WO2017141579A1 - 判定装置、制御装置、制御システム、判定方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

判定装置（４０）は、作業者の動作情報を取得する動作取得部（２４）と、作業者の生体信号に基づいて作業者の動作意図を推定する動作意図推定部（２６）と、動作情報と動作意図とに基づいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定する動作判定部（２７）とを備える。

Description

判定装置、制御装置、制御システム、判定方法およびプログラム

　本発明は、判定装置、制御装置、制御システム、判定方法およびプログラムに関する。

　従来、工場の生産ラインなどに設置される産業用ロボットが知られている。また、近年では、生産ラインにおいて作業者を産業用ロボットが補助する作業補助システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

　特許文献１の作業補助システムは、作業者が部品取付作業を行う際に、産業用ロボットに補助させるものであり、部品の一端側を作業者が保持するとともに、部品の他端側を産業用ロボットに保持させ、その部品を取付位置まで移動させるようになっている。具体的には、作業補助システムは、作業者の手に装着されるモーションキャプチャと、そのモーションキャプチャの検出結果に基づいて産業用ロボットを制御するデータ処理装置とを備えている。

　モーションキャプチャは、作業者の手による作業動作を経時的に測定し、その測定結果である動作情報を３次元座標データとしてデータ処理装置に送信するように構成されている。データ処理装置は、モーションキャプチャからの３次元座標データに基づいて、産業用ロボットを作業者の手に追従させるように構成されている。これにより、部品の搬送を産業用ロボットに補助させることができるので、部品取付作業を効率的に行うことが可能である。

特開２０１１－１５６６４１号公報 特開２００５－２３００９９号公報

　ここで、工場の生産ラインなどにおいて、産業用ロボットおよび作業者が協調して作業を行う状況下では、作業を行う作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定することが望まれる。たとえば、作業者の動作が意図に反した動作であると判定することができれば、産業用ロボットに所定の動作をさせることにより、安全性および生産性を向上させることが可能である。

　なお、特許文献２には、装着者に対してアシスト力を付与する駆動源と、装着者の動作に応じた関節角度（物理現象）を検出する物理現象検出手段と、装着者が発生する筋力に応じた筋電位（生体信号）を検出する生体信号検出手段とを備える装着式の動作補助装置が記載されている。この動作補助装置では、装着者が動作途中でその動作を中止し、別の動作を行う場合にも、装着者の意図が反映されるように駆動源を制御するようになっている。すなわち、特許文献２の動作補助装置は、装着者の意図したとおりにアシスト力を発生させるためのものであり、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定するものではない。

　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定することが可能な判定装置、制御装置、制御システム、判定方法およびプログラムを提供することである。

　本発明による判定装置は、作業者の動作情報を取得する動作取得部と、作業者の生体信号に基づいて作業者の動作意図を推定する動作意図推定部と、動作情報と動作意図とに基づいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定する動作判定部とを備える。なお、作業者の動作が意図に反した動作であるとは、たとえば、動作意図に反して作業者が動作している場合（作業者が意図することなく強制的に動かされている場合）と、動作意図に反して作業者が動作していない場合（作業者が意図したとおりに動けていない場合）とを含む。

　このように構成することによって、動作情報と動作意図とに基づいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを適切に判定することができる。

　上記判定装置において、生体信号は、脳波信号、脳血流信号および筋電信号のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。

　上記判定装置において、作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得する状態取得部を備え、動作取得部は、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方に基づいて、動作情報を演算するように構成されていてもよい。

　上記状態取得部を備える判定装置において、状態取得部は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを取得し、その取得したデータを用いて位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を算出するように構成されていてもよい。

　上記状態取得部を備える判定装置において、動作取得部は、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方と、作業者の人体モデルとに基づいて、動作情報を演算するように構成されていてもよい。

　上記人体モデルを用いて動作情報を演算する判定装置において、人体モデルが記録された人体モデル記録部を備えていてもよい。

　上記人体モデルを用いて動作情報を演算する判定装置において、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方から人体モデルを演算する人体モデル演算部を備えていてもよい。

　本発明による制御装置は、上記判定装置と、制御対象を制御する制御部とを備え、制御部は、判定装置の判定結果に基づいて制御対象を動作させるように構成されている。

　上記制御装置において、制御部は、判定装置の動作判定部により作業者の動作が意図に反した動作であると判定された場合に、制御対象を回避動作、停止動作または減速動作させるように構成されていてもよい。

　上記制御装置において、制御部は、判定装置の動作判定部により作業者の動作が意図に反した動作であると判定された場合に、作業者の作業を制御対象に補完させるように構成されていてもよい。

　本発明による制御システムは、上記制御装置と、作業者に装着される第１検出装置および第２検出装置とを備える。

　上記制御システムにおいて、第１検出装置は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを検出するように構成され、判定装置は、第１検出装置の検出結果に基づいて、作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得する状態取得部を含み、判定装置の動作取得部は、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方に基づいて、動作情報を演算するように構成されていてもよい。

　上記制御システムにおいて、生体信号は、脳波信号、脳血流信号および筋電信号のうちの少なくとも１つを含み、第２検出装置は、脳波信号、脳血流信号および筋電信号のうちの少なくとも１つを検出するように構成され、判定装置の動作意図推定部は、第２検出装置の検出結果に基づいて動作意図を推定するように構成されていてもよい。

　本発明による判定方法は、作業者の動作情報を取得するステップと、作業者の生体信号に基づいて作業者の動作意図を推定するステップと、動作情報と動作意図とに基づいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定するステップとを備える。

　本発明によるプログラムは、上記した判定方法をコンピュータに実行させるためのものである。

　本発明の判定装置、制御装置、制御システム、判定方法およびプログラムによれば、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定することができる。

本発明の一実施形態による制御システムの構成を示したハードウェアブロック図である。 図１の制御システムにおける制御装置の機能ブロック図である。 本実施形態の制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。

　以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

　まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による制御システム１００の構成について説明する。

　制御システム１００は、図１に示すように、ロボット５０を制御する制御装置１と、作業者に装着される検出装置２および３とを備えている。この制御システム１００は、たとえば工場の生産ラインなどにおいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定するとともに、作業者の動作が意図に反した動作である場合にロボット５０に所定の動作をさせるように構成されている。なお、ロボット５０は、たとえば工場の生産ラインなどに設置されるロボットアームであり、本発明の「制御対象」の一例である。

　検出装置２は、作業者の各部位に取り付けられており、各検出装置２は、取り付けられた部位についての動作を検出するために設けられている。なお、図１では２つの検出装置２を示したが、作業者の全身の動作を検出するためにより多数の検出装置２が設けられていてもよい。作業者に対する検出装置２の取付位置の一例としては、頭部、両肩部、両腕部（上腕、前腕、手）、背中部、腰部、および、両脚部（腿、脛、足）である。

　各検出装置２は、加速度データを検出する加速度センサ２ａと、角速度データを検出する角速度センサ２ｂと、加速度センサ２ａおよび角速度センサ２ｂの検出結果を制御装置１に出力する出力部２ｃとを含んでいる。なお、検出装置２は、たとえば無線で制御装置１に接続されているが、有線で制御装置１に接続されていてもよい。また、検出装置２は、本発明の「第１検出装置」の一例である。

　検出装置３は、作業者が動作する際に動かす各種筋肉に対応するように取り付けられている。複数の検出装置３は、作業者の各部位についての動作意図を検出するために設けられている。なお、図１では２つの検出装置３を示したが、作業者の全身の動作意図を検出するためにより多数の検出装置３が設けられていてもよい。

　各検出装置３は、作業者の動作に伴う筋電信号を検出する筋電センサ３ａと、筋電センサ３ａの検出結果を制御装置１に出力する出力部３ｂとを含んでいる。なお、検出装置３は、たとえば無線で制御装置１に接続されているが、有線で制御装置１に接続されていてもよい。また、検出装置３は、本発明の「第２検出装置」の一例であり、筋電信号は、本発明の「生体信号」の一例である。

　制御装置１は、検出装置２および３の検出結果に基づいて作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定し、意図に反した動作である場合にロボット５０に所定の動作をさせるように構成されている。作業者の動作が意図に反した動作であるとは、たとえば、動作意図に反して作業者が動作している場合（作業者が意図することなく強制的に動かされている場合）と、動作意図に反して作業者が動作していない場合（作業者が意図したとおりに動けていない場合）とを含む。

　制御装置１は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１３と、入出力部１４とを含んでいる。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶されたプログラム１２ａなどに基づいて演算処理を実行するように構成されている。ＲＯＭ１２は、不揮発性のメモリであり、プログラム１２ａやそのプログラム１２ａの実行の際に用いられる設定値などを記憶している。なお、プログラム１２ａにはロボット５０の制御プログラムなどが含まれている。ＲＡＭ１３は、揮発性のメモリであり、ＣＰＵ１１による演算結果や検出装置２および３の検出結果などを一時的に記憶する機能を有する。入出力部１４には、複数の検出装置２、３、ロボット５０、および、制御装置１の設定変更などを行うためのツール装置６０などが接続されている。

　また、制御装置１は、図２に示すように、作業者情報取得部２１と、人体モデル演算部２２と、人体モデル記録部２３と、動作演算部２４と、筋電取得部２５と、動作意図推定部２６と、動作判定部２７と、ロボット制御部２８とを含んでいる。なお、作業者情報取得部２１、人体モデル演算部２２、動作演算部２４、筋電取得部２５、動作意図推定部２６、動作判定部２７およびロボット制御部２８は、ＣＰＵ１１がプログラム１２ａを実行することにより実現される。また、人体モデル記録部２３は、ＲＯＭ１２の記憶領域の一部によって構成されている。

　また、作業者情報取得部２１、人体モデル演算部２２、人体モデル記録部２３、動作演算部２４、筋電取得部２５、動作意図推定部２６および動作判定部２７により、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定する判定部４０が構成されている。なお、判定部４０は、本発明の「判定装置」の一例である。

　作業者情報取得部２１は、各検出装置２の検出結果が入力されるように構成されている。すなわち、作業者情報取得部２１は、作業者の各部位の加速度データおよび角速度データを経時的に取得している。そして、作業者情報取得部２１は、その加速度データおよび角速度データを用いて位置情報および姿勢情報を算出するように構成されている。つまり、作業者情報取得部２１は、作業者の部位毎についての位置情報および姿勢情報を経時的に取得している。なお、位置情報は、たとえば３次元座標の座標値であり、姿勢情報は、たとえば各座標軸に対する回転角である。また、作業者情報取得部２１は、本発明の「状態取得部」の一例である。

　人体モデル演算部２２は、作業者情報取得部２１により取得した位置情報および姿勢情報に基づいて、作業者の人体モデルを演算するために設けられている。ここで、作業者の人体モデルとは、たとえば、作業者の身体の各部位についての寸法をデータベース化したものである。この人体モデル演算部２２は、作業者の各部位の位置情報および姿勢情報の経時変化から、各部位の寸法を算出することにより人体モデルを作成するようになっている。なお、人体モデル演算部２２による人体モデルの演算時に、作業者に対して所定の動作を行うように促すようにしてもよい。

　人体モデル記録部２３には、作業者の人体モデルが記録されている。この人体モデル記録部２３には、人体モデル演算部２２の演算結果である人体モデルが記録されていてもよいし、ツール装置６０を用いて作業者によって入力された人体モデルが記録されていてもよい。すなわち、本実施形態では、人体モデル記録部２３に対する人体モデルの記録方法が２つあり、いずれの方法で記録されていてもよい。

　動作演算部２４は、人体モデル記録部２３に記録された人体モデルに対して各部位の位置情報および姿勢情報を入力することにより作業者の各部位の動作情報を演算するように構成されている。すなわち、作業者の各部位の位置および姿勢の経時変化から、各部位の実際の物理的な動作を演算するようになっている。このため、動作演算部２４は、動作情報を取得する機能を有する。なお、動作演算部２４は、本発明の「動作取得部」の一例である。

　筋電取得部２５は、各検出装置３の検出結果が入力されるように構成されている。すなわち、筋電取得部２５は、作業者の各種筋肉についての筋電信号を経時的に取得している。

　動作意図推定部２６は、筋電取得部２５により取得した筋電信号に基づいて、作業者の動作意図を推定するために設けられている。この動作意図推定部２６は、作業者の各種筋肉の筋電信号の変化から、作業者の各部位の動作意図を推定するようになっている。

　動作判定部２７は、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定するために設けられている。この動作判定部２７は、動作演算部２４により演算された動作情報と、動作意図推定部２６により推定された動作意図とに基づいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定するように構成されている。

　具体例として、動作判定部２７は、動作情報と動作意図とが揃う場合に、作業者が意図したとおりに動作していることから、意図に反する動作ではないと判定するように構成されている。なお、動作情報と動作意図とが揃うとは、たとえば、動作意図に対して動作情報が所定範囲内である場合である。そして、動作判定部２７は、動作情報と動作意図とが揃わない場合に、作業者の動作が意図に反した動作であると判定するようになっている。ここで、意図に反した動作には、動作意図がないのに作業者が物理的に動いている場合と、動作意図があるのに作業者が物理的に動いていない場合とが含まれており、動作判定部２７はそれらを判定可能に構成されている。

　ロボット制御部２８は、ロボット５０に対して動作指示を出力するために設けられている。たとえば、ロボット制御部２８は、動作判定部２７により作業者の動作が意図に反した動作ではないと判定された場合に、制御プログラムに基づいてロボット５０を動作させることにより、予め決められた通常の作業をロボット５０にさせるように構成されている。また、ロボット制御部２８は、動作判定部２７により作業者の動作が意図に反した動作であると判定された場合に、ロボット５０に所定の動作をさせるように構成されている。なお、ロボット制御部２８は、本発明の「制御部」の一例である。

　ここで、本実施形態の所定の動作には、ロボット５０を停止させる停止動作と、ロボット５０に作業者の作業を補完させる動作とが含まれている。たとえば、動作意図がないのに作業者が物理的に動いている場合には、作業者がロボット５０により動かされたり、何かと衝突してロボット５０に接近している可能性があるため、ロボット５０を停止動作させる。また、動作意図があるのに作業者が物理的に動いていない場合には、作業者がミスをしている可能性があるため、作業者の作業をロボット５０に補完させるようになっている。

　－制御システムの動作－
　次に、図３を参照して、本実施形態の制御システム１００の動作について説明する。

　なお、以下の各ステップはＣＰＵ１１（図１参照）がプログラム１２ａ（図１参照）を実行することにより行われる。すなわち、プログラム１２ａは、以下の各ステップを制御装置１（図１参照）に実行させるためのものであり、制御装置１が読み取り可能な記録媒体であるＲＯＭ１２（図１参照）に格納されている。

　また、人体モデル記録部２３（図２参照）には作業者の人体モデルが予め記録されている。この人体モデルは、人体モデル演算部２２（図２参照）により記録されていてもよいし、ツール装置６０（図２参照）を用いて記録されていてもよい。そして、作業者の各部位には検出装置２（図２参照）が装着され、作業者の各種筋肉に対応するように検出装置３（図２参照）が装着されている。

　まず、図３のステップＳ１において、作業者が作業を開始したか否かが判断される。たとえば、作業者が開始ボタン（図示省略）を操作した場合に、作業が開始されたと判断される。そして、作業が開始されたと判断された場合には、ステップＳ２に移る。その一方、作業が開始されていないと判断された場合には、ステップＳ１が繰り返し行われる。すなわち、作業が開始されるまで制御装置１が待機する。

　次に、ステップＳ２において、作業者情報取得部２１（図２参照）により、作業者の部位毎についての位置情報および姿勢情報が取得される。具体的には、各検出装置２から入力される加速度データおよび角速度データに基づいて、各部位の位置情報および姿勢情報が算出される。

　次に、ステップＳ３において、動作演算部２４（図２参照）により、作業者の各部位の動作情報が演算される。具体的には、人体モデル記録部２３に記録された人体モデルに対して各部位の位置情報および姿勢情報が入力されることにより、作業者の各部位の動作情報が演算される。

　また、ステップＳ４において、筋電取得部２５（図２参照）により、作業者の各種筋肉についての筋電信号が取得される。この筋電信号は検出装置３により検出され、その検出結果が筋電取得部２５に入力される。

　次に、ステップＳ５において、動作意図推定部２６（図２参照）により、筋電取得部２５が取得した筋電信号に基づいて、作業者の各部位の動作意図が推定される。

　次に、ステップＳ６において、動作判定部２７（図２参照）により、作業者の動作が動作意図に反した動作であるか否かが判定される。具体的には、動作演算部２４により演算された動作情報と、動作意図推定部２６により推定された動作意図とに基づいて、作業者の動作が動作意図に反した動作であるか否かが判定される。そして、作業者の動作が動作意図に反した動作ではないと判定された場合、すなわち、作業者の動作が意図したとおりの動作である場合には、ステップＳ７に移る。その一方、作業者の動作が動作意図に反した動作であると判定された場合には、ステップＳ８に移る。

　そして、ステップＳ７では、ロボット制御部２８（図２参照）により、通常のロボット制御が行われる。たとえば、制御プログラムに基づいてロボット５０を動作させることにより、ロボット５０が予め決められた通常の作業を行う。

　また、ステップＳ８では、ロボット制御部２８により、所定のロボット制御が行われる。たとえば、動作意図がないのに作業者が物理的に動いている場合には、作業者がロボット５０により動かされたり、何かと衝突してロボット５０に接近している可能性があるため、ロボット５０を停止動作させる。また、動作意図があるのに作業者が物理的に動いていない場合には、作業者がミスをしている可能性があるため、作業者の作業をロボット５０に補完させる。

　その後、ステップＳ９において、作業者が作業を終了したか否かが判断される。たとえば、作業者が終了ボタン（図示省略）を操作した場合に、作業が終了されたと判断される。そして、作業が終了されたと判断された場合には、エンドに移る。その一方、作業が終了されていないと判断された場合には、ステップＳ２に戻る。

　－効果－
　本実施形態では、上記のように、作業者の動作情報を取得する動作演算部２４と、筋電信号に基づいて作業者の動作意図を推定する動作意図推定部２６と、動作情報および動作意図に基づいて作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定する動作判定部２７とが設けられている。このように構成することによって、動作情報と動作意図とに基づいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを適切に判定することができる。

　また、本実施形態では、ロボット５０を制御するロボット制御部２８が設けられ、作業者の動作が意図に反した動作である場合にロボット５０に所定の動作をさせるようになっている。たとえば、動作意図がないのに作業者が物理的に動いている場合には、作業者がロボット５０に接触して動かされたり、何かと衝突してロボット５０に接近している可能性があるため、ロボット５０を停止動作させることにより、安全性の向上を図ることができる。また、動作意図があるのに作業者が物理的に動いていない場合には、作業者がミスをしている可能性があるため、作業者の作業をロボット５０に補完させることにより、生産性の向上を図ることができる。その結果、ロボット５０および作業者が協調して作業を行う状況下において、安全性および生産性の向上を図ることができる。

　また、本実施形態では、作業者の位置情報および姿勢情報を取得する作業者情報取得部２１を設けることによって、その位置情報および姿勢情報を用いて動作演算部２４が動作情報を演算することができる。

　また、本実施形態では、動作演算部２４が、作業者の位置情報および姿勢情報とその作業者の人体モデルとに基づいて、作業者の動作情報を演算することによって、動作情報の精度を向上させることができる。

　また、本実施形態では、位置情報および姿勢情報から人体モデルを演算する人体モデル演算部２２を設けることによって、作業者の人体モデルを容易に得ることができる。

　－他の実施形態－
　なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　たとえば、本実施形態では、ロボット５０がロボットアームである例を示したが、これに限らず、制御対象が部品を搬送する搬送装置などであってもよい。すなわち、制御対象はたとえば産業機械である。

　また、本実施形態では、複数の検出装置２により作業者の全身の動作を検出する例を示したが、これに限らず、作業者の局部（たとえば、上半身）の動作のみを検出するようにしてもよい。

　また、本実施形態では、複数の検出装置３により作業者の全身の動作意図を検出する例を示したが、これに限らず、作業者の局部（たとえば、上半身）の動作意図のみを検出するようにしてもよい。また、複数の検出装置３が作業者に装着される例を示したが、これに限らず、作業者に装着される検出装置が単数であってもよい。

　また、本実施形態では、ＣＰＵ１１がプログラム１２ａを実行することにより、作業者情報取得部２１、人体モデル演算部２２、動作演算部２４、筋電取得部２５、動作意図推定部２６、動作判定部２７およびロボット制御部２８が実現される例を示したが、これに限らず、作業者情報取得部、人体モデル演算部、動作演算部、筋電取得部、動作意図推定部、動作判定部およびロボット制御部がそれぞれハードウェアで構成されていてもよい。

　また、本実施形態では、加速度データおよび角速度データに基づいて、位置情報および姿勢情報を算出する例を示したが、これに限らず、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データなどに基づいて、位置情報および姿勢情報を算出するようにしてもよい。すなわち、検出装置２が加速度データおよび角速度データを検出する例を示したが、これに限らず、検出装置は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを検出するように構成されていればよい。

　また、本実施形態では、筋電信号に基づいて動作意図を推定する例を示したが、これに限らず、脳波信号および脳血流信号などの他の生体信号に基づいて動作意図を推定するようにしてもよい。すなわち、検出装置３が筋電信号を検出する例を示したが、これに限らず、検出装置は、脳波信号、脳血流信号および筋電信号のうちの少なくとも１つを検出するように構成されていればよい。つまり、１種類の生体信号に基づいて動作意図を推定するようにしてもよいし、複数種類の生体信号に基づいて動作意図を推定するようにしてもよい。

　また、本実施形態では、作業者情報取得部２１が、加速度データおよび角速度データを取得し、その加速度データおよび角速度データを用いて位置情報および姿勢情報を算出する例を示したが、これに限らず、作業者情報取得部が、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを取得し、その取得したデータを用いて位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を算出するようにすればよい。

　また、本実施形態では、人体モデル演算部２２が位置情報および姿勢情報に基づいて作業者の人体モデルを演算する例を示したが、これに限らず、人体モデル演算部が位置情報または姿勢情報に基づいて作業者の人体モデルを演算するようにしてもよい。

　また、本実施形態では、制御装置１に人体モデル演算部２２が設けられるとともに、ツール装置６０から人体モデルを入力可能に構成する例を示したが、これに限らず、人体モデル演算部２２が設けられていなくてもよいし、ツール装置６０から人体モデルを入力できないようにしてもよい。

　また、本実施形態では、人体モデル記録部２３が設けられる例を示したが、これに限らず、人体モデル記録部が設けられていなくてもよい。

　また、本実施形態では、動作演算部２４が、位置情報および姿勢情報と人体モデルとから動作情報を演算する例を示したが、これに限らず、動作演算部が、位置情報または姿勢情報と人体モデルとから動作情報を演算するようにしてもよいし、人体モデルによらず、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方に基づいて動作情報を演算するようにしてもよい。

　また、本実施形態では、筋電信号が入力される筋電取得部２５が設けられる例を示したが、これに限らず、脳波信号および脳血流信号などの他の生体信号に基づいて作業者の動作意図を推定する場合には、その生体信号が入力される生体信号取得部が設けられていればよい。

　また、本実施形態では、動作意図推定部２６が、筋電信号に基づいて動作意図を推定する例を示したが、これに限らず、動作意図推定部が、脳波信号および脳血流信号などの他の生体信号に基づいて作業者の動作意図を推定するようにしてもよい。

　また、本実施形態では、作業者の動作が動作意図に反した動作であり、動作意図がないのに作業者が物理的に動いている場合に、ロボット５０を停止動作させる例を示したが、これに限らず、作業者の動作が動作意図に反した動作であり、動作意図がないのに作業者が物理的に動いている場合に、ロボットを回避動作または減速動作させるようにしてもよい。なお、回避動作とは、ロボットを現在の位置から退避させることにより、作業者との接触を回避させる動作である。また、減速動作とは、ロボットの動作速度を減少させる動作である。

　また、本実施形態では、開始ボタンが操作された場合に、作業が開始されたと判断する例を示したが、これに限らず、作業者が所定の作業領域に進入した場合に、作業が開始されたと判断するようにしてもよい。同様に、終了ボタンが操作された場合に、作業が終了されたと判断する例を示したが、これに限らず、作業者が所定の作業領域から退出した場合に、作業が終了されたと判断するようにしてもよい。

　また、本実施形態では、作業者の動作情報を演算した後に、作業者の動作意図を推定する例を示したが、これに限らず、動作情報の演算と動作意図の推定とを同時に行うようにしてもよいし、動作意図を推定した後に動作情報を演算するようにしてもよい。すなわち、本実施形態のフローチャートは、一例であってその手順に限定されるものではない。

　また、本実施形態において、ロボット５０の各種情報（たとえば、位置情報、速度情報および経路情報）を取得するロボット情報取得部（図示省略）が設けられ、その各種情報を考慮してロボット５０を制御するようにしてもよい。

　また、本実施形態では、作業者の位置情報および姿勢情報を取得する作業者情報取得部２１と、その位置情報および姿勢情報から動作情報を演算する動作演算部２４とが制御装置１に設けられる例を示したが、これに限らず、作業者の動作情報を取得する動作取得部が制御装置に設けられていればよい。すなわち、制御装置が動作情報を外部から取得可能であれば、動作情報を算出する機能部が制御装置に設けられていなくてもよい。

　本発明は、判定装置、制御装置、制御システム、判定方法およびプログラムに利用可能である。

　１　　　制御装置（コンピュータ）
　２　　　検出装置（第１検出装置）
　３　　　検出装置（第２検出装置）
　１２ａ　プログラム
　２１　　作業者情報取得部（状態取得部）
　２２　　人体モデル演算部
　２３　　人体モデル記録部
　２４　　動作演算部（動作取得部）
　２６　　動作意図推定部
　２７　　動作判定部
　２８　　ロボット制御部（制御部）
　４０　　判定部（判定装置）
　５０　　ロボット（制御対象）
　１００　制御システム
 

Claims (15)

1. 　作業者の動作情報を取得する動作取得部と、
   　作業者の生体信号に基づいて作業者の動作意図を推定する動作意図推定部と、
   　前記動作情報と前記動作意図とに基づいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定する動作判定部とを備えることを特徴とする判定装置。
2. 　請求項１に記載の判定装置において、
   　前記生体信号は、脳波信号、脳血流信号および筋電信号のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする判定装置。
3. 　請求項１または２に記載の判定装置において、
   　作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得する状態取得部を備え、
   　前記動作取得部は、前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方に基づいて、前記動作情報を演算するように構成されていることを特徴とする判定装置。
4. 　請求項３に記載の判定装置において、
   　前記状態取得部は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを取得し、その取得したデータを用いて前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方を算出するように構成されていることを特徴とする判定装置。
5. 　請求項３または４に記載の判定装置において、
   　前記動作取得部は、前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方と、作業者の人体モデルとに基づいて、前記動作情報を演算するように構成されていることを特徴とする判定装置。
6. 　請求項５に記載の判定装置において、
   　前記人体モデルが記録された人体モデル記録部を備えることを特徴とする判定装置。
7. 　請求項５または６に記載の判定装置において、
   　前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方から前記人体モデルを演算する人体モデル演算部を備えることを特徴とする判定装置。
8. 　請求項１～７のいずれか１つに記載の判定装置と、
   　制御対象を制御する制御部とを備え、
   　前記制御部は、前記判定装置の判定結果に基づいて前記制御対象を動作させるように構成されていることを特徴とする制御装置。
9. 　請求項８に記載の制御装置において、
   　前記制御部は、前記判定装置の動作判定部により作業者の動作が意図に反した動作であると判定された場合に、前記制御対象を回避動作、停止動作または減速動作させるように構成されていることを特徴とする制御装置。
10. 　請求項８または９に記載の制御装置において、
    　前記制御部は、前記判定装置の動作判定部により作業者の動作が意図に反した動作であると判定された場合に、作業者の作業を前記制御対象に補完させるように構成されていることを特徴とする制御装置。
11. 　請求項８～１０のいずれか１つに記載の制御装置と、
    　作業者に装着される第１検出装置および第２検出装置とを備えることを特徴とする制御システム。
12. 　請求項１１に記載の制御システムにおいて、
    　前記第１検出装置は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを検出するように構成され、
    　前記判定装置は、前記第１検出装置の検出結果に基づいて、作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得する状態取得部を含み、
    　前記判定装置の動作取得部は、前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方に基づいて、前記動作情報を演算するように構成されていることを特徴とする制御システム。
13. 　請求項１１または１２に記載の制御システムにおいて、
    　前記生体信号は、脳波信号、脳血流信号および筋電信号のうちの少なくとも１つを含み、
    　前記第２検出装置は、前記脳波信号、前記脳血流信号および前記筋電信号のうちの少なくとも１つを検出するように構成され、
    　前記判定装置の動作意図推定部は、前記第２検出装置の検出結果に基づいて前記動作意図を推定するように構成されていることを特徴とする制御システム。
14. 　作業者の動作情報を取得するステップと、
    　作業者の生体信号に基づいて作業者の動作意図を推定するステップと、
    　前記動作情報と前記動作意図とに基づいて、作業者の動作が意図に反した動作であるか否かを判定するステップとを備えることを特徴とする判定方法。
15. 　請求項１４に記載の判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
     

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