JP3413725B2 - ロボット及びロボットの制御方法 - Google Patents
ロボット及びロボットの制御方法Info
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- JP3413725B2 JP3413725B2 JP2000381009A JP2000381009A JP3413725B2 JP 3413725 B2 JP3413725 B2 JP 3413725B2 JP 2000381009 A JP2000381009 A JP 2000381009A JP 2000381009 A JP2000381009 A JP 2000381009A JP 3413725 B2 JP3413725 B2 JP 3413725B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの民生用
あるいは産業用の利用に際し、ロボットの行動パターン
を制御するようなロボット及びロボットの制御方法に関
する。
あるいは産業用の利用に際し、ロボットの行動パターン
を制御するようなロボット及びロボットの制御方法に関
する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】ロボットに行動を教示
する場合、予め所望の行動パターンおよびその順番を全
てプログラム化し、ロボットまたはロボットの制御装置
に記憶させておく必要があった。行動がプログラムによ
り決められている場合、ロボットはプログラムに記述さ
れた行動パターンをそのまま継続的に保って動作する。
従って、ロボットの行動を多様化することができず、ロ
ボットを行動させて表現可能な事象に限りがあり、その
表現力も充分とはいえなかった。
する場合、予め所望の行動パターンおよびその順番を全
てプログラム化し、ロボットまたはロボットの制御装置
に記憶させておく必要があった。行動がプログラムによ
り決められている場合、ロボットはプログラムに記述さ
れた行動パターンをそのまま継続的に保って動作する。
従って、ロボットの行動を多様化することができず、ロ
ボットを行動させて表現可能な事象に限りがあり、その
表現力も充分とはいえなかった。
【０００３】最近、周囲で変化する動的環境に応じてロ
ボットの行動を変更することができる行動制御方式とし
て、障害物回避、徘徊などの基本行動を階層化して制御
するサブサンプションアーキテクチュア（Subsumption
Architecture）方式が提案されている。この方式によれ
ば、上位階層に属する行動が周囲の環境に適応せず、失
敗に終わった場合に、ロボットに下位階層に属する行動
とることを常に誘発することができる。しかし、逆に、
下位階層に属する行動が失敗した場合には、ロボットに
上位階層に属する行動をとることを積極的に誘発する行
動制御が困難である。
ボットの行動を変更することができる行動制御方式とし
て、障害物回避、徘徊などの基本行動を階層化して制御
するサブサンプションアーキテクチュア（Subsumption
Architecture）方式が提案されている。この方式によれ
ば、上位階層に属する行動が周囲の環境に適応せず、失
敗に終わった場合に、ロボットに下位階層に属する行動
とることを常に誘発することができる。しかし、逆に、
下位階層に属する行動が失敗した場合には、ロボットに
上位階層に属する行動をとることを積極的に誘発する行
動制御が困難である。
【０００４】また、サブサンプションアーキテクチュア
方式によれば、行動パターンは階層的な行動の積み重ね
により与えられるが、各階層に含まれる行動パターンが
固定化されるため、行動パターンの多様性に制約が生じ
てしまう。このように、サブサンプションアーキテクチ
ュア方式においては、ロボットの行動パターンの単調化
が避けられず、ロボットの動作が有する表現力も限られ
たものになってしまう。
方式によれば、行動パターンは階層的な行動の積み重ね
により与えられるが、各階層に含まれる行動パターンが
固定化されるため、行動パターンの多様性に制約が生じ
てしまう。このように、サブサンプションアーキテクチ
ュア方式においては、ロボットの行動パターンの単調化
が避けられず、ロボットの動作が有する表現力も限られ
たものになってしまう。
【０００５】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、ロボットの動作を多様化し、
動作により表現可能な事象を増やし、しかもロボットの
動作の表現力を高めることができるロボット及びロボッ
トの制御方法を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、ロボットの動作を多様化し、
動作により表現可能な事象を増やし、しかもロボットの
動作の表現力を高めることができるロボット及びロボッ
トの制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るロボットは、所定の動作に対応する複
数の状態の間を遷移するようにロボットの動作を制御す
る制御装置を有するロボットであって、前記複数の状態
の内、２つの状態の間を遷移する際の２つ以上の動作を
定義しておき、前記ロボットの動作を確率的に選択する
手段と、確率的に選択された前記動作を前記ロボットに
行わせる制御手段とを具備する。
に、本発明に係るロボットは、所定の動作に対応する複
数の状態の間を遷移するようにロボットの動作を制御す
る制御装置を有するロボットであって、前記複数の状態
の内、２つの状態の間を遷移する際の２つ以上の動作を
定義しておき、前記ロボットの動作を確率的に選択する
手段と、確率的に選択された前記動作を前記ロボットに
行わせる制御手段とを具備する。
【０００７】また、本発明に係るロボットの制御方法
は、所定の動作に対応する複数の状態の間を遷移するよ
うにロボットの動作を制御するロボットの制御方法であ
って、前記複数の状態の内、２つの状態の間を遷移する
際の２つ以上の動作を定義しておき、前記ロボットの動
作を確率的に選択する工程と、確率的に選択された前記
動作を前記ロボットに行わせる制御工程とを具備する
は、所定の動作に対応する複数の状態の間を遷移するよ
うにロボットの動作を制御するロボットの制御方法であ
って、前記複数の状態の内、２つの状態の間を遷移する
際の２つ以上の動作を定義しておき、前記ロボットの動
作を確率的に選択する工程と、確率的に選択された前記
動作を前記ロボットに行わせる制御工程とを具備する
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明に係るロボット制御方法が適用され
るロボット１の外形を例示する図であって、（Ａ）はロ
ボット１の正面図を示し、（Ｂ）はロボット１の上面図
を示し、（Ｃ）はロボット１の側面図を示す。
る。図１は、本発明に係るロボット制御方法が適用され
るロボット１の外形を例示する図であって、（Ａ）はロ
ボット１の正面図を示し、（Ｂ）はロボット１の上面図
を示し、（Ｃ）はロボット１の側面図を示す。
【００１８】図１（Ａ）〜（Ｃ）に例示するように、ロ
ボット１は、本発明に係るロボット制御方法によりそれ
ぞれ制御され、駆動される４本の脚１０ａ〜１０ｄを有
する。
ボット１は、本発明に係るロボット制御方法によりそれ
ぞれ制御され、駆動される４本の脚１０ａ〜１０ｄを有
する。
【００１９】ロボット１の「寝る（状態１；Sleepin
g）」、「座る（状態２；Sitting ）」、「波打つ（状
態３；Waving）」或いは「手を振る（状態３；Wavin
g）」、「立つ（状態４；Standing）」および「歩く
（状態５；Walking ） 」といった基本的な動作は「状
態（図４等）」として定義される。また、ロボット１
は、これらの状態の間を状態遷移する際には、予め定義
され、それぞれ選択される確率に対応する重み係数が付
され、この重み係数に基づいて確率的に選択され、これ
らの状態の間で状態遷移を行う際のロボット１の動作を
規定する「動作アーク」に基づいた動作を行う。
g）」、「座る（状態２；Sitting ）」、「波打つ（状
態３；Waving）」或いは「手を振る（状態３；Wavin
g）」、「立つ（状態４；Standing）」および「歩く
（状態５；Walking ） 」といった基本的な動作は「状
態（図４等）」として定義される。また、ロボット１
は、これらの状態の間を状態遷移する際には、予め定義
され、それぞれ選択される確率に対応する重み係数が付
され、この重み係数に基づいて確率的に選択され、これ
らの状態の間で状態遷移を行う際のロボット１の動作を
規定する「動作アーク」に基づいた動作を行う。
【００２０】図２は、図１に示したロボット１において
本発明に係るロボット制御方法を実現するために用いら
れる制御部１２の構成を示す図である。
本発明に係るロボット制御方法を実現するために用いら
れる制御部１２の構成を示す図である。
【００２１】図２に示すように、ロボット１の制御部１
２は、制御回路１４、駆動部１２０ａ〜１２０ｄおよび
センサ１６から構成される。
２は、制御回路１４、駆動部１２０ａ〜１２０ｄおよび
センサ１６から構成される。
【００２２】制御回路１４は、マイクロプロセッサ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、および、演算処理に必要な周辺回路から
構成され、本発明に係るロボット制御方法を実現するた
めのプログラム（図３）を実行し、予め設定された状態
を定義するデータ、および、センサ１６から入力される
センサデータ等に基づいて、駆動部１２０ａ〜１２０ｄ
に対して脚１０ａ〜１０ｄの動きを示す動作データを供
給する。
ＯＭ、ＲＡＭ、および、演算処理に必要な周辺回路から
構成され、本発明に係るロボット制御方法を実現するた
めのプログラム（図３）を実行し、予め設定された状態
を定義するデータ、および、センサ１６から入力される
センサデータ等に基づいて、駆動部１２０ａ〜１２０ｄ
に対して脚１０ａ〜１０ｄの動きを示す動作データを供
給する。
【００２３】センサ１６は、例えばロボット１の周囲の
環境、例えば光の強度・色、温度、および、周囲にある
壁や他のロボット１との距離を検出し、検出した周囲の
環境に係るセンサデータを制御回路１４に対して出力す
る。
環境、例えば光の強度・色、温度、および、周囲にある
壁や他のロボット１との距離を検出し、検出した周囲の
環境に係るセンサデータを制御回路１４に対して出力す
る。
【００２４】駆動部１２０ａ〜１２０ｄは、それぞれモ
ータおよびモータ駆動回路等から構成され、制御回路１
４から入力された動作データに基づいて脚１０ａ〜１０
ｄを前後・上下に動かす。つまり、制御回路１４および
駆動部１２０ａ〜１２０ｄは協働して、各状態における
ロボット１の動作、および、状態遷移中のロボット動作
を実現する。
ータおよびモータ駆動回路等から構成され、制御回路１
４から入力された動作データに基づいて脚１０ａ〜１０
ｄを前後・上下に動かす。つまり、制御回路１４および
駆動部１２０ａ〜１２０ｄは協働して、各状態における
ロボット１の動作、および、状態遷移中のロボット動作
を実現する。
【００２５】図３は、本発明に係るロボット制御方法を
実現するためのプログラム構成を示す図である。
実現するためのプログラム構成を示す図である。
【００２６】図３に示す状態遷移作成部１４０、パス選
択部１４２、アーク選択部１４４およびデータ送出部１
４６は、状態遷移作成部１４０のＲＯＭに記憶されてお
り、制御回路１４のマイクロプロセッサにより実行され
る。
択部１４２、アーク選択部１４４およびデータ送出部１
４６は、状態遷移作成部１４０のＲＯＭに記憶されてお
り、制御回路１４のマイクロプロセッサにより実行され
る。
【００２７】（１）状態遷移作成部１４０の動作
状態遷移作成部１４０は、ロボット１の動作開始時の状
態（初期状態）から動作終了時の状態（目標状態）に到
るまでに通過する状態を検出し、検出した状態と、状態
の間を遷移する際の動作アークとに基づいて状態遷移図
（図４等）を作成する。
態（初期状態）から動作終了時の状態（目標状態）に到
るまでに通過する状態を検出し、検出した状態と、状態
の間を遷移する際の動作アークとに基づいて状態遷移図
（図４等）を作成する。
【００２８】まず、ロボット１に実現される状態を予め
定義し、ロボット１の動作を直接、定義した各状態間で
遷移させるために、各状態間を遷移する際のロボット１
の動作を示す動作アークを、直接に遷移可能な２つの状
態の間で１つ以上定義する。これらの、定義した動作ア
ークそれぞれには、アーク選択部１４４により選択され
る確率に対応する重み係数を付する。
定義し、ロボット１の動作を直接、定義した各状態間で
遷移させるために、各状態間を遷移する際のロボット１
の動作を示す動作アークを、直接に遷移可能な２つの状
態の間で１つ以上定義する。これらの、定義した動作ア
ークそれぞれには、アーク選択部１４４により選択され
る確率に対応する重み係数を付する。
【００２９】以上のように定義された状態と動作アーク
は状態遷移図に表すことができる。つまり、定義された
２つの状態Ｓｉ，Ｓｊ に対して、状態Ｓｉから状態Ｓ
ｊにロボット１の動作を遷移させる動作アークＡｉｊが
定義される。
は状態遷移図に表すことができる。つまり、定義された
２つの状態Ｓｉ，Ｓｊ に対して、状態Ｓｉから状態Ｓ
ｊにロボット１の動作を遷移させる動作アークＡｉｊが
定義される。
【００３０】動作アークＡｉｊには、重み係数ｗｉｊが
与えられる。最終的な動作パスに含まれる動作アークＡ
ｉｊは、Ｎ個の動作アークＡｋ ｉｊ，（ｋ＝１，…，
Ｎ）から選択可能であり、動作アークＡｋ ｉｊが選択さ
れる確率的重みＰｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）は、下式で表さ
れる。
与えられる。最終的な動作パスに含まれる動作アークＡ
ｉｊは、Ｎ個の動作アークＡｋ ｉｊ，（ｋ＝１，…，
Ｎ）から選択可能であり、動作アークＡｋ ｉｊが選択さ
れる確率的重みＰｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）は、下式で表さ
れる。
【００３１】
【数１】
【００３２】図４に、ロボット１の状態、動作アークお
よび重み係数の関係を示す状態遷移図の例を示す。
よび重み係数の関係を示す状態遷移図の例を示す。
【００３３】例えば、図４に例示するように、ロボット
１が脚１０ａ〜１０ｄを縮めて底面を床につける状態１
（スリーピング；Sleeping）から、ロボット１が脚１０
ａ，１０ｂを縮め、脚１０ｃ，１０ｄを伸ばして脚１０
ｃ，１０ｄ側の底面だけを床につける状態２（シッティ
ング；Sitting ）に状態遷移する際の動作アークには重
み係数ｗ１２が付されている。
１が脚１０ａ〜１０ｄを縮めて底面を床につける状態１
（スリーピング；Sleeping）から、ロボット１が脚１０
ａ，１０ｂを縮め、脚１０ｃ，１０ｄを伸ばして脚１０
ｃ，１０ｄ側の底面だけを床につける状態２（シッティ
ング；Sitting ）に状態遷移する際の動作アークには重
み係数ｗ１２が付されている。
【００３４】また、状態１（スリーピング；Sleeping）
から、ロボット１が脚１０ａ〜１０ｄを延ばして床に対
して底面を平行に保つ状態４（スタンディング；Standi
ng）に状態遷移する際の動作アークには重み係数ｗ１４
が付されている。また、状態２から状態１に状態遷移す
る際の動作アークには重み係数ｗ２１が付されている。
から、ロボット１が脚１０ａ〜１０ｄを延ばして床に対
して底面を平行に保つ状態４（スタンディング；Standi
ng）に状態遷移する際の動作アークには重み係数ｗ１４
が付されている。また、状態２から状態１に状態遷移す
る際の動作アークには重み係数ｗ２１が付されている。
【００３５】状態１，２，４と、他の２状態（ロボット
１が脚１０ａ，１０ｂと脚１０ｃ，１０ｄとを交互に伸
縮する状態３（ウェービング；Waving）、および、ロボ
ット１が歩行する状態５（ウォーキング；Walking ））
との間にも同様に動作アークが定義され、それぞれ重み
係数ｗ２４，ｗ４２，…，ｗ５５が付される。
１が脚１０ａ，１０ｂと脚１０ｃ，１０ｄとを交互に伸
縮する状態３（ウェービング；Waving）、および、ロボ
ット１が歩行する状態５（ウォーキング；Walking ））
との間にも同様に動作アークが定義され、それぞれ重み
係数ｗ２４，ｗ４２，…，ｗ５５が付される。
【００３６】また、図５に、図４において隣接する位置
にあり、他の状態を介さずに直接状態遷移することがで
きる２つの状態間に定義されたＮ個の動作アークの例を
示す。
にあり、他の状態を介さずに直接状態遷移することがで
きる２つの状態間に定義されたＮ個の動作アークの例を
示す。
【００３７】図５に例示するように、状態１と状態２と
の間にはＮ本の動作アークＡ１２が定義されており、こ
れらＮ本の動作アークＡ１２がアーク選択部１４４によ
り選択される確率は、それぞれ確率的重みＰ（１）〜Ｐ
（Ｎ）となる。
の間にはＮ本の動作アークＡ１２が定義されており、こ
れらＮ本の動作アークＡ１２がアーク選択部１４４によ
り選択される確率は、それぞれ確率的重みＰ（１）〜Ｐ
（Ｎ）となる。
【００３８】（２）パス選択部１４２の動作
パス選択部１４２は、状態遷移作成部１４０が作成した
状態遷移図に基づいて、動作パスに含まれる動作アーク
の重み係数の総和が最小になる動作アークの集合を、ロ
ボット１が初期状態から目標状態に到るまでの間に経過
する動作パスとして選択する。つまり、動作パスに含ま
れる直接に遷移可能な２つの隣接する状態の間には、１
つ以上の動作アークが存在しうる。
状態遷移図に基づいて、動作パスに含まれる動作アーク
の重み係数の総和が最小になる動作アークの集合を、ロ
ボット１が初期状態から目標状態に到るまでの間に経過
する動作パスとして選択する。つまり、動作パスに含ま
れる直接に遷移可能な２つの隣接する状態の間には、１
つ以上の動作アークが存在しうる。
【００３９】パス選択部１４２は、図４に示した状態遷
移図に基づいて、ロボット１を初期状態Ｓ０から目標状
態ＳＧへ設定させるとき、最適な動作パスを選択する。
動作パスは、初期状態Ｓ０から出発して、状態から直接
接続している動作アークを経由して目標状態ＳＧへ到達
可能な動作アーク列として定義される。この動作パス
は、一般に複数、存在する。これらの動作パスから、下
式に示す評価関数Ｗを最小にするいずれかを選択する。
移図に基づいて、ロボット１を初期状態Ｓ０から目標状
態ＳＧへ設定させるとき、最適な動作パスを選択する。
動作パスは、初期状態Ｓ０から出発して、状態から直接
接続している動作アークを経由して目標状態ＳＧへ到達
可能な動作アーク列として定義される。この動作パス
は、一般に複数、存在する。これらの動作パスから、下
式に示す評価関数Ｗを最小にするいずれかを選択する。
【００４０】
【数２】
【００４１】
【数３】
【００４２】ここで、上記２式において、Ｍは図４に示
した状態遷移図の状態Ｓｉの総数を示す。また、Ｗ
１は、初期状態Ｓ０から目標状態ＳＧへ到達可能なパス
ｌを構成する動作アークの重み係数の和を示す。また、
ｍ１は、そのパスを構成する動作アークＡｉｊ，（ｉ，
ｊ＝１，２，…，Ｍ，ｉ≠ｊ）の数を表す。
した状態遷移図の状態Ｓｉの総数を示す。また、Ｗ
１は、初期状態Ｓ０から目標状態ＳＧへ到達可能なパス
ｌを構成する動作アークの重み係数の和を示す。また、
ｍ１は、そのパスを構成する動作アークＡｉｊ，（ｉ，
ｊ＝１，２，…，Ｍ，ｉ≠ｊ）の数を表す。
【００４３】以下、パスｌを選択する具体的な処理手段
について説明する。まず、初期設定として、状態Ｓｉを
管理する２つのリスト、閉リストおよび開リストを定義
する。閉リストの初期集合は空集合である。
について説明する。まず、初期設定として、状態Ｓｉを
管理する２つのリスト、閉リストおよび開リストを定義
する。閉リストの初期集合は空集合である。
【００４４】開リストの初期集合として、下式のように
全ての状態Ｓｉ（ｉ＝１，…，Ｍ）を与える。
全ての状態Ｓｉ（ｉ＝１，…，Ｍ）を与える。
【００４５】
【数４】
【００４６】また、下式のように、評価変数の初期値と
して各状態Ｓｉに対応した評価変数Ｄ〔ｉ〕を定義す
る。
して各状態Ｓｉに対応した評価変数Ｄ〔ｉ〕を定義す
る。
【００４７】
【数５】
【００４８】また、下式のように、初期状態Ｓ０を初期
接続状態Ｓｐとする。
接続状態Ｓｐとする。
【００４９】
【数６】
【００５０】次に、開リスト集合、閉リスト集合、評価
変数、接続状態の更新を行う。
変数、接続状態の更新を行う。
【００５１】下式中の式（０．１），（０．２）を用い
て、Ｓｐ＝ＳＧとなるまで、開リスト集合、閉リスト集
合、評価変数、接続状態の更新を繰り返す。
て、Ｓｐ＝ＳＧとなるまで、開リスト集合、閉リスト集
合、評価変数、接続状態の更新を繰り返す。
【００５２】
【数７】
【００５３】ここで、式（０．１）を満足する状態Ｓｉ
を新しい接続状態Ｓｐとして、接続状態Ｓｐを更新す
る。この新たな接続状態Ｓｐを開リスト集合から除き、
閉リスト集合に加える。このとき、旧接続状態Ｓｐ（Ｏ
ＬＤ）は新接続状態Ｓｐ（ＮＥＷ）の親となり、ポイン
ターで接続される。
を新しい接続状態Ｓｐとして、接続状態Ｓｐを更新す
る。この新たな接続状態Ｓｐを開リスト集合から除き、
閉リスト集合に加える。このとき、旧接続状態Ｓｐ（Ｏ
ＬＤ）は新接続状態Ｓｐ（ＮＥＷ）の親となり、ポイン
ターで接続される。
【００５４】
【数８】
【００５５】この新接続状態Ｓｐを介して、式（０．
２）より評価変数Ｄ〔ｉ〕を更新する。
２）より評価変数Ｄ〔ｉ〕を更新する。
【００５６】さらに、閉リスト内に目標状態ＳＧからポ
インターをたどって、初期状態Ｓ０に到る状態列ｌ＝Ｓ
Ｇ，…，Ｓｉ，…，Ｓｉ，…，Ｓ０が得られる。このと
き、ロボットの初期状態Ｓ０から目標状態ＳＧまでの動
作パスは、閉リスト内のポインターを逆にたどりること
により、下式のように求められる。
インターをたどって、初期状態Ｓ０に到る状態列ｌ＝Ｓ
Ｇ，…，Ｓｉ，…，Ｓｉ，…，Ｓ０が得られる。このと
き、ロボットの初期状態Ｓ０から目標状態ＳＧまでの動
作パスは、閉リスト内のポインターを逆にたどりること
により、下式のように求められる。
【００５７】
【数９】
【００５８】以上のように、初期状態Ｓ０を除き、動作
パスが経由する状態Ｓｉに対応するＡｉ，ｉを必ず選択
する。
パスが経由する状態Ｓｉに対応するＡｉ，ｉを必ず選択
する。
【００５９】図６は、パス選択部１４２の処理を示すフ
ローチャートである。図６に示すように、パス選択部１
４２は、初期設定として、開リスト集合（OPEN）の要素
を全状態とし、閉リスト集合（CLOSED）を空とする（Ｓ
１）。また、初期接続状態をＳ０とする（Ｓ２）。
ローチャートである。図６に示すように、パス選択部１
４２は、初期設定として、開リスト集合（OPEN）の要素
を全状態とし、閉リスト集合（CLOSED）を空とする（Ｓ
１）。また、初期接続状態をＳ０とする（Ｓ２）。
【００６０】目標状態と接続状態が一致するならば、目
標状態にすでに到達したことになるので、状態探索を終
了する（Ｓ３）。
標状態にすでに到達したことになるので、状態探索を終
了する（Ｓ３）。
【００６１】閉リスト集合内で目標状態から初期状態へ
ポインターをたどり、逆向きに初期状態から目標状態へ
ソーティングし直す（Ｓ７）。
ポインターをたどり、逆向きに初期状態から目標状態へ
ソーティングし直す（Ｓ７）。
【００６２】以上の各処理により、状態間を結ぶ動作ア
ーク列が生成され、パス選択部１４２の実行が終了す
る。
ーク列が生成され、パス選択部１４２の実行が終了す
る。
【００６３】もし、目標状態と接続状態が一致しなけれ
ば、開リスト集合の中で、評価変数を最小にする状態を
新しい接続状態Ｓｐとし、閉リスト集合内に加える（Ｓ
４）。
ば、開リスト集合の中で、評価変数を最小にする状態を
新しい接続状態Ｓｐとし、閉リスト集合内に加える（Ｓ
４）。
【００６４】開リスト内の評価変数を新しい接続状態Ｓ
ｐを用いて更新する（Ｓ５）。
ｐを用いて更新する（Ｓ５）。
【００６５】さらに、接続状態Ｓｐを開リスト内から閉
リスト内に加え、Ｓ３の処理に戻る（Ｓ６）。なお、Ｓ
３の条件が満たされるまで、Ｓ４〜Ｓ６の処理が繰り返
される。
リスト内に加え、Ｓ３の処理に戻る（Ｓ６）。なお、Ｓ
３の条件が満たされるまで、Ｓ４〜Ｓ６の処理が繰り返
される。
【００６６】（３）アーク選択部１４４の動作
アーク選択部１４４は、パス選択部１４２が選択した動
作パスに含まれる動作アークのいずれかを、動作アーク
それぞれに付された重み係数に基づいて確率的に選択す
る。つまり、アーク選択部１４４は、動作パスに含ま
れ、直接に遷移可能な２つの状態の間それぞれに存在す
る１つ以上の動作アークのいずれかをそれぞれ選択し、
最終的な動作パスを決定する。
作パスに含まれる動作アークのいずれかを、動作アーク
それぞれに付された重み係数に基づいて確率的に選択す
る。つまり、アーク選択部１４４は、動作パスに含ま
れ、直接に遷移可能な２つの状態の間それぞれに存在す
る１つ以上の動作アークのいずれかをそれぞれ選択し、
最終的な動作パスを決定する。
【００６７】アーク選択部１４４は、パス選択部１４２
が選択した動作パスに対して、動作パス中の動作アーク
Ａｉｊそれぞれが複数個ずつ含む動作アークＡｋ ｉｊの
中から、一つの動作アークを確率的に選択する。
が選択した動作パスに対して、動作パス中の動作アーク
Ａｉｊそれぞれが複数個ずつ含む動作アークＡｋ ｉｊの
中から、一つの動作アークを確率的に選択する。
【００６８】この選択の処理手順は、まず、数値
〔Ｒ０，Ｒ１〕の範囲で一様な乱数を考え、動作アーク
Ａｋ ｉｊに対応する領域〔ｓＫ，ｅＫ 〕を下式のよう
に定義する。
〔Ｒ０，Ｒ１〕の範囲で一様な乱数を考え、動作アーク
Ａｋ ｉｊに対応する領域〔ｓＫ，ｅＫ 〕を下式のよう
に定義する。
【００６９】
【数１０】
【００７０】ここで、上式において、Ｐｔは、確率係数
を示し、Ｐ０＝０である。一様乱数の値ｖが、ｓＫ≦ｖ
＜ｅＫの範囲にある場合において、一様乱数の値ｖに対
応する動作アークＡｋ ｉｊを選択する。この選択によ
り、ロボットの初期状態Ｓ０から目標状態ＳＧまでの動
作パスは、選択された動作アークＡｋ ｉｊを用いて下式
のように定義される。
を示し、Ｐ０＝０である。一様乱数の値ｖが、ｓＫ≦ｖ
＜ｅＫの範囲にある場合において、一様乱数の値ｖに対
応する動作アークＡｋ ｉｊを選択する。この選択によ
り、ロボットの初期状態Ｓ０から目標状態ＳＧまでの動
作パスは、選択された動作アークＡｋ ｉｊを用いて下式
のように定義される。
【００７１】
【数１１】
【００７２】（４）データ送出部１４６の動作
データ送出部１４６は、アーク選択部１４４が決定した
動作パスに含まれる動作アークそれぞれが示すロボット
１の動作を実現するために駆動部１２０ａ〜１２０ｄに
与えるべき動作データを経時的に生成し、駆動部１２０
ａ〜１２０ｄに供給する。
動作パスに含まれる動作アークそれぞれが示すロボット
１の動作を実現するために駆動部１２０ａ〜１２０ｄに
与えるべき動作データを経時的に生成し、駆動部１２０
ａ〜１２０ｄに供給する。
【００７３】アーク選択部１４４の動作説明において示
したように、ロボット１の初期状態Ｓ０から目標状態Ｓ
Ｇまでの動作アークＡｋ ｉｊ列が出力される。
したように、ロボット１の初期状態Ｓ０から目標状態Ｓ
Ｇまでの動作アークＡｋ ｉｊ列が出力される。
【００７４】データ送出部１４６は、目標状態ＳＧから
目標状態ＳＧへの動作アークＡｋ Ｇ Ｇ を、アーク選択
部１４４による動作アーク選択と同様の手続きで選択
し、動作アーク列（０．３）の最後に追加する。従っ
て、データ送出部１４６により最終的に以下の動作アー
ク列が生成される。
目標状態ＳＧへの動作アークＡｋ Ｇ Ｇ を、アーク選択
部１４４による動作アーク選択と同様の手続きで選択
し、動作アーク列（０．３）の最後に追加する。従っ
て、データ送出部１４６により最終的に以下の動作アー
ク列が生成される。
【００７５】
【数１２】
【００７６】図７は、図４に示した状態遷移図に重み係
数を付し、状態３を初期状態とし、状態４を目標状態と
した状態遷移図である。
数を付し、状態３を初期状態とし、状態４を目標状態と
した状態遷移図である。
【００７７】図８は、図７に示した状態遷移図に基づい
て、状態遷移作成部１４０、パス選択部１４２、アーク
選択部１４４およびデータ送出部１４６により決定され
る動作アーク列を示す図である。
て、状態遷移作成部１４０、パス選択部１４２、アーク
選択部１４４およびデータ送出部１４６により決定され
る動作アーク列を示す図である。
【００７８】図７および図８に示すように、データ送出
部１４６は、この動作アーク列が示す動作をロボット１
にさせるために駆動部１２０ａ〜１２０ｄそれぞれに与
えるべき経時的な動作データを生成し、駆動部１２０ａ
〜１２０ｄそれぞれに対して供給する。
部１４６は、この動作アーク列が示す動作をロボット１
にさせるために駆動部１２０ａ〜１２０ｄそれぞれに与
えるべき経時的な動作データを生成し、駆動部１２０ａ
〜１２０ｄそれぞれに対して供給する。
【００７９】ただし、初期状態Ｓ０と目標状態ＳＧが一
致した場合、動作アーク列Ａｋ ＧＧが生成されるが、こ
のとき動作アーク列Ａｋ ＧＧに対応する動作データは駆
動部１２０ａ〜１２０ｄに対して供給されない。この場
合、特に状態が変わらず、無駄な処理を省くことができ
る。
致した場合、動作アーク列Ａｋ ＧＧが生成されるが、こ
のとき動作アーク列Ａｋ ＧＧに対応する動作データは駆
動部１２０ａ〜１２０ｄに対して供給されない。この場
合、特に状態が変わらず、無駄な処理を省くことができ
る。
【００８０】以下、ロボット１の動作を説明する。制御
部１２の状態遷移作成部１４０は、ロボット１の初期状
態から目標状態に到るまでに通過する状態を検出し、検
出した状態と、状態の間を遷移する際の動作アークとに
基づいて、例えば図４に示した状態遷移図を作成し、動
作アークそれぞれに、式１に示した確率的重みＰk にそ
れぞれ対応する重み係数ｗｉｊを付加する。
部１２の状態遷移作成部１４０は、ロボット１の初期状
態から目標状態に到るまでに通過する状態を検出し、検
出した状態と、状態の間を遷移する際の動作アークとに
基づいて、例えば図４に示した状態遷移図を作成し、動
作アークそれぞれに、式１に示した確率的重みＰk にそ
れぞれ対応する重み係数ｗｉｊを付加する。
【００８１】パス選択部１４２は、動作パスに含まれる
動作アークの重み係数の総和が最小になる動作アークの
集合を、式２〜式９および図６に示した手順に従って、
ロボット１が初期状態から目標状態に到るまでの間に経
過する動作パスとして選択する。
動作アークの重み係数の総和が最小になる動作アークの
集合を、式２〜式９および図６に示した手順に従って、
ロボット１が初期状態から目標状態に到るまでの間に経
過する動作パスとして選択する。
【００８２】アーク選択部１４４は、パス選択部１４２
が選択した動作パスに含まれる動作アークのいずれか
を、式１０および式１１に示した手順に従って、動作ア
ークそれぞれに付された重み係数に基づいて確率的に選
択し、最終的な動作パスを決定する。
が選択した動作パスに含まれる動作アークのいずれか
を、式１０および式１１に示した手順に従って、動作ア
ークそれぞれに付された重み係数に基づいて確率的に選
択し、最終的な動作パスを決定する。
【００８３】データ送出部１４６は、アーク選択部１４
４が決定した動作パスに含まれる動作アークそれぞれが
示すロボット１の動作を実現するために駆動部１２０ａ
〜１２０ｄに与えるべき動作データを経時的に生成し、
駆動部１２０ａ〜１２０ｄに供給する。
４が決定した動作パスに含まれる動作アークそれぞれが
示すロボット１の動作を実現するために駆動部１２０ａ
〜１２０ｄに与えるべき動作データを経時的に生成し、
駆動部１２０ａ〜１２０ｄに供給する。
【００８４】駆動部１２０ａ〜１２０ｄは、データ送出
部１４６から供給された動作データに従って脚１０ａ〜
１０ｄを駆動し、初期状態から目標状態に到るまでの各
状態の動作、および、最終的な動作パスに含まれる各動
作アークが示すロボット１の動作を実現する。
部１４６から供給された動作データに従って脚１０ａ〜
１０ｄを駆動し、初期状態から目標状態に到るまでの各
状態の動作、および、最終的な動作パスに含まれる各動
作アークが示すロボット１の動作を実現する。
【００８５】以上説明したように、本発明のロボット行
動制御装置によれば、予め定義された各状態におけるロ
ボット１の動作、および、各状態間それぞれにおいて１
つ以上定義された動作アークが示す状態遷移中のロボッ
ト１の動作に基づいて、ロボット１に複数の動作パター
ンを与えることができる。また、初期状態から目標状態
とを同じにして複数回、ロボット１を動作させても、新
たな初期状態から目標状態に到る動作を行うたびに、ア
ーク選択部１４４により異なる動作アークを含む動作パ
スが最終的に決定されるので、ロボット１の動作が多様
化し、その表現力がより向上する。
動制御装置によれば、予め定義された各状態におけるロ
ボット１の動作、および、各状態間それぞれにおいて１
つ以上定義された動作アークが示す状態遷移中のロボッ
ト１の動作に基づいて、ロボット１に複数の動作パター
ンを与えることができる。また、初期状態から目標状態
とを同じにして複数回、ロボット１を動作させても、新
たな初期状態から目標状態に到る動作を行うたびに、ア
ーク選択部１４４により異なる動作アークを含む動作パ
スが最終的に決定されるので、ロボット１の動作が多様
化し、その表現力がより向上する。
【００８６】なお、以上の説明においては、制御部１２
がロボット１について予め固定的に設定された状態、動
作アークおよび重み係数に基づいて動作パスを決定する
場合について説明したが、例えば、センサ１６から入力
されるセンサデータに基づいて、選択可能な動作アーク
を制限する、あるいは、重み係数の値を動的に変更する
等の変形を施すことにより、周囲の環境に応じてロボッ
ト１の動作パターンを変更することが可能になる。
がロボット１について予め固定的に設定された状態、動
作アークおよび重み係数に基づいて動作パスを決定する
場合について説明したが、例えば、センサ１６から入力
されるセンサデータに基づいて、選択可能な動作アーク
を制限する、あるいは、重み係数の値を動的に変更する
等の変形を施すことにより、周囲の環境に応じてロボッ
ト１の動作パターンを変更することが可能になる。
【００８７】また、制御部１２の各プログラムの動作内
容は例示であって、ロボット１の用途に応じて必要な部
分のみを抽出して用いて、本発明に係るロボット制御方
法を実現してもよい。
容は例示であって、ロボット１の用途に応じて必要な部
分のみを抽出して用いて、本発明に係るロボット制御方
法を実現してもよい。
【００８８】また、上述のようなロボットの制御は、プ
ログラムによって実現でき、また、そのようなプログラ
ムが記録されている記録媒体によっても実現できる。
ログラムによって実現でき、また、そのようなプログラ
ムが記録されている記録媒体によっても実現できる。
【００８９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るロボッ
ト及びロボットの制御方法によれば、ロボットの動作を
多様化することができる。
ト及びロボットの制御方法によれば、ロボットの動作を
多様化することができる。
【００９０】また、本発明に係るロボット及びロボット
の制御方法によれば、ロボットの動作により表現可能な
事象の数を増すことができる。
の制御方法によれば、ロボットの動作により表現可能な
事象の数を増すことができる。
【００９１】また、本発明に係るロボット及びロボット
の制御方法によれば、ロボットの動作の表現力を高める
ことができる。
の制御方法によれば、ロボットの動作の表現力を高める
ことができる。
【図１】本発明に係るロボット制御方法が適用されるロ
ボットの外形を例示する図であって、（Ａ）はロボット
の正面図を示し、（Ｂ）はロボットの上面図を示し、
（Ｃ）はロボットの側面図を示す。
ボットの外形を例示する図であって、（Ａ）はロボット
の正面図を示し、（Ｂ）はロボットの上面図を示し、
（Ｃ）はロボットの側面図を示す。
【図２】図１に示したロボットにおいて本発明に係るロ
ボット制御方法を実現するために用いられる制御部の構
成を示す図である。
ボット制御方法を実現するために用いられる制御部の構
成を示す図である。
【図３】本発明に係るロボット制御方法を実現するため
のプログラム構成を示す図である。
のプログラム構成を示す図である。
【図４】図１に示したロボットの状態、動作アークおよ
び重み係数の関係を例示する状態遷移図を示す図であ
る。
び重み係数の関係を例示する状態遷移図を示す図であ
る。
【図５】図４において隣接する位置にあり、他の状態を
介さずに直接状態遷移することができる２つの状態間に
定義されたＮ個の動作アークの例を示す図である。
介さずに直接状態遷移することができる２つの状態間に
定義されたＮ個の動作アークの例を示す図である。
【図６】図３に示したパス選択部の処理を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図７】図４に示した状態遷移図に重み係数を付し、状
態３を初期状態とし、状態４を目標状態とした状態遷移
図である。
態３を初期状態とし、状態４を目標状態とした状態遷移
図である。
【図８】図７に示した状態遷移図に基づいて、図３に示
した状態遷移作成部、パス選択部、アーク選択部および
データ送出部により決定される動作アーク列を示す図で
ある。
した状態遷移作成部、パス選択部、アーク選択部および
データ送出部により決定される動作アーク列を示す図で
ある。
１ ロボット、１０ａ〜１０ｄ 脚、１２ 制御部、１
２０ａ〜１２０ｄ 駆動部、１４ 制御回路、１４０
状態遷移作成部、１４２ パス選択部、１４４アーク選
択部、１４６ データ送出部、１６ センサ
２０ａ〜１２０ｄ 駆動部、１４ 制御回路、１４０
状態遷移作成部、１４２ パス選択部、１４４アーク選
択部、１４６ データ送出部、１６ センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０５Ｂ 19/4155 Ｇ０５Ｂ 19/4155 Ｘ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B25J 13/00
B25J 5/00
B25J 9/16
G05B 13/02
G05B 19/18
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 所定の動作に対応する複数の状態の間を
遷移するようにロボットの動作を制御する制御装置を有
するロボットであって、 前記複数の状態の内、２つの状態の間を遷移する際の２
つ以上の動作を定義しておき、前記ロボットの動作を確
率的に選択する手段と、 確率的に選択された前記動作を前記ロボットに行わせる
制御手段とを具備することを特徴とするロボット。 - 【請求項２】 所定の動作に対応する複数の状態の間を
遷移するようにロボットの動作を制御するロボットの制
御方法であって、 前記複数の状態の内、２つの状態の間を遷移する際の２
つ以上の動作を定義しておき、前記ロボットの動作を確
率的に選択する工程と、 確率的に選択された前記動作を前記ロボットに行わせる
制御工程とを具備することを特徴とするロボットの制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000381009A JP3413725B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | ロボット及びロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000381009A JP3413725B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | ロボット及びロボットの制御方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26842295A Division JP3413694B2 (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | ロボット制御方法およびロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001219389A JP2001219389A (ja) | 2001-08-14 |
| JP3413725B2 true JP3413725B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=18849098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000381009A Expired - Fee Related JP3413725B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | ロボット及びロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3413725B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4213717B2 (ja) | 2003-11-20 | 2009-01-21 | パナソニック株式会社 | 赤外線電球及び加熱装置 |
| KR101189772B1 (ko) | 2009-12-30 | 2012-10-10 | 한국생산기술연구원 | 쇼 윈도우용 인조물의 제어 장치 및 그 제어 방법 |
| FR2960663B1 (fr) * | 2010-06-01 | 2013-11-01 | Alcatel Lucent | Gestion d'objets par systeme de traitement de l'information |
| KR102355021B1 (ko) * | 2019-04-19 | 2022-01-24 | 한국전자통신연구원 | 가상 환경에서 학습된 지능형 에이전트를 이용하여 실제 사물의 움직임을 제어하는 방법 및 장치 |
-
2000
- 2000-12-14 JP JP2000381009A patent/JP3413725B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001219389A (ja) | 2001-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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