JP5573275B2 - 特徴点抽出装置及びこれを用いた動作教示装置、動作処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、特徴点抽出装置及びこれを用いた動作教示装置、動作処理装置に関する。

従来、産業用ロボット等の再現装置に所定の処理動作を実施させる上で動作教示装置が既に用いられている。
この種の動作教示装置では、産業用ロボット等の再現装置に対して教示すべき特徴点を抽出する処理が行われるが、この種の装置としては例えば特許文献１，２に示すものが挙げられる。
特許文献１には、曲線の属性、例えば曲線の曲率と始点からの距離を用いて、エラーフィードバックをかけながらエッジ曲線を合成する画像信号処理装置が開示されている。
特許文献２には、軌跡データ入力手段から入力される点列のうち、曲線近似の目的に対して冗長なものは間引きを行い、曲線近似に有効な点はこれを追加した後に、曲線近似を行うことによって処理時間を短縮する近似曲線生成装置が開示されている。

特開平７−１１０８６５号公報（実施例，図１） 特開平７−１６０８７０号公報（実施例，図１）

本願発明の技術的課題は、外部出力装置に教示すべき特徴点を必要最小限に抑えて抽出することが可能な特徴点抽出装置及びこれを用いた動作教示装置、動作処理装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、外部出力装置の処理動作に伴う動作点の位置情報を予め決められた取込時間間隔毎に時系列で取り込む動作点取込手段と、前記取込時間間隔よりも長い可変設定可能な分割時間間隔毎に前記動作点取込手段にて取り込まれた動作点に基づく動作軌跡を近似直線として演算する近似直線演算手段と、この近似直線演算手段にて分割時間間隔毎に演算された近似直線の取り込まれた動作点に対する近似精度が予め決められた許容範囲内にあるか否かを検証する検証手段を有し、この検証手段による検証を経て前記近似精度を前記許容範囲内に設定する近似精度設定手段と、前記近似直線演算手段にて演算された近似直線の近似精度が前記許容範囲内であるときに、前記近似直線を特定する変化点を外部出力装置に教示すべき特徴点として抽出する特徴点抽出手段と、を備えたことを特徴とする特徴点抽出装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る特徴点抽出装置において、前記近似直線演算手段は、前記分割時間間隔毎に動作点の位置情報を分割する情報分割部と、この情報分割部で分割された動作点の位置情報から近似直線式を算出する近似直線式算出部と、を有することを特徴とする特徴点抽出装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る特徴点抽出装置において、前記特徴点抽出手段は、前記分割時間間隔内に複数の動作点が存在する場合には近似直線の始点及び終点を特徴点として抽出し、前記分割時間間隔内に一つの動作点が存在する場合には当該動作点を特徴点として抽出することを特徴とする特徴点抽出装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る特徴点抽出装置において、前記近似精度設定手段は、前記分割時間間隔毎に演算された近似直線の取り込まれた動作点に対する近似精度が許容範囲内にあるか否かを検証する検証手段と、この検証手段による検証結果が許容範囲内でないときに前記近似直線演算手段で使用する分割時間間隔を更に短くなるように再設定し、前記近似直線演算手段による演算処理を再実行させる再設定手段と、を有し、前記検証手段による検証結果が許容範囲内に至るまで前記再設定手段による再設定動作を繰り返すことを特徴とする特徴点抽出装置である。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る特徴点抽出装置において、前記近似精度設定手段は、近似直線の取り込まれた動作点に対する近似精度の許容範囲につき任意に指定可能な許容範囲指定手段を有することを特徴とする特徴点抽出装置である。
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５いずれかに係る特徴点抽出装置において、前記近似精度設定手段は、近似精度の尺度として近似直線と複数の動作点との間の差分を用いることを特徴とする特徴点抽出装置である。
請求項７に係る発明は、外部出力装置の処理動作に伴う動作点の位置情報を入力する外部入力装置と、この外部入力装置にて入力される動作点の位置情報に基づいて外部出力装置に教示すべき特徴点を抽出する請求項１ないし６いずれかに係る特徴点抽出装置と、を備えた動作教示装置である。
請求項８に係る発明は、請求項７に係る動作教示装置と、この動作教示装置にて教示された特徴点に基づいて処理動作を実施する外部出力装置と、を備えた動作処理装置である。

請求項１に係る発明によれば、外部出力装置に教示すべき特徴点を必要最小限に抑えて抽出することができる。
請求項２に係る発明によれば、外部出力装置に教示すべき特徴点を必要最小限に抑えて抽出する上で使用する近似直線を容易に演算することができる。
請求項３に係る発明によれば、外部出力装置に教示すべき特徴点として余分なものを削除でき、必要最小限に抑えて容易に抽出することができる。
請求項４に係る発明によれば、外部出力装置の処理動作がどのような動作軌跡であっても、外部出力装置に教示すべき特徴点を必要最小限に抑えて抽出することができる。
請求項５に係る発明によれば、外部出力装置に教示すべき特徴点を必要最小限に抑えて自動的に抽出することができる。
請求項６に係る発明によれば、外部出力装置に教示すべき特徴点を必要最小限に抑えて抽出する上で使用する近似精度を容易に設定することができる。
請求項７に係る発明によれば、外部出力装置に教示すべき特徴点を必要最小限に抑えて抽出することが可能な動作教示装置を簡単に構築することができる。
請求項８に係る発明によれば、外部出力装置に教示すべき特徴点を必要最小限に抑えて抽出することが可能な動作処理装置を容易に構築することができる。

（ａ）は本発明が適用された特徴点抽出装置及びこれを用いた動作教示装置、動作処理装置の実施の形態の概要を示す説明図、（ｂ）は特徴点抽出装置による特徴点の抽出原理を示す説明図である。 実施の形態１で用いられる動作処理装置の概要を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態１で用いられる外部入力装置の一例を示す平面説明図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ方向から見た矢視説明図である。 実施の形態１で用いられる特徴点抽出装置の詳細を示すブロック図である。 図４に示すデータ分割部、近似直線算出部、及び振れ判定処理部の処理内容を模式的に示す説明図である。 （Ｉ）式は実施の形態１で用いられる回帰直線の一例を示す説明図、（ＩＩ）式は実施の形態１で用いられる回帰直線と動作点との間の差分に相当する距離の一例を示す説明図である。 図４に示す特徴点抽出装置による特徴点の抽出処理過程を示すフローチャートである。 図４に示す特徴点抽出装置によるサンプリングポイントとティーチングポイントとの関係を示す説明図である。 図４に示す特徴点抽出装置によるサンプリングポイントとティーチングポイントとの間の処理過程を示すフローチャートである。 実施例１で取り込まれたＸＹ平面キャプチャデータの一例を示す説明図である。 実施例１で取り込まれたＹＺ平面キャプチャデータの一例を示す説明図である。 実施例１に係る特徴点抽出装置による特徴点の抽出例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１２とは別のサンプリング例に対する特徴点の抽出例を示す説明図である。

◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用された動作処理装置の実施の形態の概要を示す説明図である。
同図において、動作処理装置は、動作教示装置１と、この動作教示装置１にて教示された特徴点に基づいて処理動作を実施する外部出力装置４とを備えている。
そして、動作教示装置１は、外部出力装置４の処理動作に伴う動作点の位置情報を入力する外部入力装置２と、この外部入力装置２にて入力される動作点の位置情報に基づいて外部出力装置４に教示すべき特徴点を抽出する特徴点抽出装置３とを備えている。
ここで、外部入力装置２としてはモーションキャプチャシステムや、入力ペンを用いた動作指定システムなど適宜選定される。
また、外部出力装置４としては、動作教示装置１にて教示された特徴点に基づいて処理動作を実施するものであり、例えば産業用ロボット、画像出力装置等の再現装置と、この再現装置の処理動作に要する前記特徴点に基づく制御信号を生成する制御装置とを備えた態様が挙げられる。
更に、本実施の形態では、特徴点抽出装置３は、外部出力装置４の処理動作に伴う動作点の位置情報を予め決められた取込時間間隔毎に時系列で取り込む動作点取込手段５と、前記取込時間間隔よりも長い可変設定可能な分割時間間隔ｄｔ（図１（ｂ）参照）毎に前記動作点取込手段５にて取り込まれた動作点に基づく動作軌跡を近似直線Ｌ（図１（ｂ）中ＬAB、ＬBC）として演算する近似直線演算手段６と、この近似直線演算手段６にて分割時間間隔ｄｔ毎に演算された近似直線Ｌの取り込まれた動作点に対する近似精度が予め決められた許容範囲内にあるか否かを検証する検証手段１３を有し、この検証手段１３による検証を経て前記近似精度を前記許容範囲内に設定する近似精度設定手段７と、前記近似直線演算手段６にて演算された近似直線Ｌの近似精度が前記許容範囲内であるときに、前記近似直線Ｌを特定する変化点を外部出力装置４に教示すべき特徴点として抽出する特徴点抽出手段８とを備えたものである。

このような技術的手段において、動作点取込手段５は外部入力装置２から入力される動作点の位置情報を時系列で取り込めるものであればよく、データ取込装置（受信装置など）を始め適宜選定して差し支えない。
また、近似直線演算手段６は複数の動作点を直線に近似するアルゴリズムを用いたものであれば適宜選定して差し支えないが、代表的には近似直線として回帰直線を用いるものが挙げられる。この場合、分割時間間隔毎に常に近似直線Ｌが演算可能であるとは限らない。例えば外部出力装置４の処理動作が複雑な動きではゆっくりした動き（単位時間当たりの移動距離が小さい動き）を、大まかな動きでは早い動き（単位時間当たりの移動距離が大きい動き）を要すると仮定すれば、分割時間間隔ｄｔとしては等間隔の時間で分割して得られる結果が外部出力装置４の処理動作としての再現性が高いものと推測される。このため、大まかな動きでは、分割時間間隔ｄｔ内に動作点が一つの場合があり得るが、このような場合には近似直線Ｌを演算することはできない。
更に、近似精度設定手段７は近似精度が許容範囲内になるように近似直線演算手段６の分割時間間隔ｄｔを予め設定していてもよいが、前記近似精度を検証しながら当該近似精度が許容範囲内に至るまで分割時間間隔ｄｔを可変設定するようにする等適宜選定して差し支えない。
更にまた、特徴点抽出手段８は前記近似精度が許容範囲内にあるときに特徴点を最終的に抽出するものであればよい。この場合において、例えば近似精度が許容範囲内にある条件でのみ特徴点を抽出するようにしてもよいし、あるいは、近似精度が許容範囲外のときに特徴点を抽出し、近似精度が許容範囲内のときに前記特徴点を最終的なものに更新あるいは変更するように設計してもよい。

次に、本実施の形態で用いられる特徴点抽出装置３の好ましい態様又は代表的態様について説明する。
先ず、近似直線演算手段６の代表的態様としては、分割時間間隔ｄｔ毎に動作点の位置情報を分割する情報分割部１１と、この情報分割部１１で分割された動作点の位置情報から近似直線式を算出する近似直線式算出部１２とを有するものが挙げられる。
ここで、情報分割部１１は分割時間間隔ｄｔ毎に動作点の位置情報を分割するものであるが、分割時間間隔ｄｔは予め固定設定されている態様と、可変設定される態様とがあり、本実施の形態では分割時間間隔ｄｔを可変設定する態様が用いられる。
また、近似直線式算出部１２は分割時間間隔ｄｔ毎に近似直線Ｌを近似可能な状況の場合に近似直線式を算出するものであればよい。例えば近似直線式を算出できない状況（分割時間間隔ｄｔに動作点が一つの場合）では、算出すべき近似直線式が存在しないという取扱いをすればよい。
また、特徴点抽出手段８の代表的態様としては、例えば図１（ｂ）に示すように、分割時間間隔ｄｔ内に複数の動作点が存在する場合には近似直線Ｌ（ＬAB又はＬBC）の始点（Ａ又はＢ）及び終点（Ｂ又はＣ）を特徴点として抽出し、分割時間間隔ｄｔ内に一つの動作点が存在する場合には当該動作点を特徴点として抽出する態様が挙げられる。
ここで、近似直線Ｌの始点及び終点の座標の決定方法は適宜選定して差し支えないが、例えば分割時間間隔ｄｔ毎の動作点の時系列データの開始座標及び終点座標から前記近似直線Ｌへ伸ばした法線との交点とするものがある。

更に、近似精度設定手段７の代表的態様としては、分割時間間隔ｄｔ毎に演算された近似直線Ｌの取り込まれた動作点に対する近似精度が許容範囲内にあるか否かを検証する検証手段１３と、この検証手段１３による検証結果が許容範囲内でないときに近似直線演算手段６で使用する分割時間間隔ｄｔを更に短くなるように再設定し、近似直線演算手段６による演算処理を再実行させる再設定手段１４と、を有し、前記検証手段１３による検証結果が許容範囲内に至るまで再設定手段１４による再設定動作を繰り返すものが挙げられる。
本態様によれば、検証手段１３は、近似精度が許容範囲内にあるか否かを検証するもので、許容範囲内であることを検証するまで再設定手段１４による再設定処理を繰り返す。
更にまた、近似精度設定手段７の好ましい態様としては、近似直線Ｌの取り込まれた動作点に対する近似精度の許容範囲につき任意に指定可能な許容範囲指定手段１５を有する態様が挙げられる。
本態様によれば、許容範囲指定手段１５にて適正な許容範囲を指定すれば、意味の少ないティーチングポイントを排除しながら、特徴点の自動抽出を行うことが可能である。
また、近似直線Ｌの近似精度としては適宜選定して差し支えないが、図１（ｂ）に示すように、近似直線Ｌ（例えばＬAB，ＬBC）と複数の動作点との間の差分を用いる態様が代表的である。このとき、許容範囲としては前記差分が近似精度として許容可能な振れ範囲（２α：但し、αは近似直線Ｌに対する許容可能な振れ範囲を指す）が用いられる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態１
＜動作処理装置の全体構成＞
図２は実施の形態１に係る動作処理装置の全体構成を示す説明図である。
同図において、動作処理装置は、例えばモーションキャプチャシステムを搭載した外部入力装置２１と、この外部入力装置２１からのキャプチャ情報ＣＩを取り込んで特徴点を抽出する特徴点抽出装置２２と、この特徴点抽出装置２２にて抽出された特徴点（ティーチングポイント）ＴＰに基づく制御信号（例えば直線補間によるMOVE命令）ＭＣを生成する制御装置２６と、この制御装置２６にて生成された制御信号に基づいて所定の処理動作を実施する産業用ロボット２７とを備えている。
ここでは、外部入力装置２１及び特徴点抽出装置２２が動作教示装置２０を構築し、また、制御装置２６及び産業用ロボット２７が外部出力装置２５を構築する。

＜外部入力装置＞
本実施の形態では、外部入力装置２１は、例えば図３（ａ）（ｂ）に示すように、産業用ロボット２７の処理動作に必要な動作点（サンプリングポイント）をキャプチャ情報ＣＩとして生成するものである。
本例では、産業用ロボット２７の処理動作としては、収容箱３１内に収容される複数のワークＷを一つずつ取り出し、投入ステージにセットされた投入筐体３２に前記ワークＷを自動投入するというものが挙げられている。
このような産業用ロボット２７の処理動作に必要な動作点を生成するために、本例では、モーションキャプチャシステムが採用されている。このモーションキャプチャシステムは、産業用ロボット２７に代わって人間Ｍが産業用ロボット２７の処理動作に相当する動作を手作業で行い、例えば人間Ｍの右手首に目印となるマーカ３０を装着し、人間Ｍの右手を産業用ロボット２７のアームの動きに合わせて動かし、前記マーカ３０を撮影カメラ３５で時系列で撮影し、この撮影データを図示外のコンピュータに取り込むようにしたものである。尚、本例のマーカ３０は例えばＬＥＤ基板が用いられる。
ここで、コンピュータに取り込まれるマーカ３０によるキャプチャ情報ＣＩは、夫々の動作点の位置情報として取り込まれるが、これらの動作点については、後段の特徴点抽出装置２２にて、例えば図３（ａ）に示すように、ＸＹ平面（水平２軸平面）に沿った湾曲状の動作軌跡と、図３（ｂ）に示すように、ＹＺ平面（鉛直２軸平面）に沿ったワークＷの上昇、水平移動、下降からなる動作軌跡とに分かれて処理される。

＜特徴点抽出装置＞
本例では、特徴点抽出装置２２は図４に示すように構成されている。
同図において、符号４１は外部入力装置２１からの動作点の位置情報であるキャプチャ情報ＣＩを予め決められた取込時間間隔Δｔ（図５参照）毎に取り込むように受信する受信装置、符号４２は受信装置４１にて受信したキャプチャ情報ＣＩを前記取込時間間隔Δｔよりも長い分割時間間隔ｄｔ（図５参照）毎に分割するデータ分割部、符号４３は前記データ分割部４２にて分割された分割時間間隔ｄｔ毎のキャプチャ情報ＣＩに基づいて近似直線を算出する近似直線算出部、符号４４は近似直線算出部４３にて算出された近似直線から特徴点を抽出する特徴点抽出部である。
ここで、近似直線算出部４３は、図５に示すように、分割区間内の動作点に基づいて近似直線として回帰直線を算出するものである。このとき、回帰直線は、例えば図６に示す（Ｉ）式にて表される。
（Ｉ）式は例えばＸＹ平面での近似直線を示すものであり、（ｘｉ，ｙｉ）は動作点ｉのｘ座標、ｙ座標を示し、また、（ｘ（−付き），ｙ（−付き））はｘ，ｙの平均座標を示し、Ｘの係数部分が回帰直線の傾きを示し、Ｘの後方部分がｙ切片を示す。
また、図６に示す（ＩＩ）式は、例えば動作点の（ｘ，ｙ）＝（ｘ_０，ｙ_０）のときの回帰直線と動作点との間の距離Ｌを示す。尚、（ＩＩ）式中、ｍ，ｎは動作点（ｘ_０，ｙ_０）から回帰直線へ伸ばした法線の傾き、ｙ切片を示す。
更に、特徴点抽出部４４は、分割区間内で複数の動作点が存在する場合には回帰直線が得られることから、分割区間内の動作点の始点及び終点を特徴点とする。より具体的には、動作点の始点座標及び終点座標から回帰直線へ伸ばした法線との交点を特徴点とする。また、分割区間内に一つの動作点が存在する場合には当該動作点を特徴点として取り扱うようにする。

また、図４中、符号４５は近似直線算出部４３にて算出された近似直線である回帰直線の近似精度が許容範囲内にあるか否かを検証する振れ判定処理部、符号４６は振れ判定処理部４５にて近似直線の近似精度が許容範囲内にないときにデータ分割部４２の分割時間間隔ｄｔをより短く設定し、データ分割部４２によるデータ分割処理を再試行させる分割時間間隔指定部、４７は振れ判定処理部４５の振れ幅を指定する振れ幅指定部である。
ここで、振れ判定処理部４５について補足すると、本例では、近似直線である回帰直線の近似精度は回帰直線と動作点との間の距離Ｌ（図６の（ＩＩ）式参照）を振れ幅として捉え、回帰直線を境とする動作点の振れ幅について予め許容範囲（許容可能な振れ範囲に相当）αを設定するようにしたものである。
よって、この振れ判定処理部４５は、回帰直線と動作点との間の距離が振れ幅の許容範囲内であれば、回帰直線の近似精度が良好であると判定し、逆に、許容範囲を超えるものであれば、回帰直線の近似精度が不良であると判定する。
更に、振れ判定処理部４５にて回帰直線と動作点との間の距離が振れ幅の許容範囲内であると判定された場合には、分割時間間隔指定部４６は特に分割時間間隔を再設定することはなく、近似直線算出部４３にて算出された近似直線である回帰直線に基づいて特徴点抽出部４４による特徴点の抽出処理が実施される。
これに対し、振れ判定処理部４５にて回帰直線と動作点との間の距離が振れ幅の許容範囲外であると判定されると、図５に示すように、分割時間間隔指定部４６は分割時間間隔ｄｔをより短い分割時間間隔ｄｔ’に設定し、データ分割部４２によるデータ分割処理を再試行させた後、再び近似直線算出部４３にて近似直線である回帰直線を算出する。このような処理動作は、振れ判定処理部４５による振れ判定が許容範囲内に至るまで繰り返される。
更に、本例では、振れ幅指定部４７にて振れ判定処理部４５の振れ幅の許容範囲を予め指定することが可能であるため、振れ幅について最適な許容範囲を予め指定しておけば、振れ判定処理部４５による振れ判定が実施されることに伴って、意味の少ないティーチングポイントは排除され、その分、ティーチングポイントの抽出数が必要最小限に抑えられる。

次に、図４に示す特徴点抽出装置２２の処理過程を図７に示すフローチャートに従って説明する。
図４及び図７において、外部入力装置２１からキャプチャ情報ＣＩのデータが受信装置４１に入力されると、データ分割部４２が分割時間間隔ｄｔ毎にデータを分割し、近似直線算出部４３にて近似直線である回帰直線を算出する。次いで、振れ判定処理部４５が各分割区間における近似直線である回帰直線と各動作点座標との間の距離を検証し、当該距離が振れ幅の許容範囲（振れの範囲）内にあるか否かを判定する。
このとき、前記距離が振れの範囲外であるときには分割時間間隔ｄｔをより短い分割時間間隔ｄｔ’に設定し、データ分割部４２、近似直線算出部４３による処理を再度実施し、近似直線である回帰直線と各動作点座標との間の距離が振れの範囲内に収まるまで上述した処理動作を繰り返す。
そして、振れ判定処理部４５にて回帰直線と各動作点座標との間の距離が振れ範囲内に収まった条件下では、近似直線である回帰直線の近似精度が良好であると判定し、特徴点抽出部４４による特徴点の抽出処理が実施される。
このように、特徴点抽出部４４にて抽出された特徴点からなるデータは外部出力装置２５へと出力される。

このような特徴点の抽出処理過程をまとめると、図８、図９に示すように表される。
同図において、特徴点の抽出処理のアルゴリズムの概要は以下の通りである。
今、キャプチャ情報（サンプリングポイント）ＣＩの時刻ｔにおける位置情報をＳ（ｔ）＝（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）、サンプリングポイントから抽出された時刻ｔにおけるティーチングポイントをＰ（ｔ）と定義し、Ｓ（ｔ）からＰ（ｔ）への変換式をｆとする。
この場合、先ず、Ｓ（ｔ）を分割時間間隔ｄｔで分割する。
次いで、分割されたデータ毎に近似直線である回帰直線を求める。
この後、分割区間毎に前記回帰直線に基づいてＰ（ｔ）を抽出する（図９参照）。
特に、本例では、サンプリングポイントの位置情報Ｓ（ｔ）をＸＹ平面、ＹＺ平面に分けて取り込んでいるため、回帰直線はＸＹ平面及びＹＺ平面でＹ抽出（ｙ＝ｆ（ｘ））、Ｚ抽出（ｚ＝ｆ（ｙ））という形で求められ、この回帰直線に基づいて特徴点Ｐ（ｔ）が抽出され得る。
しかしながら、本例では、特徴点Ｐ（ｔ）が抽出される前に振れ判定処理部４５による振れ判定が行われ、回帰直線と動作点座標との間の距離が振れ幅の許容範囲α内か否かを判定し、前記距離が振れ幅の許容範囲α内であると判定されれば、特徴点抽出部４４が前記近似直線である回帰直線に基づいて特徴点Ｐ（ｔ）を抽出する。
一方、振れ判定処理部４５にて前記距離が振れ幅の許容範囲α外であると判定した場合には、分割時間間隔指定部４６により分割時間間隔ｄｔが短い分割時間間隔に再設定された後、データ分割部４２によるデータ分割、近似直線算出部４３による近似直線である回帰直線の算出が再度実施され、振れ判定処理部４５による振れ判定が許容範囲に至るまで繰り返される。
このように、本実施の形態では、サンプリングポイントから処理動作の変化点を認識して特徴点Ｐ（ｔ）を抽出しているため、外部出力装置２５（制御装置２６，産業用ロボット２７）に対してティーチングポイントである特徴点Ｐ（ｔ）を出力すると、制御装置２６は、ティーチングポイント間を直線補間したMOVE命令を制御信号として産業用ロボット２７に送出し、産業用ロボット２７はティーチングポイント間を直線的に動きながら処理動作を実施する。
また、本例では、振れ判定処理部４５による振れ判定が実施されているため、意味の少ないティーチングポイントは排除され、その分、ティーチングポイントの抽出数が必要最小限に抑えられる。
更に、本実施の形態では、分割時間間隔ｄｔが小さい程、回帰直線の近似精度が高くなり、滑らかな動きが可能になる。

◎実施例１
実施の形態１に係る動作処理装置を実施例１とし、図３（ａ）（ｂ）に示す外部入力装置にてサンプリングポイントを入力したものと仮定する。
この場合において、特徴点抽出装置２２の受信装置４１にて受信したキャプチャ情報ＣＩ（人間Ｍの右手首のマーカ３０の動き情報）は、図１０に示すように、ＸＹ平面キャプチャデータとして取り込まれると共に、図１１に示すように、ＹＺ平面キャプチャデータとして取り込まれる。
そして、実施例１において、ＹＺ平面キャプチャデータを例に挙げて特徴点の抽出処理過程につき、ソフトウエアによるシミュレーションを行ったところ、図１２に示すような結果が得られた。
同図によれば、特徴点抽出装置２２に移動ポイントを入力したところ、時系列ポイントが抽出され、この後、データ分割部４２、近似直線算出部４３を一度経た時点で仮に特徴点を抽出したところ、前記時系列ポイントに比べて少ない特徴点の適切解が抽出される。特に、本例では、振れ判定処理部４５を経た後に特徴点を抽出するようにしているので、特徴点の抽出が最適解よりも更に少なくなるように最適化されていることが理解される。
また、他のパターンの移動ポイントについても、同様なソフトウエアによるシミュレーションを行ったところ、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、時系列ポイントの抽出点に比べて特徴点の抽出数が極めて少なく最適化されていることが理解される。
尚、特徴点の抽出数については、移動ポイントの軌跡が単純なラインであれば少なく、移動ポイントの軌跡が複雑なラインになる程多く必要とすることも理解される。

１…動作教示装置，２…外部入力装置，３…特徴点抽出装置，４…外部出力装置，５…動作点取込手段，６…近似直線演算手段，７…近似精度設定手段，８…特徴点抽出手段，１１…情報分割部，１２…近似直線式算出手部，１３…検証手段，１４…再設定手段，１５…許容範囲指定手段

Claims (8)

1. 外部出力装置の処理動作に伴う動作点の位置情報を予め決められた取込時間間隔毎に時系列で取り込む動作点取込手段と、
   前記取込時間間隔よりも長い可変設定可能な分割時間間隔毎に前記動作点取込手段にて取り込まれた動作点に基づく動作軌跡を近似直線として演算する近似直線演算手段と、
   この近似直線演算手段にて分割時間間隔毎に演算された近似直線の取り込まれた動作点に対する近似精度が予め決められた許容範囲内にあるか否かを検証する検証手段を有し、この検証手段による検証を経て前記近似精度を前記許容範囲内に設定する近似精度設定手段と、
   前記近似直線演算手段にて演算された近似直線の近似精度が前記許容範囲内であるときに、前記近似直線を特定する変化点を外部出力装置に教示すべき特徴点として抽出する特徴点抽出手段と、
   を備えたことを特徴とする特徴点抽出装置。
2. 請求項１記載の特徴点抽出装置において、
   前記近似直線演算手段は、前記分割時間間隔毎に動作点の位置情報を分割する情報分割部と、
   この情報分割部で分割された動作点の位置情報から近似直線式を算出する近似直線式算出部と、
   を有することを特徴とする特徴点抽出装置。
3. 請求項１又は２に記載の特徴点抽出装置において、
   前記特徴点抽出手段は、前記分割時間間隔内に複数の動作点が存在する場合には近似直線の始点及び終点を特徴点として抽出し、前記分割時間間隔内に一つの動作点が存在する場合には当該動作点を特徴点として抽出することを特徴とする特徴点抽出装置。
4. 請求項１ないし３いずれかに記載の特徴点抽出装置において、
   前記近似精度設定手段は、前記分割時間間隔毎に演算された近似直線の取り込まれた動作点に対する近似精度が許容範囲内にあるか否かを検証する検証手段と、この検証手段による検証結果が許容範囲内でないときに前記近似直線演算手段で使用する分割時間間隔を更に短くなるように再設定し、前記近似直線演算手段による演算処理を再実行させる再設定手段と、を有し、
   前記検証手段による検証結果が許容範囲内に至るまで前記再設定手段による再設定動作を繰り返すことを特徴とする特徴点抽出装置。
5. 請求項１ないし４いずれかに記載の特徴点抽出装置において、
   前記近似精度設定手段は、近似直線の取り込まれた動作点に対する近似精度の許容範囲につき任意に指定可能な許容範囲指定手段を有することを特徴とする特徴点抽出装置。
6. 請求項１ないし５いずれかに記載の特徴点抽出装置において、
   前記近似精度設定手段は、近似精度の尺度として近似直線と複数の動作点との間の差分を用いることを特徴とする特徴点抽出装置。
7. 外部出力装置の処理動作に伴う動作点の位置情報を入力する外部入力装置と、
   この外部入力装置にて入力される動作点の位置情報に基づいて外部出力装置に教示すべき特徴点を抽出する請求項１ないし６いずれかに記載の特徴点抽出装置と、
   を備えた動作教示装置。
8. 請求項７記載の動作教示装置と、
   この動作教示装置にて教示された特徴点に基づいて処理動作を実施する外部出力装置と、
   を備えた動作処理装置。