JP3446933B2 - ロボツト装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。

【０００２】発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１〜図１３） 発明の実施の形態 （１）第１実施例（図１〜図６） （２）第２実施例（図７〜図１０） （３）第３実施例（図１１及び図１２） （４）他の実施例（図１〜図１３） 発明の効果

【０００３】

【発明の属する技術分野】本発明はロボツト装置及びそ
の制御方法に関し、例えばＣＰＵを用いて動きの指令や
制御を行うようになされたロボツト装置に適用して好適
なものである。

【０００４】

【従来の技術】従来、ロボツトの多くは、胴体部、脚部
及び頭部等の各構成ユニツトがそれぞれ予め定められた
相関関係で予め定められた状態に結合されることにより
所定の形に組み立てられている。

【０００５】この場合かかる構成のロボツトは、ＣＰＵ
を含むマイクロコンピユータ構成の制御部や、所定の自
由度をもつアクチユエータ及び所定の物理量を検出する
センサ等がそれぞれ所定位置に配置されており、制御部
が各センサの出力及びプログラム等に基づいて各アクチ
ユエータをそれぞれ個別に駆動制御することにより、自
律的に走行し又は所定の動作を行い得るようになされて
いる。

【０００６】これに対して、近年、例えば特開平5-2457
84号公報に開示されているように、複数の関節モジユー
ルと、複数のアームモジユールとを組み合わせることに
より所望形状に構築し得るようになされたロボツトが考
えられている。

【０００７】この場合特開平5-245784号公報に開示され
たロボツトは、各関節モジユールにそれぞれ固有番号を
設定し得る機能を有し、制御部がこれら各関節モジユー
ルとの間の通信により得られる関節モジユールの固有番
号に基づいて各関節モジユールの接続順番を認識し、認
識結果に基づいて制御プログラムを好適なものに書き換
え得るようになされている。

【０００８】これによりこのロボツトにおいては、ロボ
ツトを組み立てる際の作業現場におけるソフトウエア作
成の一連の操作（例えばプログラムのエデイツト、コン
パイル、リンク等）を省略させ得るようになされてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところがかかる構成の
ロボツトにおいては、上述のように制御部が各関節モジ
ユールの接続順番を固有番号に基づいて認識するように
なされているため、関節モジユールの接続順番を変える
際には、これに合わせて各関節モジユールの固有番号を
設定し直さなければならない問題があつた。

【００１０】また上述の特開平5-245784号公報では、マ
ニピユレータ装置を前提としており、このため特開平5-
245784号公報に開示された内容だけでは構成ユニツトを
２つ以上に分岐して接続する場合に対応し得ず、またマ
イクやカメラなどの各種センサに関しても対応し得ない
問題があつた。

【００１１】ここで例えば複数の構成ユニツトから構成
されるロボツトにおいて、当該ロボツトの動作を司る制
御部が、各構成ユニツトの形状や、アクチユエータ及び
各種センサなどの部品がどこに配置され、またどのよう
な性能を有しているか等の動作制御に必要な情報を自動
的に取得することができれば、任意の構成ユニツトが２
つ以上に分岐して結合された場合や、構成ユニツトを新
たに付加若しくは除去し、又は位置を変更した場合にも
制御部が自動的に対応するプログラムを作成し得るよう
にすることができる分、新たな形態のロボツトの構築を
容易化させ得るものと考えられる。

【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、任意の構成ユニツトが２つ以上に分岐して結合され
た場合にも適用できる、新たな形態のロボツトの構築を
容易化させ得るロボツト装置及びその制御方法を提案し
ようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、複数の構成ユニツトから構成され
るロボツト装置において、構成ユニツトを制御する制御
手段と、当該構成ユニツトの形状を決定するための形状
情報と、構成ユニツトに関する位置情報とを記憶する記
憶手段とを設け、制御手段が、形状情報と位置情報とに
基づいて、各構成ユニツト間の結合に関するツリー構造
を作成することにより、ロボツト全体の構造を把握し、
構成ユニツトの動作を制御するようにした。この結果、
このロボツト装置では、任意の構成ユニツトが２つ以上
に分岐して結合された場合にも適用して、各構成ユニツ
トの動作を制御することができる。また本発明において
は、複数の構成ユニツトから構成されるロボツト装置の
制御方法において、当該構成ユニツトの形状を決定する
ための形状情報と、構成ユニツトに関する位置情報とを
記憶する第１のステツプと、記憶した形状情報と位置情
報とに基づいて、各構成ユニツト間の結合に関するツリ
ー構造を作成することにより、当該ロボツト装置全体の
構造を把握し、構成ユニツトの動作を制御する第２のス
テツプとを設けるようにした。この結果、このロボツト
装置の制御方法によれば、任意の構成ユニツトが２つ以
上に分岐して結合された場合にも適用して、各構成ユニ
ツトの動作を制御することができる。

【００１４】さらに本発明においては、複数の論理的構
成ユニツトにより構成されたロボツト装置において、構
成ユニツトを論理的に結びつけた論理構造ツリーを保持
する保持手段と、構成ユニツトを統括し、構成ユニツト
に対して命令を与える統括制御手段と、構成ユニツトの
内部で発生した命令と、論理ツリーにおいて上位の方か
ら入力されてくる命令とを競合させて、論理構造ツリー
の上位から出力された方の命令を優先する選択手段と、
選択した命令を実行する実行手段とを設けるようにし
た。この結果このロボツト装置では、各構成ユニツトの
協調的な動作と、各構成ユニツトの独立した動作とによ
る複雑な動作を達成することができる。さらに本発明に
おいては、複数の論理的構成ユニツトにより構成された
ロボツト装置の制御方法において、構成ユニツトを論理
的に結びつけた論理構造ツリーを保持する第１のステツ
プと、構成ユニツトを統括し、構成ユニツトの内部で発
生した命令と、論理ツリーにおいて上位の方から入力さ
れてくる命令とを競合させて、論理構造ツリーの上位か
ら出力された方の命令を優先する第２のステツプと、選
択した命令を実行する第３のステツプとを設けるように
した。この結果このロボツト装置の制御方法によれば、
各構成ユニツトの協調的な動作と、各構成ユニツトの独
立した動作とによる複雑な動作を達成することができ
る。

【００１５】さらに本発明においては、少なくともアク
チユエータ又は所定の物理量を測定するセンサを含む電
子部品が収納された複数の構成ユニツトにより構成され
たロボツト装置において、構成ユニツトを制御する制御
手段を設け、構成ユニツトが、少なくとも電子部品の特
性情報を表すデータ構造と、制御手段用のプログラムに
よつて決められた所定のデータフオーマツトで表される
第１のデータを、各構成ユニツトの電子部品が用いるデ
ータフオーマツトで表される第２のデータに変換するた
めの変換プログラムをオブジエクトとして記憶する記憶
手段を有し、制御手段が、構成ユニツトの記憶手段から
変換プログラムを読み出し、当該変換プログラムに基づ
いて、制御手段用のプログラムによつて決められた所定
のデータフオーマツトで表される第１のデータを、電子
部品が用いるデータフオーマツトで表される第２のデー
タに変換し、第２のデータに応じた制御信号を電子部品
に送出することにより、電子部品の動作を制御するよう
にした。この結果このロボツト装置では、制御手段用の
プログラムによつて予め決められたデータフオーマツト
に依存せずに、各構成ユニツトを設計することができ
る。さらに本発明においては、少なくともアクチユエー
タ又は所定の物理量を測定するセンサを含む電子部品が
収納された複数の構成ユニツトにより構成されたロボツ
ト装置の制御方法において、少なくとも電子部品の特性
情報を表すデータ構造と、制御手段用のプログラムによ
つて決められた所定のデータフオーマツトで表される第
１のデータを、各構成ユニツトの電子部品が用いるデー
タフオーマツトで表される第２のデータに変換するため
の変換プログラムとを、オブジエクトとして構成ユニツ
トに設けられた記憶手段に記憶させる第１のステツプ
と、構成ユニツトの記憶手段から変換プログラムを読み
出し、当該変換プログラムに基づいて、制御用のプログ
ラムによつて決められた所定のデータフオーマツトで表
される第１のデータを、電子部品が用いるデータフオー
マツトで表される第２のデータに変換し、第２のデータ
に応じた制御信号を電子部品に送出することにより、電
子部品の動作を制御する第２のステツプとを設けるよう
にした。この結果このロボツト装置では、制御手段用の
プログラムによつて予め決められたデータフオーマツト
に依存せずに、各構成ユニツトを設計することができ
る。この結果このロボツト装置の制御方法によれば、制
御手段用のプログラムによつて予め決められたデータフ
オーマツトに依存せずに、各構成ユニツトを設計するこ
とができる。

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１８】（１）第１実施例 図１において、１は全体として第１実施例によるロボツ
トを示し、胴体部ユニツト２の前後左右の４隅にそれぞ
れ太股部ユニツト３Ａ〜３Ｄ及びすね部ユニツト４Ａ〜
４Ｄが順次着脱自在に取り付けられ、かつ胴体部ユニツ
ト２の前端中央部に首部ユニツト５及び頭部ユニツト６
が順次着脱自在に取り付けられている。

【００１９】この場合胴体部ユニツト２の内部には、図
２に示すように、ロボツト１全体の動作を制御するＣＰ
Ｕ（Central Processing Unit ）１０、後述のシリアル
バスを管理するＳＢＨ（Serial Bus Host ）１１、ＨＵ
Ｂ（分配器）１２及びメモリ１３が収納されている。そ
してメモリ１３には、胴体部ユニツト２の幅や長さ等の
形状に関する情報（以下、これを形状情報と呼ぶ）と、
胴体ユニツト２の質量、回転モーメント、回転軸の中心
及び重心位置などの運動を記述するのに必要な情報（以
下、これらをまとめて運動情報と呼ぶ）と、ＨＵＢ１２
の各連結点ｐ１〜ｐ５の位置情報となどがそれぞれ格納
されている。

【００２０】一方胴体部ユニツト２を除く各構成ユニツ
ト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の内部には、それぞ
れＨＵＢ１４と、アクチユエータ及びセンサ等の電子部
品１５と、メモリ１６とが収納されいる。そしてこれら
各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各メ
モリ１６には、対応する構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ
〜４Ｄ、５、６の形状情報及び運動情報と、当該構成ユ
ニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６内に収納された
各電子部品１５の機能及び特性に関する情報（以下、こ
れを特性情報と呼ぶ）となどが格納されている。

【００２１】さらに胴体部ユニツト２のＨＵＢ１２に
は、首部ユニツト５及び各太股部ユニツト３Ａ〜３Ｄの
ＨＵＢ１４がＩＥＥＥ(The Institute of Electrical a
nd Electronics Engineers,Inc) １３９４又はＵＳＢ
（Universal Serial Bus）等のシリアルバス１７を介し
て接続されると共に、これら首部ユニツト５及び各太股
部ユニツト３Ａ〜３ＤのＨＵＢ１４には、それぞれ同様
のシリアルバス１７を介して頭部ユニツト６のＨＵＢ１
４又は対応するすね部ユニツト４Ａ〜４ＤのＨＵＢ１４
が接続されている。

【００２２】これによりこのロボツト１では、ＣＰＵ１
０がＳＢＨ１１及びＨＵＢ１２と各構成ユニツト３Ａ〜
３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６のＨＵＢ１４とを順次介し
て、これら各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６のメモリ１６から当該メモリ１６に格納された各
種情報を読み出し、各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜
４Ｄ、５、６のアクチユエータに制御信号を送出し、又
は各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６のセ
ンサの出力を受信し得るようになされている。

【００２３】従つてこのロボツト１では、ＣＰＵ１０
が、胴体部ユニツト２のメモリ１３に格納されたＨＵＢ
１２の各連結点ｐ１〜ｐ５の位置情報と、胴体部ユニツ
ト２を除く各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６のメモリ１６にそれぞれ格納された形状情報とに
基づいて、胴体部ユニツト２のどの部分にどのような構
成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、５が結合され、またその構成ユ
ニツト３Ａ〜３Ｄ、５にどのような構成ユニツト４Ａ〜
４Ｄ、６が結合されているかといつたロボツト１全体の
構成を自動的に把握し得る一方、胴体部ユニツト２を除
く各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６のメ
モリ１６にそれぞれ格納された運動情報及び特性情報等
に基づいて所望の構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４
Ｄ、５、６内のアクチユエータを駆動させることにより
当該構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６を所
望状態に駆動し、かつこのときのこの構成ユニツト３Ａ
〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の状態を当該構成ユニツト
３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６内のセンサの出力に基
づいてモニタすることができるようになされている。

【００２４】ここで実際上、各構成ユニツト３Ａ〜３
Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６４Ａのメモリ１６には、例えば
対応する電子部品１５を構成するアクチユエータの特性
情報として、当該アクチユエータのタイプ（並進型又は
回転型）や、「回転角度を１〔°〕曲げる場合には10パ
ルス分のパルス信号でなる制御信号が必要である」とい
うような情報が格納されている。

【００２５】そしてＣＰＵ１０は、動作時、このような
情報を各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６
４Ａのメモリ１６から読み出し、読み出した情報に基づ
いて、例えば１〔°〕という角度データを10パルス分の
パルス信号という並進運動の移動距離に変換するための
変換プログラムを作成した後、この変換プログラムに基
づいて得た移動距離に応じた制御信号を構成ユニツト４
Ａに送出することにより、構成ユニツト４Ａのアクチユ
エータの動作を制御するようになされている。

【００２６】なおこの実施例の場合、ＣＰＵ１０は、ど
の構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６に
どの構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６
が結合されているかといつた情報に基づいて、図３に示
すような各構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６間の結合に関するツリーを作成し、これを図４に
示すような有向グラフのデータ構造（以下、これをバー
チヤルロボツトと呼ぶ）のデータとして胴体部ユニツト
２のメモリ１３内に格納するようになされている。

【００２７】またこの実施例の場合、ＣＰＵ１０は、各
構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各
メモリ１３、１６に格納された当該構成ユニツト２、３
Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の形状情報を時分割的に
所定周期で順次読み出すことにより、全体の構造を調査
するようになされている。

【００２８】ここでＣＰＵ１０によるロボツト１の制御
手順を図５に示すフローチヤートを用いて説明する。な
おここでは太股部ユニツト３Ａの電子部品１５に含まれ
るアクチユエータの動作を制御する場合を例に説明す
る。

【００２９】まずＣＰＵ１０は、ステツプＳＰ１よりロ
ボツト１の制御処理を開始し、ステツプＳＰ２におい
て、太股部ユニツト３Ａのメモリ１６から各種情報を読
み出した後、続くステツプＳＰ３において、読み出した
各種情報に基づいて太股部ユニツト３Ａのアクチユエー
タのタイプ（actuator type ）を判断し、太股部ユニツ
ト３Ａのアクチユエータが並進型であると判断した場合
には、ステツプＳＰ４に進む。

【００３０】そしてＣＰＵ１０は、このステツプＳＰ４
において、所定の角度データ（angle ）を並進運動の移
動距離（length）に変換した後、ステツプＳＰ５におい
て当該移動距離（length）に応じた制御信号を太股部ユ
ニツト３Ａのアクチユエータに送出し、ステツプＳＰ６
においてロボツト１の制御処理を終了する。

【００３１】一方ＣＰＵ１０は、ステツプＳＰ３におい
て、太股部ユニツト３Ａのアクチユエータが回転型であ
ると判断した場合には、ステツプＳＰ７に進み、所定の
角度データ（angle ）に応じた制御信号をそのまま太股
部ユニツト３Ａのアクチユエータに送出し、ステツプＳ
Ｐ６においてロボツト１の制御処理を終了する。

【００３２】以上の処理手順は、他の構成ユニツト３Ｂ
〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６についても同様である。

【００３３】ここで実際上、ロボツト１においては、Ｃ
ＰＵ１０は、各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６が胴体部ユニツト２に結合されたときに各種デー
タの読み出しを１回だけ行えばよく、このためこのロボ
ツト１においてＣＰＵ１０は、これ以降は胴体部ユニツ
ト２に結合された他の各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ
〜４Ｄ、５、６に所定のタイミングで移動距離を設定す
るようになされている。

【００３４】以上の構成において、このロボツト１で
は、ＣＰＵ１０が、各構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４
Ａ〜４Ｄ、５、６のメモリ１３、１６にそれぞれ格納さ
れた当該構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６に関する形状情報、運動情報及び特性情報に基づ
いて全体の構造を把握し、各構成ユニツト２、３Ａ〜３
Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の動作を制御する。

【００３５】従つてこのロボツト１では、構成ユニツト
２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の組み合わせによ
らず、ＣＰＵ１０が常にロボツト１全体の構造を把握
し、各構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、
６の動作を制御することができる。

【００３６】ここでロボツトのプログラミングについて
２つのケースを考える。一方はロボツトを制御するプロ
グラムの設計者が自分で使うロボツトの各構成ユニツト
を知つており、またそれをどのように結合して使うかも
知つている場合であり、通常の自律型ロボツトなどのプ
ログラミングはこのケースに該当する。また他方は、ユ
ーザがロボツトの各構成ユニツトを自由に選んで自由に
連結する場合であり、実施例のロボツト１のプログラミ
ングがこのケースに該当する。

【００３７】さらにシステムが自動的に認識したロボツ
ト（バーチヤルロボツト）のどの部分が頭部で、どの部
分が前脚部で、などの意味付けを行う方法も２通り考え
られる。一方は設計者が与える方法で、他方は各構成ユ
ニツト内に記憶している各種情報にこの意味付けの情報
を付加しておくことである。

【００３８】この場合意味付けを行う前者の場合には、
図６（Ａ）に示すようなブループリントロボツト（設計
者が設計したデータ構造のロボツト）１８のどの部位に
位置するある機能を有する１つ以上の構成ユニツトから
構成される各部位を頭部、前脚部などと意味付けした情
報を設計者が与える。図６（Ａ）では、図１のフイジカ
ルロボツト（実ロボツト）１の構成ユニツト５、６がブ
ループリントロボツト１８の頭部、構成ユニツト３Ａ、
４Ａが右前脚部、構成ユニツト３Ｂ、４Ｂが左前脚部、
構成ユニツト３Ｃ、４Ｃが右後脚部、構成ユニツト３
Ｄ、４Ｄが左後脚部、構成ユニツト３Ａ、４Ａ、３Ｂ、
４Ｂが前脚部、構成ユニツト３Ｃ、４Ｃ、３Ｄ、４Ｄが
後脚部、全部で体という意味をもつている。もちろん、
例えば左後脚部をさらに脛部ユニツト４Ｃ及び太股部ユ
ニツト３Ｃのように各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜
４Ｄ、５、６に意味を付けることも可能である。

【００３９】ここでロボツトのプログラミングについて
前者のケースでは、設計者は、ブループリントロボツト
と、バーチヤルロボツトとの間で対応をとることによ
り、ブループリントロボツトのみを使つて実際の各構成
ユニツトとの間で情報のやりとりを行うことができる。

【００４０】一方ロボツトのプログラミングについて後
者のケースでは、自律型のロボツトのプログラムを作る
ことが難しい。これは、そのロボツトがタイヤをもつて
いるのか、又は脚部を何本もつているのかをプログラム
を作るときには分からないからである。

【００４１】しかしながらバーチヤルロボツトの情報を
読み出し、パーソナルコンピユータにデータを転送し、
ツリー構造からパーソナルコンピユータのデイスプレイ
に現在のロボツトの形状を描写することは可能である。

【００４２】従つて、このケースの場合（すなわちこの
実施例のロボツトの場合）では、パーソナルコンピユー
タ上のＧＵＩ(Graphical User Interface ）を用いてイ
ンタラクテイブにロボツトの各構成ユニツトをそれぞれ
動かすことも可能である。この場合実際には、システム
内のバーチヤルロボツトをブループリントロボツトにコ
ピーし、設計者はブループリントロボツトをパーソナル
コンピユータに転送するようにすれば良い。

【００４３】またこのケースの場合、逆にパーソナルコ
ンピユータ側に予め決められた各構成ユニツトを結合さ
せた設計図（これは実際にはデータ構造としてブループ
リントロボツトと同じデータ構造である）をもつてい
て、ロボツトから送られてくる現在の使用構成ユニツト
と設計図上で各構成ユニツトとの形状比較を行い、間違
つた構成ユニツトを使つていたり、結合の順番が間違つ
ていることを、パーソナルコンピユータのデイスプレイ
上に表示したロボツト形状のグラフイクスの対応する場
所をフラツシユさせるなどしてユーザに指摘するように
システムを構築することも可能となる。

【００４４】以上の構成によれば、各構成ユニツト２、
３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６内部にそれぞれ当該構
成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の形状
情報及び運動情報等が格納されたメモリ１３、１６を収
納すると共に、ＣＰＵ１０が各構成ユニツト２、３Ａ〜
３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６のメモリ１３、１６にそれぞ
れ格納された各種情報を必要に応じて読み出し得るよう
にしたことにより、構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ
〜４Ｄ、５、６の結合状態によらずＣＰＵ１０がロボツ
ト１全体の構造を把握し、かつ各構成ユニツト２、３Ａ
〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６を駆動制御することがで
き、かくして任意の構成ユニツトが２つ以上に分岐して
結合された場合にも適用できる、新たな形態のロボツト
の構築を容易化させ得るロボツト装置を実現できる。

【００４５】（２）第２実施例 次に２つの手部、２つの脚部及び頭部とをもつたロボツ
トに対し、当該ロボツト全体に自律性をもたせた場合を
考える。

【００４６】この場合は、図７のような機能ブロツクに
よる実現が考えられる。すなわちオートマトン３０は各
構成ユニツトのセンサの出力に基づいてロボツトの行動
の目標を与える上位のプログラムであり、MoNet ３１
は、図８に示すように、グラフ構造をもち、ロボツトの
姿勢の推移に制約を与える下位のプログラムである。

【００４７】MoNet ３１からの出力は、グラフ構造のNo
de（姿勢、状態）ＳＴ１〜ＳＴ４の時系列であり、これ
らNodeＳＴ１〜ＳＴ４間のEdge（姿勢変化のためのプロ
グラム）Ｅ１〜Ｅ６の内部に頭部及び脚部等の各構成部
分のアクチユエータ（以下、モータとする）を制御する
プログラムが格納されている。ＭＣＧ（Motor Command
Generator ）３２（図７）は、このプログラムを用いて
ロボツト全体における各モータに対するコマンドを生成
し、これをそれぞれ対応するモータに出力する。

【００４８】ここで第２実施例は、ロボツト全体だけで
なく、ロボツトの頭部、各手部及び各脚部等の各構成部
分にもそれぞれこのような自律性をもたせることによ
り、各構成ユニツトが内部に収納されたセンサの出力に
基づいて独立に動作し得るようにすると共に、各構成ユ
ニツトを統括する制御部からこれら各構成ユニツトに与
えられる命令による動作も行い得るようにすることで、
各構成ユニツトの協調的な動作と、各構成ユニツトの独
立した動作とによる複雑な動作を達成しようとするもの
である。

【００４９】図９に２つの手部、２つの脚部及び頭部と
を有する第２実施例によるロボツト４０の構成を示す。
この場合第１実施例では物理的に胴体部ユニツト２から
首部ユニツト５及び頭部ユニツト６からなる頭部と、太
股部ユニツト３Ａ〜３Ｄ及びすね部ユニツト４Ａ〜４Ｄ
からなる４本の脚部とが接続されていたが、この図９は
それを論理的に胴体部４１に手部４２、脚部４３及び頭
部４４が接続され、さらに手部４２及び脚部４３のそれ
ぞれに右及び左の構成部４２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４３
Ｂが接続されているものとする。

【００５０】図１０に図９における各構成部４２、４
３、４２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂの機能を示す。図
７と同様に、構成部４２及び４３は、オートマトン３０
Ａ、MoNet ３１Ａ及びＭＣＧ３２Ａからなり、構成部４
２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂはオートマトン３０Ｂ、
MoNet ３１Ｂ及びＭＣＧ３２Ｂからなる。

【００５１】ただし、各構成部４２、４３、４２Ａ、４
２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂにおいて自分の構成部４１〜４
４、４２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂ内で発生した命令
系とツリー構造で上位のほうから入力されてくる命令の
２種類が存在するため、それらを競合させて選択する第
１のComp５０Ａ、５１Ａ及び第２のComp５０Ｂ、５１Ｂ
なるものが存在する。

【００５２】この出力が自分の機能のMoNet ３１Ａ、３
１Ｂ又はＭＣＧ３２Ａ、３２Ｂに入力されると同時に、
自分の枝部でなる対応する部位４２Ａ、４２Ｂ、４３
Ａ、４３Ｂに入力され、同様の処理が施される。競合
は、通常、上位から出力されるものを優先するものをデ
フオルトとする。

【００５３】ここで一般的に自律型ロボツトには、反射
的な行動と、時間をかけて計画をたてるような行動とを
どのように取り扱うかといつた課題が存在する。

【００５４】図９のように意味をもつたロボツト４０の
論理構造にツリー構造を使うメリツトは、これに対する
答えである。すなわちツリー構造の下の枝（LightHand,
LeftHandなど）は、それぞれ上の枝（Hands,Bodyなど）
が解かなければならない計算量の多い仕事から開放され
る。例えば３次元空間での手の動きの軌道を各関節の角
度に変換する仕事（逆キネマテイクス計算）などは、上
位の枝に配置するものほど計算量が増える。従つて手や
脚に相当する構成ユニツトは、速い反応をすることが可
能となる。

【００５５】以上の構成によれば、任意の構成ユニツト
を２つ以上に分岐して接続することにより組み立てられ
るロボツトにおいて、各構成ユニツトそれぞれに自律性
をもたせることができる。かくするにつきロボツトによ
り複雑な動きをより簡単なプログラムで実行させること
ができる。

【００５６】（３）第３実施例 この第３実施例においては、第１実施例のように、ＣＰ
Ｕ１０が各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、
６の各メモリ１６から形状情報、運動情報及び特性情報
を表すデータ構造を読み出し、当該データ構造に基づい
て各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６毎に
変換プログラムを作成するのではなく、このような変換
プログラムをオブジエクトとして扱い、この変換プログ
ラムを予め各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６の各メモリ６１（図１１）内に記憶させている。

【００５７】すなわち図２との対応部分に同一符号を付
して示す図１１において、各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、
４Ａ〜４Ｄ、５、６の各メモリ６１には、それぞれの構
成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の形状情
報、運動情報及び特性情報を表すデータ構造と、このデ
ータ構造を読み出すための情報読出し用プログラムとし
てインタフエースプログラム（オブジエクト指向ではメ
ソツドと呼ぶので、以下、これをメソツドと呼ぶ）と、
変換プログラムとがオブジエクトとして記憶されてい
る。

【００５８】データ構造を読み出すためのメソツドは、
各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各メ
モリ６１から読み出されたオブジエクトからデータ構造
を読み出すためのものであり、全ての構成ユニツト３Ａ
〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６に対して共通化されてい
る。実際上、このメソツドは、形状情報を読み出すため
のメソツド、運動情報を読み出すためのメソツド及び特
性情報を読み出すためのメソツドのように、各情報毎に
メソツドが定義されており、これによりデータ構造を各
メモリ６１内に任意の順番に記憶させることができるよ
うになされている。

【００５９】変換プログラムは、胴体部ユニツト６２に
収納されているＣＰＵ６３が各構成ユニツト２、３Ａ〜
３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６を制御するために用いるプロ
グラム（以下、これを制御用プログラムと呼ぶ）によつ
て予め各電子部品１５の機能毎に共通に決められた所定
のデータフオーマツトで表される所定のデータ（例えば
電子部品１５の機能としてアクチユエータの場合、どの
構成ユニツトに対してもアクチユエータに与えるデータ
フオーマツトとしては例えば角度データとして与えるよ
うに予め機能毎に決まつている）を、各電子部品１５が
機能毎に用いるデータフオーマツト（例えば長さ）で表
されるデータに変換するためのものであり、電子部品１
５を構成するアクチユエータ等の部品の機能毎（すなわ
ち電子部品１５の機能毎）にメソツドが設定される。

【００６０】従つて各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜
４Ｄ、５、６の各電子部品１５を構成する部品の数（す
なわち電子部品１５の機能数）が１つの場合には、変換
プログラムを構成するメソツドは１つであり、各構成ユ
ニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各電子部品１
５を構成する部品の数が複数の場合には、変換プログラ
ムを構成するメソツドもその数に応じて複数となる。

【００６１】従つて例えば電子部品１５がアクチユエー
タであるとして回転角度による指定が可能であるとする
と、ユーザは使用されているアクチユエータがギアドモ
ータのように回転系のアクチユエータであるのか、又は
超音波リニアモータのように並進型のアクチユエータを
用いてこれを機械系で工夫することで関節を回転させる
ようなものかを意識しない。

【００６２】すなわち回転角度を指定するメソツド（例
えば「void set Angle(Angle Data＆ angle）；」）を
用いて回転角度を設定すれば、制御用プログラムによつ
て予め決められたアクチユエータに与える所定のデータ
フオーマツトで表されるデータ（例えば回転角度デー
タ）は、当該電子部品１５のアクチユエータが用いるデ
ータフオーマツトで表されるデータ（適切な値）に変換
されてシリアスバス１７上にその電子部品用のデータ系
列として転送される。

【００６３】ここでＣＰＵ６３は、各構成ユニツト３Ａ
〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６が胴体部ユニツト６２に結
合されたときに、システムバス１７を介して各構成ユニ
ツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各メモリ６１か
らオブジエクトを読み出してこれを胴体部ユニツト６２
の内部に収納されたメモリ６５内に格納し、各構成ユニ
ツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６に対応したオブジ
エクトに基づいて各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４
Ｄ、５、６の動作を制御するようになされている。

【００６４】ここでＣＰＵ６３によるロボツト１の制御
手順を図１２に示すフローチヤートを用いて説明する。
なおここでは構成ユニツト３Ａの電子部品１５における
アクチユエータの動作を制御する場合を例に説明する。

【００６５】まずＣＰＵ６３は、ステツプＳＰ１よりロ
ボツト１の制御処理を開始し、ステツプＳＰ２におい
て、構成ユニツト３Ａのメモリ６１からオブジエクト
（object）を読み出した後、ステツプＳＰ３において、
制御用プログラムによつて与えられる所定のデータフオ
ーマツトで表される第１のデータとしての所定の角度デ
ータを、構成ユニツト３Ａの電子部品１５におけるアク
チユエータが並進型又は回転型であるか否かに係わら
ず、オブジエクト中の変換プログラムに基づいて当該電
子部品１５におけるアクチユエータが用いるデータフオ
ーマツトで表される第２のデータとしてのデータ（適切
な値（proper value））に変換する。

【００６６】次いでＣＰＵ６３は、ステツプＳＰ４にお
いて、この適切な値（proper value）に応じた制御信号
をシステムバス１７を介して構成ユニツト３Ａに送出す
ることにより、構成ユニツト３Ａの動作を制御し、ステ
ツプＳＰ５においてロボツト１の制御処理を終了する。

【００６７】以上の処理手順は、構成ユニツト３Ｂ〜３
Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６についても同様である。

【００６８】ここでロボツト１においては、ＣＰＵ６３
は、各構成ユニツト３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、４Ａ、４
Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、５、６が胴体部ユニツト６２に結合さ
れたときにオブジエクト（object）の読出しを１回だけ
行えばよく、以降は、胴体部ユニツト６２に結合された
各構成ユニツト３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、
４Ｃ、４Ｄ、５、６のアクチユエータに所定のタイミン
グで所定の角度を設定するようになされている。

【００６９】以上の構成において、このロボツト１で
は、各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の
動作を制御する際、制御用プログラムによつて予め各電
子部品１５の機能毎に決められた所定のデータフオーマ
ツトで表される第１のデータが、各構成ユニツト３Ａ〜
３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各電子部品１５が機能毎に
用いるデータフオーマツトで表される第２のデータに変
換されるので、制御用プログラムによつて予め決められ
たデータフオーマツトに依存せずに、各構成ユニツト３
Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６を設計することができ
る。

【００７０】すなわちこの第３実施例の場合、例えば構
成ユニツト３Ａに代えて別の種類の構成ユニツト３ＡＸ
を構成ユニツト６２に結合させても、この構成ユニツト
３ＡＸを構成ユニツト６２に結合させたとき、構成ユニ
ツト３ＡＸのメモリ６１ＸからＣＰＵ６３にオブジエク
トがダウンロードされるので、ＣＰＵ６３は構成ユニツ
ト３ＡＸのメモリ６１に格納された形状情報、運動情報
及び特性情報に基づいて変換プログラムを作成しなくて
も、このオブジエクトに含まれる変換プログラムに基づ
いて構成ユニツト３ＡＸの動作を制御することができ
る。

【００７１】従つて構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４
Ｄ、５、６の設計者は、各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４
Ａ〜４Ｄ、５、６にそれぞれ都合の良いデータを使用し
得るように構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、
６を設計し、これらデータへ変換する変換プログラムを
各構成ユニツトのメモリに記憶させておくことにより、
各構成ユニツトを設計する際、各構成ユニツト毎に異な
るプログラムを作成する必要がなく、各構成ユニツトの
設計時における作業の煩雑さを大幅に低減させることが
できる。

【００７２】以上の構成によれば、形状情報、運動情報
及び特性情報を表すデータ構造と、全ての構成ユニツト
３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各電子部品１５に対
して共通化され、かつオブジエクトからデータ構造を読
み出すためのメソツドと、制御用プログラムによつて予
め各電子部品１５の機能毎に共通に決められたデータフ
オーマツトで表される第１のデータを、各電子部品１５
が機能毎に用いるデータフオーマツトで表される第２の
データに変換するための変換プログラムとをオブジエク
トとして各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５及
び６の各メモリ６１内に予め記憶させておき、各構成ユ
ニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６を胴体部ユニツ
ト６２に結合させたときに、ＣＰＵ６３が各構成ユニツ
ト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各メモリ６１から
オブジエクトを読み出すようにしたことにより、制御プ
ログラムによつて予め決められたデータフオーマツトに
依存せずに、各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６を設計することができる。かくして各構成ユニツ
トを設計する際の設計の自由度を格段的に向上させるこ
とのできるロボツト１を実現することができる。

【００７３】また上述の構成によれば、形状情報を読み
出すためのメソツド、運動情報を読み出すためのメソツ
ド及び特性情報を読み出すためのメソツドのように各情
報毎にメソツドを定義したので、データ構造を各メモリ
６１内に任意の順番に記憶させることができる。

【００７４】さらに上述の構成によれば、変換プログラ
ム中に新しいメソツドを追加することができるので、構
成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６自体そのも
のを変更せずに、構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、５、６の動
作内容等を容易に変更させることができる。

【００７５】（４）他の実施例 なお上述の第１実施例においては、各構成ユニツト２、
３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の内部にそれぞれその
構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の形
状情報、運動情報及び特性情報等が格納されたメモリ１
３、１６を配設するようにした場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、例えば図２との対応部分に同一
符号を付した図１３に示すように、各構成ユニツト２、
３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６のメモリ７１、７２に
は当該構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、
６の製造会社番号と部品番号とを格納すると共に、上述
の製造会社番号と部品番号とに対応させてその構成ユニ
ツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の形状情報、
運動情報及び特性情報等が格納されたメモリ７３（又は
他の記憶手段）を胴体部ユニツト７４の内部に設け、Ｃ
ＰＵ１０がメモリ７３内に格納された各情報に基づいて
各構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の
ツリー構造を検出するようにしても良い。

【００７６】また上述の第１実施例においては、各構成
ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の形状情
報、運動情報及び特性情報等を記憶する記憶手段として
メモリ１３、１６を適用するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の記憶手段
を適用することができる。この場合各構成ユニツト２、
３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の形状情報、運動情報
及び特性情報のうちの１つ又は全部を別々の記憶手段に
記憶させるようにしても良い。

【００７７】さらに上述の実施例においては、各構成ユ
ニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６のメモリ１
３、１６に格納する当該構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、
４Ａ〜４Ｄ、５、６の形状情報が幅や長さ等である場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば構成
ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６に対して
所定の座標系及び座標軸を想定した場合における１つ以
上の他の構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６と結合される座標系での結合位置と、当該構成ユ
ニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６が回転する
場合には当該回転中心の上記座標系での回転中心位置及
び回転の方向と、並行に運動する場合にはその並進運動
の原点の上記座標系での位置とを形状情報に含むように
しても良い。

【００７８】同様に、各構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、
４Ａ〜４Ｄ、５、６のメモリ１３、１６に格納する当該
構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の運
動情報として、構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４
Ｄ、５、６に対して所定の座標系及び座標軸を想定した
場合における当該座標系でのその構成ユニツト２、３Ａ
〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の質量重心の位置と、当該
構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の質
量と、当該構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、
５、６の回転モーメントの大きさとを含むようにしても
良い。

【００７９】さらに上述の第１及び第２実施例において
は、各構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、
６の結合状態を検出する検出手段をＣＰＵ１０と、各メ
モリ１３、１６と、シリアルバス１７となどで構成する
ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、この他種々の構成を適用できる。

【００８０】さらに上述の第１及び第２実施例において
は、ＣＰＵ１０が、各構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４
Ａ〜４Ｄ、５、６の各メモリ１３、１６に格納された当
該構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の
形状情報を時分割的に所定周期で順次読み出すことによ
り、全体の構造を調査するようにした場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、例えばＣＰＵ１０が、各
構成ユニツト２、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の結
合状態が変化したときに当該結合状態を検出するように
しても良い。

【００８１】さらに上述の第２実施例においては、ロボ
ツトの各構成部４２、４３、４２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、
４３Ｂの機能を図１０のようにするようにした場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、要は単数又は複
数の構成ユニツトから構成されるロボツト装置におい
て、構成ユニツトをツリー構造により論理的に結び付け
て１つ以上の部位を構成する論理手段と、各部位のそれ
ぞれに独立に所定の第１の行動目標を発生させる目標発
生手段と、ツリー構造の上位から出力される第２の行動
目標を入力する入力手段と、第１及び第２の行動目標か
ら１つの第１又は第２の行動目標を選択する選択手段
と、選択手段により選択された第１又は第２の行動目標
をツリー構造の下位へ出力する出力手段と、選択手段に
より選択された第１又は第２の行動目標から現時点の行
動を発生させる発生手段と、現時点の行動から、対応す
る構成ユニツトを駆動させるためのアクチユエータに動
作命令を発生させる動作命令発生手段とでロボツトを構
成するようにすれば良い。

【００８２】さらに上述の第３実施例においては、形状
情報、運動情報及び特性情報を表すデータ構造と、オブ
ジエクト中からデータ構造を読み出すためのメソツド
と、制御用プログラムによつて予め決められた所定のデ
ータフオーマツトで表される所定のデータを、各構成ユ
ニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各電子部品１
５が機能毎に用いるデータフオーマツトで表されるデー
タに変換するための変換プログラムとをオブジエクトと
して構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６の各
メモリ６１内に予め記憶させておいた場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、胴体部ユニツト６２内に
アクチユエータ及びセンサ等の必要な電子部品１５を収
納し、形状情報、運動情報及び位置情報に加えて電子部
品１５の特性情報を表すデータ構造と、オブジエクト中
からデータ構造を読み出すためのメソツドと、制御用プ
ログラムによつて予め決められた所定のデータフオーマ
ツトで表される所定のデータを、胴体部ユニツト２の電
子部品１５が機能毎に用いるデータフオーマツトで表さ
れるデータに変換するための変換プログラムとをオブジ
エクトとして予めメモリ１３内に記憶させておき、メモ
リ１３内からこのオブジエクトを読み出して、オブジエ
クトに基づいて胴体部ユニツト６２の動作を制御するよ
うにしても良い。

【００８３】ここでＣＰＵ６３は、ロボツト１に電源が
投入されたとき、又は胴体部ユニツト６２に結合された
構成ユニツト３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、４
Ｃ、４Ｄ、５、６のうち、いずれか１つ又は複数又は全
てが別の種類の構成ユニツトに取り替えられたときに、
胴体部ユニツト６２のメモリ１３からオブジエクトを読
み出すようになされている。

【００８４】さらに上述の第３実施例においては、形状
情報、運動情報及び特性情報を表すデータ構造と、当該
データ構造を読み出すためのメソツドと、制御用プログ
ラムによつて予め各電子部品１５の機能毎に共通に決め
られた所定のデータフオーマツトで表される第１のデー
タを、各電子部品１５が機能毎に用いるデータフオーマ
ツトで表される第２のデータに変換する変換プログラム
とをオブジエクトとして各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４
Ａ〜４Ｄ、５、６の各メモリ６１に記憶させた場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、オブジエクト以
外の扱いでこれらデータ構造、メソツド及び変換プログ
ラムを各構成ユニツト３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５、６
の各メモリ６１に記憶させても良い。

【００８５】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、複数の構
成ユニツトから構成されるロボツト装置において、構成
ユニツトを制御する制御手段と、当該構成ユニツトの形
状を決定するための形状情報と、構成ユニツトに関する
位置情報とを記憶する記憶手段とを設け、制御手段が、
形状情報と位置情報とに基づいて、各構成ユニツト間の
結合に関するツリー構造を作成することにより、ロボツ
ト全体の構造を把握し、構成ユニツトの動作を制御する
ようにしたことにより、構成ユニツトが２つ以上に分岐
して結合された場合にも適用できる、新たな形態のロボ
ツトの構築を容易化させ得るロボツト装置を実現でき
る。また本発明によれば、複数の構成ユニツトから構成
されるロボツト装置の制御方法において、当該構成ユニ
ツトの形状を決定するための形状情報と、構成ユニツト
に関する位置情報とを記憶する第１のステツプと、記憶
した形状情報と位置情報とに基づいて、各構成ユニツト
間の結合に関するツリー構造を作成することにより、当
該ロボツト装置全体の構造を把握し、構成ユニツトの動
作を制御する第２のステツプとを設けるようにしたこと
により、任意の構成ユニツトが２つ以上に分岐して結合
された場合にも適用できる、新たな形態のロボツトの構
築を容易化させ得るロボツト装置の制御方法を実現でき
る。

【００８６】また本発明によれば、複数の論理的構成ユ
ニツトにより構成されたロボツト装置において、構成ユ
ニツトを論理的に結びつけた論理構造ツリーを保持する
保持手段と、構成ユニツトを統括し、構成ユニツトに対
して命令を与える統括制御手段と、構成ユニツトの内部
で発生した命令と、論理ツリーにおいて上位の方から入
力されてくる命令とを競合させて、論理構造ツリーの上
位から出力された方の命令を優先する選択手段と、選択
した命令を実行する実行手段とを設けるようにしたこと
により、各構成ユニツトの協調的な動作と、各構成ユニ
ツトの独立した動作とによる複雑な動作を達成すること
ができ、かくしてより複雑な動きをより簡単なプログラ
ムで実行させ得るロボツト装置を実現できる。さらに本
発明によれば、複数の論理的構成ユニツトにより構成さ
れたロボツト装置の制御方法において、構成ユニツトを
論理的に結びつけた論理構造ツリーを保持する第１のス
テツプと、構成ユニツトを統括し、構成ユニツトの内部
で発生した命令と、論理ツリーにおいて上位の方から入
力されてくる命令とを競合させて、論理構造ツリーの上
位から出力された方の命令を優先する第２のステツプ
と、選択した命令を実行する第３のステツプとを設ける
ようにしたことにより、各構成ユニツトの協調的な動作
と、各構成ユニツトの独立した動作とによる複雑な動作
を達成することができ、かくしてより複雑な動きをより
簡単なプログラムで実行させ得るロボツト装置の制御方
法を実現できる。さらに本発明によれば、少なくともア
クチユエータ又は所定の物理量を測定するセンサを含む
電子部品が収納された複数の構成ユニツトにより構成さ
れたロボツト装置において、構成ユニツトを制御する制
御手段を設け、構成ユニツトが、少なくとも電子部品の
特性情報を表すデータ構造と、制御手段用のプログラム
によつて決められた所定のデータフオーマツトで表され
る第１のデータを、各構成ユニツトの電子部品が用いる
データフオーマツトで表される第２のデータに変換する
ための変換プログラムをオブジエクトとして記憶する記
憶手段を有し、制御手段が、構成ユニツトの記憶手段か
ら変換プログラムを読み出し、当該変換プログラムに基
づいて、制御手段用のプログラムによつて決められた所
定のデータフオーマツトで表される第１のデータを、電
子部品が用いるデータフオーマツトで表される第２のデ
ータに変換し、第２のデータに応じた制御信号を電子部
品に送出することにより、電子部品の動作を制御するよ
うにしたことにより、制御手段用のプログラムによつて
予め決められたデータフオーマツトに依存せずに、各構
成ユニツトを設計することができ、かくして構成ユニツ
トを設計する際の設計の自由度を格段的に向上させ得る
ロボツト装置を実現できる。さらに本発明によれば、少
なくともアクチユエータ又は所定の物理量を測定するセ
ンサを含む電子部品が収納された複数の構成ユニツトに
より構成されたロボツト装置の制御方法において、少な
くとも電子部品の特性情報を表すデータ構造と、制御手
段用のプログラムによつて決められた所定のデータフオ
ーマツトで表される第１のデータを、各構成ユニツトの
電子部品が用いるデータフオーマツトで表される第２の
データに変換するための変換プログラムとを、オブジエ
クトとして構成ユニツトに設けられた記憶手段に記憶さ
せる第１のステツプと、構成ユニツトの記憶手段から変
換プログラムを読み出し、当該変換プログラムに基づい
て、制御用のプログラムによつて決められた所定のデー
タフオーマツトで表される第１のデータを、電子部品が
用いるデータフオーマツトで表される第２のデータに変
換し、第２のデータに応じた制御信号を電子部品に送出
することにより、電子部品の動作を制御する第２のステ
ツプとを設けるようにしたことにより、制御手段用のプ
ログラムによつて予め決められたデータフオーマツトに
依存せずに、各構成ユニツトを設計することができ、か
くして構成ユニツトを設計する際の設計の自由度を格段
的に向上させ得るロボツト装置の制御方法を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のロボツトの構成を示す略線図であ
る。

【図２】第１実施例のロボツトの構成を示すブロツク図
である。

【図３】各構成ユニツトの結合に関するツリー構造を示
す略線図である。

【図４】有向グラフのデータ構造を示す略線図である。

【図５】第１実施例におけるＣＰＵによるロボツトの制
御手順の説明に供するフローチヤートである。

【図６】バーチヤルロボツトの各部位に対する意味付け
の説明に供する略線図である。

【図７】ロボツト全体に自律性をもたせるための機能ブ
ロツク構造を示す略線図である。

【図８】MoNet のグラフ構造を示す略線図である。

【図９】第２実施例によるロボツトの概念的な構成を示
す略線図である。

【図１０】各構成部の機能の説明に供する概念図であ
る。

【図１１】第３実施例によるロボツトの構成を示すブロ
ツク図である。

【図１２】第３実施例におけるＣＰＵによるロボツトの
制御手順の説明に供するフローチヤートである。

【図１３】他の実施例を示すブロツク図である。

【符号の説明】 １……ロボツト、２、６２……胴体部ユニツト、３Ａ〜
３Ｄ……太股部ユニツト、４Ａ〜４Ｄ……すね部ユニツ
ト、５……首部ユニツト、６……頭部ユニツト、１０、
６３……ＣＰＵ、１１……ＳＢＨ、１２、１４……ＨＵ
Ｂ、１３、１６、６１、６２、６５……メモリ、１５…
…電子部品、１７……シリアルバス、３０、３０Ａ、３
０Ｂ……オートマトン、３１、３１Ａ、３１Ｂ……MoNe
t 、３２、３２Ａ、３２Ｂ……ＭＣＧ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福村 直博 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−245784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241613（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−96803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−45606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−283880（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−100778（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−212223（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−46371（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 1/00 - 21/02 G05B 19/18 - 19/46

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の構成ユニツトから構成されるロボツ
   ト装置において、 上記構成ユニツトを制御する制御手段と、 当該構成ユニツトの形状を決定するための形状情報と、
   上記構成ユニツトに関する位置情報とを記憶する記憶手
   段とを具え、 上記制御手段は、 上記形状情報と上記位置情報とに基づいて、各上記構成
   ユニツト間の結合に関するツリー構造を作成することに
   より、当該ロボツト装置全体の構造を把握し、上記構成
   ユニツトの動作を制御することを特徴とするロボツト装
   置。
2. 【請求項２】上記ツリー構造は、有向のデータ構造であ
   ることを特徴とする請求項１に記載のロボツト装置。
3. 【請求項３】当該構成ユニツトの質量、回転モーメン
   ト、回転軸の中心及び重力位置を含んだ運動情報を記憶
   する記憶手段と、 アクチユエータが収納された各上記構成ユニツトにそれ
   ぞれ設けられ、当該アクチユエータの型を含んだ特性情
   報を記憶する記憶手段と、 上記運動情報と上記特性情報に基づいて、上記アクチユ
   エータを駆動することにより、当該ロボツト装置全体を
   所望の状態に駆動する制御手段とを具えることを特徴と
   する請求項１に記載のロボツト装置。
4. 【請求項４】複数の構成ユニツトから構成されるロボツ
   ト装置の制御方法において、 当該構成ユニツトの形状を決定するための形状情報と、
   上記構成ユニツトに関する位置情報とを記憶する第１の
   ステツプと、 記憶した上記形状情報と上記位置情報とに基づいて、各
   上記構成ユニツト間の結合に関するツリー構造を作成す
   ることにより、当該ロボツト装置全体の構造を把握し、
   上記構成ユニツトの動作を制御する第２のステツプとを
   具えることを特徴とするロボツト装置の制御方法。
5. 【請求項５】上記ツリー構造は、有向のデータ構造であ
   ることを特徴とする請求項４に記載のロボツト装置の制
   御方法。
6. 【請求項６】上記第１のステツプでは、 さらに当該構成ユニツトの質量、回転モーメント、回転
   軸の中心及び重力位置を含んだ運動情報を記憶すると共
   に、アクチユエータが収納された各上記構成ユニツトに
   それぞれ設けられた記憶手段に当該アクチユエータの型
   を含んだ特性情報を記憶させ、 上記第２のステツプでは、 上記運動情報と上記特性情報に基づいて、上記アクチユ
   エータを駆動することにより、当該ロボツト装置全体を
   所望の状態に駆動することを特徴とする請求項４に記載
   のロボツト装置の制御方法。
7. 【請求項７】複数の論理的構成ユニツトにより構成され
   たロボツト装置において、 上記構成ユニツトを論理的に結びつけた論理構造ツリー
   を保持する保持手段と、 上記構成ユニツトを統括し、上記構成ユニツトに対して
   命令を与える統括制御手段と、上 記構成ユニツトの内部で発生した命令と、上記論理ツ
   リーにおいて上位の方から入力されてくる命令とを競合
   させて、上記論理構造ツリーの上記上位から出力された
   方の命令を優先する選択手段と、 上記選択した命令を実行する実行手段と を具えることを
   特徴とするロボツト装置。
8. 【請求項８】上記構成ユニツトを論理的に結びつけた上
   記倫理構造ツリーは、オートマトンからなることを特徴
   とする請求項７に記載のロボツト装置。
9. 【請求項９】複数の論理的構成ユニツトにより構成され
   たロボツト装置の制御方法において、 上記構成ユニツトを論理的に結びつけた論理構造ツリー
   を保持する第１のステツプと、 上記構成ユニツトを統括し、上記構成ユニツトの内部で
   発生した命令と、上記論理ツリーにおいて上位の方から
   入力されてくる命令とを競合させて、上記論理構造ツリ
   ーの上記上位から出力された方の命令を優先する第２の
   ステツプと、 上記選択した命令を実行する第３のステツプと を具える
   ことを特徴とするロボツト装置の制御方法。
10. 【請求項１０】上記構成ユニツトを論理的に結びつけた
    上記倫理構造ツリーは、オートマトンからなることを特
    徴とする請求項９に記載のロボツト装置の制御方法。
11. 【請求項１１】少なくともアクチユエータ又は所定の物
    理量を測定するセンサを含む電子部品が収納された複数
    の構成ユニツトにより構成されたロボツト装置におい
    て、 上記構成ユニツトを制御する制御手段を具え、 上記構成ユニツトは、 少なくとも上記電子部品の特性情報を表すデータ構造
    と、上記制御手段用のプログラムによつて決められた所
    定のデータフオーマツトで表される第１のデータを、各
    上記構成ユニツトの電子部品が用いるデータフオーマツ
    トで表される第２のデータに変換するための変換プログ
    ラムとをオブジエクトとして記憶する記憶手段を有し、 上記制御手段は、 上記構成ユニツトの上記記憶手段から上記変換プログラ
    ムを読み出し、当該変換プログラムに基づいて、上記制
    御手段用のプログラムによつて決められた所定のデータ
    フオーマツトで表される第１のデータを、上記電子部品
    が用いるデータフオーマツトで表される第２のデータに
    変換し、上記第２のデータに応じた制御信号を上記電子
    部品に送出することにより、上記電子部品の動作を制御
    することを特徴とするロボツト装置。
12. 【請求項１２】上記構成ユニツトは、さらに、 上記データ構造を読み出すためのメソツドを上記オブジ
    エクトとして記憶する記憶手段を有し、 上記制御手段は、 上記構成ユニツトの上記記憶手段から上記変換プログラ
    ムと、上記メソツドとを読み出すと共に、当該メソツド
    に基づいて、上記記憶手段から上記データ構造を読み出
    し、当該変換プログラムに基づいて、上記制御手段用の
    プログラムによつて決められた所定データフオーマツト
    で表される第１のデータを、上記電子部品が用いるデー
    タフオーマツトで表される第２のデータに変換し、上記
    第２のデータに応じた制御信号を上記電子部品に送出す
    ることにより、上記電子部品の動作を制御することを特
    徴とする請求項１１に記載のロボツト装置。
13. 【請求項１３】少なくともアクチユエータ又は所定の物
    理量を測定するセンサを含む電子部品が収納された複数
    の構成ユニツトにより構成されたロボツト装置の制御方
    法において、 少なくとも上記電子部品の特性情報を表すデータ構造
    と、上記制御手段用のプログラムによつて決められた所
    定のデータフオーマツトで表される第１のデータを、各
    上記構成ユニツトの電子部品が用いるデータフオーマツ
    トで表される第２のデータに変換するための変換プログ
    ラムとを、オブジエクトとして上記構成ユニツトに設け
    られた記憶手段に記憶させる第１のステツプと、 上記構成ユニツトの上記記憶手段から上記変換プログラ
    ムを読み出し、当該変換プログラムに基づいて、上記制
    御用のプログラムによつて決められた所定のデータフオ
    ーマツトで表される第１のデータを、上記電子部品が用
    いるデータフオーマツトで表される第２のデータに変換
    し、上記第２のデータに応じた制御信号を上記電子部品
    に送出することにより、上記電子部品の動作を制御する
    第２のステツプとことを特徴とするロボツト装置の制御
    方法。
14. 【請求項１４】上記第１のステツプでは、 上記データ構造を読み出すためのメソツドを、上記オブ
    ジエクトとして上記構成ユニツトに設けられた記憶手段
    に記憶させ、 上記第２のステツプでは、 上記構成ユニツトの上記記憶手段から上記変換プログラ
    ムと、上記メソツドとを読み出すと共に、当該メソツド
    に基づいて、上記記憶手段から上記データ構造を読み出
    し、当該変換プログラムに基づいて、上記制御用のプロ
    グラムによつて決められた所定データフオーマツトで表
    される第１のデータを、上記電子部品が用いるデータフ
    オーマツトで表される第２のデータに変換し、上記第２
    のデータに応じた制御信号を上記電子部品に送出するこ
    とにより、上記電子部品の動作を制御することを特徴と
    する請求項１３に記載のロボツト装置の制御方法。