JP5464514B2 - ロボット制御装置、ロボット制御方法、ロボット制御プログラム、及びロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボット制御装置、ロボット制御方法、ロボット制御プログラム、及びロボットに関する。

近年、知能ロボットの必要性が高まっており研究も盛んに行われている。知能ロボットにおいては、公共の場などにおいて、人間に物を手渡したり握手をしたりするなど、人間との接触を行うことが期待されている。このような人間との接触において、ロボットは自然に動作し、かつ人間に危害を加えないよう安全に動作しなければならない。

従来、人間と接触する可能性のある環境で作業するロボットの行動を制御するロボット制御装置は、人間とロボットとの相対関係に基づく衝突制御を行っている。すなわち、人間と接触する可能性がある場合にはロボットの動作を停止し、或いは人間との衝突を回避するような行動をさせている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−３０２４９６号公報

しかしながら、上記従来のロボット制御装置は人間との接触を前提としていないため、人間との接触を前提とするロボットに適用した場合、衝突の可能性を常に予測し続けなくてはならなくなって計算効率が悪くなる。また、衝突予定位置に誤差が生じた場合、ロボットの衝突対応動作が遅れて人間に危害を加える可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、人間との接触を前提とするロボットに対して、安全かつ柔軟に人間とロボットとの接触を実現することができるロボット制御装置、ロボット制御方法、ロボット制御プログラム、及びロボットを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係るロボット制御装置は、目標物に接近する動作を行う動作本体を有してユーザーと接触するロボットの動きを制御するロボット制御装置であって、前記ユーザーの撮像情報に基づき、前記ユーザーの周囲に複数の領域を生成する安全度生成部と、複数の行動パターン別に前記目標物又は前記ユーザーに対する前記動作本体の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、前記複数の領域における前記動作本体の各動作速度を規定する行動指示部と、該行動指示部の指令に基づき、前記動作本体の動作を制御する動作制御部と、を備えていることを特徴とする。

また、本発明に係るロボット制御方法は、目標物に接近する動作本体を有してユーザーと接触するロボットの動きを制御するロボット制御方法であって、前記ユーザーの撮像情報に基づき、前記ユーザーの周囲に複数の領域を生成する安全度生成ステップと、複数の行動パターン別に前記目標物又は前記ユーザーに対する前記動作本体の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、前記複数の領域における前記動作本体の各動作速度を規定する行動指示ステップと、該行動指示ステップにおける指令に基づき、前記動作本体の動作を制御する動作制御ステップと、を備えていることを特徴とする。

また、本発明に係るロボット制御プログラムは、目標物に接近する動作本体を有してユーザーと接触するロボットの動きを制御するロボット制御プログラムであって、コンピュータを、前記ユーザーの撮像情報に基づき、前記ユーザーの周囲に複数の領域を生成する安全度生成部と、複数の行動パターン別に前記目標物又は前記ユーザーに対する前記動作本体の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、前記複数の領域における前記動作本体の各動作速度を規定する行動指示部と、該行動指示部の指令に基づき、前記動作本体の動作を制御する動作制御部と、として機能させることを特徴とする。

また、本発明に係るロボットは、目標物に接近する動作本体と、前記ユーザーの撮像情報から頭領域及び手先領域を検出するとともに、前記領域の各々の特徴点を三次元座標算出する画像認識部と、特定された前記特徴点を追跡してユーザーのジェスチャを判別するジェスチャ判別部と、を有するジェスチャ動作認識部と、前記目標物の情報を検出する目標物捕捉部と、本発明に係るロボット制御装置と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、人間との接触を前提とするロボットに対して、安全かつ柔軟に人間とロボットとの接触を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係るロボットを示す概要図である。 本発明の第１の実施形態に係るロボットを示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るロボット制御装置が生成する安全度別の領域を示す説明図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係るロボット制御方法を示すフロー図である。 本発明の第１の実施形態に係るロボット制御方法によるロボットアームの動作を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る電動車椅子を示す機能ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る電動車椅子制御方法による形態の動作を示す説明図である

（第１の実施形態）
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態に係るロボット１０は、図１及び図２に示すように、ロボットアーム（動作本体）１１と、ジェスチャ動作認識部１２と、目標物捕捉部１３と、ロボット制御装置１５と、を備えている。そして、ユーザーＵの指示により、例えば、食器（目標物）ＯをユーザーＵに手渡す操作を行う。

ロボットアーム１１は、先端に配されて食器Ｏを把持する把持部１６と、図示しないモータが配された複数の関節部１７と、を備えている。

ジェスチャ動作認識部１２は、例えば、特願２００８−０５５５６４号に示すジェスチャ動作認識システムと同様の構成とされ、ユーザーＵを撮像する第一カメラ１８及び第二カメラ２０と、ユーザーＵの撮像情報から頭部領域及び手先領域を検出するとともに、各領域の各々の特徴点を三次元座標算出する画像認識部２１と、特定された特徴点を追跡してユーザーのジェスチャを判別するジェスチャ判別部２２と、を備えている。

目標物捕捉部１３は、食器Ｏの情報を検出するものとされ、ステレオ画像を撮像可能な環境認識用カメラ２３と、食器Ｏの種類、位置、サイズ、重さ、色や、ロボットアーム１１による把持方法情報等を管理する空間知サーバー２５と、食器Ｏに貼り付けられたＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ情報を読み込むＲＦＩＤリーダー／ライター２６と、を備えている。

空間知サーバー２５には、あらかじめ食器Ｏの情報(種類、サイズ、位置、色、重さ、推奨の持ち方など)が登録されている。そして、空間知サーバー２５は、ＲＦＩＤリーダー／ライター２６によって取得した食器Ｏに配された不図示のＲＦＩＤタグのＩＤ情報と登録された情報とを関連づけて、現在、例えば、机の上にどのような食器Ｏが置かれているかを管理する。ここで、環境認識用カメラ２３にて撮像した食器Ｏのサイズや色から、机上の食器Ｏの位置情報も識別する。

ロボット制御装置１５は、ユーザーＵと接触するロボット１０の動きを制御するロボット制御プログラムＭＰ１及び必要な処理を行うためのデータ等が記憶された不図示のＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に保存するための不図示のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行う不図示のＣＰＵ（中央演算処理装置）、を備えている。

ロボット制御プログラムＭＰ１は、機能部（プログラムモジュール）として、ユーザーＵの撮像情報に基づき、ユーザーＵの周囲に複数の領域を生成する安全度生成部２７と、ユーザーＵの指示に基づき、複数の行動パターンをロボットアーム１１の一連の作業順に並べ替える作業生成部２８と、複数の行動パターン別に食器Ｏ又はユーザーＵに対するロボットアーム１１の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、複数の領域におけるロボットアーム１１の各動作速度を規定する行動指示部３０と、行動指示部３０の指令に基づき、ロボットアーム１１の動作を制御する動作制御部３１と、を備えている。

安全度生成部２７は、図３に示すように、ユーザーＵの頭部から胴部及び脚部を含む範囲を第一領域ＡＲ１とする第一安全度と、ユーザーＵの手先から腕部周りを含む範囲を第二領域ＡＲ２とする第二安全度と、第一領域ＡＲ１及び第二領域ＡＲ２以外の範囲を第三領域ＡＲ３とする第三安全度と、を生成する。

作業生成部２８は、作業手順生成モジュール３２と、中断停止変更モジュール３３と、を備えている。作業手順生成モジュール３２は、目標物捕捉部１３からの情報に基づき、ロボットアーム１１の一連の作業手順の並べ替えを行う。中断停止変更モジュール３３は、ロボット１０が作業を始めた後にユーザーＵが動作を止めたり、作業の順序を任意に変更したりするときに、ユーザーＵの指示(中断・変更・停止)を認識し機能するものとなっている。

行動指示部３０は、ユーザーＵの指示が食器ＯをユーザーＵに手渡すという場合、行動手順作成モジュール３４と、ロボットアーム１１の行動パターン別に、目標物捕捉モジュール３５と、把持姿勢作成モジュール３６と、接近モジュール３７と、把持モジュール３８と、移動モジュール４０と、手渡しモジュール４１と、復帰モジュール４２と、を備えている。なお、ユーザーＵの指示が別の内容の場合には、別の行動パターン別に好適なモジュールを用意する。

行動手順作成モジュール３４は、ロボットアーム１１の一連の行動手順の並べ替えを行う。目標物捕捉モジュール３５は、食器Ｏを捕捉するためのロボットアーム１１の位置や姿勢、移動軌跡を算出する。把持姿勢作成モジュール３６では、食器Ｏを把持する姿勢を作る。接近モジュール３７では、把持部１６を食器Ｏに接近させ、把持モジュール３８では、把持部１６で食器Ｏを把持させるロボットアーム１１の位置や姿勢、移動軌跡を算出する。そして、移動モジュール４０では、食器ＯをユーザーＵに手渡すためにユーザーＵの方向へ動作させ、手渡しモジュール４１では、食器ＯをユーザーＵに手渡すためのロボットアーム１１の位置や姿勢、移動軌跡を算出する。復帰モジュール４２では、食器ＯをユーザーＵに手渡した後、もとの位置に動作させるためのロボットアーム１１の位置や姿勢、移動軌跡を算出する。

この際、各モジュールにおいて、第一領域ＡＲ１にロボットアーム１１の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、第一安全度の動作速度でロボットアーム１１を動作させ、第二領域ＡＲ２にロボットアーム１１の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、第二安全度の動作速度でロボットアーム１１を動作させ、第三領域にロボットアーム１１の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、第三安全度の動作速度でロボットアーム１１を動作させる。

ここでは、第一安全度の場合には、通常の動作速度を０、すなわち、ロボットアーム１１の動作を停止させる。第二安全度の場合には、通常の動作速度の１／２とし、第三安全度の場合には、特に制限しないものとする。

動作制御部３１は、行動指示部３０からの指令に応じて、例えば、時系列毎の関節部１７の関節角度をＰＩＤ制御によって求めて制御する。

次に、本実施形態に係るロボット１０及びロボット制御装置１５の作用について、ロボット制御方法及びロボット制御プログラムＭＰ１の処理の流れとともに説明する。
ロボット制御方法及びロボット制御プログラムＭＰ１の処理は、ジェスチャ動作認識部１２と、目標物捕捉部１３と、ロボット制御装置１５と、の間で行われる。

ロボット制御方法は、図４に示すように、ユーザーＵの撮像情報を取得する撮像ステップ（Ｓ１１）と、ユーザーＵの撮像情報に基づき、ユーザーＵの周囲に領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３を生成する安全度生成ステップ（Ｓ１２）と、撮像ステップ（Ｓ１１）にて解析したユーザーＵの指示に基づき、実行すべき作業順に並べ替える作業生成ステップ（Ｓ１３）と、複数の行動パターンをロボットアーム１１の一連の行動順に並べ替え、各行動パターン別に食器Ｏ又はユーザーＵに対するロボットアーム１１の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、複数の領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３におけるロボットアーム１１の各動作速度を規定する行動指示ステップ（Ｓ１４）と、行動指示ステップ（Ｓ１４）における指令に基づき、ロボットアーム１１の動作を制御する動作制御ステップ（Ｓ１５）と、を備えている。

撮像ステップ（Ｓ１１）では、先述した特願２００８−０５５５６４号に示す画像認識方法及びジェスチャ動作認識方法を行い、ジェスチャ動作認識部１２にてユーザーＵの顔の位置と指先の位置とを計測する。そして、ユーザーＵのジェスチャと音声とを認識することによって、ユーザーＵの作業指示を認識する。

安全度生成ステップ（Ｓ１２）では、撮像ステップ（Ｓ１１）で得られた情報を用いて、安全度生成部２７にて安全度を評価し安全度に応じた範囲を設定する。例えば、図３に示すように、地面からユーザーＵの頭部の位置を基準に直方体（標準的な体型の範囲にさらに余裕をもって３０ｃｍ×６０ｃｍ×１８０ｃｍ) を設定し、第一安全度の第一領域ＡＲ１とする。また、ユーザーＵの手先位置を基準として胴部に沿った四角柱を設定し、第二安全度の第二領域ＡＲ２とする。そして、その他の第三領域ＡＲ３を第三安全度とする。

作業生成ステップ（Ｓ１３）は、撮像ステップ（Ｓ１１）で認識したユーザーＵの指示に従って、食器Ｏの手渡し作業手順を生成する作業手順作成ステップ（Ｓ１３１）と、ロボット１０が作業を始めた後にユーザーＵが動作を止めたり、作業の順序を任意に変更したりするときに、ユーザーＵの指示(中断・変更・停止)を認識して作業手順を作成しなおす中断停止変更ステップ（Ｓ１３２）と、を備えている。

作業手順作成ステップ（Ｓ１３１）では、食器Ｏを手渡すという指示をされた場合、例えば、ロボット１０から近い物から順番に手渡すというルールに基づく片付け手順の並べ替えを行う。なお、このルールは、これに限らず、サイズの大きい物から手渡すものであったり、背の高いものから手渡すものであったりしてもよい。これらは、ユーザーＵからの指示やロボット１０の状態によって選択してもよい。この際、目標物捕捉部１３からの情報により、食器Ｏの机上の位置や種類、持ち方などの情報を取得する。こうして、手順を決定して作業すべき対象物を確定する。

行動指示ステップ（Ｓ１４）では、行動指示部３０の行動手順作成モジュール３４にてその他の各モジュールの実施の順番を、目標物捕捉モジュール３５、把持姿勢作成モジュール３６、接近モジュール３７、把持モジュール３８、移動モジュール４０、手渡しモジュール４１、復帰モジュール４２の順に並べる。そして、各モジュールの目的に応じてロボットアーム１１の位置や姿勢、移動軌跡を算出する。この際、図５に示すように、動作制御ステップ（Ｓ１５）に移行して、安全度を加味した動作速度でロボットアーム１１を駆動する。

すなわち、食器ＯがユーザーＵから適度に離れている場合、目標物捕捉モジュール３５、把持姿勢作成モジュール３６、接近モジュール３７、把持モジュール３８の各モジュールでは、ロボットアーム１１は第三領域ＡＲ３内を移動する。この際、ロボットアーム１１の動作速度が最大動作速度となるように制御する。移動モジュール４０及び手渡しモジュール４１では、ロボットアーム１１は第二領域ＡＲ２内を移動する。このため、ロボットアーム１１の動作速度が最大動作速度の５０％となるように制御する。復帰モジュール４２では、再び最大動作速度となるように制御する。食器ＯとユーザーＵとの距離によっては、接近モジュール３７、把持モジュール３８の各モジュールにおいても、ロボットアーム１１が第二領域ＡＲ２内を移動する。このときには、ロボットアーム１１の動作速度が最大動作速度の５０％となるように制御する。こうして、各モジュールにおける目標値に達したところで、次のモジュールへ遷移する。

この際、ジェスチャ動作認識部１２と目標物捕捉部１３との間では共通の座標系に基づき位置情報をやりとりして整合をとっている。ロボット１０自身の位置は、例えば、レーザーレンジセンサ等の距離センサを用いてＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ）等の手法を用いて同定する。

そして、ロボットアーム１１の移動軌跡又は位置が第一安全度の第一領域ＡＲ１に設定された場合、そのモジュールは動作を中断する。この場合、目標物捕捉部１３が組み込まれた機器を介して、動作を中断した理由を提示するとともに、ロボット１０から離れるようにユーザーＵに注意を促すようにしてもよい。なお、制御対象は動作速度に限らず、ロボットアーム１１の種類によっては、最大トルクや最大出力であってもよい。

このロボット１０、ロボット制御装置１５、及びロボット制御プログラムＭＰ１によれば、安全度生成部２７と、行動指示部３０と、動作制御部３１と、を備えているので、ユーザーＵの周囲に設定した領域に応じた動作速度を規定することができる。したがって、ユーザーＵとロボットアーム１１とが接触する際、安全かつ柔軟に動作させることができる

この際、安全度については、ユーザーＵの頭部から胴部を通って脚部を含む範囲を第一領域ＡＲ１とする第一安全度と、ユーザーＵの手先から腕部周りを含む範囲を第二領域ＡＲ２とする第二安全度と、それ以外の範囲を第三領域ＡＲ３とする第三安全度を設定でき、安全度に応じて動作速度を変化させることができる。したがって、ユーザーＵに対して、ロボット１０とのインタラクションを前提とする領域と、前提とはしない領域とに分けて動作速度を制御することができ、インタラクションを行う第二領域ＡＲ２では、ロボットアーム１１を停止させることなく、安全な速度で動作させることができる。

また、ユーザーＵの指示に基づき、作業生成部２８にてロボットアーム１１の一連の作業手順の並べ替えを行うとともに、行動手順作成モジュール３４にて行動指示部３０における各行動モジュールの実施の順番を生成するので、ユーザーＵからの複数の操作指示に対応することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図６及び図７を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。

本実施形態に係る電動車椅子（ロボット）５０は、例えば、特願２００８−３０６９１４号に示す構成とされ、ユーザーＵに接近して着座しているユーザーＵの起立支援を行う。本発明に関連する構成としては、電動車椅子５０は、筐体（動作本体）５１と、ジェスチャ動作認識部でもあり目標物捕捉部でもあるカメラ５２と、電動車椅子制御装置（ロボット制御装置）５３と、を備えている。

筐体５１には、ユーザーＵが把持するグリップ５５と、筐体５１を水平動作させる移動部５６と、が配されている。

電動車椅子制御装置５３は、ユーザーＵと接触する電動車椅子５０の動きを制御する電動車椅子制御プログラム（ロボット制御プログラム）ＭＰ２及び必要な処理を行うためのデータ等が記憶された不図示のＲＯＭ、必要なデータを一時的に保存するための不図示のＲＡＭ、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行う不図示のＣＰＵ、を備えている。

電動車椅子制御プログラムＭＰ２は、機能部（プログラムモジュール）として、第１の実施形態に係るロボット制御プログラムＭＰ１と同様に、安全度生成部２７、作業生成部５７、行動指示部５８、及び動作制御部６０を備えている。また、特願２００８−３０６９１４号に示す、不図示のジェスチャ認識部、姿勢評価部、把持状態算出部、状況判別部を備えている。

作業生成部５７は、第１の実施形態と同様に、作業手順生成モジュール６１と、中断停止変更モジュール６２と、を備えている。作業手順生成モジュール６１は、電動車椅子５０のユーザーＵへの起立支援及び歩行支援並びに物品運搬支援などその他の支援に係る一連の作業手順の並べ替えを行う。中断停止変更モジュール６２は、電動車椅子５０が作業を始めた後にユーザーＵが動作を止めたり、作業の順序を任意に変更したりするときに、ユーザーＵの指示(中断・変更・停止)を認識し機能するものとなっている。

行動指示部５８は、特願２００８−３０６９１４号に示す移動制御部の機能を含み、行動手順生成モジュール６３と、指差し捕捉モジュール６４と、移動モジュール６５と、転回モジュール６６と、ユーザー捕捉モジュール６７と、接近モジュール６８と、起立支援モジュール７０と、歩行支援モジュール７１と、を備えている。

行動手順生成モジュール６３は、ユーザーＵへの接近、並びに起立支援及び歩行支援に係る一連の作業手順を作成する。指差し捕捉モジュール６４は、ユーザーＵの指差しを確認するための筐体５１の位置や姿勢、移動軌跡を算出する。移動モジュール６５は、ユーザーＵの指差し地点まで筐体５１を動作させるための位置や姿勢、移動軌跡を算出する。転回モジュール６６は、グリップ５５側がユーザーＵに対向するように筐体５１の向きを変えるための位置や姿勢、移動軌跡を算出する。ユーザー捕捉モジュール６７は、ユーザーＵの姿を確認するための位置や姿勢、移動軌跡を算出する。接近モジュール６８は、その姿勢を維持しながらユーザーＵに接近するよう位置や姿勢、移動軌跡を算出する。起立支援モジュール７０は、ユーザーＵの起立を支援するための位置や姿勢、移動軌跡を算出する。歩行支援モジュール７１は、起立した後、歩行を支援するための位置や姿勢、移動軌跡を算出する。

動作制御部６０は、行動指示部５８からの指令に応じて筐体５１の動きを制御する。

次に、本実施形態に係る電動車椅子５０及び電動車椅子制御装置５３の作用について、電動車椅子制御方法及び電動車椅子制御プログラムＭＰ２の処理の流れを中心に説明する。
電動車椅子制御方法及び電動車椅子制御プログラムＭＰ２の処理は、電動車椅子制御装置５３にて行われる。

本実施形態に係る電動車椅子制御方法は、第１の実施形態と同様に、カメラ５２によるユーザーＵの撮像情報を取得する撮像ステップ（Ｓ２１）と、ユーザーＵの撮像情報に基づき、ユーザーＵの周囲に複数の領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３を生成する安全度生成ステップ（Ｓ２２）と、撮像ステップ（Ｓ２１）にて解析したユーザーＵの指示に基づき、複数の行動パターンを筐体５１の一連の行動順に並べ替える作業生成ステップ（Ｓ２３）と、複数の行動パターン別にユーザーＵに対する筐体５１の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、複数の領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３における筐体５１の各動作速度を規定する行動指示ステップ（Ｓ２４）と、行動指示ステップ（Ｓ２４）における指令に基づき、動作制御部６０を介して筐体５１の動作を制御する動作制御ステップ（Ｓ２５）と、を備えている。

撮像ステップ（Ｓ２１）では、カメラ５２によるユーザーＵの顔や指先の撮像情報に基づき、先述した特願２００８−３０６９１４号に示す起立及び移動動作支援方法における、データ取得ステップ、データ解析ステップ、移動量保存ステップ、及び評価ステップを行う。

安全度生成ステップ（Ｓ２２）では、第１の実施形態と同様に、安全度生成部２７にて安全度を評価し安全度に応じた範囲を設定する。作業生成ステップ（Ｓ２３）では、第１の実施形態と同様に、ユーザーＵの指示に従って、ユーザーＵへの起立支援及び歩行支援並びに物品運搬支援などその他の支援に係わる一連の作業手順の並べ替えを行う作業手順作成ステップ（Ｓ２３１）と、筐体５１が移動を始めた後にユーザーＵが移動を止めたり、移動の順序を任意に変更したりするときに、ユーザーＵの指示(中断・変更・停止)を認識して手順を作成しなおす中断停止変更ステップ（Ｓ２３２）と、を備えている。

行動指示ステップ（Ｓ２４）では、特願２００８−３０６９１４号に示す移動指示ステップや移動ステップを実施する際、第１の実施形態と同様に、各モジュールの目的に応じて電動車椅子５０の位置や姿勢、移動軌跡を算出する。この際、図５に示すように、動作制御ステップ（Ｓ２５）に移行して、安全度を加味した動作速度で筐体５１を駆動する。

ここでは、行動指示部５８における行動手順生成モジュール６３にて、その他の各モジュールの実施の順番を、指差し捕捉モジュール６４、移動モジュール６５、転回モジュール６６、ユーザー捕捉モジュール６７、接近モジュール６８、起立支援モジュール７０、歩行支援モジュール７１、の順に並べる。

ここで、筐体５１がユーザーＵから適度に離れている場合、指差し捕捉モジュール６４、移動モジュール６５、転回モジュール６６の各モジュールでは、筐体５１は第三領域ＡＲ３内を移動する。この際、筐体５１の動作速度が最大動作速度となるように制御する。ユーザー捕捉モジュール６７、接近モジュール６８、起立支援モジュール７０、及び歩行支援モジュール７１では、筐体５１は第二領域ＡＲ２内を移動する。このため、筐体５１の動作速度が最大動作速度の５０％となるように制御する。筐体５１とユーザーＵとの距離によっては、移動モジュール６５、転回モジュール６６の各モジュールにおいても、筐体５１が第二領域ＡＲ２内を移動する場合がある。このときには、筐体５１の動作速度が最大動作速度の５０％となるように制御する。こうして、各モジュールにおける目標値に達したところで、次のモジュールへ遷移する。

ここで、筐体５１の移動軌跡又は位置が第一安全度の第一領域ＡＲ１に設定された場合、そのモジュールは動作を中断する。なお、制御対象は動作速度に限らず、移動部５６の最大トルクや最大出力であってもよい。

この電動車椅子５０、電動車椅子制御装置５３、電動車椅子制御方法及び電動車椅子制御プログラムＭＰ２によれば、特願２００８−３０６９１４号に記載の効果のみならず、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、ユーザーＵの手先から腕部周りを含む範囲を第二領域ＡＲ２としているが、これに限らず、ロボット１０又は電動車椅子５０とユーザーＵとのインタラクションに応じて好適な位置に第二領域を設定してもよい。また、ユーザーＵの体格を計測可能なセンサを用いることによって、ユーザーＵに合わせた安全度の範囲を自動的に調整してもよい。さらに、手先位置を基準にガウス分布に基づく範囲を設定し、ユーザーＵに接近するほど第二安全度の第二領域の範囲を広く取るようにしてもよい。これにより、ロボットアーム１１の把持部１６や、電動車椅子５０のグリップ５５等がユーザーＵの目先をかすめるような恐怖感を感じる動作を制限することができる。

また、第二安全度とする第二領域ＡＲ２の範囲を多分割し、ユーザーＵから近い順にさらに細かく安全度を規定し、例えば、第一領域ＡＲ１に最も近い領域では、出力を７０％削減し、これに隣接する領域では５０％の削減にするといった、ユーザーＵとの距離に応じた出力制御を実施してもよい。

１０ ロボット
１１ ロボットアーム（動作本体）
１２ ジェスチャ動作認識部
１３ 目標物捕捉部
１５ ロボット制御装置
２１ 画像認識部
２２ ジェスチャ判別部
２７ 安全度生成部
２８，５７ 作業生成部
３０，５８ 行動指示部
３１，６０ 動作制御部
５０ 電動車椅子（ロボット）
５１ 筐体（動作本体）
５２ カメラ（ジェスチャ動作認識部、目標物捕捉部）
５３ 電動車椅子制御装置（ロボット制御装置）
ＡＲ１ 第一領域
ＡＲ２ 第二領域
ＡＲ３ 第三領域
Ｏ 食器（目標物）
Ｕ ユーザー

Claims (13)

1. 目標物に接近する動作を行う動作本体を有してユーザーと接触するロボットの動きを制御するロボット制御装置であって、
   前記ユーザーの撮像情報に基づき、安全度を評価し、該安全度に応じて、前記ユーザーの周囲に前記ユーザーと前記動作本体とのインタラクションを前提とする領域を含む複数の領域を生成する安全度生成部と、
   複数の行動パターン別に前記目標物又は前記ユーザーに対する前記動作本体の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、前記複数の領域における前記動作本体の各動作速度を規定する行動指示部と、
   該行動指示部の指令に基づき、前記動作本体の動作を制御する動作制御部と、
   を備えていることを特徴とするロボット制御装置。
2. 前記安全度生成部が、
   前記の複数の領域を、
   前記ユーザーの頭部から胴部及び脚部を含む範囲である第一領域と、
   前記ユーザーの手先から腕部周りを含む範囲である第二領域と、
   前記第一領域及び前記第二領域以外の範囲である第三領域として生成し、
   上記第一領域の安全度を第一安全度、上記第二領域の安全度を第二安全度、上記第三領域の安全度を第三安全度とし、
   前記行動指示部は、前記各安全度と、前記領域が前記ユーザーと前記動作本体とのインタラクションを前提とする領域であるか否かとに応じて前記動作速度を規定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 前記行動指示部が、前記第一領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第一安全度の動作速度で前記動作本体を動作させ、
   前記第二領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第二安全度の動作速度で前記動作本体を動作させ、
   前記第三領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第三安全度の動作速度で前記動作本体を動作させることを特徴とする請求項２に記載のロボット制御装置。
4. 前記複数の行動パターンを前記動作本体の一連の作業順に並べ替える作業生成部を備え、該作業生成部が作業の並べ替えを行った場合に行動指示部による動作速度の規定を行うようになされていることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載のロボット制御装置。
5. 目標物に接近する動作本体を有してユーザーと接触するロボットの動きを制御するロボット制御方法であって、
   前記ユーザーの撮像情報に基づき、安全度を評価し、該安全度に応じて、前記ユーザーの周囲に前記ユーザーと前記動作本体とのインタラクションを前提とする領域を含む複数の領域を生成する安全度生成ステップと、
   複数の行動パターン別に前記目標物又は前記ユーザーに対する前記動作本体の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、前記複数の領域における前記動作本体の各動作速度を規定する行動指示ステップと、
   該行動指示ステップにおける指令に基づき、前記動作本体の動作を制御する動作制御ステップと、
   を備えていることを特徴とするロボット制御方法。
6. 前記安全度生成ステップが、
   前記の複数の領域を、
   前記ユーザーの頭部から胴部及び脚部を含む範囲である第一領域と、
   前記ユーザーの手先から腕部周りを含む範囲である第二領域と、
   前記第一領域及び前記第二領域以外の範囲である第三領域して生成し、
   上記第一領域の安全度を第一安全度、上記第二領域の安全度を第二安全度、上記第三領域の安全度を第三安全度とし、
   前記行動指示ステップは、前記各安全度と、前記領域が前記ユーザーと前記動作本体とのインタラクションを前提とする領域であるか否かとに応じて前記動作速度を規定する
   ことを特徴とする請求項５に記載のロボット制御方法。
7. 前記行動指示ステップが、前記第一領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第一安全度の動作速度で前記動作本体を動作させ、
   前記第二領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第二安全度の動作速度で前記動作本体を動作させ、
   前記第三領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第三安全度の動作速度で前記動作本体を動作させることを特徴とする請求項６に記載のロボット制御方法。
8. 前記複数の行動パターンを前記動作本体の一連の作業順に並べ替える作業生成ステップを備え、該作業生成ステップが作業の並べ替えを行った場合に行動指示ステップによる動作速度の規定を行うようになされている
   ことを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載のロボット制御方法。
9. 目標物に接近する動作本体を有してユーザーと接触するロボットの動きを制御するロボット制御プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記ユーザーの撮像情報に基づき、安全度を評価し、該安全度に応じて、前記ユーザーの周囲に前記ユーザーと前記動作本体とのインタラクションを前提とする領域を含む複数の領域を生成する安全度生成部と、
   複数の行動パターン別に前記目標物又は前記ユーザーに対する前記動作本体の位置、姿勢及び移動軌跡を算出するとともに、前記複数の領域における前記動作本体の各動作速度を規定する行動指示部と、
   該行動指示部の指令に基づき、前記動作本体の動作を制御する動作制御部と、
   として機能させることを特徴とするロボット制御プログラム。
10. 前記安全度生成部が、
    前記の複数の領域を、
    前記ユーザーの頭部から胴部及び脚部を含む範囲である第一領域と、
    前記ユーザーの手先から腕部周りを含む範囲である第二領域と、
    前記第一領域及び前記第二領域以外の範囲である第三領域として生成し、
    上記第一領域の安全度を第一安全度、上記第二領域の安全度を第二安全度、上記第三領域の安全度を第三安全度とし、
    前記行動指示部は、前記各安全度と、前記領域が前記ユーザーと前記動作本体とのインタラクションを前提とする領域であるか否かとに応じて前記動作速度を規定する
    ことを特徴とする請求項９に記載のロボット制御プログラム。
11. 前記行動指示部が、前記第一領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第一安全度の動作速度で前記動作本体を動作させ、
    前記第二領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第二安全度の動作速度で前記動作本体を動作させ、
    前記第三領域に前記動作本体の位置及び移動軌跡が含まれる場合には、その間、前記第三安全度の動作速度で前記動作本体を動作させることを特徴とする請求項１０に記載のロボット制御プログラム。
12. 前記複数の行動パターンを前記動作本体の一連の作業順に並べ替える作業生成部を備え、該作業生成部が作業の並べ替えを行った場合に行動指示部による動作速度の規定を行うようになされていることを特徴とする請求項９から１１の何れか一つに記載のロボット制御プログラム。
13. 目標物に接近する動作本体と、
    前記ユーザーの撮像情報から頭領域及び手先領域を検出するとともに、前記領域の各々の特徴点を三次元座標算出する画像認識部と、特定された前記特徴点を追跡してユーザーのジェスチャを判別するジェスチャ判別部と、を有するジェスチャ動作認識部と、
    前記目標物の情報を検出する目標物捕捉部と、
    請求項１から４の何れか一つに記載のロボット制御装置と、
    を備えていることを特徴とするロボット。

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