JP6647143B2 - Functional device, control device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、アクチュエータにより作動する機能装置およびその制御技術に関する。 The present invention relates to a functional device operated by an actuator and a control technique thereof.
鉛直方向の位置が異なる複数の判定面のそれぞれにおいて移動装置（例えばロボット）を表現する基準空間要素および物体を表わす空間要素の干渉有無を判定する技術が提案されている（特許文献１および２参照）。これにより、移動装置および物体のそれぞれの立体的形状特性に鑑みて適当な頻度で経路が変更され、かつ、両者の確実な接触回避の観点から適当な経路が設定される。 Techniques have been proposed for determining the presence / absence of interference between a reference space element representing a moving device (for example, a robot) and a space element representing an object on each of a plurality of determination planes having different vertical positions (see Patent Documents 1 and 2). ). Thus, the route is changed at an appropriate frequency in consideration of the three-dimensional shape characteristics of the moving device and the object, and an appropriate route is set from the viewpoint of reliably avoiding contact between the two.
しかし、各空間要素の形状が簡略化された場合、当該各空間要素により表現される移動装置と物体との干渉判定感度が過度に高くなるなど、不適当なものになる可能性がある。 However, when the shape of each space element is simplified, there is a possibility that the space determination element becomes inappropriate, such as excessively high interference determination sensitivity between the moving device and the object represented by the space element.
そこで、本発明は、物体との干渉判定感度の適当性の向上を図りうる機能装置等を提供することを解決課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a functional device or the like that can improve the suitability of the interference determination sensitivity with an object.
本発明は、複数の部位と、前記複数の部位を相対的に駆動するアクチュエータと、行動計画にしたがって前記アクチュエータの動作を制御する制御装置と、を備えている機能装置に関する。 The present invention relates to a functional device including a plurality of parts, an actuator that relatively drives the plurality of parts, and a control device that controls an operation of the actuator according to an action plan.
本発明の機能装置は、前記制御装置が、実空間において前記機能装置および一または複数の物体のそれぞれが異なる形態で含まれるように定義された複数の判定空間のそれぞれにおいて、現在の前記行動計画に基づき、前記機能装置および前記物体の干渉可能性を判定する干渉判定要素と、前記干渉判定要素により、前記複数の判定空間のうち少なくとも１つの判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記少なくとも１つの判定空間に含まれる少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されるように前記行動計画を生成する行動計画要素と、を備え、前記行動計画要素が、前記干渉判定要素により、前記複数の判定空間のうち一部である指定判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が低いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記指定判定空間に含まれる一または複数の指定部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されないように前記行動計画を生成し、前記干渉判定要素が、前記複数の判定空間のうち前記指定判定空間とは別の判定空間における干渉可能性の高低の判定基準として、前記指定判定空間における干渉可能性の高低の判定基準よりも高い基準を用いることを特徴とする。 The functional device of the present invention may be configured such that the control device is configured to execute the current action plan in each of a plurality of determination spaces defined such that the functional device and one or more objects are included in different forms in a real space. An interference determination element that determines the possibility of interference between the functional device and the object, and the interference determination element determines that the functional device and the object can interfere in at least one determination space of the plurality of determination spaces. The action is performed such that a relative position / posture of at least one of the plurality of parts included in the at least one determination space with respect to another part of the plurality of parts is changed, as a requirement. comprising a action plan element for generating a plan of the action plan element, by the interference determination element, a portion of the plurality of decision space In a certain specified determination space, one or more other specified parts included in the specified determination space among the plurality of parts, on the condition that it is determined that the possibility of interference between the functional device and the object is low. The action plan is generated such that the relative position and orientation with respect to are not changed, and the interference determination element determines whether the interference possibility is high or low in a determination space different from the designated determination space among the plurality of determination spaces. As a criterion, a criterion that is higher than a criterion for determining the degree of interference in the designated determination space is used .
本発明の機能装置またはその制御装置もしくは制御方法によれば、現在の行動計画にしたがって機能装置を構成する複数の部位が作動した場合、複数の判定空間のそれぞれにおいて機能装置と物体との干渉可能性が判定される。「判定空間」は、仮想的な２次元的空間（平面または曲面）のほか、仮想的な３次元的空間（一対の平面または曲面により挟まれた空間など）を包含する概念である。異なる判定空間のそれぞれに含まれる物体は、同一の物体であっても個別の物体であってもよい。 According to the functional device or the control device or the control method of the present invention, when a plurality of parts configuring the functional device operate according to the current action plan, the functional device can interfere with the object in each of the plurality of determination spaces. Sex is determined. The “determination space” is a concept that includes a virtual two-dimensional space (a plane or a curved surface) as well as a virtual three-dimensional space (a space between a pair of planes or a curved surface). The objects included in each of the different determination spaces may be the same object or individual objects.
少なくとも１つの判定空間において、少なくとも１つの部位と物体との干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、当該少なくとも１つの部位のその他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されるように機能装置の行動計画が変更される。「位置・姿勢」とは「位置」および「姿勢」のうち一方または両方を意味する。 In at least one determination space, the relative position / posture of the at least one part with respect to other parts is changed on condition that it is determined that the possibility of interference between at least one part and the object is high. The action plan of the functional device is changed. “Position / posture” means one or both of “position” and “posture”.
これにより、少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢を変更すれば、物体との干渉可能性が低いと判定されるにもかかわらず、物体との干渉可能性が高いという判定に拘束されて複数の部位の動作の自由度が全体的に低下するような事態が回避されうる。 Accordingly, if the relative position / posture of at least one part with respect to another part is changed, it is determined that the possibility of interference with the object is high even though the possibility of interference with the object is low. Can be avoided that the degree of freedom of the operation of the plurality of parts is reduced as a whole due to the restriction.
（構成）
図１に示されている本発明の機能装置の一実施形態であるロボット１は脚式移動ロボットであり、人間と同様に、基体１０と、基体１０の上方に配置された頭部１１と、基体１０の上部に上部両側から延設された左右の腕体１２と、左右の腕体１２のそれぞれの先端に設けられている手部１２６と、基体１０の下部から下方に延設された左右の脚体１４とを備えている。図面においては、左右を区別するために「Ｌ（左）」および「Ｒ（右）」が符号に付されている。
(Constitution)
The robot 1 which is an embodiment of the functional device of the present invention shown in FIG. 1 is a legged mobile robot, and like a human, a base 10, a head 11 arranged above the base 10, Left and right arms 12 extending from the upper sides of the upper portion of the base 10, hands 126 provided at the respective ends of the left and right arms 12, and left and right extending downward from the lower portion of the base 10. Leg 14. In the drawings, “L (left)” and “R (right)” are assigned to reference numerals to distinguish left and right.
基体１０はヨー軸回りに相対的に回動しうるように上下に連結された基体上部１０１および基体下部１０２により構成されている。頭部１１は基体１０に対してヨー軸回りに回動する等、動くことができる。 The base 10 includes an upper base 101 and a lower base 102 that are vertically connected so as to be relatively rotatable around the yaw axis. The head 11 can move, for example, rotate around the yaw axis with respect to the base 10.
腕体１２は第１腕体リンク１２２と、第２腕体リンク１２４とを備えている。基体１０と第１腕体リンク１２２とは肩関節機構（第１腕関節機構）１２１を介して連結され、第１腕体リンク１２２と第２腕体リンク１２４とは肘関節機構（第２腕関節機構）１２３を介して連結され、第２腕体リンク１２４と手部１２６とは手首関節機構（第３腕関節機構）１２５を介して連結されている。肩関節機構１２１はロール、ピッチおよびヨー軸回りの回動自由度を有し、肘関節機構１２３はピッチ軸回りの回動自由度を有し、手首関節機構１２５はロール、ピッチ、ヨー軸回りの回動自由度を有している。 The arm 12 has a first arm link 122 and a second arm link 124. The base 10 and the first arm link 122 are connected via a shoulder joint mechanism (first arm joint mechanism) 121, and the first arm link 122 and the second arm link 124 are connected to an elbow joint mechanism (second arm). The second arm link 124 and the hand 126 are connected via a wrist joint mechanism (third arm joint mechanism) 125. The shoulder joint mechanism 121 has a degree of freedom of rotation around the roll, pitch and yaw axes, the elbow joint mechanism 123 has a degree of freedom of rotation around the pitch axis, and the wrist joint mechanism 125 has a degree of freedom around the roll, pitch and yaw axes. Has a rotational degree of freedom.
脚体１４は第１脚体リンク１４２と、第２脚体リンク１４４と、足部１４６とを備えている。基体１０と第１脚体リンク１４２とは股関節機構（第１脚関節機構）１４１を介して連結され、第１脚体リンク１４２と第２脚体リンク１４４とは膝関節機構（第２脚関節機構）１４３を介して連結され、第２脚体リンク１４４と足部１４６とは足関節機構（第３脚関節機構）１４５を介して連結されている。股関節機構１４１はロール、ピッチおよびヨー軸回りの回動自由度を有し、膝関節機構１４３はピッチ軸回りの回動自由度を有し、足関節機構１４５はロールおよびピッチ軸回りの回動自由度を有している。股関節機構１４１、膝関節機構１４３および足関節機構１４５は「脚関節機構群」を構成する。 The leg 14 includes a first leg link 142, a second leg link 144, and a foot 146. The base 10 and the first leg link 142 are connected via a hip joint mechanism (first leg joint mechanism) 141, and the first leg link 142 and the second leg link 144 are connected to a knee joint mechanism (second leg joint). The second leg link 144 and the foot 146 are connected via an ankle joint mechanism (a third leg joint mechanism) 145. The hip joint mechanism 141 has a rotational degree of freedom about the roll, pitch and yaw axes, the knee joint mechanism 143 has a rotational degree of freedom about the pitch axis, and the ankle joint mechanism 145 has a rotational degree about the roll and pitch axes. It has a degree of freedom. The hip joint mechanism 141, the knee joint mechanism 143, and the ankle joint mechanism 145 constitute a “leg joint mechanism group”.
なお、脚関節機構群に含まれる各関節機構の並進および回転自由度は適宜変更されてもよい。また、股関節機構１４１、膝関節機構１４３および足関節機構１４５のうち任意の１つの関節機構が省略された上で、残りの２つの関節機構の組み合わせにより脚関節機構群が構成されていてもよい。さらに、脚体１４が膝関節とは別の第２脚関節機構を有する場合、当該第２脚関節機構が含まれるように脚関節機構群が構成されてもよい。足部１４６の底には着床時の衝撃緩和のため、特開２００１−１２９７７４号公報に開示されているような弾性素材が設けられている。 The degree of freedom of translation and rotation of each joint mechanism included in the leg joint mechanism group may be appropriately changed. In addition, any one of the hip joint mechanism 141, the knee joint mechanism 143, and the ankle joint mechanism 145 may be omitted, and a leg joint mechanism group may be configured by a combination of the remaining two joint mechanisms. . Further, when the leg 14 has a second leg joint mechanism different from the knee joint, the leg joint mechanism group may be configured to include the second leg joint mechanism. An elastic material as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-129774 is provided on the bottom of the foot portion 146 to reduce impact upon landing.
基体上部１０１および基体下部１０２、頭部１１、腕体１２のリンク１２２および１２４、手部１２６（正確にはその構成要素である手の平部および各指機構のリンク）、脚体１４のリンク１４２および１４４、ならびに足部１４６は、アクチュエータ４により相対的な位置・姿勢が変更可能な「複数の部位」に該当する。 The upper base 101 and the lower base 102, the head 11, the links 122 and 124 of the arm 12, the hand 126 (more precisely, the link of the palm and each finger mechanism which is a component thereof), the link 142 of the leg 14, and The 144 and the foot 146 correspond to “a plurality of parts” whose relative positions and postures can be changed by the actuator 4.
ロボット１には、その世界座標系における位置および姿勢などの内部状態を測定するための複数の内部状態センサＳ1が搭載されている。ロボット１の各関節機構の屈曲角度（関節角度）に応じた信号を出力するエンコーダ（図示略）、基体１０の姿勢（方位角および仰角により特定される。）に応じた信号を出力する傾斜センサ、および、足部１４６および着床および離床の別を判定するための圧力センサなどが内部状態センサＳ1に該当する。ロボット１の周囲の様子を撮像し、当該撮像座標に基づいて世界座標系に固定されている標識の位置を認識することにより、世界座標系におけるロボット１の位置を認識するための撮像装置が内部状態センサＳ1に該当する。 The robot 1, a plurality of internal state sensor S 1 for measuring the internal state such as the position and orientation at the world coordinate system is mounted. An encoder (not shown) that outputs a signal corresponding to the bending angle (joint angle) of each joint mechanism of the robot 1, and an inclination sensor that outputs a signal corresponding to the posture (specified by the azimuth angle and the elevation angle) of the base 10. , and, like a pressure sensor for determining the different legs 146 and implantation and lifting corresponds to the internal state sensor S 1. An image capturing apparatus for recognizing the position of the robot 1 in the world coordinate system is provided by capturing an image of the surroundings of the robot 1 and recognizing the position of the sign fixed in the world coordinate system based on the captured coordinates. corresponding to the state sensor S 1.
例えば、頭部１１に搭載され、ロボット１の前方を撮像範囲とするＣＣＤカメラ、赤外線カメラ等、種々の周波数帯域における光を感知しうる左右一対の頭カメラＣ１が撮像装置として採用されうる。また、基体１０の前側下部に搭載され、ロボット１の前方下方に向けて発せられた近赤外レーザー光の物体による反射光を検知することによりこの物体の位置や方位等を測定するための腰カメラ（アクティブセンサ）Ｃ２が撮像装置として採用されうる。 For example, a pair of left and right head cameras C1, which are mounted on the head 11 and can sense light in various frequency bands, such as a CCD camera or an infrared camera having an imaging range in front of the robot 1, can be adopted as the imaging device. Further, a waist for measuring the position and orientation of the object by detecting near-infrared laser light emitted toward the front and lower side of the robot 1 and reflected by the object, which is mounted on the lower front side of the base 10. A camera (active sensor) C2 can be employed as the imaging device.
ロボット１には、その周辺における物体の位置などの外部状態を測定するための外部状態センサＳ2が搭載されている。前記のような撮像装置が外部状態センサＳ2に該当する。 The robot 1, the external state sensor S 2 for measuring the external conditions such as the position of an object in its vicinity is mounted. It said such an imaging device corresponds to an external state sensor S 2.
ロボット１は、制御装置２と、前記複数の関節機構のそれぞれを駆動することにより、前記複数の部位のそれぞれを駆動する複数のアクチュエータ４と、をさらに備えている。 The robot 1 further includes a control device 2 and a plurality of actuators 4 for driving each of the plurality of parts by driving each of the plurality of joint mechanisms.
（制御装置の構成）
図２に示されている制御装置２は、ハードウェアとしてのＥＣＵ（電子制御ユニット）と、ソフトウェアとしてのアプリケーションプログラムと、により構成されている。ＥＣＵまたはコンピュータは、ＣＰＵまたはマルチコアプロセッサ（演算処理装置）、ＲＯＭまたはＲＡＭなどのメモリ（記憶装置）および入力・出力用のインターフェース回路等により構成されている。
(Configuration of control device)
The control device 2 shown in FIG. 2 includes an ECU (electronic control unit) as hardware and an application program as software. The ECU or the computer includes a CPU or a multi-core processor (arithmetic processing device), a memory (storage device) such as a ROM or a RAM, and an input / output interface circuit.
前記プログラムは記憶装置に予め記憶保持されているほか、ロボット１から外部のサーバに要求信号が送信されたことに応じて当該サーバによって制御プログラムがネットワークや人工衛星を介して当該コンピュータに配信または放送された上でそのメモリに格納されてもよい。 The program is stored and held in a storage device in advance, and in response to a request signal transmitted from the robot 1 to an external server, the server distributes or broadcasts the control program to the computer via a network or an artificial satellite. And may be stored in the memory.
制御装置２は、干渉判定要素２１と、行動計画要素２２と、を備えている。制御装置およびその各要素２１、２２は、プロセッサがメモリの所定の領域から必要なデータおよびプログラムを読み出し、当該プログラムにしたがって当該データを対象として担当の演算処理（詳細が後述する。）を実行するように構成または設計されている。 The control device 2 includes an interference determination element 21 and an action plan element 22. The control device and its respective elements 21 and 22 cause the processor to read necessary data and a program from a predetermined area of the memory, and execute the assigned arithmetic processing (details will be described later) on the data according to the program. Is configured or designed to be
制御装置２は、ロボット１の「行動計画」にしたがって、内部状態および外部状態に応じてアクチュエータ４のそれぞれの動作を制御する。「行動計画」には、優先順位が異なる複数の行動計画要素が含まれ、本実施形態では、指定行動計画要素としての「第１行動計画要素」と、その他の行動計画要素としての「第２行動計画要素」とが含まれている。すなわち、本実施形態において指定行動計画または少なくとも１つの行動計画要素は、制御装置２に対して外部から入力され、または、制御装置２により生成される。 The control device 2 controls each operation of the actuator 4 according to the internal state and the external state according to the “action plan” of the robot 1. The “action plan” includes a plurality of action plan elements having different priorities. In the present embodiment, the “first action plan element” as the designated action plan element and the “second action plan element” as the other action plan elements Action plan element ". That is, in the present embodiment, the designated action plan or at least one action plan element is externally input to the control device 2 or generated by the control device 2.
「第１行動計画要素」は、例えばロボット１の全体的な位置を移動させることを優先する行動計画の部分である。「第１行動計画要素」には、基体下部１０２および第１脚体リンク１４２、第１脚体リンク１４２および第２脚体リンク１４４、ならびに第２脚体リンク１４４および足部１４６のそれぞれの組み合わせの相対的な位置・姿勢の時系列が含まれている。「第１行動計画要素」が、一方または両方の手部１２６を用いた物体の運搬である場合、そこに含まれる複数の部位の組み合わせは異なる。 The “first action plan element” is, for example, a part of the action plan that gives priority to moving the entire position of the robot 1. The “first action plan element” includes a combination of the lower body 102 and the first leg link 142, the first leg link 142 and the second leg link 144, and the second leg link 144 and the foot 146. The time series of the relative position / posture of the target is included. When the “first action plan element” is the transport of an object using one or both hands 126, the combination of a plurality of parts included therein is different.
「第２行動計画要素」は、例えばロボット１の全体的な姿勢を安定させること（常に上位制御で全体的な姿勢の安定がはかられている（歩容生成の際に大局的な安定をはかっているということ））を優先させて障害物との干渉を避ける行動計画の部分である。「第２行動計画要素」には、基体上部１０１および基体下部１０２、基体上部１０１および第１腕体リンク１２２、第１腕体リンク１２２および第２腕体リンク１２４、ならびに第２腕体リンク１２４および手部１２６のそれぞれの組み合わせの相対的な位置・姿勢の時系列が含まれている。「第２行動計画要素」が、両方の脚体１４による規律状態の維持である場合、そこに含まれる複数の部位の組み合わせは異なる。 The “second action plan element” is, for example, to stabilize the overall posture of the robot 1 (the overall posture is always stabilized by higher-level control (to achieve global stability when generating a gait). )) Is the part of the action plan that prioritizes and avoids interference with obstacles. The “second action plan element” includes the upper body 101 and the lower body 102, the upper body 101 and the first arm link 122, the first arm link 122 and the second arm link 124, and the second arm link 124. And a time series of relative positions and postures of the respective combinations of the hand part 126 and the hand part 126. When the “second action plan element” is the maintenance of the disciplined state by both legs 14, the combination of the plurality of parts included therein is different.
（ロボットの制御方法）
ロボット１が行動計画にしたがって移動または歩行を開始する際、第１行動計画要素の変更回数を表わす指数ｉ1および第２行動計画要素の変更回数を表わす指数ｉ2がともに「０」にリセットされる（図３／ＳＴＥＰ０２）。
(Robot control method)
When the robot 1 starts moving or walking in accordance with the action plan, both the index i 1 representing the number of changes in the first action plan element and the index i 2 representing the number of changes in the second action plan element are reset to “0”. (FIG. 3 / STEP 02).
ロボット１が行動計画にしたがって移動している状態で、干渉判定要素２１が、複数の判定空間のそれぞれにおいて、当該行動計画に基づき、ロボット１および一または複数の物体のそれぞれの存在態様を算定する（図３／ＳＴＥＰ０４）。 While the robot 1 is moving according to the action plan, the interference determination element 21 calculates the presence mode of the robot 1 and one or more objects in each of the plurality of determination spaces based on the action plan. (FIG. 3 / STEP04).
「判定空間」は、ロボット１および一または複数の物体のそれぞれが異なる形態で含まれるように定義されている。本実施形態では、水平面に対して平行であり、かつ、鉛直方向の位置または高さが異なる複数の平面（以下「判定面」という。）が複数の判定空間として定義されている。 The “determination space” is defined such that the robot 1 and one or more objects are included in different forms. In the present embodiment, a plurality of planes (hereinafter, referred to as “determination planes”) that are parallel to the horizontal plane and have different vertical positions or heights are defined as a plurality of determination spaces.
図４Ａ、図４Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂのそれぞれには、高さが異なる３つの判定面Ｐ1〜Ｐ3が示されている。３つの判定面Ｐ1〜Ｐ3のうち、第１行動計画要素に関する脚体１４が含まれている判定面Ｐ3が「指定判定面」に該当する。判定面の数は、任意の複数に設定される。後述するようにロボット１と物体との干渉可能性が高いと判定された判定面が存在する場合、当該判定面のそばに判定面が追加されるなど、その数が増やされてもよい。これとは逆に、ロボット１と物体との干渉可能性が低いと判定された判定面が存在する場合、当該判定面に対して所定距離内にある判定面が省略されるなど、その数が減らされてもよい。判定面同士の間隔も任意に設定されてもよい。指定判定面同士の間隔が、その他の判定面同士の間隔よりも狭く設定されていてもよい。 4A, 4B, 6A, FIG. 6B, each of FIGS. 8A and 8B, there is shown the three different discriminant plane P 1 to P 3 height. Of the three determination planes P 1 to P 3 , the determination plane P 3 including the leg 14 relating to the first action plan element corresponds to the “designated determination plane”. The number of determination surfaces is set to an arbitrary number. As described later, when there is a determination surface determined to have a high possibility of interference between the robot 1 and the object, the number may be increased, for example, a determination surface is added near the determination surface. Conversely, when there is a determination surface determined to have a low possibility of interference between the robot 1 and the object, the number of determination surfaces within a predetermined distance from the determination surface is omitted. It may be reduced. The interval between the determination surfaces may be set arbitrarily. The intervals between the designated determination surfaces may be set smaller than the intervals between the other determination surfaces.
少なくとも１つの判定面が、鉛直面に対して平行に定義されていてもよく、床面またはその概略形状を表わす平面に対して平行に定義されていてもよい。少なくとも１つの判定面が、平面ではなく曲面として定義されていてもよい。一の判定面と他の判定面とが交差していてもよい。判定空間が複数の平面または曲線により囲まれた３次元空間として定義されていてもよい。 At least one determination surface may be defined parallel to the vertical plane, or may be defined parallel to a floor surface or a plane representing the schematic shape thereof. At least one determination surface may be defined as a curved surface instead of a plane. One determination surface and another determination surface may intersect. The determination space may be defined as a three-dimensional space surrounded by a plurality of planes or curves.
各判定面Ｐi（ｉ＝１，２，‥）におけるロボット１の各部位の存在態様を定めるため、例えば、ロボット１の各部位が、実際の形状よりも簡略化された３次元形状を有する立体により表わされているモデルが用いられる。各部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢の時系列に基づき、このモデルにおいて各時点の複数の部位のそれぞれのロボット座標系における位置および姿勢が計算される。「位置」は各部位の重心などの代表点の位置により定義される。「姿勢」はロボット座標系の原点（例えば基体下部１０２に配置される。）よりも近位側にある端点および遠位側にある端点を結ぶベクトルの方位により定義される。 In order to determine the existence mode of each part of the robot 1 on each determination plane P i (i = 1, 2, ‥), for example, each part of the robot 1 has a three-dimensional shape that is more simplified than the actual shape. A model represented by a solid is used. Based on the time series of the relative positions and postures of each part with respect to other parts, the position and posture of each of the plurality of parts at each time point in the robot coordinate system are calculated in this model. “Position” is defined by the position of a representative point such as the center of gravity of each part. The “posture” is defined by the azimuth of a vector connecting an end point on the proximal side and an end point on the distal side with respect to the origin of the robot coordinate system (for example, disposed at the lower part of the base 102).
各判定面Ｐiおよび各部位の表面の交差線（閉曲線）により輪郭が定義される２次元領域が、各判定面Ｐiにおける各部位またはこれを表わす空間要素として算定される。ロボット１の全体的な位置の時系列により、世界座標系における各時点のロボット座標系の原点の位置または座標変換式が算定される。このため、世界座標系における各時点での各部位の各判定面Ｐiにおける存在態様が計算される。 A two-dimensional area whose outline is defined by the intersection line (closed curve) between the surface of each judgment plane P i and each part is calculated as each part on each judgment plane P i or a spatial element representing this. From the time series of the overall position of the robot 1, the position of the origin of the robot coordinate system at each time point in the world coordinate system or a coordinate conversion formula is calculated. Therefore, there aspects of each discriminant plane P i of each part at each time point in the world coordinate system is calculated.
各判定面Ｐiにおける物体の存在態様を定めるため、例えば、内部状態センサＳ1を構成するカメラＣ１を通じて得られた画像が用いられる。この画像の解析結果に基づいて当該物体の種類（人間、犬、他のロボットなどの動的な物体、建造物の一部などの静的な物等）が認識される。その上で、当該認識結果に基づく記憶装置またはデータベース（ロボット１の外部にあってもよい。）の照会によって、物体またはこれを構成する複数の部位のそれぞれが、実際の形状よりも簡略化された３次元形状を有する立体として認識される。物体が動物である場合、当該物体の現時点における位置および速度から、ロボット座標系または世界座標系における将来の各時点における物体の位置および姿勢が予測される。そして、各判定面Ｐiおよび物体の表面の交差線（閉曲線）により輪郭が定義される２次元領域が、各判定面Ｐiにおける物体またはこれを表わす空間要素として算定される。 For determining the presence aspects of the object in each discriminant plane P i, for example, an image obtained through the camera C1 constituting the internal state sensor S 1 is used. Based on the analysis result of this image, the type of the object (a dynamic object such as a human, a dog, or another robot, or a static object such as a part of a building) is recognized. Then, by querying a storage device or a database (which may be outside the robot 1) based on the recognition result, the object or each of a plurality of parts constituting the object is simplified more than the actual shape. Is recognized as a solid having a three-dimensional shape. If the object is an animal, the position and orientation of the object at each future point in the robot coordinate system or the world coordinate system are predicted from the current position and velocity of the object. Then, a two-dimensional area whose outline is defined by the intersection line (closed curve) between each determination plane P i and the surface of the object is calculated as an object on each determination plane P i or a spatial element representing the object.
図１に示されているロボット１の外形的特徴に由来して、高さが異なる各判定面にロボット１が含まれる形態、すなわち各判定面においてロボット１の複数の部位のうち少なくとも一部を表わす空間要素の形状およびサイズ（さらには位置・姿勢）が異なる。 The form in which the robot 1 is included in each of the determination surfaces having different heights, that is, at least a part of the plurality of parts of the robot 1 in each of the determination surfaces is derived from the external characteristics of the robot 1 shown in FIG. The shape and size (and position / posture) of the spatial element to be represented are different.
例えば、図４Ａに示されている判定面Ｐ2において、図５Ａに示されているように、異なる時刻におけるロボット１またはその該当部位（基体上部１０１および左右の第２腕体リンク１２４Ｌ、１２４Ｒ）および物体Ｘの外形、位置および姿勢を含む存在態様が認識される。図６Ａに示されている判定面Ｐ2において、図７Ａに示されているように、異なる時刻におけるロボット１またはその該当部位（基体上部１０１および左右の第２腕体リンク１２４Ｌ、１２４Ｒ）および物体Ｘ1およびＸ2の外形、位置および姿勢を含む存在態様が認識される。図８Ａに示されている判定面Ｐ3において、図９Ａに示されているように、異なる時刻におけるロボット１またはその該当部位（左右の第２脚体リンク１４４Ｌ、１４４Ｒ）および物体Ｘ1およびＸ2の外形、位置および姿勢を含む存在態様が認識される。 For example, the discriminant plane P 2 shown in Figure 4A, as shown in Figure 5A, the robot 1 or its relevant part in different times (second arm link base top 101 and left and right 124L, 124R) The presence mode including the outer shape, the position, and the posture of the object X is recognized. The discriminant plane P 2 shown in FIG. 6A, as shown in Figure 7A, the robot 1 or a corresponding portion (second the arms of the base top 101 and left and right links 124L, 124R) at different times and the object The existence mode including the outer shape, position, and orientation of X 1 and X 2 is recognized. The discriminant plane P 3 shown in Figure 8A, as shown in Figure 9A, the robot 1 or its relevant part in different times (the left and right second leg link 144L, 144R) and the object X 1 and X The existence mode including the outer shape, the position, and the posture of the second is recognized.
干渉判定要素２１が、指定判定面Ｐjにおいて、前記のように各時点における存在態様が定められたロボット１および物体の干渉可能性の高低を判定する（図３／ＳＴＥＰ０６）。 Interference determination element 21 determines the designated discriminant plane P j, the level of potential interference of the robot 1 and the object of present embodiment has been determined at each time point as shown in (Fig. 3 / STEP 06).
例えば、各判定面Ｐiにおいて、いずれかの時点におけるロボット１および物体の間隔が基準間隔以下である場合、両者の干渉可能性が高いと判定される。第１行動計画要素に関連する第１脚体リンク１４２等の部位に対する基準間隔は、第２行動計画要素に関連する第１腕体リンク１２２等の部位に対する基準間隔よりも小さく設定されていてもよい。 For example, in each discriminant plane P i, when the interval between the robot 1 and the object in any point in time is less than the reference distance, it is determined that there is a high possibility of interference between them. Even if the reference interval for the portion such as the first leg link 142 related to the first action plan element is set smaller than the reference interval for the portion such as the first arm link 122 related to the second action plan element. Good.
現在時点と、ロボット１および物体の間隔が初めて基準間隔以下となる将来時点との時間間隔が基準時間以下である場合、両者の干渉可能性が高いと判定されてもよい。この場合、第１行動計画要素に関連する第１脚体リンク１４２等の部位に対する基準時間は、第２行動計画要素に関連する第１腕体リンク１２２等の部位に対する基準時間よりも短く設定されていてもよい。 If the time interval between the current time point and the future time point at which the interval between the robot 1 and the object becomes the reference interval or less for the first time is less than or equal to the reference time, it may be determined that the possibility of interference between the two is high. In this case, the reference time for the part such as the first leg link 142 related to the first action plan element is set shorter than the reference time for the part such as the first arm link 122 related to the second action plan element. May be.
現在時点から当該将来時点までのロボット１の各部位の移動距離が基準距離以下である場合、両者の干渉可能性が高いと判定されてもよい。この場合、第１行動計画要素に関連する第１脚体リンク１４２等の部位に対する基準距離は、第２行動計画要素に関連する第１腕体リンク１２２等の部位に対する基準距離よりも小さく設定されていてもよい。 If the movement distance of each part of the robot 1 from the current time point to the future time point is equal to or less than the reference distance, it may be determined that the possibility of interference between the two is high. In this case, the reference distance to the part such as the first leg link 142 related to the first action plan element is set smaller than the reference distance to the part such as the first arm link 122 related to the second action plan element. May be.
図９Ａの例では、指定判定面に該当する判定面Ｐ3において現在時点ｔ＝ｔ0では各部位が物体Ｘ1およびＸ2から十分に離間している一方、矢印で示されているように現在の行動計画にしたがって移動した場合、将来時点ｔ＝ｔkでは右の第２脚体リンク１４４Ｒおよび物体Ｘ1が干渉または接触している。このため、図９Ａの例では、当該判定結果は肯定的となる。これは、図８Ａに示されているように、ロボット１をその進行方向側から見た場合に、右脚体１４Ｒの手前に重なるように（または横方向について近接して）物体Ｘ1が存在している状況に対応している。 In the example of FIG. 9A, while each portion in the current time t = t 0 on the discriminant plane P 3 for the specified discriminant plane are sufficiently spaced from the object X 1 and X 2, as indicated by arrows If you moved according to the current action plan, a second leg link on the right in the future time t = t k 144R and object X 1 is interfering or contacting. Therefore, in the example of FIG. 9A, the determination result is affirmative. This is because, as shown in Figure 8A, when viewed robot 1 from the traveling direction, so as to overlap the front of the right leg 14R (or adjacent the horizontal direction) object X 1 is present Respond to situations where you are.
当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ０６‥ＹＥＳ）、行動計画要素２２が第１行動計画要素を変更する（図３／ＳＴＥＰ１０）。第１行動計画要素には、前記のように基体下部１０２および第１脚体リンク１４２、第１脚体リンク１４２および第２脚体リンク１４４、ならびに第２脚体リンク１４４および足部１４６のそれぞれの組み合わせの相対的な位置・姿勢の時系列が含まれている。このため、第１行動計画要素の変更により、左右の脚体１４Ｌ、１４Ｒの動作態様、ひいてはロボット１の全体的な移動態様が変更される。 When the determination result is affirmative (FIG. 3 / STEP 06 ‥ YES), the action plan element 22 changes the first action plan element (FIG. 3 / STEP 10). As described above, the first action planning element includes the base lower part 102 and the first leg link 142, the first leg link 142 and the second leg link 144, and the second leg link 144 and the foot 146, respectively. The time series of the relative position / posture of the combination is included. For this reason, by changing the first action plan element, the operation mode of the left and right legs 14L and 14R, and thus the overall movement mode of the robot 1, are changed.
これにより、例えば図８Ｂに示されているように、ロボット１が左方向に蟹歩きしながら物体Ｘ1およびＸ2の間をすり抜けるように左右の脚体１４Ｌ、１４Ｒの動作態様、ひいてはロボット１の全体的な移動態様が変更される。この場合、図９Ｂに示されているように、指定判定面Ｐ3において、各時点ｔ＝ｔ0、ｔ1およびｔ2のそれぞれの左右の第２脚体リンク１４４Ｌ、１４４Ｒのそれぞれが物体Ｘ1およびＸ2のそれぞれから十分に離間するように第１行動計画要素が変更されうる。 Thus, for example, as shown in Figure 8B, the leg 14L of the left and right to slip through between the object X 1 and X 2 while the robot 1 is walking crab leftward, the operation mode of the 14R, thus the robot 1 Is changed. In this case, as shown in FIG. 9B, in the designated discriminant plane P 3, the second leg link 144L of the respective left and right each time point t = t 0, t 1 and t 2, respectively 144R is an object X the first action plan element can be changed from each 1 and X 2 so as to be separated sufficiently.
第１行動計画要素の変更に伴い、第１指数ｉ1が第１閾値Ｎ1以上であるか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ１２）。当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ１２‥ＹＥＳ）、ロボット１の移動停止などの停止処理が実行される。当該判定結果が否定的である場合（図３／ＳＴＥＰ１２‥ＮＯ）、第１指数ｉ1が「１」だけ増加され（図３／ＳＴＥＰ１４）、干渉判定要素２１が、指定判定面とは別の判定面Ｐiにおいて、前記のように各時点における存在態様が定められたロボット１および物体の干渉可能性の高低を判定する（図３／ＳＴＥＰ１６）。 With the change of the first action plan element, it is determined whether the first index i 1 is equal to or greater than the first threshold N 1 (FIG. 3 / STEP 12). If the determination result is affirmative (FIG. 3 / YES in STEP 12), stop processing such as stop of movement of the robot 1 is executed. When the determination result is negative (FIG. 3 / NO in STEP 12), the first index i 1 is increased by “1” (FIG. 3 / STEP 14), and the interference determination element 21 is different from the designated determination surface. On the determination plane P i , the degree of the possibility of interference between the robot 1 and the object whose existence mode is determined at each time point as described above is determined (FIG. 3 / STEP 16).
図５Ａの例では、判定面Ｐ2において現在時点ｔ＝ｔ0では各部位が物体Ｘから十分に（基準間隔を超えて）離間している一方、矢印で示されているように現在の行動計画にしたがって移動した場合、将来時点ｔ＝ｔkでは右の第２腕体リンク１２４Ｒおよび物体Ｘが干渉または接触する。このため、図５Ａの例では、当該判定結果は肯定的となる。これは、図４Ａに示されているように、ロボット１をその進行方向側から見た場合に、右腕体１２Ｒの手前に重なるように（または横方向について近接して）物体Ｘが存在している状況に対応している。 In the example of FIG. 5A, at the current time point t = t 0 on the determination plane P 2 , each part is sufficiently separated from the object X (exceeding the reference interval), while the current action is indicated by the arrow. If you moved according to the plan, a second arm link 124R and the object X on the right in the future time t = t k is the interference or contact. For this reason, in the example of FIG. 5A, the determination result is positive. This is because, as shown in FIG. 4A, when the robot 1 is viewed from the traveling direction side, the object X exists so as to overlap with (or approach in the lateral direction) the right arm body 12R. Respond to the situation.
図７Ａの例では、判定面Ｐ2において現在時点ｔ＝ｔ0では各部位が物体Ｘ1およびＸ2から十分に離間している一方、矢印で示されているように現在の行動計画にしたがって移動した場合、将来時点ｔ＝ｔkでは右の第２腕体リンク１２４Ｒが物体Ｘ1に近接し、かつ、左の第２腕体リンク１２４Ｌおよび物体Ｘ2が干渉または接触している。このため、図７Ａの例では、当該判定結果は肯定的となる。これは、図６Ａに示されているように、ロボット１をその進行方向側から見た場合に、右腕体１２Ｒおよび左腕体１２Ｌのそれぞれの手前に重なるように（または横方向について近接して）物体Ｘ1およびＸ2のそれぞれが存在している状況に対応している。図９Ａの例も図７Ａの例と同様のことがいえる。 In the example of FIG. 7A, at the current time point t = t 0 on the determination plane P 2 , each part is sufficiently separated from the objects X 1 and X 2, while according to the current action plan as indicated by the arrow. If you move, close to the time t = t k second arm link 124R is the object X 1 of the right in the future, and, second arm link on the left 124L and object X 2 is interfering or contacting. Thus, in the example of FIG. 7A, the determination result is positive. As shown in FIG. 6A, when the robot 1 is viewed from the traveling direction side, the robot 1 overlaps (or approaches in the lateral direction) each of the right arm 12R and the left arm 12L. corresponds to a situation in which each object X 1 and X 2 are present. 9A can be said to be the same as the example of FIG. 7A.
当該判定結果が否定的である場合（「図３／ＳＴＥＰ１６‥ＮＯ」、行動計画に基づき行動を実行する。その一方、当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ１６‥ＹＥＳ）、行動計画要素２２が第２行動計画要素を変更する（図３／ＳＴＥＰ２０）。第２行動計画要素には、前記のように基体上部１０１および基体下部１０２、基体上部１０１および第１腕体リンク１２２、第１腕体リンク１２２および第２腕体リンク１２４、ならびに第２腕体リンク１２４および手部１２６のそれぞれの組み合わせの相対的な位置・姿勢の時系列が含まれている。このため、第２行動計画要素の変更により、基体１０のほか、左右の腕体１２Ｌ、１２Ｒの動作態様、ひいてはロボット１の全体的な移動態様に対する影響がないまたは軽微な動作態様が変更される。 If the determination result is negative ("FIG. 3 / STEP16 @ NO"), the action is executed based on the action plan, while if the determination result is positive (FIG. 3 / STEP16 @ YES), the action is performed. (FIG. 3 / STEP 20) The planning element 22 changes the second action planning element, which includes the upper body 101 and the lower body 102, the upper body 101 and the first arm link 122, as described above. The time series of the relative positions and postures of the respective combinations of the first arm link 122 and the second arm link 124 and the combination of the second arm link 124 and the hand 126 are included. Due to the change of the action plan element, the operation mode of the left and right arms 12L and 12R, in addition to the base 10, and thus, the motion that has no or little effect on the overall movement mode of the robot 1 Like are changed.
これにより、例えば図４Ｂに示されているように、ロボット１が右の腕体１２を全体的にあげるように右の腕体１２Ｒの動作態様が変更される。この場合、図５Ｂに示されているように、判定面Ｐ2において、時点ｔ＝ｔmの右の第２腕体リンク１２４Ｒが消滅するように第２行動計画要素が変更されうる。また、図６Ｂに示されているように、ロボット１が基体上部１０１の右側が左側よりも後方に位置するように基体下部１０２に対してヨー軸回りに回動され、ロボット１をその進行方向側（前側）から見た際、右腕体１２Ｒが基体１０の奥側に位置する一方、左腕体１２Ｌが基体１０の手前側に位置するように基体１０および左右の腕体１２Ｌ、１２Ｒの動作態様が変更される。この場合、図７Ｂに示されているように、判定面Ｐ2において、時点ｔ＝ｔnの左右の第２腕体リンク１２４Ｌ、１２４Ｒが物体Ｘ1、Ｘ2から十分に（基準距離を超えて）離間するように第２行動計画要素が変更されうる。図８Ｂの例におけるロボット１の基体１０および腕体１２の動作態様は、図６Ｂの例におけるそれと同様である。すなわち、図８Ｂの例では、ロボット１が蟹歩きをしながら基体１０をひねるように第１行動計画要素および第２行動計画要素の両方が変更される。 Thereby, for example, as shown in FIG. 4B, the operation mode of the right arm 12R is changed so that the robot 1 raises the right arm 12 as a whole. In this case, as shown in Figure 5B, the discriminant plane P 2, the second action plan element can be changed to the right of the second arm link 124R in time t = t m disappears. As shown in FIG. 6B, the robot 1 is rotated around the yaw axis with respect to the lower body 102 so that the right side of the upper body 101 is located behind the left side, and moves the robot 1 in the traveling direction. When viewed from the side (front side), the operation mode of the base 10 and the left and right arms 12L and 12R is such that the right arm 12R is located on the back side of the base 10 while the left arm 12L is located on the front side of the base 10. Is changed. In this case, as shown in Figure 7B, beyond the discriminant plane P 2, the second arm link 124L of the left and right point in time t = t n, a sufficiently (reference distance 124R from the object X 1, X 2 T) The second action plan element may be changed to be separated. The operation mode of the base body 10 and the arm body 12 of the robot 1 in the example of FIG. 8B is the same as that in the example of FIG. 6B. That is, in the example of FIG. 8B, both the first action plan element and the second action plan element are changed so that the robot 1 twists the base 10 while walking the crab.
第２行動計画要素の変更に伴い、第２指数ｉ2が第２閾値Ｎ2以上であるか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ２２）。当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ２２‥ＹＥＳ）、第１行動計画要素が変更される（図３／ＳＴＥＰ１０）。当該判定結果が否定的である場合（図３／ＳＴＥＰ２２‥ＮＯ）、第２指数ｉ2が「１」だけ増加され（図３／ＳＴＥＰ２４）、各判定面Ｐiにおいて、各時点におけるロボット１および物体の存在態様の算定以降の処理が繰り返される（図３／ＳＴＥＰ０４等参照）。 With the change of the second action plan element, it is determined whether or not the second index i 2 is equal to or more than the second threshold N 2 (FIG. 3 / STEP 22). If the determination result is affirmative (FIG. 3 / YES in STEP 22), the first action plan element is changed (FIG. 3 / STEP 10). When the determination result is negative (FIG. 3 / STEP 22 ‥ NO), the second index i 2 is increased by “1” (FIG. 3 / STEP 24), and the robot 1 and the robot 1 at each time point are determined on each determination plane P i . The processing after the calculation of the existence mode of the object is repeated (see FIG. 3 / STEP04 and the like).
（作用効果）
本発明によれば、少なくとも１つの判定面Ｐiにおいて、ロボット１の少なくとも１つの部位と物体との干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、当該少なくとも１つの部位のその他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されるようにロボット１の行動計画が変更される（図３／ＳＴＥＰ０６‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１０、ＳＴＥＰ１６‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ２０、図４Ａ→図４Ｂ、図６Ａ→図６Ｂ、図８Ａ→図８Ｂ参照）。これにより、少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢を変更すれば、物体との干渉可能性が低いと判定されるにもかかわらず図５Ａ→図５Ｂ、図７Ａ→図７Ｂ、図９Ａ→図９Ｂ参照）、物体との干渉可能性が高いという判定に拘束されて複数の部位の動作の自由度が全体的に低下するような事態が回避されうる。
(Effects)
According to the present invention, on at least one determination plane P i , it is determined that the possibility of interference between at least one part of the robot 1 and the object is high, and the at least one part is determined with respect to other parts. The action plan of the robot 1 is changed so that the relative position / posture is changed (FIG. 3 / STEP 06 ‥ YES → STEP 10, STEP 16 ‥ YES → STEP 20, FIG. 4A → FIG. 4B, FIG. 6A → FIG. 6B, FIG. 8A → see FIG. 8B). 5A → FIG. 5B, FIG. 7A → FIG. 7B, even if it is determined that the possibility of interference with an object is low if the relative position / posture of at least one part relative to another part is changed. 9A → FIG. 9B), it is possible to avoid a situation in which the degree of freedom of movement of a plurality of parts is entirely reduced due to the determination that the possibility of interference with the object is high.
（本発明の他の実施形態）
前記実施形態とは構成が異なるヒューマノイドロボットのほか、動物型ロボット、作業用アームロボットまたは車両など、アクチュエータによって相対的に動かされる複数の部位を備え、当該複数の部位の相対的な位置・姿勢の変更によって物体との干渉可能性の高低を変化させ得るあらゆる機械が本発明の機能機械として採用されてもよい。
(Another embodiment of the present invention)
In addition to the humanoid robot having a configuration different from that of the above-described embodiment, an animal-type robot, a working arm robot, a vehicle, and the like, including a plurality of parts relatively moved by an actuator, the relative positions and postures of the plurality of parts are provided. Any machine that can change the level of the possibility of interference with an object by the change may be adopted as the functional machine of the present invention.
前記実施形態では、複数の判定面Ｐiが「指定判定面（図４Ａ等の判定面Ｐ3参照）」および「その他の判定面（図４Ａ等の判定面Ｐ1、Ｐ2参照）」に区分され、各区分の判定面における干渉判定結果に応じて優先順位が異なる２つの行動計画要素のそれぞれが変更されたが、他の実施形態として判定面が区別されることなく、各判定面における干渉判定結果に応じて行動計画が変更されてもよい。そのほか、判定面が３つ以上に区分され、各区分の判定面における干渉判定結果に応じて優先順位が異なる３つ以上の行動計画要素のそれぞれが変更されてもよい。 In the above-described embodiment, the plurality of determination planes P i are “designated determination planes (see determination plane P 3 in FIG. 4A and the like)” and “other determination planes (see determination planes P 1 and P 2 in FIG. 4A and the like)”. Each of the two action plan elements that have been classified and have different priorities according to the interference determination result in the determination plane of each section has been changed. However, as another embodiment, the determination plane is not distinguished, and The action plan may be changed according to the interference determination result. In addition, the determination plane may be divided into three or more sections, and each of the three or more action plan elements having different priorities may be changed according to the interference determination result on the determination plane in each section.
１‥ロボット（機能装置）、２‥制御装置、２１‥干渉判定要素、２２‥行動計画要素、１０‥基体、１１‥頭部、１２‥腕体、１４‥脚体、１０１‥基体上部、１０２‥基体下部、１２２‥第１腕体リンク、１２４‥第２腕体リンク、１２６‥手部、１４２‥第１脚体リンク、１４４‥第２脚体リンク、１２６‥足部、Ｐ1〜Ｐ3‥判定面、Ｘ、Ｘ1、Ｘ2‥物体。 1 robot (functional device), 2 control device, 21 interference determination element, 22 action planning element, 10 base, 11 head, 12 arm, 14 leg, 101 upper body, 102 ‥ base bottom, 122 ‥ first arm link, 124 ‥ second arm link, 126 ‥ hand portion, 142 ‥ first leg link, 144 ‥ second leg link, 126 ‥ foot, P 1 to P 3 ‥ Judgment plane, X, X 1 , X 2 ‥ Object.
Claims (5)
前記制御装置が、
実空間において前記機能装置および一または複数の物体のそれぞれが異なる形態で含まれるように定義された複数の判定空間のそれぞれにおいて、現在の前記行動計画に基づき、前記機能装置および前記物体の干渉可能性を判定する干渉判定要素と、
前記干渉判定要素により、前記複数の判定空間のうち少なくとも１つの判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記少なくとも１つの判定空間に含まれる少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されるように前記行動計画を生成する行動計画要素と、を備え、
前記行動計画要素が、前記干渉判定要素により、前記複数の判定空間のうち一部である指定判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が低いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記指定判定空間に含まれる一または複数の指定部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されないように前記行動計画を生成し、
前記干渉判定要素が、前記複数の判定空間のうち前記指定判定空間とは別の判定空間における干渉可能性の高低の判定基準として、前記指定判定空間における干渉可能性の高低の判定基準よりも高い基準を用いることを特徴とする機能装置。 A functional device, comprising: a plurality of parts, an actuator that relatively drives the plurality of parts, and a control device that controls the operation of the actuator according to an action plan,
The control device,
In each of a plurality of determination spaces defined so that each of the functional device and one or a plurality of objects are included in different forms in a real space, interference between the functional device and the object is possible based on the current action plan. An interference determination element for determining gender,
The at least one of the plurality of parts is required on condition that the interference determination element determines that the possibility of interference between the functional device and the object is high in at least one of the plurality of determination spaces. An action plan element that generates the action plan such that a relative position / posture of at least one part included in one determination space with respect to another part is changed ,
The action plan element, by the interference determination element, in a designated determination space that is a part of the plurality of determination spaces, as a requirement that the possibility of interference between the functional device and the object is determined to be low, The action plan is generated such that the relative position / posture of one or more designated parts included in the designated determination space among the plurality of parts with respect to other parts is not changed,
The interference determination element is higher than a determination criterion of the degree of interference possibility in the designated determination space as a determination criterion for the degree of interference in a determination space different from the designated determination space among the plurality of determination spaces. A functional device characterized by using a standard .
前記制御装置が、優先順位が異なる複数の行動計画要素が含まれている行動計画にしたがって前記アクチュエータの動作を制御し、
前記行動計画要素が、前記複数の行動計画要素のうち優先順位が基準順位よりも高い指定行動計画要素のために用いられる部位が含まれている判定空間を前記指定判定空間として前記行動計画を生成することを特徴とする機能装置。 The functional device according to claim 1,
The control device controls the operation of the actuator according to an action plan including a plurality of action plan elements having different priorities,
The action plan element generates the action plan by using a determination space including a part used for a specified action plan element having a higher priority than a reference order among the plurality of action plan elements as the specified determination space. Functional device characterized in that:
前記行動計画要素が、前記機能装置の移動を前記指定行動計画要素として前記行動計画を生成することを特徴とする機能装置。 The functional device according to claim 2,
The functional device, wherein the action plan element generates the action plan using the movement of the functional device as the designated action plan element .
実空間において前記機能装置および物体のそれぞれが異なる形態で含まれるように定義された複数の判定空間のそれぞれにおいて、現在の前記行動計画に基づき、前記機能装置および前記物体の干渉可能性を判定する干渉判定過程と、
前記干渉判定過程において、前記複数の判定空間のうち少なくとも１つの判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記少なくとも１つの判定空間に含まれる少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置および姿勢が変更されるように前記行動計画を生成する行動計画過程と、を備え、
前記行動計画過程が、前記干渉判定過程により、前記複数の判定空間のうち一部である指定判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が低いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記指定判定空間に含まれる一または複数の指定部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されないように前記行動計画を生成し、
前記干渉判定過程が、前記複数の判定空間のうち前記指定判定空間とは別の判定空間における干渉可能性の高低の判定基準として、前記指定判定空間における干渉可能性の高低の判定基準よりも高い基準を用いることを特徴とする方法。 A method for controlling the operation of a functional device including a plurality of parts and an actuator that relatively drives the plurality of parts according to an action plan,
In each of a plurality of determination spaces defined so that each of the functional device and the object is included in a different form in a real space, the interference possibility of the functional device and the object is determined based on the current action plan. Interference determination process;
In the interference determination step, at least one of the plurality of portions is determined on the condition that it is determined that the possibility of interference between the functional device and the object is high in at least one of the plurality of determination spaces. An action planning step of generating the action plan such that a relative position and posture of at least one part included in one determination space with respect to another part are changed,
The action planning process, the interference determination process, in a designated determination space that is a part of the plurality of determination space, as a requirement that the possibility of interference between the functional device and the object is determined to be low, The action plan is generated such that the relative position / posture of one or more designated parts included in the designated determination space among the plurality of parts with respect to other parts is not changed,
The interference determination step, as a criterion of the degree of interference possibility in the determination space different from the designated determination space among the plurality of determination spaces, is higher than the criterion of the degree of interference possibility in the designated determination space. A method comprising using criteria .
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