the predetermined work by the mechanical device 10 is completed. Alternatively, the control device 30 may cause the calculation unit 36 to perform machine learning using the data accumulated in the predetermined work of the predetermined number of times each time the predetermined work of the mechanical device 10 is completed. Alternatively, the control device 30 causes the calculation unit 36 to use the data accumulated in the predetermined work in the predetermined period for each predetermined period such as a predetermined number of days, a predetermined number of weeks, and a predetermined number of months. Machine learning may be performed.

[1−2−2.訓練モードでの動作]
図6は、実施の形態に係る機械装置システム1の手動運転モードの訓練モードでの動作の一例を示すフローチャートである。さらに、図6は、操作者が操作装置20を用いて機械装置10に1サイクルの所定の動作を実行させる例を示す。本例では、機械装置システム1は、機械装置10に、所定の動作の全てを操作者の操作に従って実行させるものとして説明する。
[1-2-2. Operation in training mode]
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the mechanical device system 1 according to the embodiment in the training mode of the manual operation mode. Further, FIG. 6 shows an example in which the operator causes the mechanical device 10 to perform a predetermined operation for one cycle by using the operating device 20. In this example, the mechanical device system 1 will be described as having the mechanical device 10 perform all predetermined operations according to the operation of the operator.

図6に示すように、まず、操作者が、手動運転モードの訓練モードで所定の動作を実行する指令を機械装置システム1に入力し、制御装置30が当該指令を受け付ける(ステップS201)。 As shown in FIG. 6, first, the operator inputs a command to execute a predetermined operation in the training mode of the manual operation mode to the mechanical device system 1, and the control device 30 receives the command (step S201).

次いで、制御装置30の動作決定部31は、所定の動作の内容を演算部36に出力する。演算部36は、機械装置10の作用部11等の動作情報、具体的には、動作情報に含まれる動作データPdを取得する(ステップS202)。このとき、演算部36は、制御装置30の動作情報処理部37を介して動作情報検出装置50に動作情報を要求し、動作情報検出装置50の検出結果を取得してもよい。 Next, the operation determination unit 31 of the control device 30 outputs the content of the predetermined operation to the calculation unit 36. Calculation unit 36, operation information such as the action part 11 of the machine 10, specifically, to acquire the operation data Pd i included in the operation information (step S202). At this time, the calculation unit 36 may request the operation information from the operation information detection device 50 via the operation information processing unit 37 of the control device 30 and acquire the detection result of the operation information detection device 50.

次いで、演算部36は、動作データPdに基づき、所定の動作が未完了であるか否かを判定する(ステップS203)。演算部36は、未完了の場合(ステップS203でYes)、ステップS204に進み、完了済みである場合(ステップS203でNo)、一連の処理を終了する。 Then, the calculation unit 36, based on the operation data Pd i, determines whether a predetermined operation has not been completed (step S203). If it is not completed (Yes in step S203), the calculation unit 36 proceeds to step S204, and if it is completed (No in step S203), the calculation unit 36 ends a series of processes.

ステップS204において、演算部36は、所定の動作に対応する機械学習モデル36aのニューラルネットワークに、動作データPdを入力することで実行動作修正指令Pmi+1を生成させ、実行動作修正指令Pmi+1を差異検出部38に出力する。 In step S204, the calculation unit 36, the neural network of the corresponding machine learning models 36a to a predetermined operation, to generate an execution operation correction command Pm i + 1 by inputting the operation data Pd i, the execution operation correction command Pm i + 1 Output to the difference detection unit 38.

次いで、操作者が操作装置20を操作すると、動作指令部32は、操作者によって操作装置20に入力された操作情報を受け付ける(ステップS205)。さらに、動作指令部32は、操作情報に基づく実行動作指令として、操作情報から操作動作指令Pоi+1を生成する(ステップS206)。操作動作指令Pоi+1は、時刻ti+1に操作装置20に入力された操作情報から生成される動作指令であり、時刻ti+1に操作装置20に動作させるべき指令である。また、動作指令部32は、操作動作指令Pоi+1を差異検出部38及び駆動指令部34に出力する。 Next, when the operator operates the operation device 20, the operation command unit 32 receives the operation information input to the operation device 20 by the operator (step S205). Further, the operation command unit 32 generates an operation operation command Pо i + 1 from the operation information as an execution operation command based on the operation information (step S206). Operation Operation command Pо i + 1 is the operation command generated from the operation information input to the operation unit 20 at time t i + 1, which is to be the operation command to the operation device 20 at time t i + 1. Further, the operation command unit 32 outputs the operation operation command Pо i + 1 to the difference detection unit 38 and the drive command unit 34.

次いで、差異検出部38は、実行動作修正指令Pmi+1と操作動作指令Pоi+1との差異Di+1を検出する(ステップS207)。次いで、補助情報処理部39は、差異Di+1が閾値Tr以上である、つまり、Di+1≧Trであるか否かを検出する(ステップS208)。補助情報処理部39は、Di+1≧Trである場合(ステップS208でYes)、ステップS209に進み、Di+1<Trである場合(ステップS208でNо)、ステップS211に進む。 Then, the difference detecting unit 38 detects a difference D i + 1 of the execution operation correction instruction Pm i + 1 and the operating movement command Pо i + 1 (step S207). Next, the auxiliary information processing unit 39 detects whether or not the difference Di + 1 is equal to or greater than the threshold value Tr, that is, Di + 1 ≧ Tr (step S208). When Di + 1 ≧ Tr (Yes in step S208), the auxiliary information processing unit 39 proceeds to step S209, and when Di + 1 <Tr (Nо in step S208), proceeds to step S211.

ステップS209において、補助情報処理部39は、操作装置20に刺激を発生させるための補助指令を生成し操作装置20に出力する。このような補助指令は、機械学習を用いた演算部36の出力結果と操作者の操作結果との間の差異が大きいことを表すための指令であり、操作者の操作結果が理想的な操作から逸脱していることを表すための指令である。なお、補助情報処理部39は、差異Di+1の大きさに対応する刺激を発生させる補助指令を生成してもよい。 In step S209, the auxiliary information processing unit 39 generates an auxiliary command for generating a stimulus in the operation device 20 and outputs the auxiliary command to the operation device 20. Such an auxiliary command is a command for indicating that there is a large difference between the output result of the arithmetic unit 36 using machine learning and the operation result of the operator, and the operation result of the operator is an ideal operation. It is a directive to indicate that it deviates from. The auxiliary information processing unit 39 may generate an auxiliary command that generates a stimulus corresponding to the magnitude of the difference Di + 1 .

次いで、操作装置20は、補助情報処理部39から補助指令を受信し、当該補助指令に対応する刺激を操作者に付与する(ステップS210)。刺激を知覚した操作者は、自身の操作が不適切であることを認識することができる。また、操作者は、差異Di+1の大きさに対応する刺激を受けることで、自身の操作を理想的な操作に近づけやすくなる。 Next, the operating device 20 receives the auxiliary command from the auxiliary information processing unit 39 and gives the operator a stimulus corresponding to the auxiliary command (step S210). The operator who perceives the stimulus can recognize that his / her operation is inappropriate. Further, the operator can easily bring his / her own operation closer to the ideal operation by receiving the stimulus corresponding to the magnitude of the difference Di + 1 .

次いで、駆動指令部34は、ステップS206において動作指令部32から受け取った操作動作指令Pоi+1に対応する動作を作用部11にさせるように、機械装置10の各駆動装置の駆動データを生成し、各駆動装置に出力する。つまり、駆動指令部34は、上記指令に対応する動作をするように機械装置10を駆動する(ステップS211)。さらに、駆動指令部34は、ステップS202の処理に戻る。 Next, the drive command unit 34 generates drive data for each drive device of the mechanical device 10 so that the action unit 11 performs an operation corresponding to the operation operation command Pо i + 1 received from the operation command unit 32 in step S206. Output to each drive. That is, the drive command unit 34 drives the mechanical device 10 so as to perform an operation corresponding to the command (step S211). Further, the drive command unit 34 returns to the process of step S202.

上記のステップS202〜S211では、サンプリング時刻ti+1で実行される動作に関する処理が行われるが、次のステップS202〜S211では、次のサンプリング時刻ti+2で実行される動作に関する処理が行われる。 In steps S202 to S211 described above, processing related to the operation executed at the sampling time ti + 1 is performed, but in the next steps S202 to S211, processing related to the operation executed at the next sampling time ti + 2 is performed.

上記では、制御装置30は、各サンプリング時刻tのタイミングで、演算部36の実行動作修正指令と動作指令部32の操作動作指令との差異に基づき、操作装置20に刺激を発生させるが、これに限定されない。制御装置30は、所定の動作に含まれる個別の動作が変わるタイミングで上記のような指令を発生させてもよい。 In the above, the controller 30 at the timing of each sampling time t i, based on the difference in the execution behavior modification command of the arithmetic unit 36 and the operation operation command operation command unit 32, but to generate a stimulus to the operation apparatus 20, Not limited to this. The control device 30 may generate the above-mentioned command at the timing when the individual operations included in the predetermined operations change.

[1−2−3.非訓練モードでの動作]
図1を参照しつつ、機械装置システム1の手動運転モードの非訓練モードでの動作の一例を説明する。まず、操作者が、手動運転モードの非訓練モードを実行する指令を機械装置システム1に入力し、制御装置30が当該指令を受け付ける。そして、操作者が操作装置20を操作すると、制御装置30の動作指令部32は、操作者によって操作装置20に入力された操作情報を受け付ける。さらに、動作指令部32は、操作情報に基づく実行動作指令として、操作情報から操作動作指令を生成し、駆動指令部34に出力する。
[1-2-3. Operation in non-training mode]
An example of the operation of the mechanical device system 1 in the non-training mode of the manual operation mode will be described with reference to FIG. First, the operator inputs a command to execute the non-training mode of the manual operation mode to the mechanical device system 1, and the control device 30 receives the command. Then, when the operator operates the operation device 20, the operation command unit 32 of the control device 30 receives the operation information input to the operation device 20 by the operator. Further, the operation command unit 32 generates an operation operation command from the operation information as an execution operation command based on the operation information, and outputs the operation operation command to the drive command unit 34.

駆動指令部34は、動作指令部32から受け取った操作動作指令に対応する動作を作用部11にさせるように、機械装置10の各駆動装置の駆動データを生成し、各駆動装置に出力する。これにより、機械装置10は、操作装置20に入力された操作情報に従って動作する。このように、制御装置30は、操作装置20への入力があると、入力された操作情報に従って機械装置10を動作させる。 The drive command unit 34 generates drive data for each drive device of the mechanical device 10 and outputs the drive data to each drive device so that the action unit 11 performs an operation corresponding to the operation operation command received from the operation command unit 32. As a result, the mechanical device 10 operates according to the operation information input to the operation device 20. As described above, when the control device 30 receives an input to the operation device 20, the control device 30 operates the mechanical device 10 according to the input operation information.

[1−3.効果等]
上述したように、実施の形態に係る機械装置システム1において、機械装置10の制御装置30は、機械装置10を操作するための操作装置20から出力される操作情報に従って、機械装置10の動作を制御する動作制御部としての動作指令部32及び駆動指令部34と、機械装置10の動作を示す第一動作情報を入力データとし且つ第一動作情報に対応する機械装置10の動作の指令を出力データとする機械学習モデル36aを含む演算部36と、動作指令部32によって制御される機械装置10の動作と、演算部36によって出力される上記指令に対応する機械装置10の動作との間の差異に基づき、操作装置20における操作を補助する補助指令を出力する補助部としての差異検出部38及び補助情報処理部39とを含む。また、操作装置20は、操作装置20の動作を示す第二動作情報に基づく操作情報を出力する。
[1-3. Effect, etc.]
As described above, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the control device 30 of the mechanical device 10 operates the mechanical device 10 according to the operation information output from the operating device 20 for operating the mechanical device 10. The operation command unit 32 and the drive command unit 34 as the operation control unit to be controlled, and the first operation information indicating the operation of the mechanical device 10 are used as input data, and the operation command of the mechanical device 10 corresponding to the first operation information is output. Between the operation of the arithmetic unit 36 including the machine learning model 36a as data, the operation of the mechanical device 10 controlled by the operation command unit 32, and the operation of the mechanical device 10 corresponding to the command output by the arithmetic unit 36. It includes a difference detection unit 38 and an auxiliary information processing unit 39 as auxiliary units that output an auxiliary command that assists the operation of the operation device 20 based on the difference. Further, the operation device 20 outputs operation information based on the second operation information indicating the operation of the operation device 20.

上記構成によると、演算部36の機械学習モデル36aは、機械装置10の動作を示す第一動作情報に対応する機械装置10の動作の指令を出力する。補助情報処理部39は、このような動作の指令と機械装置10の動作との間の差異に基づき、操作装置20の操作を補助する補助指令を出力する。操作者は、このような補助指令に基づく補助を受けることで、機械学習によって得られる理想的な操作に自身の操作を近づけることができる、つまり、操作の訓練を受けることができる。よって、機械学習モデル36aを用いた機械装置10の操作の技能継承が可能になる。 According to the above configuration, the machine learning model 36a of the calculation unit 36 outputs a command for the operation of the machine device 10 corresponding to the first operation information indicating the operation of the machine device 10. The auxiliary information processing unit 39 outputs an auxiliary command for assisting the operation of the operation device 20 based on the difference between the operation command and the operation of the mechanical device 10. By receiving assistance based on such an auxiliary command, the operator can bring his or her own operation closer to the ideal operation obtained by machine learning, that is, can be trained in the operation. Therefore, the skill inheritance of the operation of the mechanical device 10 using the machine learning model 36a becomes possible.

また、実施の形態に係る機械装置システム1において、操作装置20は、操作装置20を保持する操作者に知覚の刺激を与える知覚装置を備え、補助情報処理部39は、知覚装置に知覚の刺激を発生させる補助指令を操作装置20に出力してもよい。なお、知覚装置は、触覚の刺激を操作者に与えるハプティクスデバイスであってもよい。上記構成によると、制御装置30は、操作装置20における操作を補助するために、知覚の刺激を操作者に与える。操作者は、操作に対する補助を、体感を通じて認識することができる。よって、操作者は、容易に且つ確実に当該補助を認識することができる。さらに、ハプティクスデバイスを用いた刺激は、多様な補助の内容を操作者に認識させることができる。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the operating device 20 includes a perceptual device that gives a perceptual stimulus to the operator holding the operating device 20, and the auxiliary information processing unit 39 gives the perceptual stimulus to the perceptual device. May be output to the operating device 20 to generate an auxiliary command. The sensory device may be a haptics device that gives a tactile stimulus to the operator. According to the above configuration, the control device 30 gives the operator a perceptual stimulus to assist the operation in the operating device 20. The operator can recognize the assistance for the operation through the experience. Therefore, the operator can easily and surely recognize the assistance. Furthermore, the stimulus using the haptics device can make the operator recognize the contents of various assists.

また、実施の形態に係る機械装置システム1において、制御装置30は、機械装置10の動作を示す第一動作情報を操作装置20に出力する処理部としての動作情報処理部37を含み、知覚装置としてのハプティクスデバイスは、第一動作情報に基づく機械装置10の動作状態に対応する知覚の刺激を操作者に与えてもよい。上記構成によると、操作者は、機械装置10の動作を体感しつつ操作装置20を操作することができる。よって、操作者は、操作装置20を用いた機械装置10の動作を適切に行うことができる。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the control device 30 includes an operation information processing unit 37 as a processing unit that outputs first operation information indicating the operation of the mechanical device 10 to the operation device 20, and is a perception device. The haptics device as may give the operator a perceptual stimulus corresponding to the operating state of the mechanical device 10 based on the first motion information. According to the above configuration, the operator can operate the operating device 20 while experiencing the operation of the mechanical device 10. Therefore, the operator can appropriately operate the mechanical device 10 using the operating device 20.

また、実施の形態に係る機械装置システム1において、操作装置20は、慣性計測装置を含み、第二動作情報としての慣性計測装置の計測データに基づく操作情報を出力してもよい。上記構成によると、操作装置20は、操作装置20の動作を示す第二動作情報に基づく操作情報を出力する。操作情報は、慣性計測装置の計測データに基づく情報であるため、操作装置20の動作を的確に示すことができる。よって、操作情報の精度が向上し、それにより、操作装置20の操作内容が機械装置10の動作に高い精度で反映される。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the operation device 20 may include an inertial measurement unit and output operation information based on the measurement data of the inertial measurement unit as the second operation information. According to the above configuration, the operation device 20 outputs operation information based on the second operation information indicating the operation of the operation device 20. Since the operation information is information based on the measurement data of the inertial measurement unit, the operation of the operation device 20 can be accurately shown. Therefore, the accuracy of the operation information is improved, and the operation content of the operation device 20 is reflected in the operation of the mechanical device 10 with high accuracy.

また、実施の形態に係る機械装置システム1において、操作装置20は、3次元空間内で任意の方向に移動自在であるように構成されてもよい。上記構成によると、操作装置20は、機械装置10に多様な動作をさせることができる。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the operating device 20 may be configured to be movable in an arbitrary direction in a three-dimensional space. According to the above configuration, the operating device 20 can cause the mechanical device 10 to perform various operations.

また、実施の形態に係る機械装置システム1において、機械装置10の動作を示す第一動作情報は、機械装置10が対象物に加える力を表す力データを含んでもよい。上記構成によると、演算部36は、機械装置10が対象物に加える力を考慮した機械装置10の動作の指令を出力する。よって、補助情報処理部39は、機械装置10の作用部11等の力の状態を考慮した補助指令を出力することができる。このような補助指令は、操作装置20における操作を高い精度で補助することができる。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the first operation information indicating the operation of the mechanical device 10 may include force data representing the force applied by the mechanical device 10 to the object. According to the above configuration, the calculation unit 36 outputs a command for the operation of the mechanical device 10 in consideration of the force applied by the mechanical device 10 to the object. Therefore, the auxiliary information processing unit 39 can output an auxiliary command in consideration of the state of force of the acting unit 11 of the mechanical device 10. Such an auxiliary command can assist the operation in the operating device 20 with high accuracy.

また、実施の形態に係る機械装置システム1において、機械装置10の動作を示す第一動作情報は、機械装置10の位置を表す位置データを含んでもよい。上記構成によると、演算部36は、機械装置10の位置を考慮した機械装置10の動作の指令を出力する。よって、補助情報処理部39は、機械装置10の作用部11等の位置を考慮した補助指令を出力することができる。このような補助指令は、操作装置20における操作を高い精度で補助することができる。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the first operation information indicating the operation of the mechanical device 10 may include position data indicating the position of the mechanical device 10. According to the above configuration, the calculation unit 36 outputs a command for the operation of the mechanical device 10 in consideration of the position of the mechanical device 10. Therefore, the auxiliary information processing unit 39 can output an auxiliary command in consideration of the position of the working unit 11 or the like of the mechanical device 10. Such an auxiliary command can assist the operation in the operating device 20 with high accuracy.

また、実施の形態に係る機械装置システム1において、機械学習モデル36aは、ニューラルネットワークで構成されてもよい。上記構成によると、ニューラルネットワークは、フレキシブル且つ高精度な処理を可能にする。よって、機械学習モデル36aは、多様な入力データに対して高精度な出力データを出力することが可能である。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the machine learning model 36a may be configured by a neural network. According to the above configuration, the neural network enables flexible and highly accurate processing. Therefore, the machine learning model 36a can output highly accurate output data for various input data.

さらに、実施の形態に係る機械装置システム1において、機械装置10の動作を示す第一動作情報は、機械装置10の現在の動作と過去の動作とを含んでもよい。上記構成によると、第一動作情報は、機械装置10の動作の時系列情報を示す。そして、機械学習モデル36aは、このような時系列情報を入力データとする。よって、機械学習モデル36aは、機械装置10の経時的な挙動を考慮した機械装置10の動作の指令を出力する。従って、機械学習モデル36aの出力精度が向上する。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the first operation information indicating the operation of the mechanical device 10 may include the current operation and the past operation of the mechanical device 10. According to the above configuration, the first operation information indicates time series information of the operation of the mechanical device 10. Then, the machine learning model 36a uses such time series information as input data. Therefore, the machine learning model 36a outputs a command for the operation of the machine device 10 in consideration of the behavior of the machine device 10 over time. Therefore, the output accuracy of the machine learning model 36a is improved.

また、実施の形態に係る機械装置システム1において、制御装置30は、機械装置10の自動運転において、操作装置20から出力される操作情報に従って、機械装置10の動作を修正する修正制御部としての修正指令部33及び駆動指令部34と、機械装置10の第一動作情報を記憶する第一記憶部40と、修正指令部33によって行われた修正を示す修正情報とを記憶する第二記憶部41とを備えてもよい。さらに、演算部36は、第一動作情報と第一動作情報に対応する修正情報とを用いて機械学習モデル36aに機械学習させてもよい。また、動作指令部32は、自動運転において、演算部36の指令に基づき機械装置10の動作を制御し、機械装置10の手動運転において、操作装置20の操作情報に従って機械装置10の動作を制御し、補助情報処理部39は、手動運転において、補助指令を出力してもよい。 Further, in the mechanical device system 1 according to the embodiment, the control device 30 serves as a correction control unit that corrects the operation of the mechanical device 10 according to the operation information output from the operating device 20 in the automatic operation of the mechanical device 10. The correction command unit 33 and the drive command unit 34, the first storage unit 40 that stores the first operation information of the mechanical device 10, and the second storage unit that stores the correction information indicating the correction made by the correction command unit 33. 41 may be provided. Further, the calculation unit 36 may cause the machine learning model 36a to perform machine learning using the first operation information and the correction information corresponding to the first operation information. Further, the operation command unit 32 controls the operation of the mechanical device 10 based on the command of the calculation unit 36 in the automatic operation, and controls the operation of the mechanical device 10 according to the operation information of the operation device 20 in the manual operation of the mechanical device 10. However, the auxiliary information processing unit 39 may output an auxiliary command in the manual operation.

上記構成によると、演算部36は、機械装置10の動作を示す第一動作情報と、操作装置20を用いて行われた機械装置10の動作の修正を示す修正情報とを学習データとして用いて機械学習モデル36aに機械学習させる。つまり、演算部36は自身で機械学習を実行する。演算部36は、機械装置10の制御結果を用いて機械学習モデル36aに機械学習させため、機械装置10を動作させるに従って、機械学習モデル36aの学習精度を向上させることができる。また、上記学習データは、操作者が操作装置20を介して機械装置10の動作を修正することによって生成されるため、その生成が簡易である。さらに、機械装置10の動作の修正は、機械装置10の動作を確認した操作者によって行われるため、適切なものである。よって、適切な学習データの簡易な生成が可能である。このような学習データを用いて機械学習する機械学習モデル36aは、操作者等が理想とするような機械装置10の動作に対応する指令を出力する出力精度を短期間で達成することができる。従って、機械学習に要する時間の短縮が可能である。 According to the above configuration, the calculation unit 36 uses as learning data the first operation information indicating the operation of the mechanical device 10 and the correction information indicating the correction of the operation of the mechanical device 10 performed by using the operation device 20. Let the machine learning model 36a perform machine learning. That is, the arithmetic unit 36 executes machine learning by itself. Since the calculation unit 36 causes the machine learning model 36a to perform machine learning using the control result of the machine device 10, the learning accuracy of the machine learning model 36a can be improved as the machine device 10 is operated. Further, since the learning data is generated by the operator modifying the operation of the mechanical device 10 via the operating device 20, the generation is simple. Further, the modification of the operation of the mechanical device 10 is appropriate because it is performed by the operator who has confirmed the operation of the mechanical device 10. Therefore, it is possible to easily generate appropriate learning data. The machine learning model 36a that performs machine learning using such learning data can achieve an output accuracy in a short period of time that outputs a command corresponding to the operation of the machine device 10 that is ideal for an operator or the like. Therefore, the time required for machine learning can be shortened.

また、実施の形態に係る制御システム100は、実施の形態に係る制御装置30と、操作装置20とを備える。上記構成によると、実施の形態に係る制御装置30と同様の効果が得られる。 Further, the control system 100 according to the embodiment includes the control device 30 according to the embodiment and the operation device 20. According to the above configuration, the same effect as that of the control device 30 according to the embodiment can be obtained.

また、実施の形態に係る機械装置システム1は、実施の形態に係る制御装置30と、機械装置10と、操作装置20とを備える。上記構成によると、実施の形態に係る制御装置30と同様の効果が得られる。 Further, the mechanical device system 1 according to the embodiment includes a control device 30, a mechanical device 10, and an operating device 20 according to the embodiment. According to the above configuration, the same effect as that of the control device 30 according to the embodiment can be obtained.

(変形例1)
実施の形態の変形例に係る機械装置システム1Aを説明する。本変形例では、機械装置システム1Aは、機械装置としてロボット10Aを備え、ロボット10Aの動作を動作データだけでなく、ロボット10Aの処理対象の画像を用いて制御する。以下、本変形例について、実施の形態と異なる点を中心に説明し、実施の形態と同様の点の説明を適宜省略する。
(Modification example 1)
The mechanical device system 1A according to the modified example of the embodiment will be described. In this modification, the mechanical device system 1A includes the robot 10A as a mechanical device, and controls the operation of the robot 10A by using not only the motion data but also the image of the processing target of the robot 10A. Hereinafter, the present modification will be described focusing on the points different from the embodiment, and the description of the same points as the embodiment will be omitted as appropriate.

[2−1.機械装置システム]
図7は、変形例1に係る機械装置システム1Aの構成の一例を示す機能ブロック図である。図7に示すように、本変形例に係る機械装置システム1Aは、実施の形態に係る機械装置システム1と比較して、撮像装置70をさらに備える。さらに、機械装置システム1Aは、機械装置10としてのロボット10Aと、制御装置30としての制御装置30Aとを備える。ロボット10Aは、エンドエフェクタ11A及びロボットアーム12Aを備え、エンドエフェクタ11Aは作用部11に対応し、ロボットアーム12Aは動作部12に対応する。ロボット10Aの詳細は後述する。
[2-1. Mechanical system]
FIG. 7 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the mechanical device system 1A according to the modified example 1. As shown in FIG. 7, the mechanical device system 1A according to the present modification further includes an imaging device 70 as compared with the mechanical device system 1 according to the embodiment. Further, the mechanical device system 1A includes a robot 10A as a mechanical device 10 and a control device 30A as a control device 30. The robot 10A includes an end effector 11A and a robot arm 12A, the end effector 11A corresponds to an action unit 11, and the robot arm 12A corresponds to an operation unit 12. Details of the robot 10A will be described later.

撮像装置70は、ロボット10Aが処理する対象物を撮像する。撮像装置70の例は、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等である。例えば、撮像装置70は、エンドエフェクタ11A又はロボットアーム12A等に配置されるが、エンドエフェクタ11A又はロボットアーム12Aから離れた位置に配置されてもよい。撮像装置70は、撮像した画像の信号を制御装置30Aに出力する。撮像装置70は画像の信号を出力装置60に出力してもよい。これにより、操作者は、出力装置60を介して、エンドエフェクタ11Aによる対象物の処理状態を確認することができる。そして、操作者は、対象物の処理状態を確認しつつ、操作装置20を用いたエンドエフェクタ11Aの動作の制御を行うことができる。 The image pickup device 70 images an object to be processed by the robot 10A. Examples of the image pickup apparatus 70 are a digital camera, a digital video camera, and the like. For example, the image pickup device 70 is arranged on the end effector 11A or the robot arm 12A or the like, but may be arranged at a position away from the end effector 11A or the robot arm 12A. The image pickup device 70 outputs a signal of the captured image to the control device 30A. The image pickup apparatus 70 may output an image signal to the output apparatus 60. As a result, the operator can confirm the processing state of the object by the end effector 11A via the output device 60. Then, the operator can control the operation of the end effector 11A using the operating device 20 while checking the processing state of the object.

[2−2.ロボット]
図8は、変形例1に係るロボット10Aの構成の一例を示す側面図である。図8に示すように、ロボット10Aのロボットアーム12Aの基部は、基台13に取り付け固定され、ロボットアーム12Aの先端部には、エンドエフェクタ11Aが着脱可能に取り付けられている。エンドエフェクタ11Aは、把持、吸着、吊り上げ、又は掬い上げ等の対象物に対応する様々な作用を、対象物に加えることができるように構成される。図7の例では、エンドエフェクタ11Aは、対象物Wを把持するように構成され、ロボット10Aは、エンドエフェクタ11Aで把持した対象物Wを組付対象物Tに組み付ける作業を行う。ロボット10Aの作業は組み付けに限定されず、いかなる作業であってもよい。ロボット10Aの作業の例は、仕分け、組立、塗装、溶接、接合、チッピング、研磨、シーリング、半導体製造、薬剤調合及び手術などの医療行為等である。
[2-2. robot]
FIG. 8 is a side view showing an example of the configuration of the robot 10A according to the first modification. As shown in FIG. 8, the base of the robot arm 12A of the robot 10A is attached and fixed to the base 13, and the end effector 11A is detachably attached to the tip of the robot arm 12A. The end effector 11A is configured so that various actions corresponding to the object such as gripping, suction, lifting, or scooping can be applied to the object. In the example of FIG. 7, the end effector 11A is configured to grip the object W, and the robot 10A performs an operation of assembling the object W gripped by the end effector 11A to the assembly object T. The work of the robot 10A is not limited to assembly, and may be any work. Examples of work of the robot 10A are medical practices such as sorting, assembling, painting, welding, joining, chipping, polishing, sealing, semiconductor manufacturing, drug preparation and surgery.

ロボットアーム12Aは、その基部から先端に向かって順に配置されたリンク12Aa〜12Afと、リンク12Aa〜12Afを順次接続する関節JT1〜JT6と、関節JT1〜JT6それぞれを回転駆動するアーム駆動装置M1〜M6とを備えている。アーム駆動装置M1〜M6の動作は、制御装置30Aによって制御される。これに限定されないが、本実施の形態では、アーム駆動装置M1〜M6はそれぞれ、電力を動力源とし、これらを駆動する電気モータとしてサーボモータを有する。なお、ロボットアーム12Aの関節の数量は、6つに限定されず、7つ以上であってもよく、1つ以上5つ以下であってもよい。 The robot arm 12A includes joints JT1 to JT6 for sequentially connecting links 12Aa to 12Af and links 12Aa to 12Af arranged in order from the base to the tip, and arm driving devices M1 to rotationally drive each of the joints JT1 to JT6. It is equipped with M6. The operation of the arm drive devices M1 to M6 is controlled by the control device 30A. Although not limited to this, in the present embodiment, each of the arm driving devices M1 to M6 uses electric power as a power source and has a servomotor as an electric motor for driving them. The number of joints of the robot arm 12A is not limited to 6, but may be 7 or more, or 1 or more and 5 or less.

リンク12Aaは基台13の取付面13aに取り付けられ、エンドエフェクタ11Aはリンク12Afの先端部に取り付けられている。リンク12Afの先端部にはメカニカルインターフェースが設けられている。エンドエフェクタ11Aは、メカニカルインターフェースに、力センサ14を介して装着される。力センサ14の例は、力覚センサ等であり、力覚センサの構成は特に限定されないが、例えば、3軸加速度センサで構成されてもよい。力センサ14は、エンドエフェクタ11Aが対象物に作用させる力を、当該対象物から受ける反力として検出する。力センサ14によって検出される力は、適宜な信号処理手段(図示せず)によって力データに変換される。この信号処理手段は、例えば、力センサ14又は制御装置30に設けられる。本明細書では、便宜上、力センサ14が力データを検出すると表現する。 The link 12Aa is attached to the mounting surface 13a of the base 13, and the end effector 11A is attached to the tip of the link 12Af. A mechanical interface is provided at the tip of the link 12Af. The end effector 11A is attached to the mechanical interface via the force sensor 14. An example of the force sensor 14 is a force sensor or the like, and the configuration of the force sensor is not particularly limited, but may be composed of, for example, a three-axis acceleration sensor. The force sensor 14 detects the force exerted by the end effector 11A on the object as a reaction force received from the object. The force detected by the force sensor 14 is converted into force data by an appropriate signal processing means (not shown). This signal processing means is provided in, for example, the force sensor 14 or the control device 30. In the present specification, for convenience, it is expressed that the force sensor 14 detects force data.

関節JT1は、基台13とリンク12Aaの基端部とを、取付面13aに対して垂直である鉛直方向の軸周りに回転可能に連結する。関節JT2は、リンク12Aaの先端部とリンク12Abの基端部とを、取付面13aに平行な水平方向の軸周りに回転可能に連結する。関節JT3は、リンク12Abの先端部とリンク12Acの基端部とを、取付面13aに平行な方向の軸周りに回転可能に連結する。関節JT4は、リンク12Acの先端部とリンク12Adの基端部とを、リンク12Acの長手方向の軸周りに回転可能に連結する。関節JT5は、リンク12Adの先端部とリンク12Aeの基端部とを、リンク12Adの長手方向と直交する方向の軸周りに回転可能に連結する。関節JT6は、リンク12Aeの先端部とリンク12Afの基端部とを、リンク12Aeに対する捻れ回転可能に連結する。 The joint JT1 rotatably connects the base 13 and the base end portion of the link 12Aa around an axis in the vertical direction perpendicular to the mounting surface 13a. The joint JT2 rotatably connects the tip end of the link 12Aa and the base end of the link 12Ab around a horizontal axis parallel to the mounting surface 13a. The joint JT3 rotatably connects the tip end of the link 12Ab and the base end of the link 12Ac around an axis in a direction parallel to the mounting surface 13a. The joint JT4 rotatably connects the tip end of the link 12Ac and the proximal end of the link 12Ac about the longitudinal axis of the link 12Ac. The joint JT5 rotatably connects the tip end of the link 12Ad and the base end of the link 12Ae about an axis in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the link 12Ad. The joint JT6 connects the tip end of the link 12Ae and the base end of the link 12Af in a twistable and rotatable manner with respect to the link 12Ae.

アーム駆動装置M1〜M6はそれぞれ、サーボモータ(図示せず)と、サーボモータの回転子の回転量を検出するエンコーダ等の回転センサ(図示せず)と、サーボモータの駆動電流を検出する電流センサ(図示せず)とを備えてもよい。アーム駆動装置M1〜M6はそれぞれ、制御装置30Aから出力される指令等に従って、サーボモータを動作させ、回転センサの検出値を制御装置30Aに出力する。制御装置30Aは、各サーボモータからフィードバックされた回転センサの検出値に基づき、当該サーボモータの回転子の回転量及び回転速度等を検出し、検出結果を用いて当該サーボモータの回転開始、回転停止、回転速度及び回転トルクを制御する。これにより、制御装置30Aは、各サーボモータを任意の回転位置で停止させることができ、任意の回転速度で回転させることができ、任意の回転トルクで動作させることができる。よって、制御装置30Aは、ロボットアーム12Aを多様に且つ緻密に動作させることができる。 The arm drive devices M1 to M6 are a servomotor (not shown), a rotation sensor such as an encoder (not shown) that detects the amount of rotation of the rotor of the servomotor, and a current that detects the drive current of the servomotor, respectively. A sensor (not shown) may be provided. Each of the arm drive devices M1 to M6 operates the servomotor according to a command or the like output from the control device 30A, and outputs the detection value of the rotation sensor to the control device 30A. The control device 30A detects the rotation amount and rotation speed of the rotor of the servomotor based on the detection values of the rotation sensors fed back from each servomotor, and uses the detection results to start and rotate the servomotor. Controls stop, rotation speed and rotation torque. As a result, the control device 30A can stop each servomotor at an arbitrary rotation position, rotate it at an arbitrary rotation speed, and operate it at an arbitrary rotation torque. Therefore, the control device 30A can operate the robot arm 12A in various and precise manners.

後述する制御装置30Aの動作情報演算部43は、アーム駆動装置M1〜M6の全てのサーボモータの回転量を統合することで、エンドエフェクタ11Aの3次元位置を位置データとして算出する。また、力センサ14が検出するデータが力データである。上記位置データ及び上記力データは、ロボット10Aの動作データである。アーム駆動装置M1〜M6の回転センサと力センサ14とは、動作情報検出装置50を構成する。アーム駆動装置M1〜M6の電流センサの検出信号は、制御装置30Aが、アーム駆動装置M1〜M6それぞれのサーボモータの電流を、電流指令に従った値になるようにフィードバック制御するために用いられる。上述のように、ロボット10Aは垂直多関節型ロボットとして構成されるが、これに限定されない。 The operation information calculation unit 43 of the control device 30A, which will be described later, calculates the three-dimensional position of the end effector 11A as position data by integrating the rotation amounts of all the servomotors of the arm drive devices M1 to M6. Further, the data detected by the force sensor 14 is the force data. The position data and the force data are operation data of the robot 10A. The rotation sensor and the force sensor 14 of the arm drive devices M1 to M6 constitute an operation information detection device 50. The detection signals of the current sensors of the arm drive devices M1 to M6 are used by the control device 30A to feedback-control the currents of the servomotors of the arm drive devices M1 to M6 so as to be in accordance with the current command. .. As described above, the robot 10A is configured as a vertical articulated robot, but is not limited thereto.

[2−3.操作装置]
図9は、変形例1に係る操作装置20の外観の一例を示す図である。図10は、変形例1に係る操作装置20の構成の一例を示す機能ブロック図である。図9に示すように、操作装置20は、人の手が把持することが可能である筐体20aを備える。さらに、操作装置20は、筐体20aに入力装置21を備える。図9では、入力装置21はボタンスイッチであるが、これに限定されない。また、操作装置20は、筐体20aの内部に、図示しない慣性計測装置22、ハプティクスデバイス23、操作制御装置24及び通信装置25を備える。機械装置システム1Aでは、制御装置30Aは、操作装置20を用いてロボット10Aに対してバイラテラル制御を行う。
[2-3. Operating device]
FIG. 9 is a diagram showing an example of the appearance of the operating device 20 according to the modified example 1. FIG. 10 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the operation device 20 according to the first modification. As shown in FIG. 9, the operating device 20 includes a housing 20a that can be grasped by a human hand. Further, the operation device 20 includes an input device 21 in the housing 20a. In FIG. 9, the input device 21 is a button switch, but the present invention is not limited to this. Further, the operation device 20 includes an inertial measurement unit 22, a haptics device 23, an operation control device 24, and a communication device 25 (not shown) inside the housing 20a. In the mechanical device system 1A, the control device 30A performs bilateral control on the robot 10A by using the operation device 20.

図10を参照しつつ、操作装置20の構成要素を説明する。ハプティクスデバイス23は、実施の形態において説明したとおりである。 The components of the operating device 20 will be described with reference to FIG. The haptics device 23 is as described in the embodiment.

通信装置25は、操作装置20と制御装置30Aとを有線通信又は無線通信を介して接続する。通信装置25は、通信回路を含んでもよい。有線通信及び無線通信の形式はいかなる形式であってもよい。 The communication device 25 connects the operation device 20 and the control device 30A via wired communication or wireless communication. The communication device 25 may include a communication circuit. The format of wired communication and wireless communication may be any format.

入力装置21は、操作者による指令及び情報等の入力を受け付け、入力された指令及び情報等を操作制御装置24及び通信装置25を介して、制御装置30Aに送信する。このような入力装置21は、物理的な入力、音声による入力及び画像による入力等を受け付けてもよい。例えば、入力装置21は、スライドスイッチ、ボタンスイッチ、キー、レバー、タッチパネル、マイク及びカメラ等の装置を備えてもよい。例えば、入力装置21に入力される指令及び情報は、ロボット10Aの運転モードの選択及び実行指令、エンドエフェクタ11Aの動作の選択及び実行指令等を示してもよい。 The input device 21 receives input of commands and information by the operator, and transmits the input commands and information to the control device 30A via the operation control device 24 and the communication device 25. Such an input device 21 may accept physical input, voice input, image input, and the like. For example, the input device 21 may include devices such as a slide switch, a button switch, a key, a lever, a touch panel, a microphone, and a camera. For example, the commands and information input to the input device 21 may indicate the operation mode selection and execution command of the robot 10A, the operation selection and execution command of the end effector 11A, and the like.

慣性計測装置22は、3軸加速度センサ及び3軸角速度センサを含み、操作装置20の3軸方向の加速度及び角速度を検出する。慣性計測装置22によって検出された3軸方向の加速度及び角速度の計測データは、操作制御装置24によって、位置、姿勢、移動、移動速度及び力等の操作装置20の動作及び作用力を示す様々な情報に変換され、当該情報が操作装置20の操作情報として通信装置25を介して制御装置30Aに送信される。なお、3軸方向の加速度及び角速度の計測データが制御装置30Aに送信され、制御装置30Aが当該データを変換する演算を行ってもよい。慣性計測装置22の計測データから変換される情報は、エンドエフェクタ11Aの位置、姿勢、移動、移動速度及び作用力等を示してもよい。慣性計測装置22は地磁気センサ及び温度センサ等を含んでもよい。例えば、3軸方向の加速度及び角速度の計測データは、地磁気センサ及び温度センサ等の計測データを用いて補正されてもよい。 The inertial measurement unit 22 includes a 3-axis acceleration sensor and a 3-axis angular velocity sensor, and detects acceleration and angular velocity in the 3-axis direction of the operating device 20. The measurement data of the acceleration and the angular velocity in the three axial directions detected by the inertial measurement unit 22 show various movements and acting forces of the operation device 20 such as position, posture, movement, movement speed and force by the operation control device 24. It is converted into information, and the information is transmitted to the control device 30A via the communication device 25 as the operation information of the operation device 20. The measurement data of the acceleration and the angular velocity in the three axial directions may be transmitted to the control device 30A, and the control device 30A may perform an operation to convert the data. The information converted from the measurement data of the inertial measurement unit 22 may indicate the position, posture, movement, moving speed, acting force, etc. of the end effector 11A. The inertial measurement unit 22 may include a geomagnetic sensor, a temperature sensor, and the like. For example, the measurement data of the acceleration and the angular velocity in the three-axis direction may be corrected by using the measurement data of the geomagnetic sensor, the temperature sensor, and the like.

操作制御装置24は、操作装置20の全体の動作を制御する。操作制御装置24は、制御装置30について実施の形態において例示した構成と同様の構成を有してもよい。例えば、操作制御装置24は、入力装置21から信号を受け取り、当該信号を対応する操作を示す情報に変換し、制御装置30Aに送信する。また、操作制御装置24は、慣性計測装置22の計測データを変換し、変換データを制御装置30Aに送信する。又は、操作制御装置24は、慣性計測装置22の計測データを制御装置30Aに送信する。操作制御装置24は、制御装置30Aからロボット10Aの動作情報を受信し、動作情報に含まれる動作データ等をハプティクスデバイス23への入力に適合するデータに変換し、ハプティクスデバイス23に出力する。 The operation control device 24 controls the overall operation of the operation device 20. The operation control device 24 may have a configuration similar to the configuration exemplified in the embodiment for the control device 30. For example, the operation control device 24 receives a signal from the input device 21, converts the signal into information indicating the corresponding operation, and transmits the signal to the control device 30A. Further, the operation control device 24 converts the measurement data of the inertial measurement unit 22 and transmits the converted data to the control device 30A. Alternatively, the operation control device 24 transmits the measurement data of the inertial measurement unit 22 to the control device 30A. The operation control device 24 receives the operation information of the robot 10A from the control device 30A, converts the operation data and the like included in the operation information into data suitable for input to the haptics device 23, and outputs the data to the haptics device 23. ..

[2−4.制御装置]
制御装置30Aの構成を説明する。図7に示すように、本変形例に係る制御装置30Aは、実施の形態に係る制御装置30と比較して、動作情報演算部43と、画像処理部44と、第四記憶部45とをさらに含み、演算部36の代わりに演算部36Aを含む。
[2-4. Control device]
The configuration of the control device 30A will be described. As shown in FIG. 7, the control device 30A according to the present modification has the operation information calculation unit 43, the image processing unit 44, and the fourth storage unit 45 as compared with the control device 30 according to the embodiment. Further included, the calculation unit 36A is included instead of the calculation unit 36.

動作情報演算部43は、動作情報検出装置50から受け取るデータを動作データに変換し、動作情報処理部37及び第一記憶部40に出力する。具体的には、動作情報検出装置50は、ロボット10Aのアーム駆動装置M1〜M6の回転センサを用いて検出したサーボモータの回転量のデータと、力センサ14を用いて検出した力の力データとを動作情報演算部43に出力する。動作情報演算部43は、アーム駆動装置M1〜M6の全てのサーボモータの回転量を統合することで、エンドエフェクタ11Aの3次元位置を示す位置データを算出する。動作情報演算部43は、同じ検出時刻の力データと位置データとを、当該検出時刻と関連付けて含む動作データを生成し出力する。 The operation information calculation unit 43 converts the data received from the operation information detection device 50 into operation data, and outputs the data to the operation information processing unit 37 and the first storage unit 40. Specifically, the motion information detection device 50 includes data on the amount of rotation of the servomotor detected by using the rotation sensors of the arm drive devices M1 to M6 of the robot 10A, and data on the force of force detected by using the force sensor 14. Is output to the operation information calculation unit 43. The operation information calculation unit 43 calculates the position data indicating the three-dimensional position of the end effector 11A by integrating the rotation amounts of all the servomotors of the arm drive devices M1 to M6. The operation information calculation unit 43 generates and outputs operation data including force data and position data at the same detection time in association with the detection time.

画像処理部44は、撮像装置70によって撮像された画像を示す画像データを受け取り、当該画像データに対して画像処理を行う。画像処理部44は、画像処理によって、画像に含まれる対象物及びエンドエフェクタ11Aを抽出し、対象物及びエンドエフェクタ11Aのみを含む画像の画像データである処理画像データを生成する。画像処理部44は、処理画像データを、その撮像時刻と関連付けて第四記憶部45に記憶させる。画像処理部44は、処理前の画像データも第四記憶部45に記憶させてもよい。 The image processing unit 44 receives image data indicating an image captured by the image pickup apparatus 70, and performs image processing on the image data. The image processing unit 44 extracts the object and the end effector 11A included in the image by image processing, and generates processed image data which is the image data of the image including only the object and the end effector 11A. The image processing unit 44 stores the processed image data in the fourth storage unit 45 in association with the imaging time. The image processing unit 44 may also store the image data before processing in the fourth storage unit 45.

画像から対象物及びエンドエフェクタ11Aの像を抽出する方法は、既知のいかなる方法であってもよい。例えば、画像処理部44は、特徴ベース又は領域ベース等の画像マッチング手法を用いて、対象物及びエンドエフェクタ11Aの像を抽出してもよい。 The method for extracting the image of the object and the end effector 11A from the image may be any known method. For example, the image processing unit 44 may extract an image of the object and the end effector 11A by using an image matching method such as feature-based or region-based.

例えば、特徴ベースの場合、画像処理部44は、処理前の画像において、エッジ及びコーナー等の特徴点を抽出し、特徴点の特徴量を算出してもよい。さらに、画像処理部44は、特徴点の特徴量に基づき、処理前の画像と対象物及びエンドエフェクタ11Aの画像のテンプレートとの間でマッチングを行うことで、処理前の画像から対象物及びエンドエフェクタ11Aの像を抽出してもよい。また、領域ベースの場合、画像処理部44は、処理前の画像において、エッジ及びテクスチャ等に基づき、各領域を特定してもよい。さらに、画像処理部44は、特定した領域に基づき、処理前の画像と対象物及びエンドエフェクタ11Aの画像のテンプレートとの間でマッチングを行うことで、処理前の画像から対象物及びエンドエフェクタ11Aの像を抽出してもよい。対象物及びエンドエフェクタ11Aの画像のテンプレートは、第四記憶部45に予め記憶されていてもよい。 For example, in the case of feature-based, the image processing unit 44 may extract feature points such as edges and corners from the image before processing and calculate the feature amount of the feature points. Further, the image processing unit 44 performs matching between the image before processing and the template of the image of the object and the end effector 11A based on the feature amount of the feature point, so that the image before processing is used as the object and the end. The image of the effector 11A may be extracted. Further, in the case of region-based, the image processing unit 44 may specify each region in the image before processing based on the edge, texture, and the like. Further, the image processing unit 44 performs matching between the image before processing and the template of the image of the object and the end effector 11A based on the specified area, so that the object and the end effector 11A from the image before processing are matched. The image of may be extracted. The template of the image of the object and the end effector 11A may be stored in advance in the fourth storage unit 45.

第四記憶部45は、第一記憶部40等と同様に、記憶装置によって実現される。第四記憶部45は、撮像装置70によって撮像された画像データ、画像処理部44によって処理された処理画像データ、並びに、対象物及びエンドエフェクタ11Aの画像のテンプレート等を記憶する。 The fourth storage unit 45 is realized by a storage device in the same manner as the first storage unit 40 and the like. The fourth storage unit 45 stores the image data captured by the image pickup apparatus 70, the processed image data processed by the image processing unit 44, the template of the image of the object and the end effector 11A, and the like.

また、本変形例に係る演算部36Aは、ロボット10Aの動作情報と当該動作情報に対応する修正情報とを用いて機械学習する。また、演算部36Aは、ロボット10Aの動作情報を入力データとし、当該動作情報に対応する指令を出力データとする。本変形例では、ロボット10Aの動作情報は、ロボット10Aのエンドエフェクタ11Aの動作データと、撮像装置70によって撮像された対象物の画像データとを含む。当該画像データは、エンドエフェクタ11Aと対象物との位置関係、及び、エンドエフェクタ11Aによる対象物の処理状況等のエンドエフェクタ11Aの動作情報を示す。本変形例では、画像データは、画像処理部44による処理済みの処理画像データであるが、処理前の画像データであってもよい。処理画像データを用いることによって、ニューラルネットワークの出力精度の向上が可能である。 Further, the calculation unit 36A according to this modification performs machine learning using the operation information of the robot 10A and the correction information corresponding to the operation information. Further, the calculation unit 36A uses the operation information of the robot 10A as input data, and uses the command corresponding to the operation information as output data. In this modification, the motion information of the robot 10A includes the motion data of the end effector 11A of the robot 10A and the image data of the object imaged by the imaging device 70. The image data shows the operation information of the end effector 11A such as the positional relationship between the end effector 11A and the object and the processing status of the object by the end effector 11A. In this modification, the image data is the processed image data processed by the image processing unit 44, but may be the image data before processing. By using the processed image data, it is possible to improve the output accuracy of the neural network.

例えば、機械学習では、演算部36Aのニューラルネットワークにおいて、エンドエフェクタ11Aの動作データ及び対象物の画像データが入力データとされ、これらのデータの検出時に実行された修正情報が教師データとされる。データの入出力時、ニューラルネットワークは、エンドエフェクタ11Aの動作データ及び対象物の画像データの入力を受け付け、ロボット10Aに次に実行させるための実行動作修正指令を出力する。 For example, in machine learning, in the neural network of the arithmetic unit 36A, the operation data of the end effector 11A and the image data of the object are used as input data, and the correction information executed at the time of detecting these data is used as the teacher data. At the time of input / output of data, the neural network accepts the input of the operation data of the end effector 11A and the image data of the object, and outputs an execution operation correction command for causing the robot 10A to execute next.

演算部36Aの構成の一例を説明する。図11は、変形例1に係る演算部36Aの構成の一例を示す図である。図11に示すように、演算部36Aは、機械学習モデル36Aaと、データ生成部36bと、データ入力部36cと、学習評価部36dとを含む。 An example of the configuration of the calculation unit 36A will be described. FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of the calculation unit 36A according to the first modification. As shown in FIG. 11, the calculation unit 36A includes a machine learning model 36Aa, a data generation unit 36b, a data input unit 36c, and a learning evaluation unit 36d.

本例でも、ロボット10Aが所定の動作を1回実行する間、各指令及び各データは所定のサンプリング間隔で取得される。例えば、修正情報検出部35は、修正動作指令Pmの時系列データPm〜Pmを当該サンプリング間隔で取得する。動作情報検出装置50は、エンドエフェクタ11Aの検出データを当該サンプリング間隔で取得し、動作情報演算部43は、当該検出データを演算することで、エンドエフェクタ11Aの動作データPdの時系列データPd〜Pdを取得する。また、撮像装置70は、対象物が撮像された画像データを当該サンプリング間隔で取得し、画像処理部44は、画像データを画像処理することで、画像処理済みの処理画像データIpの時系列データIp〜Ipを取得する。 In this example as well, each command and each data are acquired at a predetermined sampling interval while the robot 10A executes a predetermined operation once. For example, the correction information detector 35, the time-series data Pm 0 Pm u corrective action command Pm is obtained at the sampling interval. The operation information detection device 50 acquires the detection data of the end effector 11A at the sampling interval, and the operation information calculation unit 43 calculates the detection data, so that the time series data Pd 0 of the operation data Pd of the end effector 11A to get the ~Pd u. Further, the image pickup apparatus 70 acquires the image data in which the object is captured at the sampling interval, and the image processing unit 44 performs image processing on the image data to time-series data of the processed image data Ip that has been image-processed. to get the Ip 0 ~Ip u.

機械学習時の演算部36Aの処理を説明する。データ生成部36bは、第一記憶部40の動作データPdの時系列データPd〜Pdと、第四記憶部45の処理画像データIpの時系列データIp〜Ipとを用いて、学習データLdの時系列データLd〜Ldを生成する。時系列データLdは、時系列データPd及びIpを用いて生成される。また、データ生成部36bは、第二記憶部41の修正動作指令Pmの時系列データPm〜Pmから教師データpnの時系列データpn〜pnを生成する。 The processing of the calculation unit 36A at the time of machine learning will be described. Data generating unit 36b, by using the time series data Pd 0 -PD u operation data Pd of the first storage unit 40, and a time series data Ip 0 ~Ip u processing image data Ip of the fourth memory unit 45, The time series data Ld 0 to Ld u of the training data Ld is generated. Time-series data Ld i is generated using the time-series data Pd i and Ip i. Also, the data generating unit 36b generates the time-series data pn 0 to PN u teacher data pn from the time-series data Pm 0 Pm u modification operation command Pm of the second storage unit 41.

データ入力部36cは、機械学習モデル36Aaのニューラルネットワークの入力層の各ニューロンに学習データLdの時系列データLd〜Ldを順次入力する。ニューラルネットワークは、サンプリング時刻tでの学習データLdの時系列データLdの入力を受けると、次のサンプリング時刻ti+1での実行動作修正指令Pni+1を予測し出力する。 Data input unit 36c sequentially inputs the time-series data Ld 0 to Ld u training data Ld to each neuron of the input layer of the neural network machine learning models 36Aa. Neural network receives the input of the time series data Ld i training data Ld at sampling time t i, which predicts the execution behavior correction command Pn i + 1 at the next sampling time t i + 1 output.

学習評価部36dは、サンプリング時刻ti+1における教師データpnの時系列データpni+1と実行動作修正指令Pni+1とに基づき、ニューラルネットワークのニューロン間の重みを調節する。データ入力部36c及び学習評価部36dは、時系列データLd〜Ldの全てについて上記処理を行う。 The learning evaluation unit 36d adjusts the weights between the neurons of the neural network based on the time-series data pn i + 1 of the teacher data pn at the sampling time ti + 1 and the execution operation correction command Pn i + 1 . Data input unit 36c and the learning evaluation unit 36d for all the time-series data Ld 0 to Ld u performing the above process.

データの入出力時の演算部36Aの処理を説明する。ロボット10Aの動作時、動作情報演算部43は、現在のサンプリング時刻tにおける動作情報検出装置50の検出データを用いて、動作データPdを検出し、演算部36Aに出力する。並行して、画像処理部44は、サンプリング時刻tに撮像装置70によって撮像された画像データを用いて、処理画像データIpを生成し、演算部36Aに出力する。 The processing of the calculation unit 36A at the time of input / output of data will be described. During operation of the robot 10A, the operation information calculation unit 43 uses the detected data of the operation information detecting unit 50 at the current sampling time t i, and detects the operation data Pd i, and outputs to the operation unit 36A. In parallel, the image processing unit 44 uses the image data captured by the imaging device 70 to the sampling time t i, and generates the processed image data Ip i, and outputs to the operation unit 36A.

データ入力部36cは、動作データPd及び処理画像データIpを機械学習モデル36Aaのニューラルネットワークに入力する。ニューラルネットワークは、動作データPd及び処理画像データIpを入力データとすることで、次のサンプリング時刻ti+1における実行動作修正指令Pni+1を出力データとして、動作指令部32に出力する。動作指令部32は、実行動作修正指令Pni+1を反映した実行動作指令を生成する。各サンプリング時刻t〜tu−1において、機械学習モデル36Aaが上記処理を行う。このような機械学習モデル36Aaによる処理には、対象物の処理状態が考慮される。 Data input unit 36c inputs the operation data Pd i and the processed image data Ip i to the neural network machine learning models 36Aa. Neural networks will be able to input data to motion data Pd i and the processed image data Ip i, as output data to perform operation correction command Pn i + 1 at the next sampling time t i + 1, and outputs the operation command unit 32. The operation command unit 32 generates an execution operation command that reflects the execution operation correction command Pni + 1 . At each sampling time t 0 to tu -1 , the machine learning model 36Aa performs the above processing. In such processing by the machine learning model 36Aa, the processing state of the object is taken into consideration.

なお、機械学習モデル36Aaのニューラルネットワークは、実施の形態と同様に、入力データとして、サンプリング時刻tにおける動作データPd及び処理画像データIpと、過去のサンプリング時刻ti−1〜ti−nの動作データPdi−1〜Pdi−n及び処理画像データIi−1〜Ii−nとが入力されるように構成されてもよい。また、変形例1に係る機械装置システム1Aのその他の構成及び動作は、実施の形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。 Note that the neural network machine learning models 36Aa, like the embodiment, as input data, the operation data Pd i and the processed image data Ip i at the sampling time t i, a past sampling time t i-1 ~t i may be configured such that the operational data Pd i-1 ~Pd i-n and processed image data I i-1 ~I i-n of -n is input. Further, since the other configurations and operations of the mechanical device system 1A according to the first modification are the same as those of the embodiment, detailed description thereof will be omitted.

[2−5.効果等]
上述のような変形例1に係る機械装置システム1Aによれば、実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、機械装置システム1Aにおいて、機械学習モデル36Aaは、ロボット10Aの動作情報と当該動作情報に対応する修正情報とを用いて機械学習し、ロボット10Aの動作情報を入力データとし、当該動作情報に対応する指令を出力データとする。ロボット10Aの動作情報は、ロボット10Aのエンドエフェクタ11Aの動作データと、撮像装置70によって撮像された対象物の画像データとを含む。上記構成により、機械学習モデル36Aaは、エンドエフェクタ11Aの動作状態だけでなく、画像から認識される処理対象の対象物の状態、つまり処理状態に対応した出力をすることができる。例えば、ロボット10Aが塗装、溶接、チッピング、研磨又はシーリング等の作業を行う場合、対象物における処理対象の部位の状態に応じて作業の出来映えが変化する。機械学習モデル36Aaは、当該部位を含む画像を入力データとすることで、当該部位の状態に適した出力をすることができる。よって、機械学習モデル36Aaの出力精度が向上する。なお、画像データを含む動作情報を扱う機械学習モデル36Aaは、ロボット以外のいかなる機械装置に用いられてもよい。
[2-5. Effect, etc.]
According to the mechanical device system 1A according to the modification 1 as described above, the same effect as that of the embodiment can be obtained. Further, in the machine device system 1A, the machine learning model 36Aa performs machine learning using the motion information of the robot 10A and the correction information corresponding to the motion information, and uses the motion information of the robot 10A as input data to obtain the motion information. The corresponding command is used as output data. The operation information of the robot 10A includes the operation data of the end effector 11A of the robot 10A and the image data of the object imaged by the imaging device 70. With the above configuration, the machine learning model 36Aa can output not only the operating state of the end effector 11A but also the state of the object to be processed recognized from the image, that is, the processing state. For example, when the robot 10A performs operations such as painting, welding, chipping, polishing, and sealing, the work performance changes depending on the state of the portion to be processed in the object. The machine learning model 36Aa can output an image suitable for the state of the part by using an image including the part as input data. Therefore, the output accuracy of the machine learning model 36Aa is improved. The machine learning model 36Aa that handles motion information including image data may be used in any mechanical device other than a robot.

(変形例2)
実施の形態の変形例2に係る機械装置システム1Bを説明する。本変形例では、機械装置システム1Bは、自身で機械学習モデルに学習させず、与えられた機械学習モデルを用いて処理を行う点で、実施の形態及び変形例1と異なる。以下、本変形例について、実施の形態及び変形例1と異なる点を中心に説明し、実施の形態及び変形例1と同様の点の説明を適宜省略する。
(Modification 2)
The mechanical device system 1B according to the second modification of the embodiment will be described. In this modification, the machine device system 1B is different from the embodiment and the modification 1 in that the machine learning model is not trained by itself and processing is performed using the given machine learning model. Hereinafter, the present modification will be described focusing on the points different from the embodiment and the modification 1, and the description of the same points as the embodiment and the modification 1 will be omitted as appropriate.

[3−1.機械装置システム]
図12は、変形例2に係る機械装置システム1Bの構成の一例を示す機能ブロック図である。図12に示すように、本変形例に係る機械装置システム1Bは、実施の形態に係る機械装置システム1と比較して、制御装置30として制御装置30Bを備える。さらに、制御装置30Bは、実施の形態に係る制御装置30と比較して、修正指令部33、修正情報検出部35、第一記憶部40及び第二記憶部41を備えず、演算部36の代わりに演算部36Bを備える。制御装置30Bの動作決定部31、動作指令部32、駆動指令部34、動作情報処理部37、差異検出部38、補助情報処理部39及び第三記憶部42の構成は、実施の形態と同様である。なお、動作指令部32は、全てのモードにおいて、実行動作指令を駆動指令部34に出力し、訓練モードにおいて、実行動作指令を差異検出部38にも出力する。
[3-1. Mechanical system]
FIG. 12 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the mechanical device system 1B according to the modified example 2. As shown in FIG. 12, the mechanical device system 1B according to the present modification includes the control device 30B as the control device 30 as compared with the mechanical device system 1 according to the embodiment. Further, the control device 30B does not include the correction command unit 33, the correction information detection unit 35, the first storage unit 40, and the second storage unit 41 as compared with the control device 30 according to the embodiment, and the calculation unit 36 Instead, a calculation unit 36B is provided. The configuration of the operation determination unit 31, the operation command unit 32, the drive command unit 34, the operation information processing unit 37, the difference detection unit 38, the auxiliary information processing unit 39, and the third storage unit 42 of the control device 30B is the same as that of the embodiment. Is. The operation command unit 32 outputs an execution operation command to the drive command unit 34 in all modes, and outputs an execution operation command to the difference detection unit 38 in the training mode.

図13は、変形例2に係る演算部36Bの構成の一例を示す図である。図13に示すように、演算部36Bは、機械学習モデル36Baと、データ入力部36cとを含む。演算部36Bは、自動運転モード及び訓練モードにおいて、データの入出力の機能を実行する。データ入力部36cは、動作情報検出装置50及び動作情報処理部37によって検出される機械装置10の動作データを機械学習モデル36Baのニューラルネットワークに入力する。機械学習モデル36Baは、実施の形態の機械学習モデル36aと同様の構成を有するが、機械装置システム1Bの外部での機械学習を通じて生成され、演算部36Bに与えられた機械学習モデルである。例えば、機械学習モデル36Baは、1つの機械装置システム1Bにおいて収集された学習データだけでなく、他の機械装置システムにおいて収集された学習データも用いた機械学習を通じて生成されてもよい。このような機械学習モデル36Baは、多くの学習データを用いて機械学習するため、多様な入力データに対応した出力データを出力することができる。予め生成された機械学習モデル36Baは、演算部36Bの図示しない記憶部等に保持され、新たな機械学習モデルが生成されると、当該機械学習モデルによって更新されてもよい。 FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the calculation unit 36B according to the modification 2. As shown in FIG. 13, the calculation unit 36B includes a machine learning model 36Ba and a data input unit 36c. The calculation unit 36B executes data input / output functions in the automatic operation mode and the training mode. The data input unit 36c inputs the operation data of the machine device 10 detected by the operation information detection device 50 and the operation information processing unit 37 into the neural network of the machine learning model 36Ba. The machine learning model 36Ba has the same configuration as the machine learning model 36a of the embodiment, but is a machine learning model generated through machine learning outside the machine device system 1B and given to the arithmetic unit 36B. For example, the machine learning model 36Ba may be generated through machine learning using not only the learning data collected in one machine learning system 1B but also the learning data collected in another machine learning system. Since such a machine learning model 36Ba uses a lot of learning data for machine learning, it is possible to output output data corresponding to various input data. The machine learning model 36Ba generated in advance is held in a storage unit (not shown) of the calculation unit 36B, and when a new machine learning model is generated, it may be updated by the machine learning model.

[3−2.効果等]
上述のような変形例2に係る機械装置システム1Bによれば、実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、機械装置システム1Bにおいて、機械学習モデル36Baは、機械装置システム1Bの外部から与えられた機械学習モデルであってもよい。このような機械学習モデル36Baは、機械装置システム1Bだけでなく、それ以外のシステム等で収集された学習データを用いた機械学習によって生成され得る。機械学習モデル36Baは、多様な入力データに対応して出力データを出力できるため、そのフレキシビリティを向上することができる。なお、本変形例に係る機械装置システム1Bの構成を、変形例1に適用してもよい。
[3-2. Effect, etc.]
According to the mechanical device system 1B according to the modified example 2 as described above, the same effect as that of the embodiment can be obtained. Further, in the machine learning system 1B, the machine learning model 36Ba may be a machine learning model given from the outside of the machine learning system 1B. Such a machine learning model 36Ba can be generated by machine learning using learning data collected not only by the mechanical device system 1B but also by other systems and the like. Since the machine learning model 36Ba can output output data corresponding to various input data, its flexibility can be improved. The configuration of the mechanical device system 1B according to the present modification may be applied to the modification 1.

(その他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態の例について説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されない。すなわち、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態及び変形例に施したもの、及び、異なる実施の形態及び変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
(Other embodiments)
Although the examples of the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. That is, various modifications and improvements are possible within the scope of the present invention. For example, a form in which various modifications are applied to the embodiments and modifications, and a form constructed by combining components in different embodiments and modifications are also included in the scope of the present invention.

例えば、実施の形態及び変形例において、制御装置の補助情報処理部39は、操作装置20における操作を補助するために、操作装置20を介して操作者に知覚の刺激を与えていたが、これに限定されない。例えば、補助情報処理部39は、操作装置20以外の装置に補助指令を出力し、当該装置に、操作者への知覚の刺激を発生させてもよい。 For example, in the embodiment and the modified example, the auxiliary information processing unit 39 of the control device gives the operator a perceptual stimulus via the operation device 20 in order to assist the operation in the operation device 20. Not limited to. For example, the auxiliary information processing unit 39 may output an auxiliary command to a device other than the operation device 20 to generate a perceptual stimulus to the operator.

例えば、補助情報処理部39は、操作装置20における操作を補助する画像を表示するための補助指令を、出力装置60等の画像出力装置に出力するように構成されてもよい。例えば、図14に示すように、上記補助指令は、出力装置60における操作者の操作用の画面Sにおいて、カメラによって撮像されたロボット10Aの画像上に、操作装置20と指標Ad1及びAd2とを表す画像を重畳表示する指令であってもよい。例えば、指標Ad1及びAd2は、操作装置20の移動方向を示す矢印と移動順序を示す数値とを含んでもよい。よって、操作者は視覚を介して補助を受けることができる。 For example, the auxiliary information processing unit 39 may be configured to output an auxiliary command for displaying an image assisting the operation in the operation device 20 to an image output device such as an output device 60. For example, as shown in FIG. 14, the auxiliary command sets the operating device 20 and the indicators Ad1 and Ad2 on the image of the robot 10A captured by the camera on the screen S for the operation of the operator in the output device 60. It may be a command to superimpose and display the represented image. For example, the indexes Ad1 and Ad2 may include an arrow indicating the moving direction of the operating device 20 and a numerical value indicating the moving order. Therefore, the operator can receive assistance through vision.

また、補助情報処理部39は、操作装置20における操作を補助する音声を出力するための補助指令を、出力装置60等の音声出力装置に出力するように構成されてもよい。よって、操作者は聴覚を介して補助を受けることができる。 Further, the auxiliary information processing unit 39 may be configured to output an auxiliary command for outputting a voice assisting the operation in the operation device 20 to a voice output device such as the output device 60. Therefore, the operator can receive assistance through hearing.

また、実施の形態及び変形例において、操作装置20は、操作者に知覚の刺激を与えるためにハプティクスデバイス23を備えていたが、これに限定されない。操作装置20は、操作者に知覚の刺激を与えるいかなる装置を備えてもよい。例えば、操作装置20は、触覚、温覚、視覚及び聴覚の刺激の少なくとも1つを操作者に与えるように構成されてもよい。操作装置20は、操作装置20の膨張収縮又は伸縮などの変形、及び振動等により触覚の刺激を与え、例えば、空気圧又は液圧により膨張収縮する装置、及び圧電素子などの振動を発生する装置等を備えてもよい。操作装置20は、発熱等により温覚の刺激を与え、例えば、ヒータ等を備えてもよい。操作装置20は、発光及び光の点滅等により視覚の刺激を与え、例えば、LED(Light Emitting Diode)などの光源等を備えてもよい。操作装置20は、発音等により聴覚の刺激を与え、例えば、スピーカ等を備えてもよい。 Further, in the embodiments and modifications, the operating device 20 includes, but is not limited to, the haptics device 23 for giving the operator a perceptual stimulus. The operating device 20 may include any device that stimulates the operator's perception. For example, the operating device 20 may be configured to provide the operator with at least one of tactile, warm, visual and auditory stimuli. The operating device 20 is a device that gives a tactile stimulus by deformation such as expansion / contraction or expansion / contraction of the operating device 20 and vibration, and expands / contracts by air pressure or hydraulic pressure, a device that generates vibration such as a piezoelectric element, and the like. May be provided. The operating device 20 may be provided with, for example, a heater or the like, which stimulates the sense of warmth by generating heat or the like. The operating device 20 may be provided with a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, by giving a visual stimulus by emitting light or blinking light. The operating device 20 may provide an auditory stimulus by pronunciation or the like, and may include, for example, a speaker or the like.

また、実施の形態及び変形例において、制御装置は、訓練モードを手動運転モードにおいて実行するように構成されていたが、自動運転モードにおいても訓練モードを実行するように構成されてもよい。例えば、自動運転モードで実行される所定の動作が自動運転による動作と手動運転による動作とを含む場合、制御装置は、手動運転による動作に対して訓練モード及び非訓練モードからいずれかを選択して実行するように構成されてもよい。 Further, in the embodiment and the modified example, the control device is configured to execute the training mode in the manual operation mode, but may be configured to execute the training mode also in the automatic operation mode. For example, when a predetermined operation executed in the automatic operation mode includes an operation by automatic operation and an operation by manual operation, the control device selects either a training mode or a non-training mode for the operation by manual operation. May be configured to run.

また、実施の形態及び変形例において、制御装置は、自動運転モード時、1つの操作装置20から出力される操作情報に従って、機械装置10及びロボット10Aの動作を修正したが、これに限定されない。制御装置は、2つ以上の操作装置20のから出力される操作情報に従って、機械装置10及びロボット10Aの動作を修正してもよい。例えば、2つ以上の操作装置20に優先順位が設定され、制御装置は、優先順位に従って、2つ以上の操作装置20のから出力される操作情報のうちから修正に採用する操作情報を決定してもよい。又は、制御装置30及び30Aは、2つ以上の操作装置20のから出力される操作情報に対して、加算、減算、平均化、又は、他の統計的処理等の処理を実行し、処理後の操作情報を修正に採用してもよい。 Further, in the embodiments and modifications, the control device modifies the operations of the mechanical device 10 and the robot 10A according to the operation information output from one operation device 20 in the automatic operation mode, but the present invention is not limited to this. The control device may modify the operations of the mechanical device 10 and the robot 10A according to the operation information output from the two or more operation devices 20. For example, a priority is set for two or more operation devices 20, and the control device determines the operation information to be adopted for correction from the operation information output from the two or more operation devices 20 according to the priority. You may. Alternatively, the control devices 30 and 30A execute processing such as addition, subtraction, averaging, or other statistical processing on the operation information output from the two or more operation devices 20, and after the processing. The operation information of may be adopted for the correction.

また、実施の形態及び変形例において、機械学習モデルが機械学習に用いる情報は、自動運転モードのときに取得される情報、具体的には、機械装置10及びロボット10Aの動作情報としての動作データ及び対象物の画像データのうちの少なくとも動作データと、修正情報としての修正動作指令とであったが、これに限定されない。例えば、機械学習モデルは、手動運転モードのときに取得される情報を機械学習に用いてもよい。このような情報は、例えば、操作装置20の操作情報に基づく実行動作指令と、当該実行動作指令に従って動作した機械装置10及びロボット10Aの動作情報としての動作データ及び対象物の画像データのうちの少なくとも動作データとであってもよい。これにより、機械学習モデルは、操作者による機械装置10及びロボット10Aの操作結果も機械学習するため、人の操作に近い出力をすることができる。 Further, in the embodiments and modifications, the information used by the machine learning model for machine learning is the information acquired in the automatic operation mode, specifically, the operation data as the operation information of the machine device 10 and the robot 10A. And at least the operation data of the image data of the object and the correction operation command as the correction information, but the present invention is not limited to this. For example, the machine learning model may use the information acquired in the manual operation mode for machine learning. Such information includes, for example, an execution operation command based on the operation information of the operation device 20, operation data as operation information of the mechanical device 10 and the robot 10A operated according to the execution operation command, and image data of an object. At least it may be operation data. As a result, the machine learning model also machine-learns the operation results of the mechanical device 10 and the robot 10A by the operator, so that the output can be close to that of a human operation.

また、変形例において、ロボット10Aは垂直多関節型ロボットであったが、これに限定されず、例えば、水平多関節型ロボット、極座標型ロボット、円筒座標型ロボット、直角座標型ロボット、垂直多関節型ロボット、又はその他のロボットとして構成されてもよい。 Further, in the modified example, the robot 10A was a vertical articulated robot, but the robot 10A is not limited to this, for example, a horizontal articulated robot, a polar coordinate robot, a cylindrical coordinate robot, a right angle coordinate robot, and a vertical articulated robot. It may be configured as a type robot or other robot.

また、本発明は、制御方法であってもよい。例えば、本発明に係る制御方法は、機械装置を操作するための操作装置から出力される操作情報に従って、前記機械装置を動作させ、前記機械装置の動作を示す第一動作情報を入力データとして機械学習モデルに入力して、前記第一動作情報に対応する前記機械装置の動作の指令を出力させ、前記機械装置の動作と、前記機械学習モデルによって出力される前記指令に対応する前記機械装置の動作との間の差異に基づき、前記操作装置における操作を補助する補助指令を出力し、前記操作装置は、前記操作装置の動作を示す第二動作情報に基づく前記操作情報を出力する。この制御方法によれば、上記機械装置システム等と同様の効果が得られる。このような制御方法は、CPU、LSIなどの回路、ICカード又は単体のモジュール等によって、実現されてもよい。 Further, the present invention may be a control method. For example, in the control method according to the present invention, the machine is operated according to the operation information output from the operation device for operating the machine, and the machine uses the first operation information indicating the operation of the machine as input data. Input to the learning model to output a command for the operation of the machine device corresponding to the first operation information, and the operation of the machine device and the machine device corresponding to the command output by the machine learning model. Based on the difference between the operation and the operation, the auxiliary command for assisting the operation in the operation device is output, and the operation device outputs the operation information based on the second operation information indicating the operation of the operation device. According to this control method, the same effect as that of the above-mentioned mechanical device system or the like can be obtained. Such a control method may be realized by a circuit such as a CPU and an LSI, an IC card, a single module, or the like.

また、本発明は、上記制御方法を実行するためのプログラムであってもよく、上記プログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。 Further, the present invention may be a program for executing the control method, or may be a non-temporary computer-readable recording medium on which the program is recorded. Needless to say, the above program can be distributed via a transmission medium such as the Internet.

また、上記で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。 In addition, the numbers such as the ordinal number and the quantity used above are all exemplified for the purpose of concretely explaining the technique of the present invention, and the present invention is not limited to the illustrated numbers. Further, the connection relationship between the constituent elements is exemplified for concretely explaining the technique of the present invention, and the connection relationship for realizing the function of the present invention is not limited to this.

また、機能ブロック図におけるブロックの分割は一例であり、複数のブロックを一つのブロックとして実現する、一つのブロックを複数に分割する、及び/又は、一部の機能を他のブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数のブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。 Further, the division of blocks in the functional block diagram is an example, and even if a plurality of blocks are realized as one block, one block is divided into a plurality of blocks, and / or some functions are transferred to another block. Good. In addition, a single piece of hardware or software may process the functions of a plurality of blocks having similar functions in parallel or in a time division manner.

1,1A,1B 機械装置システム
10 機械装置
10A ロボット
20 操作装置
22 慣性計測装置
23 ハプティクスデバイス(知覚装置)
30,30A,30B 制御装置
32 動作指令部(動作制御部)
33 修正指令部(修正制御部)
34 駆動指令部(動作制御部、修正制御部)
36,36A,36B 演算部
36a,36Aa,36Ba 機械学習モデル
37 動作情報処理部(処理部)
38 差異検出部(補助部)
39 補助情報処理部(補助部)
40 第一記憶部(記憶部)
41 第二記憶部(記憶部)
50 動作情報検出装置
60 出力装置(知覚装置)
70 撮像装置
100 制御システム
1,1A, 1B Mechanical device system 10 Mechanical device 10A Robot 20 Operation device 22 Inertial measurement unit 23 Haptics device (perceptual device)
30, 30A, 30B Control device 32 Operation command unit (operation control unit)
33 Correction command unit (correction control unit)
34 Drive command unit (motion control unit, correction control unit)
36, 36A, 36B Calculation unit 36a, 36Aa, 36Ba Machine learning model 37 Motion information processing unit (processing unit)
38 Difference detection unit (auxiliary unit)
39 Auxiliary Information Processing Department (Auxiliary Department)
40 First storage unit (memory unit)
41 Second storage unit (memory unit)
50 Operation information detection device 60 Output device (perception device)
70 Imaging device 100 Control system

Claims (17)

機械装置の制御装置であって、
前記機械装置を操作するための操作装置から出力される操作情報に従って、前記機械装置の動作を制御する動作制御部と、
前記機械装置の動作を示す第一動作情報を入力データとし且つ前記第一動作情報に対応する前記機械装置の動作の指令を出力データとする機械学習モデルを含む演算部と、
前記動作制御部によって制御される前記機械装置の動作と、前記演算部によって出力される前記指令に対応する前記機械装置の動作との間の差異に基づき、前記操作装置における操作を補助する補助指令を出力する補助部とを含み、
前記操作装置は、前記操作装置の動作を示す第二動作情報に基づく前記操作情報を出力する
制御装置。
It is a control device for mechanical devices.
An operation control unit that controls the operation of the mechanical device according to the operation information output from the operation device for operating the mechanical device.
An arithmetic unit including a machine learning model in which the first operation information indicating the operation of the machine device is input data and the operation command of the machine device corresponding to the first operation information is output data.
An auxiliary command that assists the operation of the operation device based on the difference between the operation of the machine device controlled by the operation control unit and the operation of the machine device corresponding to the command output by the calculation unit. Including the auxiliary part that outputs
The operation device is a control device that outputs the operation information based on the second operation information indicating the operation of the operation device.
前記操作装置は、前記操作装置を保持する操作者に知覚の刺激を与える知覚装置を備え、
前記補助部は、前記知覚装置に知覚の刺激を発生させる前記補助指令を前記操作装置に出力する
請求項1に記載の制御装置。
The operating device includes a perceptual device that gives a perceptual stimulus to the operator holding the operating device.
The control device according to claim 1, wherein the auxiliary unit outputs the auxiliary command for generating a perceptual stimulus to the sensory device to the operation device.
前記知覚装置は、触覚の刺激を前記操作者に与えるハプティクスデバイスである
請求項2に記載の制御装置。
The control device according to claim 2, wherein the sensory device is a haptics device that gives a tactile stimulus to the operator.
前記第一動作情報を前記操作装置に出力する処理部をさらに含み、
前記知覚装置は、前記第一動作情報に基づく前記機械装置の動作状態に対応する知覚の刺激を前記操作者に与える
請求項2または3に記載の制御装置。
Further including a processing unit that outputs the first operation information to the operation device,
The control device according to claim 2 or 3, wherein the perceptual device gives the operator a perceptual stimulus corresponding to an operating state of the mechanical device based on the first motion information.
前記補助部は、前記操作装置における操作を補助する画像を表示するための前記補助指令を、画像出力装置に出力する
請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the auxiliary unit outputs the auxiliary command for displaying an image assisting the operation in the operation device to the image output device.
前記補助部は、前記操作装置における操作を補助する音声を出力するための前記補助指令を、音声出力装置に出力する
請求項1〜5のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the auxiliary unit outputs the auxiliary command for outputting a voice assisting the operation in the operation device to the voice output device.
前記操作装置は、慣性計測装置を含み、前記第二動作情報としての前記慣性計測装置の計測データに基づく前記操作情報を出力する
請求項1〜6のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the operation device includes an inertial measurement unit and outputs the operation information based on the measurement data of the inertial measurement unit as the second operation information.
前記操作装置は、3次元空間内で任意の方向に移動自在であるように構成される
請求項1〜7のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the operating device is configured to be movable in an arbitrary direction in a three-dimensional space.
前記第一動作情報は、前記機械装置が対象物に加える力を表す力データを含む
請求項1〜8のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the first operation information includes force data representing a force applied by the mechanical device to an object.
前記第一動作情報は、前記機械装置の位置を表す位置データを含む
請求項1〜9のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 9, wherein the first operation information includes position data representing the position of the mechanical device.
前記第一動作情報は、前記機械装置が処理をする対象物を撮像した画像データを含む
請求項1〜10のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 10, wherein the first operation information includes image data obtained by capturing an image of an object processed by the mechanical device.
前記機械学習モデルは、ニューラルネットワークで構成される
請求項1〜11のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 11, wherein the machine learning model is composed of a neural network.
前記第一動作情報は、前記機械装置の現在の動作と過去の動作とを含む
請求項12に記載の制御装置。
The control device according to claim 12, wherein the first operation information includes a current operation and a past operation of the mechanical device.
前記機械装置の自動運転において、前記操作装置から出力される前記操作情報に従って、前記機械装置の動作を修正する修正制御部と、
前記第一動作情報と、前記修正制御部によって行われた修正を示す修正情報とを記憶する記憶部とをさらに備え、
前記演算部は、前記第一動作情報と前記第一動作情報に対応する前記修正情報とを用いて前記機械学習モデルに機械学習させ、
前記動作制御部は、
前記自動運転において、前記演算部の前記指令に基づき前記機械装置の動作を制御し、
前記機械装置の手動運転において、前記操作情報に従って前記機械装置の動作を制御し、
前記補助部は、前記手動運転において、前記補助指令を出力する
請求項1〜13のいずれか一項に記載の制御装置。
In the automatic operation of the mechanical device, a correction control unit that corrects the operation of the mechanical device according to the operation information output from the operating device, and
Further, a storage unit for storing the first operation information and the correction information indicating the correction made by the correction control unit is provided.
The calculation unit causes the machine learning model to perform machine learning using the first operation information and the correction information corresponding to the first operation information.
The motion control unit
In the automatic operation, the operation of the mechanical device is controlled based on the command of the calculation unit.
In the manual operation of the mechanical device, the operation of the mechanical device is controlled according to the operation information.
The control device according to any one of claims 1 to 13, wherein the auxiliary unit outputs the auxiliary command in the manual operation.
請求項1〜14のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記機械装置を操作するための前記操作装置とを備える
制御システム。
The control device according to any one of claims 1 to 14,
A control system including the operating device for operating the mechanical device.
請求項1〜14のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記機械装置と、
前記機械装置を操作するための前記操作装置とを備える
機械装置システム。
The control device according to any one of claims 1 to 14,
With the mechanical device
A mechanical device system including the operating device for operating the mechanical device.
機械装置を操作するための操作装置から出力される操作情報に従って、前記機械装置を動作させ、
前記機械装置の動作を示す第一動作情報を入力データとして機械学習モデルに入力して、前記第一動作情報に対応する前記機械装置の動作の指令を出力させ、
前記機械装置の動作と、前記機械学習モデルによって出力される前記指令に対応する前記機械装置の動作との間の差異に基づき、前記操作装置における操作を補助する補助指令を出力し、
前記操作装置は、前記操作装置の動作を示す第二動作情報に基づく前記操作情報を出力する
制御方法。
The mechanical device is operated according to the operation information output from the operating device for operating the mechanical device.
The first operation information indicating the operation of the mechanical device is input to the machine learning model as input data, and the operation command of the mechanical device corresponding to the first operation information is output.
Based on the difference between the operation of the mechanical device and the operation of the mechanical device corresponding to the command output by the machine learning model, an auxiliary command for assisting the operation in the operating device is output.
The operation device is a control method that outputs the operation information based on the second operation information indicating the operation of the operation device.
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