WO2020075419A1 - 制御装置、制御方法および制御プログラム - Google Patents

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WO2020075419A1
WO2020075419A1 PCT/JP2019/034382 JP2019034382W WO2020075419A1 WO 2020075419 A1 WO2020075419 A1 WO 2020075419A1 JP 2019034382 W JP2019034382 W JP 2019034382W WO 2020075419 A1 WO2020075419 A1 WO 2020075419A1
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WO
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unit
task
arm
stopper
joint
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PCT/JP2019/034382
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慶直 袖山
一生 本郷
和仁 若菜
佳和 古山
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ソニー株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40202—Human robot coexistence

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device, a control method, and a control program.
  • robots that perform various tasks have been realized.
  • robots have been realized that assist humans by carrying heavy luggage and cooking on behalf of humans.
  • Patent Document 1 discloses a technique of detecting an intrusion of a person and stopping the operation of the robot or limiting the speed based on a signal.
  • Patent Document 2 discloses a technique of stopping the operation of the robot when the distance to the intruding object becomes equal to or less than a predetermined distance.
  • Patent Document 3 discloses a technique in which a mechanical stopper oscillates and comes into contact with an elastic body, so that a movable range of a rotating body in a robot can be set to exceed 360 degrees.
  • Patent Document 4 discloses a device that is attached to a portion including a joint of a user and that assists the movement of the joint by limiting the movable range of the joint.
  • Patent Document 5 discloses a technique for relaxing a limitation of movement due to a movable range of a joint in a robot having an articulated arm. Further, in Patent Document 6, a signal line is fixed at a reference point on a movable portion of a robot and a point serving as a reference of a movable range. Techniques for doing so are disclosed.
  • the present disclosure proposes a control device, a control method, and a control program capable of ensuring safety when the robot executes a task.
  • a control device in a joint part of a robot that joins two or more links, and a limiting part that physically limits the operation of the link, and A limiting unit that limits the movable range of the link by controlling the limiting unit corresponding to a predetermined joint based on a task executed by the robot.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a task information storage unit according to the embodiment of the present disclosure. It is a figure which shows an example of the drive source which implement
  • achieves the motion of the motor which the actuator of this indication has. 9 is a flowchart showing an information processing procedure according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an external appearance of a robot device 100 according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows an appearance of a robot apparatus 100 capable of executing (applying) the control processing according to the embodiment.
  • the robot device 100 is a link structure in which a plurality of links are connected by joints, and each joint operates by an actuator.
  • the robot apparatus 100 is a humanoid, and in the present embodiment, attention is paid to motion control for a part of the robot apparatus 100, which is a part of a human's arm and hand.
  • the entire structure of the arm of the robot apparatus 100 is composed of an upper arm, a forearm, and a hand (palm) like a human.
  • the upper arm, the forearm, and the hand are connected by a joint.
  • the upper arm, forearm, and hand correspond to the above-mentioned link. Therefore, in the following embodiments, the link will be referred to as an “arm”.
  • the joint corresponds to a joint that joins two or more links (for example, an arm corresponding to the upper arm and an arm corresponding to the forearm).
  • the robot device 100 is mainly used at home and performs housework and the like, but can also be used for various industrial purposes.
  • the robot apparatus 100 is given a task such as “cutting vegetables”, and thus places an object (vegetable) on a workbench, holds the object with the right hand, and holds a tool (knife with the left hand). ), Cutting the object.
  • an article transfer task such as “take out food from the upper stage of the refrigerator and carry the taken out food to the work space of the kitchen”, “cut vegetables on a cutting board”.
  • an ingredient editing task such as.
  • the robot apparatus 100 has to grip the article, but there is a risk that the torque for gripping is insufficient and the article is dropped depending on the weight of the article to be carried.
  • the robot apparatus 100 uses a kitchen knife to cut the food material. For example, when the food material is hard, the torque for pushing the blade into the food material loses the reaction from the food material and There is a risk of turning in the wrong direction. There is also a risk that the robot device 100 will drop the knife.
  • the operation of the robot apparatus 100 is controlled by, for example, built-in software.
  • some error may occur in the software itself.
  • the robot device 100 may perform a dangerous operation due to an error.
  • physically limiting the movable range of the arm means, for example, an object made of a specific material (for example, a metal material) so that the arm does not unexpectedly move beyond the movable range controlled by software.
  • a specific material for example, a metal material
  • An object made of a specific material, that is, an object used for locking the arm may be referred to as a “stopper” below.
  • the control device 120 performs the following control processing. Specifically, the control device 120 is provided in a joint portion of a robot that joins two or more links, and physically limits a link operation and a predetermined joint based on a task executed by the robot. The movable range of the link is restricted by controlling the restriction part corresponding to the part. The link corresponds to the arm of the robot apparatus 100, that is, the arm. In addition, as will be described later with reference to FIG. 2, the control device 120 physically limits the movable range of the arm by controlling a stopper attached to a joint part that joins the arms. More specifically, the control device 120 limits the movable range of the arm by controlling the stopper via an actuator attached to the joint.
  • the control device 120 controls, for example, the actuator mounted on each joint of the arm to adjust the position of the stopper.
  • the control device 120 gives the actuator a parameter such as a movable range and a torque of the arm, and controls the actuator to adjust the position of the stopper based on the parameter.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the entire arm.
  • the arm 20 shown in FIG. 2A corresponds to the left arm (left arm) of the robot apparatus 100.
  • the arm 20 corresponds to a first arm 1L (an example of a first link) corresponding to a human left arm upper arm, a second arm 2L (an example of a second link) corresponding to a human left arm forearm, and a human left arm palm.
  • a third arm 3L an example of a third link).
  • the arm 20 includes a first joint portion 1Y that is a joint portion that connects the first arm 1L and the body of the robot apparatus 100, and a second joint portion 2Y that joins the first arm 1L and the second arm 2L. And a third joint portion 3Y that joins the second arm 2L and the third arm 3L.
  • the first arm 1L is a link that connects the first joint section 1Y and the second joint section 2Y
  • the second arm 2L connects the second joint section 2Y and the third joint section 3Y. It is a link
  • the third arm 3L is linked to the third joint 3Y.
  • actuators are mounted on each joint, and each joint is driven to rotate in a predetermined direction by the actuator. Then, in response to this drive, each arm is also rotationally driven in a predetermined direction.
  • the first joint 1Y is driven by two actuators that rotate around the pitch, specifically, the actuator 131-1a and the actuator 131-1b.
  • the actuator 131-1a and the actuator 131-1b when it is not necessary to distinguish between the actuator 131-1a and the actuator 131-1b, these will be collectively referred to as "pitch axis actuator 131-1".
  • the second joint section 2Y is driven by two actuators that rotate around the pitch, specifically, the actuator 131-2a and the actuator 131-2b.
  • actuator 131-2a and the actuator 131-2b are collectively referred to as a "pitch axis actuator 131-2".
  • the second joint 2Y is driven not only around the pitch but also around the roll and around the yaw by an actuator. Therefore, the second joint portion 2Y may be further mounted with two actuators that rotate around the roll and two actuators that rotate around the yaw. Further, the pitch axis actuator 131-2 may also serve as an actuator corresponding to these rotation directions.
  • the third joint 3Y is driven by two actuators that rotate around the pitch, specifically, the actuator 131-3a and the actuator 131-3b.
  • actuator 131-3a and the actuator 131-3b are collectively referred to as "pitch axis actuator 131-3".
  • the third joint 3Y is driven not only around the pitch but also around the roll and around the yaw by an actuator. Therefore, the third joint portion 3Y may further include two actuators that rotate around the roll and two actuators that rotate around the yaw. Further, the pitch axis actuator 131-3 may also serve as an actuator corresponding to these rotation directions.
  • the pitch axis actuator 131-1 includes an encoder for measuring a joint angle, a motor for generating torque, a current control type motor driver for driving the motor, and a deceleration for obtaining a sufficient generated force. Machine is installed. Further, the pitch axis actuator 131-1 is provided with a microcomputer (control unit) for controlling the drive of the actuator. These are not shown.
  • the pitch axis actuator 131-1, the pitch axis actuator 131-2, and the pitch axis actuator 131-3 are equipped with stoppers that are restriction units that physically limit the movement of the arm.
  • the pitch axis actuator 131-1 includes two stoppers that lock the first arm 1L by rotating around the pitch, specifically, the stopper ST1a and the stopper ST1b.
  • the pitch axis actuator 131-1 includes a stopper ST1a and a stopper ST1b that physically lock the rotational movement around the pitch of the first arm 1L by rotating around the pitch.
  • the actuator 131-1a has a stopper ST1a built therein. Therefore, the actuator 131-1a controls the stopper ST1a according to the control process of the control device 120. Specifically, the actuator 131-1a rotationally moves the stopper ST1a around the pitch so that the stopper ST1a physically locks the rotational movement around the pitch of the first arm 1L. Further, the actuator 131-1b has a stopper ST1b built therein. For this reason, the actuator 131-1a controls the stopper ST1b according to the control process of the control device 120. Specifically, the actuator 131-1b rotationally moves the stopper ST1a around the pitch so that the stopper ST1b physically locks the rotational movement around the pitch of the first arm 1L.
  • the pitch axis actuator 131-2 includes two stoppers that lock the second arm 2L by linearly expanding and contracting, specifically, a stopper ST2a and a stopper ST2b. Specifically, the pitch axis actuator 131-2 includes a stopper ST2a and a stopper ST2b which physically lock the rotational movement around the pitch of the second arm 2L by linearly expanding and contracting.
  • the actuator 131-2a has a stopper ST2a built therein. Therefore, the actuator 131-2a controls the stopper ST2a according to the control process of the control device 120. Specifically, the actuator 131-2a linearly extends and contracts the stopper ST2a so that the stopper ST2a physically locks the rotational movement of the second arm 2L around the pitch. Further, the actuator 131-2b has a stopper ST2b built therein. For this reason, the actuator 131-2b controls the stopper ST2b according to the control process of the control device 120. Specifically, the actuator 131-2b linearly extends and contracts the stopper ST2a so that the stopper ST2b physically locks the rotational movement of the second arm 2L around the pitch.
  • the pitch axis actuator 131-2 may have a built-in stopper that physically locks the rotational movement of the second arm 2L around the roll and the yaw by rotating around the roll and the yaw.
  • the stopper that physically locks the rotational movement of the second arm 2L around the roll may be controlled by another actuator (for example, a pitch axis actuator) mounted on the second joint 2Y.
  • the stopper that physically locks the rotational movement of the second arm 2L around the yaw may be controlled by another actuator (for example, a yaw axis actuator) mounted on the second joint 2Y.
  • stopper ST1a (or stopper ST1b) rotate and move.
  • stopper ST1b As the stopper that physically locks the rotational movement of the second arm 2L around the yaw, it is preferable to use a linearly expandable / contractible stopper.
  • the pitch axis actuator 131-3 includes two stoppers, specifically, a stopper ST3a and a stopper ST3b, which lock the third arm 3L by linearly expanding and contracting.
  • the pitch axis actuator 131-3 includes a stopper ST3a and a stopper ST3b that physically lock the rotational movement around the pitch of the third arm 3L by linearly expanding and contracting.
  • the actuator 131-3a has a stopper ST3a built therein.
  • the actuator 131-3a controls the stopper ST3a according to the control process of the control device 120.
  • the actuator 131-3a linearly extends and contracts the stopper ST3a so that the stopper ST3a physically locks the rotational movement of the third arm 3L around the pitch.
  • the actuator 131-3b has a stopper ST3b built therein. Therefore, the actuator 131-3b controls the stopper ST3b according to the control processing of the control device 120.
  • the actuator 131-3b linearly extends and contracts the stopper ST3a so that the stopper ST3b physically locks the rotational movement of the second arm 2L around the pitch.
  • the pitch axis actuator 131-3 may have a built-in stopper that physically locks the rotational movement of the third arm 3L around the roll and around the yaw by rotating around the roll and around the yaw. Further, the stopper that physically locks the rotational movement of the third arm 3L around the roll may be controlled by another actuator (for example, a pitch axis actuator) mounted on the third joint 3Y. In addition, the stopper that physically locks the rotational movement of the third arm 3L around the yaw may be controlled by another actuator (for example, a yaw axis actuator) mounted on the third joint 3Y.
  • stopper that physically locks the rotational movement of the third arm 3L around the roll it is preferable to use a stopper that moves rotationally like the stopper ST1a (or stopper ST1b). Further, as the stopper that physically locks the rotational movement of the third arm 3L around the yaw, it is preferable to use a linearly expandable / contractible stopper.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of the actuator and the stopper in the first joint portion.
  • the arm 20 shown in the lower part of FIG. 3 (a) is the same as that shown in FIG. Then, the actuator 131-1a rotationally moves the stopper ST1a around the pitch so that the stopper ST1a physically locks the rotational movement around the pitch of the first arm 1L. Further, the actuator 131-1b rotationally moves the stopper ST1a around the pitch so that the stopper ST1b physically locks the rotational movement around the pitch of the first arm 1L.
  • the shape of the first joint 1Y is, for example, a column, but in FIGS. 3A and 3B, a cut surface of the column-shaped first joint 1Y is shown. Then, the first joint portion 1Y has a pawl H at the uppermost portion. The first joint 1Y is covered with the outer shell 30. As described above, the first joint portion 1Y has the pawl H and is covered with the outer shell portion 30, so that a groove-shaped structure (cavity structure) is formed between the stopper and the pawl H. For example, the stopper ST1a and the pawl H form a groove-shaped structure SP1a. Further, for example, the groove structure SP1b is formed by the stopper ST1b and the pawl H.
  • the stopper ST1a and the stopper ST1b are not rotated and are in the initial position, but in the initial state, the stopper ST1a and the stopper ST1b are located below the first joint 1Y. It is made to stand still in the state that it overlapped with.
  • the first joint portion 1Y can be rotated by the groove-shaped structure SP1a and the groove-shaped structure SP1b formed by the positional relationship between the stopper ST1a and the pawl H and the positional relationship between the stopper ST1b and the pawl H.
  • the degree of freedom in rotation is “270 deg”.
  • the actuator 131-1a can rotate the first arm 1L clockwise by "135 deg”.
  • the actuator 131-1b can rotate the first arm 1L counterclockwise by “135 deg”.
  • the pitch axis actuator 131-1 is controlled by the control device 120 to rotate the stoppers ST1a and ST1b to limit the movable range of the first arm 1L to “ ⁇ 45 deg to 45 deg”.
  • the actuator 131-1a rotates the stopper ST1a clockwise to move the position of the stopper ST1a from the state of FIG. 3 (a) to the state of FIG. 3 (b).
  • the width of the groove-shaped structure SP1a is narrowed, and the first arm 1L can be rotated only 45 degrees clockwise by the width of the groove-shaped structure SP1a corresponding to 45 deg (clockwise 45 deg). become unable.
  • the actuator 131-1a limits the movable range of the first arm 1L by locking the first arm 1L by the action of the stopper ST1a forming the groove-shaped structure SP1a and the pawl H. .
  • the actuator 131-1b moves the position of the stopper ST1b from the state of FIG. 3 (a) to the state of FIG. 3 (b) by rotating the stopper ST1b counterclockwise.
  • the width of the grooved structure SP1b is narrowed, and the first arm 1L rotates counterclockwise only 45 deg by the amount of the grooved structure SP1b having a width corresponding to ⁇ 45 deg (45 deg counterclockwise). You can't let it happen. For example, even if a force to rotate the first arm 1L counterclockwise by 45 deg or more is applied from the outside in the task, the stopper ST1b and the pawl H collide, and the first arm 1L exceeds 45 deg. It cannot rotate counterclockwise. From this, the actuator 131-1b limits the movable range of the first arm 1L by locking the first arm 1L by the action of the stopper ST1b forming the groove-shaped structure SP1b and the pawl H. .
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a functional configuration for controlling the robot apparatus 100 according to the embodiment.
  • the robot device 100 includes an input / output unit 110, a control device 120 that performs a control process for causing the actuator 130 to perform the process described with reference to FIGS. 2 and 3, and an actuator 130. Since the actuator 130 is a processing unit that directly controls the operation of the arm 20, it can also be referred to as a drive unit 130.
  • the input / output unit 110 includes an image capturing unit 110a, a sound collecting unit 110b, an output unit 110c, and a distance sensor 110d, and realizes an information processing function or operation described below. Run.
  • the internal configuration of the input / output unit 110 is not limited to the configuration shown in FIG. 4, and may be any other configuration as long as it is a configuration for performing information processing described later.
  • the connection relationship between the processing units included in the input / output unit 110 is not limited to the connection relationship illustrated in FIG. 4 and may be another connection relationship.
  • the image capturing unit 110a captures an image of the surrounding environment of the robot apparatus 100.
  • the imaging unit 110 a corresponds to the eyes of the robot device 100.
  • the image capturing unit 110a transmits the image capturing information (environment information indicating the surrounding environment) obtained by the image capturing to the control device 120.
  • the sound collector 110b collects environmental sounds of the surrounding environment. For example, when the robot device 100 is a humanoid robot as shown in FIG. 1, the sound collecting unit 110b corresponds to the ear of the robot device 100. Further, the sound collection unit 110b transmits the audio information obtained by the sound collection to the control device 120.
  • the output unit 110c outputs predetermined information.
  • the output unit 110c uses a highly dangerous tool (such as a kitchen knife) when the recognition unit 122b, which will be described later, recognizes that a person is present within a predetermined range around the robot device 100. If it does, it outputs to the person that it is dangerous.
  • the output unit 110c may output such information by voice.
  • the output unit 110c may display such information on the display unit.
  • the output unit 110c corresponds to the mouth of the robot apparatus 100.
  • the distance sensor 110d detects the distance to a person or an obstacle. For example, the distance sensor 110d detects the distance to a person or an obstacle based on the image pickup information by the image pickup unit 110a. Further, the distance sensor 110d transmits the detected distance to the control device 120.
  • the control device 120 is a device that performs a control process according to the embodiment. Specifically, the control device 120 limits the movable range of the arm by controlling the stopper corresponding to the joint portion corresponding to the task based on the task executed by the robot device 100. As shown in FIG. 4, the control device 120 includes a storage unit 121 and a control unit 122.
  • the storage unit 121 is realized by, for example, a semiconductor memory device such as a RAM (Random Access Memory) and a flash memory, or a storage device such as a hard disk and an optical disk.
  • the storage unit 121 has a task information storage unit 121a.
  • the task information storage unit 121a stores information on the movable range corresponding to the task.
  • FIG. 5 shows an example of the task information storage unit 121a according to the embodiment.
  • the task information storage unit 121a has items such as "task ID”, "task”, “mode”, “arm”, “pitch”, “roll”, and "yaw”.
  • “Task ID” indicates identification information for identifying a task. “Task” indicates the content of the task identified by the “task ID”.
  • the “mode” is a mode of operation of the robot apparatus 100 (more specifically, the arm 20) and corresponds to a movable range. To make it easy to understand, the “mode” refers to this mode in the case of what mode the robot apparatus 100 is set to, and in what movable range it is controlled to operate.
  • Arm indicates an arm of the arms 20 shown in FIG. 2 that needs to control the movable range in order to execute the task identified by the “task ID”.
  • the movable range is the range of the rotation angle in each of the three rotation axes such as the pitch axis, the roll axis, and the yaw axis. Therefore, the "pitch” indicates a rotation angle range for rotation on the pitch axis (around the pitch). Further, “roll” indicates a rotation angle range for rotation on the roll axis (around the roll). Further, “yaw” indicates a rotation angle range for rotation (yaw rotation) on the yaw axis.
  • the example of FIG. 5 shows an example in which the task identified by the task ID “T1” is a task having the content “take vegetables on the workbench”. Further, in the example of FIG. 5, when the robot apparatus 100 is instructed to perform the task identified by the task ID “T1”, the control mode is set to the “initial mode” and the first joint section 1Y is set. An example is shown in which the movable range of the first arm 1L, which is the movable range around the pitch, is limited to “ ⁇ 50 deg to 180 deg” by controlling the corresponding stopper.
  • the movable range around the roll within the movable range of the first arm 1L is set to “0 deg to 0 deg”.
  • the control mode to the “initial mode” and controlling the stopper corresponding to the first joint portion 1Y the movable range of the first arm 1L and the movable range around the yaw is set to “0 deg to 0 deg”.
  • the movable range "0 deg to 0 deg” means that the first arm 1L is completely locked by using a stopper so that the first arm 1L does not rotate in its rotation direction.
  • control unit 122 the CPU (Central Processing Unit), the MPU (Micro Processing Unit), etc. execute various programs stored in the storage device inside the control device 120 using the RAM as a work area. It is realized by.
  • the control unit 112 is realized by an integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the control unit 122 includes a reception unit 122a, a recognition unit 122b, a specification unit 122c, a determination unit 122d, a determination unit 122e, and an operation control unit 122f, which will be described below. Realize or execute information processing functions and actions.
  • the internal configuration of the control unit 122 is not limited to the configuration shown in FIG. 4 and may be another configuration as long as it is a configuration for performing information processing described later.
  • the connection relationship between the processing units included in the control unit 122 is not limited to the connection relationship illustrated in FIG. 4 and may be another connection relationship.
  • the reception unit 122a receives a task.
  • the reception unit 122a receives a task from the user of the robot device 100.
  • the reception unit 122a receives the utterance information indicating the content of the task.
  • the reception unit 122a receives the task ID.
  • the user can directly input the task to the robot apparatus 100, or can input the task via a network using a predetermined terminal device (for example, a personal computer, a smartphone, etc.).
  • the recognition unit 122b recognizes the environment around the robot apparatus 100 based on information obtained from the input unit such as the imaging unit 110a, the sound collection unit 110b, and the distance sensor 110d of the input / output unit 110.
  • the recognition unit 122b also transmits the recognized environment information to the identification unit 122c.
  • the identifying unit 122c identifies parameters required for the robot apparatus 100 to execute a task. For example, the identifying unit 122c identifies, as a parameter, information about the target object that is the target of the task. For example, the identifying unit 122c uses at least the name of the target object, the size of the target object, the strength of the target object, the rigidity of the target object, the weight of the target object, and the target value for the target object ( For example, the depth to which the carrot is cut (an example of a target value) is specified. For example, when a task such as “cut carrot” is given, the target object is “carrot”. For example, the specifying unit 122c specifies a parameter necessary for the robot apparatus 100 to execute the task when the accepting unit 122a accepts the task.
  • the identifying unit 122c identifies, based on the task, a joint that is required to be operated to execute the task, out of the joints included in the robot apparatus 100. For example, the identifying unit 122c identifies, from the joints of the robot apparatus 100, a joint that needs to be operated to execute the task based on the information about the target object of the task.
  • the information about the object is the above-mentioned parameter.
  • the identifying unit 122c calculates (identifies) a movable range necessary for executing the task for the link corresponding to the identified joint, that is, the arm 20, based on the task. For example, the identifying unit 122c calculates (identifies) a movable range necessary for executing the task for the link corresponding to the identified joint, that is, the arm 20, based on the information on the target object of the task. To do.
  • the information about the object is the above-mentioned parameter.
  • the identifying unit 122c calculates (identifies) the torque required to execute the task. For example, the identifying unit 122c calculates (identifies) the torque required to execute the task based on the information (parameter) about the target object of the task. For example, when a task such as “cut out carrot” is given, the identifying unit 122c calculates the torque required to cut out carrot. For example, the identifying unit 122c calculates the torque required to cut the carrot based on the strength, rigidity, weight, etc. of the carrot.
  • the specifying unit 122c can also calculate the movable range by further considering the surrounding environment of the robot apparatus 100 when the task is performed. For example, the identification unit 122c calculates the movable range based on the environment information recognized by the recognition unit 122b. As a result, the control device 120 has no influence on the person when, for example, a person is present near the robot apparatus 100 and the robot apparatus 100 uses a highly dangerous instrument or the like in the task. In addition, the movable range and the torque can be calculated within the range in which the task can be executed. As a result, the control device 120 can ensure the safety of the surroundings when the robot device 100 executes a task.
  • the specifying unit 122c can also calculate the movable range based on the risk determined by the determination unit 122d described later, that is, the risk when the task is performed. For example, when the determination unit 122d determines that the task is accompanied by a risk of a predetermined value or more due to the robot device 100 using a cutting tool in the task, for example, the specifying unit 122c sets a certain criterion. A movable range narrower than the movable range is calculated. Accordingly, even when the robot apparatus 100 uses a highly dangerous tool such as a blade in a task, the robot apparatus 100 can use the tool only in a limited narrow area. Since it disappears, the control device 120 can minimize the risk to surrounding persons.
  • the identifying unit 122c determines, based on the task, which one of the first joint section 1Y, the second joint section 2Y, and the third joint section 3Y is necessary for the task. Identify. For example, when the specifying unit 122c specifies that all of the first joint unit 1Y, the second joint unit 2Y, and the third joint unit 3Y are necessary, the specifying unit 122c determines the first joint unit 1Y and the second joint unit 2Y based on the task.
  • the first movable range is specified for the first arm 1L that links the joint 2Y
  • the second movable range is specified for the second arm 2L that links the second joint 3Y and the third joint 3Y.
  • a third movable range of the third arm 3L linked to the joint 3Y is specified.
  • the specifying unit 122c also calculates the torque of the motors of the actuators corresponding to the first joint unit 1Y, the second joint unit 2Y, and the third joint unit 3Y.
  • the determination unit 122d performs the task in the movable range calculated by the identification unit 122c based on the surrounding environment of the robot apparatus 100 and the situation of the object (for example, instrument) used by the robot apparatus 100 in the task.
  • Determine the risk of For example, the determining unit 122d determines the risk when the task is performed in the movable range calculated by the identifying unit 122c based on the presence or absence of a person within a predetermined range from the robot apparatus 100 as the surrounding environment of the robot apparatus 100. To do.
  • the determination unit 122d determines that the closer a person is to the robot apparatus 100, the higher the risk. Further, for example, the determination unit 122d determines that the risk is high when the tool has a blade. Further, for example, the determining unit 122d determines that the risk is high when the appliance is a firearm (for example, a stove).
  • the determination unit 122d determines the risk based on the contents of the device. For example, the determination unit 122d determines that the risk is high when the contents of the device are alcohols or harmful substances. Further, for example, the determination unit 122d determines that the risk is high when the robot apparatus 100 handles hot water.
  • the determination unit 122d may determine the risk using an index indicating the risk such as how high the risk is. For example, when there are five levels of index values (for example, 1 to 5) as the index value indicating the risk, the determining unit 122d determines that the index is the lowest rank (safe) if the risk is the lowest. Calculate the value 1. On the other hand, when the determination unit 122d determines that the risk is the highest rank, the determination unit 122d calculates the index value 5.
  • an index indicating the risk such as how high the risk is. For example, when there are five levels of index values (for example, 1 to 5) as the index value indicating the risk, the determining unit 122d determines that the index is the lowest rank (safe) if the risk is the lowest. Calculate the value 1. On the other hand, when the determination unit 122d determines that the risk is the highest rank, the determination unit 122d calculates the index value 5.
  • the deciding unit 122e decides information on the handling of the used material used to execute the task based on the risk determined by the determining unit 122d. For example, the determining unit 122e determines, as the information regarding the handling of the usage object, the orientation of the usage object when gripping the usage object and the orientation with respect to the person. For example, when the object to be used is a knife, the determination unit 122e determines the direction of the blade tip and the blade in the opposite direction to the person.
  • the determining unit 122e determines the gripping force when gripping the used object as the information regarding the handling of the used object. For example, the higher the risk of the material used, the more stable the grip is required. Therefore, the determination unit 122e determines a higher gripping force as the danger of the used material is higher. However, depending on the object to be used, if the gripping force is too high, it may be damaged. Therefore, the determination unit 122e determines the optimum gripping force based on the danger of the used material and what the used material is. For example, in the example of FIG. 2, it is the third arm 3L that grips the object to be used. Therefore, the determination unit 122e determines the gripping force for the third arm 3L. The determination unit 122e also transmits determination information indicating the determined content to the operation control unit 122f so that the arm 20 can be operated with the determined content.
  • the operation control unit 122f limits the movable range of the member by controlling the limiting unit corresponding to a predetermined joint based on the task executed by the robot apparatus 100.
  • the motion control unit 122f controls, as a predetermined joint unit, a stopper corresponding to the joint unit specified by the specifying unit 122c based on the task.
  • the operation control unit 122f controls, as a predetermined joint unit, a stopper corresponding to the joint unit specified by the specifying unit 122c based on the information about the target object of the task.
  • the motion control unit 122f controls the stopper corresponding to the predetermined joint so that the motion control unit 122f operates within the movable range specified by the specifying unit 122c based on the information about the target object of the task.
  • the motion control unit 122f controls a stopper corresponding to a predetermined joint unit so as to operate within the movable range specified by the specifying unit 122c based on the surrounding environment of the robot when a task is performed. Further, the operation control unit 122f controls a stopper corresponding to a predetermined joint so as to operate within the movable range specified by the specifying unit 122c based on the risk when a task is performed.
  • the operation control unit 122f controls, as the predetermined joint unit, a stopper corresponding to a joint unit rotatable about a predetermined axis among the joint units rotatable about at least one axis. , Controls the movable range when the link rotates about a predetermined axis.
  • the operation control unit 122f limits the movable range of the link by controlling the stopper to bring the stopper into contact with the link. That is, the operation control unit 122f limits the movable range of the link by locking the stopper to the link.
  • the operation control unit 122f limits the movable range of the arm 20 by controlling the stopper corresponding to a predetermined joint based on the task executed by the robot apparatus 100. Specifically, the operation control unit 122f limits the movable range of the arm 20 by controlling the stopper via the actuator. For example, the motion control unit 122f controls, as a predetermined joint, a stopper corresponding to the joint corresponding to the task, so that the arm 20 corresponding to the joint operates only within the movable range corresponding to the task. So that the movable range of the arm 20 is limited.
  • the operation control unit 122f limits the movable range of the arm 20 by locking the arm 20 with respect to the stopper.
  • the operation control unit 122f limits the movable range of the arm 20 to the movable range according to the task by linearly extending and contracting the stopper to lock the arm 20.
  • the operation control unit 122f controls the groove-shaped space between the stopper and the pawl H of the joint by rotating the stopper, and the controlled groove-shaped space.
  • the movable range of the arm 20 is limited to the movable range according to the task by locking the arm 20 by the action of the stopper H and the pawl H.
  • the specifying unit 122c specifies various parameters, but the operation control unit 122f controls the stopper corresponding to a predetermined joint based on the parameters specified by the specifying unit 122c, thereby causing the arm to move.
  • Limit the range of movement of 20 For example, the specifying unit 122c specifies the movable range of each arm 20, and the operation control unit 122f limits the movable range of the arm 20 for each arm 20.
  • the motion control unit 122f corresponds to the first joint unit 1Y as shown in FIG.
  • the movable range of the first arm 1L is limited to the first movable range by controlling the stoppers ST1a and ST1b which are the first stoppers.
  • the operation control unit 122f causes the second joint unit 2Y to move as shown in FIG.
  • the movable range of the second arm 2L is limited to the second movable range by controlling the stoppers ST2a and ST2b corresponding to the second stoppers.
  • the motion control unit 122f causes the third joint unit 3Y to move as shown in FIG.
  • the stoppers ST3a and ST3b corresponding to the third stopper the movable range of the third arm 3L is limited to the third movable range.
  • the actuator 130 is mounted on each joint of the robot apparatus 100, and controls the drive of the joint to control the operation of the link (for example, the arm 20) corresponding to the joint. Further, the actuator 130 limits the movable range of the link by controlling the stopper. As shown in FIG. 4, the actuator 130 has a stopper that limits the movable range of the link.
  • the actuator 130 is composed of a plurality of drive units provided for each axis such as roll, pitch, and yaw in each joint.
  • Each drive unit is a combination of a motor that rotates around a predetermined axis, an encoder that detects the rotational position of the motor, and a driver that adaptively controls the rotational position and rotational speed of the motor based on the output of the encoder. Composed of.
  • the actuator 130 is mounted on, for example, the first joint section 1Y, and controls the rotation around the pitch by an actuator 131-1a and an actuator 131-1b (pitch axis actuator 131-1).
  • the actuator 131-2a and the actuator 131-2b mounted on the second joint 2Y and controlling the rotation around the pitch, and mounted on the third joint 3Y to control the rotation around the pitch. It has an actuator 131-3a and an actuator 131-3b (pitch axis actuator 131-3) for performing.
  • the actuator 131-1a of the pitch axis actuator 131-1 limits the movable range around the pitch (clockwise) of the first arm 1L by controlling the stopper ST1a as shown in FIG.
  • the actuator 131-1b of the pitch axis actuator 131-1 limits the movable range around the pitch (counterclockwise) of the first arm 1L by controlling the stopper ST1b as shown in FIG.
  • the actuator 131-2a of the pitch axis actuator 131-2 limits the movable range around the pitch (clockwise) of the second arm 2L by controlling the stopper ST2a as shown in FIG.
  • the actuator 131-2b of the pitch axis actuator 131-2 limits the movable range around the pitch (counterclockwise) of the second arm 2L by controlling the stopper ST2b as shown in FIG.
  • the actuator 131-2a of the pitch axis actuator 131-2 limits the movable range around the pitch (clockwise) of the second arm 2L by controlling the stopper ST2a as shown in FIG.
  • the actuator 131-2b of the pitch axis actuator 131-2 limits the movable range around the pitch (counterclockwise) of the second arm 2L by controlling the stopper ST2b as shown in FIG.
  • the actuator 131-3a limits the movable range around the pitch (clockwise) of the third arm 3L by controlling the stopper ST3a as shown in FIG.
  • the actuator 131-3b limits the movable range around the pitch (counterclockwise) of the second arm 2L by controlling the stopper ST3b as shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a drive source that realizes the movement of the motor of the actuator 130.
  • a drive source for realizing the movement of the motor of the actuator 130 there is a hydraulic pump or a pneumatic pump. Any of these may be adopted as the actuator 130 according to the embodiment.
  • the hydraulic pump P1 is connected to the actuator 131-3b.
  • the robot device 100 is equipped with an electric transmitter or engine, and the electric transmitter or engine drives the hydraulic pump P1.
  • the hydraulic pump P1 supplies the hydraulic pressure to the actuator 131-3b.
  • the hydraulic pressure of the motor of the actuator 131-3b causes the motor to rotate, for example.
  • the hydraulic pump P1 is connected not only to the actuator 131-3b but also to the actuator 131-1a, the actuator 131-1b, the actuator 131-2a, the actuator 131-2b, and the actuator 131-3a.
  • the pneumatic pump P2 is connected to the actuator 131-3b.
  • the robot apparatus 100 is equipped with an electric transmitter or engine, and the electric transmitter or engine drives the pneumatic pump P2. Then, the pneumatic pump P2 supplies pneumatic pressure to the actuator 131-3b.
  • the motor of the actuator 131-3b performs, for example, rotational movement by this pneumatic pressure.
  • the pneumatic pump P2 is connected not only to the actuator 131-3b but also to the actuator 131-1a, the actuator 131-1b, the actuator 131-2a, the actuator 131-2b, and the actuator 131-3a.
  • the reception unit 122a receives an instruction of task T3 from the user.
  • the recognition unit 122b recognizes the environment around the robot apparatus 100 based on the environment information acquired by the imaging unit 110a and the distance acquired by the distance sensor. Then, the recognition unit 122b transmits the environment information obtained by the recognition to the identification unit 122c.
  • the identifying unit 122c identifies, based on the task T3, the joint portion to be driven in the task T3 among the parts of the robot apparatus 100.
  • the identifying unit 122c identifies the first joint portion 1Y, the second joint portion 2Y, and the third joint portion 3Y. Note that this can be restated in that the specifying unit 122c specifies the first arm 1L, the second arm 2L, and the third arm 3L as the arms 20 to be driven in the task T3 based on the task T3. .
  • the identifying unit 122c identifies, as a parameter, the information about the target object of the task T3 based on the content of the task T3 and the environment information. For example, the identifying unit 122c has at least the name of the target object, the size of the target object, the strength of the target object, the rigidity of the target object, the weight of the target object, and the target object as information about the target object of the task T3. Identify target values to achieve.
  • the target object in task T3 is a "carrot". Therefore, the identifying unit 122c determines that the object is a carrot, the size of the carrot, the strength of the carrot, the rigidity of the carrot, the weight of the carrot, and how much the carrot should be cut (a target value to be achieved for the object. One example) is specified.
  • the specifying unit 122c determines the movable range of the arm 20 and the torque required to execute the task T3, which is the movable range necessary to execute the task T3, based on the information about the specified object. Calculate (specify). Specifically, the identifying unit 122c performs the task T3 on each of the first arm 1L, the second arm 2L, and the third arm 3L based on the identified information about the target object and the environment information. The necessary movable range and the torque required to execute the task T3 are calculated (specified).
  • the identifying unit 122c calculates the movable range by referring to the task information storage unit 121a.
  • the identifying unit 122c is a movable range associated with the task ID “T3” in the movable range (rotation angle range) of each axis stored in the task information storage unit 121a, and the movable range of each axis. To extract.
  • the identifying unit 122c has a movable range around the pitch of “0 deg to 25 deg”, a movable range around the roll of “0 deg to 0 deg”, and a movable range around the yaw of “0 deg to”. 0 deg "is specified. Further, the specifying unit 122c specifies “70 deg to 90 deg” as the movable range around the pitch, “0 deg to 0 deg” as the movable range around the roll, and “0 deg to 0 deg” as the movable range around the yaw about the second arm 2L. To do.
  • the specifying unit 122c specifies “0 deg to 0 deg” as the movable range around the pitch, “0 deg to 0 deg” as the movable range around the roll, and “0 deg to 0 deg” as the movable range around the yaw about the third arm 3L. To do.
  • the identifying unit 122c calculates the movable range as described above. That is, the movable range around the pitch in the first arm 1L corresponding to the upper arm may be a relatively narrow range such as “0 deg to 25 deg” (because it is a fine work), and similarly, the second arm corresponding to the forearm.
  • the movable range around the pitch in 2L may be a relatively narrow range such as “70 deg to 90 deg” (because it is a fine work).
  • the third arm 3L corresponding to the palm (wrist) is hardly moved, the movable range around the pitch may be "0 deg to 0 deg".
  • the identifying unit 122c calculates the movable range as described above. That is, since the movements of the first arm 1L corresponding to the upper arm around the roll and around the yaw are unnecessary during the cutting operation, the movable range may be "0 deg to 0 deg" (complete lock). Similarly, since the movements of the second arm 2L corresponding to the forearm around the roll and around the yaw are unnecessary during the cutting operation, the movable range may be "0 deg to 0 deg" (complete lock). Similarly, the movement around the roll and the yaw around the third arm 3L corresponding to the palm is not necessary during the cutting operation, so the movable range may be "0 deg to 0 deg" (complete lock).
  • the identifying unit 122c does not directly adopt the movable range stored in the task information storage unit 121a, but extracts the movable range based on the movable range extracted from the task information storage unit 121a and the environment information. You may add adjustments, such as narrowing. The identifying unit 122c may calculate the movable range without using the movable range stored in the task information storage unit 121a.
  • the identification unit 122c transmits information indicating the identified movable range and torque to the operation control unit 122f.
  • the operation control unit 122f limits the movable range of the arm 20 by controlling the stopper corresponding to the task T3 based on the information acquired from the specifying unit 122c. Specifically, the operation control unit 122f calculates control information such as how to move the stopper within the movable range specified by the specifying unit 122c, based on the information acquired from the specifying unit 122c.
  • the actuator 130 is controlled so as to move the stopper based on the calculated control information.
  • the operation control unit 122f may rotate the stopper ST1a about the pitch (clockwise) by the distance of the groove-shaped structure SP1a adjusted by the rotation of the stopper ST1a.
  • the control information X1a indicating whether or not the movable range in is 0 deg to 25 deg is calculated.
  • the operation control unit 122f determines the pitch of the first arm 1L according to the width of the groove-shaped structure SP1b adjusted by rotating the stopper ST1b about the pitch (counterclockwise). Control information X1b indicating whether or not the movable range in the surroundings is “0 deg to 25 deg” is calculated.
  • the operation control unit 122f transmits the calculated control information X1a and control information X1b to the pitch axis actuator 131-1 so that the pitch axis actuator 131-1 receives the control information X1a and the control information X1b as follows.
  • the stoppers ST1a and ST1b are controlled to rotate.
  • the operation control unit 122f sends the calculated control information X1a to the actuator 131-1a to control the actuator 131-1a so as to rotate the stopper ST1a according to the control information X1a.
  • the actuator 131-1a rotates the stopper ST1a in the clockwise direction according to the received control information X1a.
  • the operation control unit 122f controls the actuator 131-1b to rotate the stopper ST1b according to the control information X1b by transmitting the calculated control information X1b to the actuator 131-1b.
  • the actuator 131-1b rotates the stopper ST1a counterclockwise according to the received control information X1a.
  • the first arm 1L can rotate only within the range of the width of the groove-shaped structure SP1a formed by the stopper ST1a and the pawl H. That is, the stopper ST1a and the pawl H are in contact with each other so that the first arm 1L does not rotate around the pitch (clockwise) beyond “25 deg”.
  • the stopper ST1b may be rotated.
  • the first arm 1L can rotate only within the range of the width of the groove-shaped structure SP1a formed by the stopper ST1b and the pawl H due to the contact between the pawl H and the pawl H. That is, the stopper ST1b and the pawl H come into contact with each other so that the first arm 1L does not rotate around the pitch (clockwise) beyond “0 deg”.
  • the operation control unit 122f transmits torque information for driving the first joint 1Y to the pitch axis actuator 131-1.
  • the operation control unit 122f is locked by the extended stopper ST2a as shown in FIG. 2 (b) when the stopper ST2a is extended in the linear direction, and the upper end of the second arm 2L is extended.
  • Control information X2a indicating whether or not the movable range around the pitch of the second arm 2L is “70 deg to 90 deg” is calculated.
  • the motion control unit 122f is locked by the extended stopper ST2b at the lower end of the second arm 2L as shown in FIG. 2B when the stopper ST2b is extended in the linear direction.
  • Control information X2b indicating whether or not the movable range around the pitch of the second arm 2L is “70 deg to 90 deg” is calculated.
  • the operation control unit 122f transmits the calculated control information X2a and control information X2b to the pitch axis actuator 131-2, so that the pitch axis actuator 131-2 receives the control information X2a and the control information X2b.
  • the stoppers ST2a and ST2b are controlled to rotate.
  • the operation control unit 122f controls the actuator 131-2a to extend the stopper ST2a according to the control information X2a by transmitting the calculated control information X2a to the actuator 131-2a.
  • the actuator 131-2a straightens the stopper ST2a in accordance with the received control information X2a.
  • the operation control unit 122f controls the actuator 131-2b to extend the stopper ST2b according to the control information X2b by transmitting the calculated control information X2b to the actuator 131-2b.
  • the actuator 131-2b straightens the stopper ST2a in accordance with the received control information X2a.
  • the stopper ST2a serves as a refill rod and physically locks it. That is, the stopper ST2a applies a physical force to the second arm 2L in a direction such that the second arm 2L does not rotate around the pitch (clockwise) beyond “90 deg”, so that the second arm 2L is prevented. Lock.
  • the stopper ST2b serves as a refill rod and physically locks it. That is, the stopper ST2b applies a physical force to the second arm 2L in a direction such that the second arm 2L does not rotate around the pitch (counterclockwise) beyond “70 deg”, and thus the second arm 2L is provided. Lock 2L.
  • the operation control unit 122f is locked by the extended stopper ST3a, as shown in FIG. 2B, when the stopper ST3a is extended in the linear direction.
  • Control information X3a indicating whether the movable range around the pitch of the second arm 2L is “0 deg to 0 deg” is calculated.
  • the operation control unit 122f is locked by the extended stopper ST2b at the lower end of the third arm 3L as shown in FIG. 2B when the stopper ST3b is extended by a distance in the linear direction.
  • Control information X3b indicating whether or not the movable range around the pitch of the third arm 3L is “0 deg to 0 deg” is calculated.
  • the operation control unit 122f transmits the calculated control information X3a and control information X3b to the pitch axis actuator 131-3, so that the pitch axis actuator 131-3 receives the control information X3a and the control information X3b.
  • the stoppers ST3a and ST3b are controlled to rotate.
  • the operation control unit 122f controls the actuator 131-3a to extend the stopper ST2a according to the control information X3a by transmitting the calculated control information X3a to the actuator 131-3a.
  • the actuator 131-3a straightens the stopper ST3a in accordance with the received control information X3a.
  • the operation control unit 122f controls the actuator 131-3b to extend the stopper ST3b according to the control information X3b by transmitting the calculated control information X3b to the actuator 131-3b.
  • the actuator 131-3b straightens the stopper ST3a according to the received control information X3a.
  • the stopper ST3a acts as a refill rod and physically locks it. That is, the stopper ST3a applies a physical force to the second arm 2L in a direction such that the third arm 3L does not rotate around the pitch (clockwise) beyond “0 deg”, and thus the third arm 3L is moved. Lock.
  • the stopper ST3b serves as a refill rod and physically locks the stopper. That is, the stopper ST3b applies a physical force to the third arm 3L in a direction such that the third arm 3L does not rotate around the pitch (counterclockwise) beyond “0 deg”, and thus the third arm 3L is provided. Lock 3L.
  • the robot apparatus 100 executes the task T3 when the control processing by the actuator 130 is completed. Specifically, the robot apparatus 100 grips the kitchen knife that is the tool E1 and cuts the object O1 with the tool E1.
  • the force generated by the torque (rotational force of the motor) required to cut the object O1 (carrot) that is, the force for cutting the object O1 is T1 (N).
  • T1 the force generated by the torque (rotational force of the motor) required to cut the object O1 (carrot) required to cut the object O1
  • T2 the reaction force that the arm 20 receives from the object O1 via the instrument E1 (knife)
  • T1 ⁇ T2 holds.
  • the stopper ST3a focus only on the stopper ST3a. Further, it is assumed that the movement of the third arm 3L is not locked by the stopper ST3a. Then, since T1 ⁇ T2 is satisfied, the torque of the motor that rotationally drives the third joint portion 3Y corresponding to the third arm 3L cannot withstand T2, and the third arm 3L has the structure shown in FIG. There is a possibility to move in the direction indicated by the dotted arrow in. In this case, it is impossible to cut the object O1 and the blade tip of the instrument E1 may face upward, which is dangerous.
  • the movement of the third arm 3L is assumed to be locked by the stopper ST3a.
  • the torque of the motor that rotationally drives the third joint 3Y corresponding to the third arm 3L cannot withstand T2, and the third arm 3L moves in the direction indicated by the dotted arrow in FIG. 2B.
  • the stopper ST3a locks the third arm 3L so as not to move in this way.
  • the stopper ST3a applies a force to the third arm 3L in a direction that repels the force in the direction indicated by the dotted arrow, so that the third arm 3L cuts the object O1. It contributes to give more auxiliary power to the power of.
  • the role of the stopper allows the motor to be made smaller if the torque required to execute the task becomes smaller. Further, for example, since it is possible to eliminate a situation in which the blade edge faces in an unexpected direction, it becomes possible to ensure safety. Further, as described above, since the movable range of the arm 20 is controlled by software, and the physical movement is actually restricted by using the stopper, the limitation in information processing by software is caused. It is possible to realize double safety measures such as physical limitation by stopper.
  • control device 120 can ensure the safety to the surroundings when the robot executes a task. Specifically, the control device 120 can realize double safety measures by software and a stopper (hardware). Further, since the control device 120 can contribute to downsizing of the motor of the joint portion, for example, when the actuator 130 has such a motor, downsizing of the actuator 130 itself can be realized.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the information processing procedure according to the embodiment.
  • the reception unit 122a determines whether a task has been received from the user (step S101). When the accepting unit 122a determines that the task has not been accepted (step S101; No), it waits until the task is accepted. On the other hand, when the accepting unit 122a accepts the task (step S101; Yes), the recognizing unit 122b acquires the imaging information imaged by the imaging unit 110a and the sensor information detected by the distance sensor 110d (step S101). S102).
  • the recognition unit 122b recognizes the environment around the robot apparatus 100 based on the acquired information (step S103).
  • the recognition unit 122b also recognizes a target object that is a target of the task (step S103).
  • the identifying unit 122c identifies information regarding the target object of the task (step S104).
  • the identifying unit 122c includes at least the name of the target object, the size of the target object, the strength of the target object, the rigidity of the target object, the weight of the target object, and the target value for the target object as the information related to the target object of the task. Identify.
  • the identifying unit 122c identifies, based on the task, a joint that needs to be operated to execute the task among the joints included in the robot apparatus 100 (step S105). For example, the identifying unit 122c identifies, of the joints included in the robot apparatus 100, a joint that needs to be operated to execute a task, based on the information about the object identified in step S104.
  • step S106 the specifying unit 122c calculates the movable range and the torque based on the information regarding the target object specified in step S104.
  • the operation control unit 122f limits the movable range of the link by controlling the stopper (limitation unit) corresponding to the predetermined joint (step S107). Specifically, the operation control unit 122f controls, as a predetermined joint unit, a stopper corresponding to the joint unit specified by the specifying unit 122c based on the information about the target object of the task. Further, the motion control unit 122f controls the stopper corresponding to the predetermined joint so as to operate within the movable range specified by the specifying unit 122c based on the information about the target object of the task.
  • the operation control unit 122f calculates control information indicating how to move the stopper so that the movable range of the link is operated only within the movable range specified in step S106. . Then, the operation control unit 122f controls the actuator 130 to move the stopper based on the calculated control information. The actuator 130 moves the stopper according to the control information received from the operation control unit 122f.
  • control device 120 may instruct the robot device 100 to execute a task when the control process of step S107 ends.
  • the control device 120 can instruct the robot device 100 to handle the object with the information determined by the determination unit 122e.
  • the control device 120 can instruct the robot device 100 about the orientation of the object to be used and the gripping force.
  • each constituent element of each illustrated device is functionally conceptual, and does not necessarily have to be physically configured as illustrated. That is, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to that shown in the figure, and all or a part of the device may be functionally or physically distributed / arranged in arbitrary units according to various loads and usage conditions. It can be integrated and configured.
  • a limiter that is provided at the joint of the robot that joins two or more links and that physically limits the movement of the links;
  • a control unit that limits the movable range of the link by controlling the limiting unit corresponding to a predetermined joint based on the task executed by the robot.
  • the control device according to (1) wherein the control unit controls, as the predetermined joint unit, the limiting unit corresponding to a joint unit determined based on the task.
  • control unit controls, as the predetermined joint unit, the limiting unit that corresponds to a joint unit that is determined based on information about an object that is a target of the task.
  • control unit controls the limiting unit corresponding to the predetermined joint unit so as to operate within a movable range that is determined based on information about the target object of the task.
  • the control unit includes at least the name of the target object, the size of the target object, the strength of the target object, the rigidity of the target object, the weight of the target object, and the target object as the information about the target object of the task.
  • the control device which controls the limiting unit corresponding to the joint determined based on any one of the contents of the task for the object.
  • the control unit controls, as the predetermined joint unit, the limiting unit corresponding to a joint unit rotatable about a predetermined axis among joint units rotatable about at least one axis.
  • the control device according to any one of (1) to (6), which controls a movable range when the link rotates about the predetermined axis.
  • the control unit controls the limiting unit corresponding to the predetermined joint unit so as to operate within a movable range determined based on the surrounding environment of the robot when the task is performed (1) to (7)
  • the control device according to one.
  • the control unit controls the limiting unit corresponding to the predetermined joint unit so as to operate within a movable range determined based on a risk when the task is performed (1) to (8)
  • the control device according to 1.
  • the control unit limits the movable range of the member by controlling the limiting unit to lock the limiting unit and the link.
  • (11) A control unit that is provided in a joint of a robot that joins two or more links and that physically restricts the operation of the link, and a limiting unit that corresponds to a predetermined joint is based on a task that the robot executes.
  • a control unit that is provided in a joint of a robot that joins two or more links and that physically restricts the operation of the link, and a limiting unit that corresponds to a predetermined joint is based on a task that the robot executes.
  • robot device 110 input / output unit 120 control device 130 actuator 131-1 pitch axis actuator 131-2 pitch axis actuator 131-3 pitch axis actuator 1Y 1st joint section 2Y 2nd joint section 3Y 3rd joint section 1L 1st arm 2L 2nd arm 3L 3rd arm ST1a Stopper ST1b Stopper ST2a Stopper ST2b Stopper ST3a Stopper ST3b Stopper

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Abstract

本願にかかる制御装置（１２０）は、２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、リンクの動作を物理的に制限する制限部と、ロボットが実行するタスクに基づいて、所定の関節部に対応する前記制限部を制御することにより、リンクの可動範囲を制限する制御部（１２２ｆ）とを有する。この構成により、ロボットがタスクを実行する際の安全性を確保することができるようになる。

Description

制御装置、制御方法および制御プログラム
　本開示は、制御装置、制御方法および制御プログラムに関する。
　近年、様々なタスクを実行するロボットが実現されてきている。例えば、人間に代わって重い荷物を運んだり、調理を行ったりすることで、人間の手助けを行うロボットが実現されてきている。
　例えば、特許文献１には、人の侵入検知をし、信号に基づいてロボットの動作を停止または速度を制限する技術が開示されている。また、特許文献２には、侵入物体との距離が所定の距離以下になった際にロボットの動作を停止させる技術が開示されている。
　また、特許文献３には、メカストッパが揺動して弾性体と接触し、ロボットにおける回転体の可動範囲を３６０度を超えて設定可能にする技術が開示されている。また、特許文献４には、ユーザの関節を含む部分に装着され、関節の可動範囲を制限することで、関節の動作を補助する装置が開示されている。
　また、特許文献５には、多関節アームを備えたロボットにおいて、関節の可動範囲による運動の制限を緩和する技術が開示されている。また、特許文献６には、信号線をロボットの可動部上の基準点と可動範囲の基準となる点とで固定し、可動範囲を超える場合には、信号線が断線し、ロボットを非常停止させる技術が開示されている。
特許第５０３５７６８号公報 特開２０１０－２０８００２号公報 特開２０１８－４３３３４号公報 特開２０１７－１５８６４５号公報 特開２０１５－１７４１８５号公報 特開２００３－２７５９８８号公報
　しかしながら、上記の従来技術では、必ずしもロボットがタスクを実行する際の安全性を確保することができるとは限らない。
　そこで、本開示では、ロボットがタスクを実行する際の安全性を確保することができる制御装置、制御方法および制御プログラムを提案する。
　上記の課題を解決するために、本開示にかかる一形態の制御装置は、２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、前記リンクの動作を物理的に制限する制限部と、前記ロボットが実行するタスクに基づいて、所定の関節部に対応する前記制限部を制御することにより、前記リンクの可動範囲を制限する制限部とを有する。
本開示の実施形態にかかるロボット装置の外観の一例を示す図である。 本開示のアーム全体の構成を模式的に示す図である。 本開示の第１関節部におけるアクチュエーターおよびストッパーの構造の一例を示す図である。 本開示の実施形態にかかるロボット装置を制御するための機能的構成を模式的に示す図である。 本開示の実施形態にかかるタスク情報記憶部の一例を示す図である。 本開示のアクチュエーターが有するモーターの運動を実現する駆動源の一例を示す図である。 本開示の実施形態にかかる情報処理手順を示すフローチャートである。
　以下に、本開示にかかる制御装置、制御方法および制御プログラムを実施するための形態（以下、「実施形態」と呼ぶ）について図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態により本願にかかる制御装置、制御方法および制御プログラムが限定されるものではない。また、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
〔１．ロボット装置について〕
　まず、図１を用いて、実施形態にかかるロボット装置１００の概要について説明する。図１は、実施形態にかかるロボット装置１００の外観の一例を示す図である。図１には、実施形態にかかる制御処理を実行（適用）可能なロボット装置１００の外観を示している。ロボット装置１００は、複数のリンクを関節で接続されたリンク構造体であり、各関節はアクチュエーターによって動作する。
　図１の例では、ロボット装置１００は、人型であり、本実施形態では、このロボット装置１００の部位のうち、人間でいう腕と手から成る部位に対する動作制御に着目している。ロボット装置１００の腕の全体構造は、人間と同様に、上腕、前腕、手（手のひら）によって構成されている。また、上腕、前腕、手は、関節で接続されている。上腕、前腕、手は上でいうリンクに対応する。したがって、以下の実施形態では、リンクを「アーム」と表記することにする。また、関節は、２以上のリンク（例えば、上腕に対応するアームと、前腕に対応するアーム）を接合する関節部に相当する。
　ロボット装置１００は、主に家庭内で利用され家事等を行うが、産業用の様々な用途で使用することも可能である。図１の例では、ロボット装置１００は、「野菜を切る」といったタスクを与えられたことにより、作業台に対象物（野菜）を置き、右手で対象物を押さえ、左手に持った器具（包丁）で、その対象物を切っている。
　ここで、実施形態にかかる制御処理の前提について説明する。例えば、ロボット装置１００が上記のようなタスクをはじめ、各種タスクを実行する際には、安全性の観点から問題がある。例えば、ロボット装置１００がタスクを実行するにあたって、対象物を持ち運んだり、各種器具を利用することでタスクを実行しなければならないといったことは多々ある。
　例えば、ロボット装置１００が、調理作業を行う際には、「冷蔵庫の上段から食材を取り出し、取り出した食材をキッチンの作業空間へ運ぶ」といった物品搬送タスク、「まな板の上で野菜をカットする」といった食材編集タスクが存在する。物品搬送タスクでは、ロボット装置１００は、物品を把持しなければならないが、運ぶ物品の重量によっては、把持する際のトルクが足りず、物品を落としてしまうといったリスクがある。
　また、食材編集タスクでは、ロボット装置１００は、包丁を利用して食材を切ることになるが、例えば、食材が硬い場合、食材に刃を押し込むためのトルクが食材からの反作用に負けて、刃があらぬ方向に向いてしまうといったリスクがある。また、ロボット装置１００が包丁を落としてしまうといったリスクもある。
　また、上記のような危険性の高い事態が発生しないよう、ロボット装置１００は、例えば、内蔵されているソフトウェアによって動作を制御されるが、ソフトウェア自体に何らかのエラーが生じる可能性もあり、そうすると、エラーによってロボット装置１００は危険な動作を行ってしまうこともあり得る。
　こうしてリスクを低減し安全性の高い動作をロボット装置１００に行わせるには、ソフトウェアでロボット装置１００を制御しつつ、ソフトウェアで防ぐのが困難な思わぬ事態（例えば、急に物品を落とす、あるいは、包丁の刃先が突然人の方に向いてしまう）に備えて、物理的にロボット装置１００の動作を制限する必要がある。具体的には、ロボット装置１００の可動範囲をソフトウェアによる制御なしで制限する必要がある。例えば、上記のようなタスクを実行するには、ロボット装置１００は、アームを駆使する必要があるため、ソフトウェアによる制御なしでアームの可動範囲を物理的に制限する必要がある。ここで、アームの可動範囲を物理的に制限するとは、例えば、アームがソフトウェアにより制御された可動範囲を超えて不意に動いてしまわないよう、特定の材質（例えば、金属材質）で出来た物体をアームに当接させることで、可動範囲を超えて動こうとするアームを係止することを示す。なお、特定の材質で出来た物体、すなわちアームの係止に用いられる物体を以下では「ストッパー」と表記する場合がある。
　このような前提および問題を解消するために、実施形態にかかる制御装置１２０は、以下の制御処理を行う。具体的には、制御装置１２０は、２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、リンクの動作を物理的に制限する制限部と、ロボットが実行するタスクに基づいて、所定の関節部に対応する制限部を制御することにより、リンクの可動範囲を制限する。なお、リンクは、ロボット装置１００の腕、すなわちアームに対応する。また、このあと図２を用いて説明するが、制御装置１２０は、アームとアームを接合する関節部に取り付けられているストッパーを制御することで、アームの可動範囲を物理的に制限する。より具体的には、制御装置１２０は、関節部に取り付けられているアクチュエーターを介してストッパーを制御することにより、アームの可動範囲を制限する。
　例えば、物品搬送タスクでは、可動範囲として、広めの可動範囲が必要となるが、包丁等の危険性の高い器具を利用することがないため、タスクとしての危険度は比較的低めである。一方、食材編集タスクでは、刃物である包丁等の危険性の高い器具を利用する必要があるため、タスクとしての危険度は高い。このように、タスクに応じて、ロボット装置１００に求められる性能が異なる。このようなことから、制御装置１２０は、実施形態にかかる制御処理として、例えば、アームの各関節部に搭載されたアクチュエーターに対して、ストッパーの位置を調整するよう制御する。例えば、制御装置１２０は、アームの可動範囲およびトルクといったパラメータをアクチュエーターに与えることにより、このパラメータに基づいて、ストッパーの位置を調整するようアクチュエーターを制御する。
〔２．アームの構成〕
　次に、図２および図３を用いて、実施形態にかかるアームの構成について説明する。図２は、アーム全体の構成を模式的に示す図である。図２（ａ）に示すアーム２０は、ロボット装置１００の左側のアーム（左腕）に対応する。アーム２０は、人間の左腕上腕に対応する第１アーム１Ｌ（第１リンクの一例）と、人間の左腕前腕に対応する第２アーム２Ｌ（第２リンクの一例）と、人間の左腕手のひらに対応する第３アーム３Ｌ（第３リンクの一例）とを有する。
　また、アーム２０は、第１アーム１Ｌとロボット装置１００の胴体とを接道する関節部である第１関節部１Ｙと、第１アーム１Ｌと第２アーム２Ｌとを接合する第２関節部２Ｙと、第２アーム２Ｌと第３アーム３Ｌとを接合する第３関節部３Ｙとを有する。また、このようなことから、第１アーム１Ｌは、第１関節部１Ｙおよび第２関節部２Ｙを繋ぐリンクであり、第２アーム２Ｌは、第２関節部２Ｙおよび第３関節部３Ｙを繋ぐリンクであり、第３アーム３Ｌは、第３関節部３Ｙにリンクされる。
　また、上記各関節にはアクチュエーターが搭載されており、各関節は、アクチュエーターによって所定方向に回転駆動する。そして、この駆動に応じて、各アームも所定方向に回転駆動する。後ほど図３を用いて説明するが、第１関節部１Ｙは、ピッチ回りに回転する２つのアクチュエーター、具体的には、アクチュエーター１３１－１ａおよびアクチュエーター１３１－１ｂによって駆動する。以下の実施形態では、アクチュエーター１３１－１ａおよびアクチュエーター１３１－１ｂを区別する必要が無い場合には、これらを総称して「ピッチ軸アクチュエーター１３１－１」と表記する。
　また、第２関節部２Ｙは、ピッチ回りに回転する２つのアクチュエーター、具体的には、アクチュエーター１３１－２ａおよびアクチュエーター１３１－２ｂによって駆動する。以下の実施形態では、アクチュエーター１３１－２ａおよびアクチュエーター１３１－２ｂを区別する必要が無い場合には、これらを総称して「ピッチ軸アクチュエーター１３１－２」と表記する。
　なお、第２関節部２Ｙは、ピッチ回りだけでなく、アクチュエーターによってロール回りおよびヨー回りにも駆動する。このため、第２関節部２Ｙには、ロール回りに回転する２つのアクチュエーターおよびヨー回りに回転する２つのアクチュエーターもさらに搭載されてよい。また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２が、これら回転方向に対応するアクチュエーターの役割も兼ねていてよい。
　また、第３関節部３Ｙは、ピッチ回りに回転する２つのアクチュエーター、具体的には、アクチュエーター１３１－３ａおよびアクチュエーター１３１－３ｂによって駆動する。以下の実施形態では、アクチュエーター１３１－３ａおよびアクチュエーター１３１－３ｂを区別する必要が無い場合には、これらを総称して「ピッチ軸アクチュエーター１３１－３」と表記する。
　なお、第３関節部３Ｙは、ピッチ回りだけでなく、アクチュエーターによってロール回りおよびヨー回りにも駆動する。このため、第３関節部３Ｙには、ロール回りに回転する２つのアクチュエーターおよびヨー回りに回転する２つのアクチュエーターもさらに搭載されてよい。また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－３が、これら回転方向に対応するアクチュエーターの役割も兼ねていてよい。
　次に、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２およびピッチ軸アクチュエーター１３１－３について説明する。各アクチュエータの機能は共通しているため、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１を例に挙げて説明する。ピッチ軸アクチュエーター１３１－１には、関節角を計測するためのエンコーダー、トルクを発生するためのモーター、モーターを駆動するための電流制御型モーター・ドライバーの他、十分な発生力を得るための減速機が取り付けられている。また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１には、アクチュエーターの駆動制御を行うマイクロコンピューター（制御部）が併設されている。これらについては不図示である。
　また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２、ピッチ軸アクチュエーター１３１－３には、アームの動作を物理的に制限する制限部であるストッパーが搭載されている。
　例えば、図３の例によると、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１には、ピッチ回りに回転することで、第１アーム１Ｌを係止する２つのストッパー、具体的には、ストッパーＳＴ１ａおよびストッパーＳＴ１ｂが内蔵される。具体的には、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１には、ピッチ回りに回転することで、第１アーム１Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するストッパーＳＴ１ａおよびストッパーＳＴ１ｂが内蔵される。
　図３（ａ）の例では、アクチュエーター１３１－１ａには、ストッパーＳＴ１ａが内蔵される。このようなことから、アクチュエーター１３１－１ａは、制御装置１２０の制御処理に従って、ストッパーＳＴ１ａを制御する。具体的には、アクチュエーター１３１－１ａは、ストッパーＳＴ１ａが第１アーム１Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するよう、ストッパーＳＴ１ａをピッチ回りに回転移動させる。また、アクチュエーター１３１－１ｂには、ストッパーＳＴ１ｂが内蔵される。このようなことから、アクチュエーター１３１－１ａは、制御装置１２０の制御処理に従って、ストッパーＳＴ１ｂを制御する。具体的には、アクチュエーター１３１－１ｂは、ストッパーＳＴ１ｂが第１アーム１Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するよう、ストッパーＳＴ１ａをピッチ回りに回転移動させる。
　図２に戻ると、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２には、直動伸縮することで、第２アーム２Ｌを係止する２つのストッパー、具体的には、ストッパーＳＴ２ａおよびストッパーＳＴ２ｂが内蔵される。具体的には、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２には、直動伸縮することで、第２アーム２Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するストッパーＳＴ２ａおよびストッパーＳＴ２ｂが内蔵される。
　図２（ｂ）の例によると、アクチュエーター１３１－２ａには、ストッパーＳＴ２ａが内蔵される。このようなことから、アクチュエーター１３１－２ａは、制御装置１２０の制御処理に従って、ストッパーＳＴ２ａを制御する。具体的には、アクチュエーター１３１－２ａは、ストッパーＳＴ２ａが第２アーム２Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するよう、ストッパーＳＴ２ａを直動伸縮させる。また、アクチュエーター１３１－２ｂには、ストッパーＳＴ２ｂが内蔵される。このようなことから、アクチュエーター１３１－２ｂは、制御装置１２０の制御処理に従って、ストッパーＳＴ２ｂを制御する。具体的には、アクチュエーター１３１－２ｂは、ストッパーＳＴ２ｂが第２アーム２Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するよう、ストッパーＳＴ２ａを直動伸縮させる。
　なお、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２には、ロール回りおよびヨー回りに回転することで、第２アーム２Ｌのロール回りおよびヨー回りの回転運動を物理的に係止するストッパーが内蔵されてもよい。また、第２アーム２Ｌのロール回りの回転運動を物理的に係止するストッパーは、第２関節部２Ｙに搭載される他のアクチュエーター（例えば、ピッチ軸アクチュエーター）によって制御されてもよい。また、第２アーム２Ｌのヨー回りの回転運動を物理的に係止するストッパーは、第２関節部２Ｙに搭載される他のアクチュエーター（例えば、ヨー軸アクチュエーター）によって制御されてもよい。
　また、第２アーム２Ｌのロール回りの回転運動を物理的に係止するストッパーとしては、ストッパーＳＴ１ａ（あるいは、ストッパーＳＴ１ｂ）のように回転移動するものが好ましい。また、第２アーム２Ｌのヨー回りの回転運動を物理的に係止するストッパーとしては、直動伸縮するものが好ましい。
　また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－３には、直動伸縮することで、第３アーム３Ｌを係止する２つのストッパー、具体的には、ストッパーＳＴ３ａおよびストッパーＳＴ３ｂが内蔵される。具体的には、ピッチ軸アクチュエーター１３１－３には、直動伸縮することで、第３アーム３Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するストッパーＳＴ３ａおよびストッパーＳＴ３ｂが内蔵される。
　図２（ｂ）の例によると、アクチュエーター１３１－３ａには、ストッパーＳＴ３ａが内蔵される。このようなことから、アクチュエーター１３１－３ａは、制御装置１２０の制御処理に従って、ストッパーＳＴ３ａを制御する。具体的には、アクチュエーター１３１－３ａは、ストッパーＳＴ３ａが第３アーム３Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するよう、ストッパーＳＴ３ａを直動伸縮させる。また、アクチュエーター１３１－３ｂには、ストッパーＳＴ３ｂが内蔵される。このようなことから、アクチュエーター１３１－３ｂは、制御装置１２０の制御処理に従って、ストッパーＳＴ３ｂを制御する。具体的には、アクチュエーター１３１－３ｂは、ストッパーＳＴ３ｂが第２アーム２Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するよう、ストッパーＳＴ３ａを直動伸縮させる。
　なお、ピッチ軸アクチュエーター１３１－３には、ロール回りおよびヨー回りに回転することで、第３アーム３Ｌのロール回りおよびヨー回りの回転運動を物理的に係止するストッパーが内蔵されてもよい。また、第３アーム３Ｌのロール回りの回転運動を物理的に係止するストッパーは、第３関節部３Ｙに搭載される他のアクチュエーター（例えば、ピッチ軸アクチュエーター）によって制御されてもよい。また、第３アーム３Ｌのヨー回りの回転運動を物理的に係止するストッパーは、第３関節部３Ｙに搭載される他のアクチュエーター（例えば、ヨー軸アクチュエーター）によって制御されてもよい。
　また、第３アーム３Ｌのロール回りの回転運動を物理的に係止するストッパーとしては、ストッパーＳＴ１ａ（あるいは、ストッパーＳＴ１ｂ）のように回転移動するものが好ましい。また、第３アーム３Ｌのヨー回りの回転運動を物理的に係止するストッパーとしては、直動伸縮するものが好ましい。
　ここで、上で少し触れたが、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１、および、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１によって制御されるストッパーについて、図３を用いて詳細に説明する。図３は、第１関節部におけるアクチュエーターおよびストッパーの構造の一例を示す図である。
　図３（ａ）の下部に示すアーム２０は、図２で示すものと同様である。そして、アクチュエーター１３１－１ａは、ストッパーＳＴ１ａが第１アーム１Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するよう、ストッパーＳＴ１ａをピッチ回りに回転移動させる。また、アクチュエーター１３１－１ｂは、ストッパーＳＴ１ｂが第１アーム１Ｌのピッチ回りの回転運動を物理的に係止するよう、ストッパーＳＴ１ａをピッチ回りに回転移動させる。
　また、第１関節部１Ｙの形状は、例えば、円柱状であるが、図３（ａ）および図３（ｂ）では、この円柱状の第１関節部１Ｙの切断面を示す。そして、第１関節部１Ｙは、最上部に歯止めＨを有する。また、第１関節部１Ｙは、外殻部３０によって覆われている。このように、第１関節部１Ｙが、歯止めＨを有するとともに、外殻部３０によって覆われていることにより、ストッパーと歯止めＨとの間に溝状構造（空洞構造）が生まれる。例えば、ストッパーＳＴ１ａと歯止めＨによって溝状構造ＳＰ１ａが形成される。また、例えば、ストッパーＳＴ１ｂと歯止めＨによって溝状構造ＳＰ１ｂが形成される。
　また、図３（ａ）では、ストッパーＳＴ１ａおよびストッパーＳＴ１ｂは、回転移動させられておらず、初期状態の位置にあるが、初期状態では、ストッパーＳＴ１ａおよびストッパーＳＴ１ｂは、第１関節部１Ｙの下部で重なった状態で静止させられている。このときのストッパーＳＴ１ａと歯止めＨとの位置関係、および、ストッパーＳＴ１ｂと歯止めＨとの位置関係によって形成される溝状構造ＳＰ１ａ、溝状構造ＳＰ１ｂによって、第１関節部１Ｙを回転させることのできる回転自由度は「２７０ｄｅｇ」であるものとする。かかる状態では、アクチュエーター１３１－１ａは、第１アーム１Ｌを時計回りに「１３５ｄｅｇ」回転させることができる。また、アクチュエーター１３１－１ｂは、第１アーム１Ｌを反時計回りに「１３５ｄｅｇ」回転させることができる。
　このような状態において、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１は、制御装置１２０から、ストッパーＳＴ１ａおよびＳＴ１ｂを回転移動させることで第１アーム１Ｌの可動範囲を「－４５ｄｅｇ～４５ｄｅｇ」に制限するよう制御されたとする。かかる場合、アクチュエーター１３１－１ａは、ストッパーＳＴ１ａを時計回りに回転させることで、ストッパーＳＴ１ａの位置を図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態へと移動させる。これにより、溝状構造ＳＰ１ａの広さは狭められ、第１アーム１Ｌは、４５ｄｅｇ（時計回りに４５ｄｅｇ）に対応する広さの溝状構造ＳＰ１ａの分だけ、時計回りに４５ｄｅｇしか回転させることができなくなる。例えば、タスクの中で第１アーム１Ｌを時計回りに４５ｄｅｇ以上回転させようとする力が外部から掛かったとしても、ストッパーＳＴ１ａと歯止めＨとが衝突し、第１アーム１Ｌは、４５ｄｅｇを超えて時計回りに回転することはできない。このようなことから、アクチュエーター１３１－１ａは、溝状構造ＳＰ１ａを形成するストッパーＳＴ１ａと、歯止めＨとの作用によって第１アーム１Ｌを係止させることにより、第１アーム１Ｌの可動範囲を制限する。
　また、アクチュエーター１３１－１ｂは、ストッパーＳＴ１ｂを反時計回りに回転させることで、ストッパーＳＴ１ｂの位置を図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態へと移動させる。これにより、溝状構造ＳＰ１ｂの広さは狭められ、第１アーム１Ｌは、－４５ｄｅｇ（反時計回りに４５ｄｅｇ）に対応する広さの溝状構造ＳＰ１ｂの分だけ、反時計回りに４５ｄｅｇしか回転させることができなくなる。例えば、タスクの中で第１アーム１Ｌを反時計回りに４５ｄｅｇ以上回転させようとする力が外部から掛かったとしても、ストッパーＳＴ１ｂと歯止めＨとが衝突し、第１アーム１Ｌは、４５ｄｅｇを超えて反時計回りに回転することはできない。このようなことから、アクチュエーター１３１－１ｂは、溝状構造ＳＰ１ｂを形成するストッパーＳＴ１ｂと、歯止めＨとの作用によって第１アーム１Ｌを係止させることにより、第１アーム１Ｌの可動範囲を制限する。
〔３．ロボット装置の構成〕
　次に、図４を用いて、実施形態にかかるロボット装置１００の構成について説明する。図４は、実施形態にかかるロボット装置１００を制御するための機能的構成を模式的に示す図である。ロボット装置１００は、入出力部１１０と、図２および図３を用いて説明したような処理をアクチュエーター１３０に行わせるための制御処理を行う制御装置１２０と、アクチュエーター１３０とを有する。なお、アクチュエーター１３０は、アーム２０の動作を直接的に制御する処理部であるため駆動部１３０と言い換えることもできる。
（入出力部１１０について）
　図４に示すように、入出力部１１０は、撮像部１１０ａと、集音部１１０ｂと、出力部１１０ｃと、距離センサー１１０ｄとを有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。なお、入出力部１１０の内部構成は、図４に示した構成に限られず、後述する情報処理を行う構成であれば他の構成であってもよい。また、入出力部１１０が有する各処理部の接続関係は、図４に示した接続関係に限られず、他の接続関係であってもよい。
（撮像部１１０ａについて）
　撮像部１１０ａは、ロボット装置１００の周辺環境の撮像を行う。例えば、ロボット装置１００が図１に示すような人型ロボットである場合には、撮像部１１０ａはロボット装置１００の目に相当する。また、撮像部１１０ａは、撮像によって得られた撮像情報（周辺環境を示す環境情報）を制御装置１２０に送信する。
（集音部１１０ｂについて）
　集音部１１０ｂは、周辺環境の環境音を集音する。例えば、ロボット装置１００が図１に示すような人型ロボットである場合には、集音部１１０ｂはロボット装置１００の耳に相当する。また、集音部１１０ｂは、集音によって得られた音声情報を制御装置１２０に送信する。
（出力部１１０ｃについて）
　出力部１１０ｃは、所定の情報を出力する。例えば、出力部１１０ｃは、後述する認識部１２２ｂによってロボット装置１００を中心とする所定範囲内に人物が居ることが認識された場合や、ロボット装置１００が危険性の高い器具（包丁等）を使用する場合には、危険である旨を人物に対して出力する。例えば、出力部１１０ｃは、かかる情報を音声出力してもよい、ロボット装置１００が表示部（例えば、ディスプレイ装置）を有する場合には、かかる情報を表示部に表示させてもよい。例えば、ロボット装置１００が図１に示すような人型ロボットである場合には、出力部１１０ｃはロボット装置１００の口に相当する。
（距離センサー１１０ｄについて）
　距離センサー１１０ｄは、人物や障害物までの距離を検出する。例えば、距離センサ―１１０ｄは、撮像部１１０ａによる撮像情報に基づいて、人物や障害物までの距離を検出する。また、距離センサー１１０ｄは、検出した距離を制御装置１２０に送信する。
（制御装置１２０について）
　制御装置１２０は、実施形態にかかる制御処理を行う装置である。具体的には、制御装置１２０は、ロボット装置１００が実行するタスクに基づいて、タスクに応じた関節部に対応するストッパーを制御することにより、アームの可動範囲を制限する。図４に示すように、制御装置１２０は、記憶部１２１と、制御部１２２とを有する。
（記憶部１２１について）
　記憶部１２１は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子またはハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。記憶部１２１は、タスク情報記憶部１２１ａを有する。
（タスク情報記憶部１２１ａについて）
　タスク情報記憶部１２１ａは、タスクに対応する可動範囲に関する情報を記憶する。ここで、図５に実施形態にかかるタスク情報記憶部１２１ａの一例を示す。図５の例では、タスク情報記憶部１２１ａは、「タスクＩＤ」、「タスク」、「モード」、「アーム」、「ピッチ」、「ロール」、「ヨー」といった項目を有する。
　「タスクＩＤ」は、タスクを識別する識別情報を示す。「タスク」は、「タスクＩＤ」によって識別されるタスクの内容を示す。「モード」は、ロボット装置１００（より詳細には、アーム２０）の動作のモードであって、可動範囲に対応するモードを示す。わかりやすくいうと、「モード」は、ロボット装置１００をどのようなモードに設定すれば、どのような可動範囲で動作するよう制御されるかといった場合において、このモードを示すものである。
　「アーム」は、図２に示すアーム２０のうち、「タスクＩＤ」によって識別されるタスクを実行するうえで、可動範囲を制御する必要のあるアームを示す。
　ここで、本実施形態では、可動範囲は、ピッチ軸、ロール軸、ヨー軸といった３つの回転軸それぞれでの回転での回転角の範囲である。このため、「ピッチ」は、ピッチ軸での回転（ピッチ回り）についての回転角範囲を示す。また、「ロール」は、ロール軸での回転（ロール回り）についての回転角範囲を示す。また、「ヨー」は、ヨー軸での回転（ヨー回り）についての回転角範囲を示す。
　すなわち、図５の例では、タスクＩＤ「Ｔ１」によって識別されるタスクは「作業台に置いてある野菜を取る」といった内容のタスクである例を示す。また、図５の例では、ロボット装置１００が、タスクＩＤ「Ｔ１」によって識別されるタスクを行うよう指示された場合には、制御モードを「初期モード」に設定し、第１関節部１Ｙに対応するストッパーを制御することにより、第１アーム１Ｌの可動範囲であってピッチ回りの可動範囲を「－５０ｄｅｇ～１８０ｄｅｇ」に制限されている例を示す。また、制御モードを「初期モード」に設定し、第１関節部１Ｙに対応するストッパーを制御することにより、第１アーム１Ｌの可動範囲であってロール回りの可動範囲を「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」に制限する指定されている例を示す。また、制御モードを「初期モード」に設定し、第１関節部１Ｙに対応するストッパーを制御することにより、第１アーム１Ｌの可動範囲であってヨー回りの可動範囲を「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」に制限する指定されている例を示す。なお、可動範囲「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」は、第１アーム１Ｌがその回転方向には一切回転しないようストッパーを用いて完全にロックすることを意味する。
　図４に戻り、制御部１２２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）やＭＰＵ（Micro　Processing　Unit）等によって、制御装置１２０内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部１１２は、例えば、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）やＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等の集積回路により実現される。
　図４に示すように、制御部１２２は、受付部１２２ａと、認識部１２２ｂと、特定部１２２ｃと、判定部１２２ｄと、決定部１２２ｅと、動作制御部１２２ｆとを有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。なお、制御部１２２の内部構成は、図４に示した構成に限られず、後述する情報処理を行う構成であれば他の構成であってもよい。また、制御部１２２が有する各処理部の接続関係は、図４に示した接続関係に限られず、他の接続関係であってもよい。
（受付部１２２ａについて）
　受付部１２２ａは、タスクを受け付ける。例えば、受付部１２２ａは、ロボット装置１００のユーザからタスクを受け付ける。例えば、ユーザがロボット装置１００に対してタスクの内容を発話した場合には、受付部１２２ａは、タスクの内容を示す発話情報を受け付ける。また、例えば、ユーザがロボット装置１００に対してタスクの内容に応じたタスクＩＤを入力した場合には、受付部１２２ａは、そのタスクＩＤを受け付ける。なお、ユーザは、ロボット装置１００に対して直接タスクを入力することもできるし、所定の端末装置（例えば、パソコンやスマートフォン等）を用いて、ネットワークを介して、タスクを入力することもできる。
（認識部１２２ｂについて）
　認識部１２２ｂは、入出力部１１０のうち撮像部１１０ａ、集音部１１０ｂ、距離センサー１１０ｄといった入力部から得られる情報に基づいて、ロボット装置１００の周囲の環境の認識を行う。また、認識部１２２ｂは、認識した環境情報を特定部１２２ｃに送信する。
（特定部１２２ｃについて）
　特定部１２２ｃは、ロボット装置１００がタスクを実行するうえで必要なパラメータを特定する。例えば、特定部１２２ｃは、パラメータとして、タスクの対象となる対象物に関する情報を特定する。例えば、特定部１２２ｃは、タスクの対象となる対象物に関する情報として、少なくとも対象物の名称、対象物のサイズ、対象物の強度、対象物の剛性、対象物の重量、対象物に対する目標値（例えば、ニンジンをどれだけの深さ（目標値の一例）まで切るか等）を特定する。例えば、「ニンジンを切る」といったタスクが与えられた場合、対象物は「ニンジン」となる。例えば、特定部１２２ｃは、受付部１２２ａによってタスクが受け付けられた場合に、ロボット装置１００がタスクを実行するうえで必要なパラメータを特定する。
　また、特定部１２２ｃは、タスクに基づいて、ロボット装置１００が有する関節部のうち、当該タスクを実行するうえで稼働させる必要がある関節部を特定する。例えば、特定部１２２ｃは、タスクの対象となる対象物に関する情報に基づいて、ロボット装置１００が有する関節部のうち、当該タスクを実行するうえで稼働させる必要がある関節部を特定する。ここで、対象物に関する情報とは、上述したパラメータである。
　また、特定部１２２ｃは、タスクに基づいて、上記特定した関節部に対応するリンク、すなわちアーム２０について、タスクを実行するうえで必要な可動範囲を算出（特定）する。例えば、特定部１２２ｃは、タスクの対象となる対象物に関する情報に基づいて、上記特定した関節部に対応するリンク、すなわちアーム２０について、タスクを実行するうえで必要な可動範囲を算出（特定）する。ここで、対象物に関する情報とは、上述したパラメータである。
　また、特定部１２２ｃは、タスクを実行するうえで必要なトルクを算出（特定）する。例えば、特定部１２２ｃは、タスクの対象となる対象物に関する情報（パラメータ）に基づいて、タスクを実行するうえで必要なトルクを算出（特定）する。例えば、「ニンジンを切る」といったタスクが与えられた場合、特定部１２２ｃは、ニンジンを切るのに必要なトルクを算出する。例えば、特定部１２２ｃは、ニンジンの強度、剛性、重量等に基づいて、ニンジンを切るのに必要なトルクを算出する。
　また、特定部１２２ｃは、タスクが行われる際のロボット装置１００の周辺環境をさらに考慮して、可動範囲を算出することもできる。例えば、特定部１２２ｃは、認識部１２２ｂによって認識された環境情報に基づいて、可動範囲を算出する。これにより、制御装置１２０は、例えば、ロボット装置１００の付近に人物が存在し、また、ロボット装置１００がタスクの中で危険性の高い器具等を使用する場合には、人物に影響がなく、かつ、タスクを実行可能な範囲で、可動範囲とトルクを算出することができる。この結果、制御装置１２０は、ロボット装置１００がタスクを実行する際の周囲に対する安全性を確保することができる。
　また、特定部１２２ｃは、後述する判定部１２２ｄにより判定された危険性、すなわちタスクが行われる際の危険性に基づいて、可動範囲を算出することもできる。例えば、特定部１２２ｃは、ロボット装置１００がタスクの中で刃物を使用する等により、判定部１２２ｄによりタスクに所定値以上の危険性が伴っていることが判定された場合には、ある基準となる可動範囲よりも狭い可動範囲を算出する。これにより、ロボット装置１００がタスクの中で刃物等危険性の高い器具を使用する場合等であっても、ロボット装置１００は限られた狭い領域の中でしか、この器具を使用することができなくなるため、制御装置１２０は、周囲の人物への危険性を最小限に抑えることができる。
　また、図２および図３の例を用いると、特定部１２２ｃは、タスクに基づいて、第１関節部１Ｙ、第２関節部２Ｙ、第３関節部３Ｙのうち、タスクに必要な関節部を特定する。例えば、特定部１２２ｃは、第１関節部１Ｙ、第２関節部２Ｙ、第３関節部３Ｙの全てが必要であると特定した場合には、タスクに基づいて、第１関節部１Ｙおよび第２関節部２Ｙをリンクする第１アーム１Ｌについて第１可動範囲を特定し、第２関節部２Ｙと第３関節部３Ｙとをリンクする第２アーム２Ｌについて第２の可動範囲を特定し、第３関節部３Ｙにリンクされる第３アーム３Ｌについて第３の可動範囲を特定する。
　また、特定部１２２ｃは、第１関節部１Ｙ、第２関節部２Ｙ、第３関節部３Ｙに対応するアクチュエーターの有するモーターのトルクを算出する。
（判定部１２２ｄについて）
　判定部１２２ｄは、ロボット装置１００の周辺環境およびタスクの中でロボット装置１００が使用する使用物（例えば、器具）の状況に基づいて、特定部１２２ｃにより算出された可動範囲でタスクが行われる場合の危険性を判定する。例えば、判定部１２２ｄは、ロボット装置１００の周辺環境として、ロボット装置１００から所定範囲内における人物の有無に基づいて、特定部１２２ｃにより算出された可動範囲でタスクが行われる場合の危険性を判定する。
　例えば、判定部１２２ｄは、ロボット装置１００に対してより近くに人物が居るほど危険性が高いと判定する。また、例えば、判定部１２２ｄは、器具が刃物を有する場合には、危険性が高いと判定する。また、例えば、判定部１２２ｄは、器具が火器（例えば、コンロ等）である場合には、危険性が高いと判定する。
　また、例えば、判定部１２２ｄは、器具の内容物に基づいて、危険性を判定する。例えば、判定部１２２ｄは、器具の内容物がアルコール類や有害物質である場合には、危険性が高いと判定する。また、例えば、判定部１２２ｄは、ロボット装置１００が熱湯を扱う場合には、危険性が高いと判定する。
　なお、判定部１２２ｄは、危険性がどれほど高いかといった危険性を示す指標を用いて、危険性を判定してもよい。例えば、危険性を示す指標値として５段階の値（例えば、１～５）が存在する場合、判定部１２２ｄは、危険性が最低ランク（安全である）であると判定した場合には、指標値１を算出する。一方、判定部１２２ｄは、危険性が最高ランクであると判定した場合には、指標値５を算出する。
（決定部１２２ｅについて）
　決定部１２２ｅは、判定部１２２ｄにより判定された危険性に基づいて、タスクを実行するために使用される使用物の取扱いに関する情報を決定する。例えば、決定部１２２ｅは、使用物の取扱いに関する情報として、使用物を把持する際の使用物の向きであって、人物に対する向きを決定する。例えば、使用物が刃物である場合には、決定部１２２ｅは、刃先および刃の向きを人に対して逆の方向に決定する。
　また、決定部１２２ｅは、使用物の取扱いに関する情報として、使用物を把持する際の把持力を決定する。例えば、使用物の危険性が高い程、安定して把持することが要求される。したがって、決定部１２２ｅは、使用物の危険性が高い程、高い把持力を決定する。ただし、使用物によっては、把持力が高すぎると、破損してしまう恐れもある。このため、決定部１２２ｅは、使用物の危険性と、使用物が何であるかに基づいて、最適な把持力を決定する。例えば、図２の例では、使用物を把持するのは、第３アーム３Ｌである。したがって、決定部１２２ｅは、第３アーム３Ｌに対する把持力を決定する。また、決定部１２２ｅは、決定した内容でアーム２０が稼働させられるよう、決定した内容を示す決定情報を動作制御部１２２ｆに送信する。
（動作制御部１２２ｆについて）
　動作制御部１２２ｆは、ロボット装置１００が実行するタスクに基づいて、所定の関節部に対応する前記制限部を制御することにより、部材の可動範囲を制限する。例えば、動作制御部１２２ｆは、所定の関節部として、タスクに基づき特定部１２２ｃにより特定された関節部に対応するストッパーを制御する。具体的には、動作制御部１２２ｆは、所定の関節部として、タスクの対象となる対象物に関する情報に基づき特定部１２２ｃにより特定された関節部に対応するストッパーを制御する。具体的には、動作制御部１２２ｆは、タスクの対象となる対象物に関する情報に基づき特定部１２２ｃにより特定された可動範囲内で動作するよう所定の関節部に対応するストッパーを制御する。
　また、動作制御部１２２ｆは、タスクが行われる際のロボットの周辺環境に基づき特定部１２２ｃにより特定された可動範囲内で動作するよう所定の関節部に対応するストッパーを制御する。また、動作制御部１２２ｆは、タスクが行われる際の危険性に基づき特定部１２２ｃにより特定された可動範囲内で動作するよう所定の関節部に対応するストッパーを制御する。
　また、動作制御部１２２ｆは、所定の関節部として、少なくとも１以上の軸を中心に回転可能な関節部のうち、所定の軸を中心に回転可能な関節部に対応するストッパーを制御することにより、リンクが所定の軸を中心に回転する際の可動範囲を制御する。
　また、動作制御部１２２ｆは、ストッパーを制御することで、ストッパーとリンクとを当接させることにより、リンクの可動範囲を制限する。つまり、動作制御部１２２ｆは、ストッパーをリンクに係止させることにより、リンクの可動範囲を制限する。
　上記の点について、より詳細に説明する。動作制御部１２２ｆは、ロボット装置１００が実行するタスクに基づいて、所定の関節部に対応するストッパーを制御することにより、アーム２０の可動範囲を制限する。具体的には、動作制御部１２２ｆは、アクチュエーターを介してストッパーを制御することにより、アーム２０の可動範囲を制限する。例えば、動作制御部１２２ｆは、所定の関節部として、タスクに応じた関節部に対応するストッパーを制御することにより、当該関節部に対応するアーム２０がタスクに応じた可動範囲内でしか動作しないよう当該アーム２０の可動範囲を制限する。
　例えば、動作制御部１２２ｆは、ストッパーに対してアーム２０を係止させることにより、アーム２０の可動範囲を制限する。例えば、図２（ｂ）に示すように、動作制御部１２２ｆは、ストッパーを直動伸縮させてアーム２０を係止させることにより、アーム２０の可動範囲をタスクに応じた可動範囲に制限する。また、例えば、図３（ｂ）に示すように、動作制御部１２２ｆは、ストッパーと関節部が有する歯止めＨとの間の溝状空間をストッパーを回転させることにより制御し、制御した溝状空間を形成するストッパーと歯止めＨとの作用によってアーム２０を係止させることにより、アーム２０の可動範囲をタスクに応じた可動範囲に制限する。
　また、特定部１２２ｃが各種パラメータを特定する例を示したが、動作制御部１２２ｆは、特定部１２２ｃにより特定されたパラメータに基づいて、所定の関節部に対応するストッパーを制御することにより、アーム２０の可動範囲を制限する。例えば、特定部１２２ｃは、アーム２０毎に可動範囲を特定し、動作制御部１２２ｆは、アーム２０毎に当該アーム２０の可動範囲を制限する。
　例えば、ロボット装置１００が、与えられたタスクを実行するうえで、第１アーム１Ｌを動かす必要がある場合には、動作制御部１２２ｆは、図３に示すように、第１関節部１Ｙに対応する第１ストッパーであるストッパーＳＴ１ａおよびＳＴ１ｂを制御することにより、第１アーム１Ｌの可動範囲を第１可動範囲に制限する。また、例えば、ロボット装置１００が、与えられたタスクを実行するうえで、第２アーム２Ｌを動かす必要がある場合には、動作制御部１２２ｆは、図２に示すように、第２関節部２Ｙに対応する第２ストッパーであるストッパーＳＴ２ａおよびＳＴ２ｂを制御することにより、第２アーム２Ｌの可動範囲を第２可動範囲に制限する。また、例えば、ロボット装置１００が、与えられたタスクを実行するうえで、第３アーム３Ｌを動かす必要がある場合には、動作制御部１２２ｆは、図２に示すように、第３関節部３Ｙに対応する第３ストッパーであるストッパーＳＴ３ａおよびＳＴ３ｂを制御することにより、第３アーム３Ｌの可動範囲を第３可動範囲に制限する。
（アクチュエーター１３０について）
　アクチュエーター１３０は、ロボット装置１００の各関節部に搭載され、当該関節部の駆動を制御することで、当該関節部に対応するリンク（例えば、アーム２０）の動作を制御する。また、アクチュエーター１３０は、ストッパーを制御することにより、リンクの可動範囲を制限する。図４に示すように、アクチュエーター１３０は、リンクの可動範囲を制限するストッパーを有する。
　図４では不図示であるが、アクチュエーター１３０は、各関節部におけるロール、ピッチ、ヨーなど軸毎に設けられた複数の駆動ユニットで構成される。そして、各駆動ユニットは、所定軸回りの回転動作を行なうモーターと、モーターの回転位置を検出するエンコーダーと、エンコーダーの出力に基づいてモーターの回転位置や回転速度を適応的に制御するドライバーの組み合わせで構成される。
　図２および図３で説明したように、アクチュエーター１３０は、例えば、第１関節部１Ｙに搭載され、ピッチ回りの回転制御を行うアクチュエーター１３１－１ａおよびアクチュエーター１３１－１ｂ（ピッチ軸アクチュエーター１３１－１）、第２関節部２Ｙに搭載され、ピッチ回りの回転制御を行うアクチュエーター１３１－２ａおよびアクチュエーター１３１－２ｂ（ピッチ軸アクチュエーター１３１－２）、第３関節部３Ｙに搭載され、ピッチ回りの回転制御を行うアクチュエーター１３１－３ａおよびアクチュエーター１３１－３ｂ（ピッチ軸アクチュエーター１３１－３）を有する。
　また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１のうち、アクチュエーター１３１－１ａは、図３の通り、ストッパーＳＴ１ａを制御することにより、第１アーム１Ｌのピッチ回り（時計回り）の可動範囲を制限する。ピッチ軸アクチュエーター１３１－１のうち、アクチュエーター１３１－１ｂは、図３の通り、ストッパーＳＴ１ｂを制御することにより、第１アーム１Ｌのピッチ回り（反時計回り）の可動範囲を制限する。
　また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２のうち、アクチュエーター１３１－２ａは、図２の通り、ストッパーＳＴ２ａを制御することにより、第２アーム２Ｌのピッチ回り（時計回り）の可動範囲を制限する。ピッチ軸アクチュエーター１３１－２のうち、アクチュエーター１３１－２ｂは、図２の通り、ストッパーＳＴ２ｂを制御することにより、第２アーム２Ｌのピッチ回り（反時計回り）の可動範囲を制限する。
　また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２のうち、アクチュエーター１３１－２ａは、図２の通り、ストッパーＳＴ２ａを制御することにより、第２アーム２Ｌのピッチ回り（時計回り）の可動範囲を制限する。ピッチ軸アクチュエーター１３１－２のうち、アクチュエーター１３１－２ｂは、図２の通り、ストッパーＳＴ２ｂを制御することにより、第２アーム２Ｌのピッチ回り（反時計回り）の可動範囲を制限する。
　また、ピッチ軸アクチュエーター１３１－３のうち、アクチュエーター１３１－３ａは、図２の通り、ストッパーＳＴ３ａを制御することにより、第３アーム３Ｌのピッチ回り（時計回り）の可動範囲を制限する。ピッチ軸アクチュエーター１３１－３のうち、アクチュエーター１３１－３ｂは、図２の通り、ストッパーＳＴ３ｂを制御することにより、第２アーム２Ｌのピッチ回り（反時計回り）の可動範囲を制限する。
　ここで、図６を用いて、アクチュエーター１３０を駆動させる駆動源について説明する。図６は、アクチュエーター１３０が有するモーターの運動を実現する駆動源の一例を示す図である。アクチュエーター１３０が有するモーターの運動を実現する駆動源としては、油圧ポンプまたは空圧ポンプがある。実施形態にかかるアクチュエーター１３０には、このいずれかが採用されてもよい。
　図６（ａ）の例では、アクチュエーター１３１－３ｂに油圧ポンプＰ１が接続されている。例えば、ロボット装置１００には、電送機またはエンジンが搭載されており、電送機またはエンジンは、油圧ポンプＰ１を駆動する。そうすると、油圧ポンプＰ１は、アクチュエーター１３１－３ｂに油圧を供給する。アクチュエーター１３１－３ｂのモーターは、この油圧によって、例えば、回転運動を行う。なお、油圧ポンプＰ１は、アクチュエーター１３１－３ｂだけでなく、アクチュエーター１３１－１ａ、アクチュエーター１３１－１ｂ、アクチュエーター１３１－２ａ、アクチュエーター１３１－２ｂ、アクチュエーター１３１－３ａにも接続される。
　また、図６（ｂ）の例では、アクチュエーター１３１－３ｂに空圧ポンプＰ２が接続されている。例えば、ロボット装置１００には、電送機またはエンジンが搭載されており、電送機またはエンジンは、空圧ポンプＰ２を駆動する。そうすると、空圧ポンプＰ２は、アクチュエーター１３１－３ｂに空圧を供給する。アクチュエーター１３１－３ｂのモーターは、この空圧によって、例えば、回転運動を行う。なお、空圧ポンプＰ２は、アクチュエーター１３１－３ｂだけでなく、アクチュエーター１３１－１ａ、アクチュエーター１３１－１ｂ、アクチュエーター１３１－２ａ、アクチュエーター１３１－２ｂ、アクチュエーター１３１－３ａにも接続される。
〔４．制御処理の一例〕
　さて、以下では、実施形態にかかる制御処理の一例について説明する。具体的には、制御装置１２０が実行する制御処理の一例について説明する。以下では、図２および図３を用いて、実施形態にかかる制御処理の一例について説明する。ここでは、ロボット装置１００が、図５に示すタスクＴ１～Ｔ４のうち、タスクＴ３を行う場合における制御装置１２０の制御処理を一例として示すことにする。なお、ここでは、タスクＴ３をピックアップして説明するが、その他のタスクでも制御装置１２０が行う制御処理に変わりはない。また、ロボット装置１００は、タスクＴ３よりも前のタスク（例えば、タスクＴ１およびＴ２）により、既に作業台にタスクＴ３の対象となる対象物Ｏ１（ニンジン）を置いているものとする。
　まず、受付部１２２ａがタスクＴ３の指示をユーザから受け付けたとする。かかる場合、認識部１２２ｂは、撮像部１１０ａによって取得された環境情報や、距離センサーによって取得された距離に基づいて、ロボット装置１００の周囲の環境の認識を行う。そして、認識部１２２ｂは、認識によって得られた環境情報を特定部１２２ｃに送信する。
　次に、特定部１２２ｃは、タスクＴ３に基づいて、ロボット装置１００の部位のうち、タスクＴ３で駆動させるべき関節部を特定する。ここでは、特定部１２２ｃは、第１関節部１Ｙ、第２関節部２Ｙ、第３関節部３Ｙを特定したものとする。なお、このことは、特定部１２２ｃが、タスクＴ３に基づいて、タスクＴ３で駆動させるべきアーム２０として、第１アーム１Ｌ、第２アーム２Ｌ、第３アーム３Ｌを特定した、と言い換えることができる。
　また、特定部１２２ｃは、タスクＴ３の内容および環境情報に基づいて、パラメータとして、タスクＴ３の対象となる対象物に関する情報を特定する。例えば、特定部１２２ｃは、タスクＴ３の対象となる対象物に関する情報として、少なくとも対象物の名称、対象物のサイズ、対象物の強度、対象物の剛性、対象物の重量、対象物に対して達成すべき目標値を特定する。タスクＴ３での対象物は「ニンジン」である。したがって、特定部１２２ｃは、対象物がニンジンであること、ニンジンのサイズ、ニンジンの強度、ニンジンの剛性、ニンジンの重量、ニンジンをどれだけ切断するのか（対象物に対して達成すべき目標値の一例）を特定する。
　また、特定部１２２ｃは、上記特定した対象物に関する情報に基づいて、タスクＴ３を実行するうえで必要な可動範囲であってアーム２０の可動範囲と、タスクＴ３を実行するうえで必要なトルクを算出（特定）する。具体的には、特定部１２２ｃは、上記特定した対象物に関する情報および環境情報に基づいて、第１アーム１Ｌ、第２アーム２Ｌ、第３アーム３Ｌそれぞれに対して、タスクＴ３を実行するうえで必要な可動範囲と、タスクＴ３を実行するうえで必要なトルクを算出（特定）する。
　例えば、特定部１２２ｃは、タスク情報記憶部１２１ａを参照することで、可動範囲を算出する。例えば、特定部１２２ｃは、タスク情報記憶部１２１ａに記憶される各軸での可動範囲（回転角範囲）のうち、タスクＩＤ「Ｔ３」が対応付けられる可動範囲であって各軸での可動範囲を抽出する。
　図５の例では、特定部１２２ｃは、第１アーム１Ｌについて、ピッチ回りの可動範囲として「０ｄｅｇ～２５ｄｅｇ」、ロール回りの可動範囲として「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」、ヨー回りの可動範囲として「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」を特定する。また、特定部１２２ｃは、第２アーム２Ｌについて、ピッチ回りの可動範囲として「７０ｄｅｇ～９０ｄｅｇ」、ロール回りの可動範囲として「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」、ヨー回りの可動範囲として「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」を特定する。また、特定部１２２ｃは、第３アーム３Ｌについて、ピッチ回りの可動範囲として「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」、ロール回りの可動範囲として「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」、ヨー回りの可動範囲として「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」を特定する。
　ここで、例えば、人間が包丁で切る作業を行う場合、主に上腕および前腕を上下に細かく動かす一方で、手首はほとんど動かさない。このようなことにならって、特定部１２２ｃは、上記のような可動範囲を算出する。つまり、上腕に対応する第１アーム１Ｌにおける、ピッチ回りの可動範囲は「０ｄｅｇ～２５ｄｅｇ」といったように比較的狭い範囲でよく（細かい作業であるため）、同様に、前腕に対応する第２アーム２Ｌにおける、ピッチ回りの可動範囲は「７０ｄｅｇ～９０ｄｅｇ」といったように比較的狭い範囲でよい（細かい作業であるため）。また、手のひら（手首）に対応する第３アーム３Ｌはほとんど動かさなくてよいため、ピッチ回りの可動範囲は「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」でよい。
　また、人間が包丁で切る作業を行う場合、腕をロールさせたり左右に動かすことはない（切る作業では、腕を上下に動かしさえすればよい）。このようなことにならって、特定部１２２ｃは、上記のような可動範囲を算出する。つまり、上腕に対応する第１アーム１Ｌにおけるロール回りおよびヨー回りの動きは、切る作業の中では不要であるため、可動範囲は「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」（完全ロック）でよい。同様に、前腕に対応する第２アーム２Ｌにおけるロール回りおよびヨー回りの動きは、切る作業の中では不要であるため、可動範囲は「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」（完全ロック）でよい。同様に、手のひらに対応する第３アーム３Ｌにおけるロール回りおよびヨー回りの動きは、切る作業の中では不要であるため、可動範囲は「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」（完全ロック）でよい。
　また、特定部１２２ｃは、タスク情報記憶部１２１ａに記憶されている可動範囲をそのまま採用するのではなく、タスク情報記憶部１２１ａから抽出した可動範囲と、環境情報とに基づいて、抽出した可動範囲をより狭める等の調整を加えてもよい。また、特定部１２２ｃは、タスク情報記憶部１２１ａに記憶されている可動範囲を用いることなく、可動範囲を算出してもよい。
　そして、特定部１２２ｃは、特定した可動範囲とトルクとを示す情報を動作制御部１２２ｆに送信する。動作制御部１２２ｆは、特定部１２２ｃから取得した情報に基づいて、タスクＴ３に対応するストッパーを制御することにより、アーム２０の可動範囲を制限する。具体的には、動作制御部１２２ｆは、特定部１２２ｃから取得した情報に基づいて、ストッパーをどのように移動させれば、特定部１２２ｃにより特定された可動範囲となるかといった制御情報を算出し、算出した制御情報でストッパーを移動させるよう、アクチュエーター１３０を制御する。
　始めに、第１アーム１Ｌの可動範囲の制限について説明する。例えば、動作制御部１２２ｆは、ストッパーＳＴ１ａをピッチ回り（時計回り）にどれだけの距離を回転移動させれば、それにより調整される溝状構造ＳＰ１ａの広さによって、第１アーム１Ｌのピッチ回りでの可動範囲が「０ｄｅｇ～２５ｄｅｇ」となるかを示す制御情報Ｘ１ａを算出する。また、動作制御部１２２ｆは、ストッパーＳＴ１ｂをピッチ回り（反時計回り）にどれだけの距離を回転移動させれば、それにより調整される溝状構造ＳＰ１ｂの広さによって、第１アーム１Ｌのピッチ回りでの可動範囲が「０ｄｅｇ～２５ｄｅｇ」となるかを示す制御情報Ｘ１ｂを算出する。
　そして、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ１ａおよび制御情報Ｘ１ｂをピッチ軸アクチュエーター１３１－１に送信することにより、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１に対して、制御情報Ｘ１ａおよび制御情報Ｘ１ｂの通り、ストッパーＳＴ１ａおよびＳＴ１ｂを回転移動させるよう制御する。
　例えば、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ１ａをアクチュエーター１３１－１ａに送信することにより、アクチュエーター１３１－１ａに対して、制御情報Ｘ１ａの通り、ストッパーＳＴ１ａを回転移動させるよう制御する。アクチュエーター１３１－１ａは、制御情報Ｘ１ａを受信すると、受信した制御情報Ｘ１ａに従って、ストッパーＳＴ１ａを時計回りに回転移動させる。また、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ１ｂをアクチュエーター１３１－１ｂに送信することにより、アクチュエーター１３１－１ｂに対して、制御情報Ｘ１ｂの通り、ストッパーＳＴ１ｂを回転移動させるよう制御する。アクチュエーター１３１－１ｂは、制御情報Ｘ１ｂを受信すると、受信した制御情報Ｘ１ａに従って、ストッパーＳＴ１ａを反時計回りに回転移動させる。
　これにより、例えば、第１アーム１Ｌに対して外部からの力が掛かることにより、第１アーム１Ｌが「２５ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（時計回り）に回転してしまう可能性がある場合でも、ストッパーＳＴ１ａと歯止めＨとの当接により、ストッパーＳＴ１ａと歯止めＨとで形成される溝状構造ＳＰ１ａの広さの範囲でしか第１アーム１Ｌは回転することができない。すなわち、第１アーム１Ｌが「２５ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（時計回り）に回転しないようストッパーＳＴ１ａと歯止めＨとが当接する。また、第１アーム１Ｌに対して外部からの力が掛かることにより、第１アーム１Ｌが「０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（反時計回り）に回転してしまう可能性がある場合でも、ストッパーＳＴ１ｂと歯止めＨとの当接により、ストッパーＳＴ１ｂと歯止めＨとで形成される溝状構造ＳＰ１ａの広さの範囲でしか第１アーム１Ｌは回転することができない。すなわち、第１アーム１Ｌが「０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（時計回り）に回転しないようストッパーＳＴ１ｂと歯止めＨとが当接する。
　また、動作制御部１２２ｆは、ピッチ軸アクチュエーター１３１－１に対して、第１関節部１Ｙを駆動させる際のトルク情報を送信する。
　次に、第２アーム２Ｌの可動範囲の制限について説明する。例えば、動作制御部１２２ｆは、ストッパーＳＴ２ａを直線方向にどれだけの距離を伸延させれば、図２（ｂ）に示すように第２アーム２Ｌの上端が伸延されたストッパーＳＴ２ａにより係止され、第２アーム２Ｌのピッチ回りでの可動範囲が「７０ｄｅｇ～９０ｄｅｇ」となるかを示す制御情報Ｘ２ａを算出する。また、動作制御部１２２ｆは、ストッパーＳＴ２ｂを直線方向にどれだけの距離を伸延させれば、図２（ｂ）に示すように第２アーム２Ｌの下端が伸延されたストッパーＳＴ２ｂにより係止され、第２アーム２Ｌのピッチ回りでの可動範囲が「７０ｄｅｇ～９０ｄｅｇ」となるかを示す制御情報Ｘ２ｂを算出する。
　そして、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ２ａおよび制御情報Ｘ２ｂをピッチ軸アクチュエーター１３１－２に送信することにより、ピッチ軸アクチュエーター１３１－２に対して、制御情報Ｘ２ａおよび制御情報Ｘ２ｂの通り、ストッパーＳＴ２ａおよびＳＴ２ｂを回転移動させるよう制御する。
　例えば、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ２ａをアクチュエーター１３１－２ａに送信することにより、アクチュエーター１３１－２ａに対して、制御情報Ｘ２ａの通り、ストッパーＳＴ２ａを伸延させるよう制御する。アクチュエーター１３１－２ａは、制御情報Ｘ２ａを受信すると、受信した制御情報Ｘ２ａに従って、ストッパーＳＴ２ａを真っ直ぐ伸延させる。また、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ２ｂをアクチュエーター１３１－２ｂに送信することにより、アクチュエーター１３１－２ｂに対して、制御情報Ｘ２ｂの通り、ストッパーＳＴ２ｂを伸延させるよう制御する。アクチュエーター１３１－２ｂは、制御情報Ｘ２ｂを受信すると、受信した制御情報Ｘ２ａに従って、ストッパーＳＴ２ａを真っ直ぐ伸延させる。
　これにより、例えば、第２アーム２Ｌに対して外部からの力が掛かることにより、第２アーム２Ｌが「９０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（時計回り）に回転してしまう可能性がある場合でも、ストッパーＳＴ２ａがつっかえ棒の役割となり、物理的に係止する。すなわち、ストッパーＳＴ２ａは、第２アーム２Ｌが「９０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（時計回り）に回転しないような方向に第２アーム２Ｌに対して物理的な力を与えることで、第２アーム２Ｌを係止する。また、例えば、第２アーム２Ｌに対して外部からの力が掛かることにより、第２アーム２Ｌが「７０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（反時計回り）に回転してしまう可能性がある場合でも、ストッパーＳＴ２ｂがつっかえ棒の役割となり、物理的に係止する。すなわち、ストッパーＳＴ２ｂは、第２アーム２Ｌが「７０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（反時計回り）に回転しないような方向に第２アーム２Ｌに対して物理的な力を与えることで、第２アーム２Ｌを係止する。
　次に、第３アーム３Ｌの可動範囲の制限について説明する。例えば、動作制御部１２２ｆは、ストッパーＳＴ３ａを直線方向にどれだけの距離を伸延させれば、図２（ｂ）に示すように第３アーム３Ｌの上端が伸延されたストッパーＳＴ３ａにより係止され、第２アーム２Ｌのピッチ回りでの可動範囲が「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」となるかを示す制御情報Ｘ３ａを算出する。また、動作制御部１２２ｆは、ストッパーＳＴ３ｂを直線方向にどれだけの距離を伸延させれば、図２（ｂ）に示すように第３アーム３Ｌの下端が伸延されたストッパーＳＴ２ｂにより係止され、第３アーム３Ｌのピッチ回りでの可動範囲が「０ｄｅｇ～０ｄｅｇ」となるかを示す制御情報Ｘ３ｂを算出する。
　そして、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ３ａおよび制御情報Ｘ３ｂをピッチ軸アクチュエーター１３１－３に送信することにより、ピッチ軸アクチュエーター１３１－３に対して、制御情報Ｘ３ａおよび制御情報Ｘ３ｂの通り、ストッパーＳＴ３ａおよびＳＴ３ｂを回転移動させるよう制御する。
　例えば、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ３ａをアクチュエーター１３１－３ａに送信することにより、アクチュエーター１３１－３ａに対して、制御情報Ｘ３ａの通り、ストッパーＳＴ２ａを伸延させるよう制御する。アクチュエーター１３１－３ａは、制御情報Ｘ３ａを受信すると、受信した制御情報Ｘ３ａに従って、ストッパーＳＴ３ａを真っ直ぐ伸延させる。また、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報Ｘ３ｂをアクチュエーター１３１－３ｂに送信することにより、アクチュエーター１３１－３ｂに対して、制御情報Ｘ３ｂの通り、ストッパーＳＴ３ｂを伸延させるよう制御する。アクチュエーター１３１－３ｂは、制御情報Ｘ３ｂを受信すると、受信した制御情報Ｘ３ａに従って、ストッパーＳＴ３ａを真っ直ぐ伸延させる。
　これにより、例えば、第３アーム３Ｌに対して外部からの力が掛かることにより、第３アーム３Ｌが「０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（時計回り）に回転してしまう可能性がある場合でも、ストッパーＳＴ３ａがつっかえ棒の役割となり、物理的に係止する。すなわち、ストッパーＳＴ３ａは、第３アーム３Ｌが「０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（時計回り）に回転しないような方向に第２アーム２Ｌに対して物理的な力を与えることで、第３アーム３Ｌを係止する。また、例えば、第３アーム３Ｌに対して外部からの力が掛かることにより、第３アーム３Ｌが「０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（反時計回り）に回転してしまう可能性がある場合でも、ストッパーＳＴ３ｂがつっかえ棒の役割となり、物理的に係止する。すなわち、ストッパーＳＴ３ｂは、第３アーム３Ｌが「０ｄｅｇ」を超えてピッチ回り（反時計回り）に回転しないような方向に第３アーム３Ｌに対して物理的な力を与えることで、第３アーム３Ｌを係止する。
　また、ロボット装置１００は、アクチュエーター１３０による制御処理が完了すると、タスクＴ３を実行する。具体的には、ロボット装置１００は、器具Ｅ１である包丁を把持し、器具Ｅ１で対象物Ｏ１を切る作業を行う。ここで、対象物Ｏ１（ニンジン）を切断するのに必要なトルク（モーターの回転力）によって生じる力、すなわち対象物Ｏ１を切断するための力はＴ１（Ｎ）であるとする。一方、対象物Ｏ１を切断する際に、器具Ｅ１（包丁）を介して、アーム２０が対象物Ｏ１から受ける反作用の力はＴ２（Ｎ）であるとする。また、Ｔ１＜Ｔ２が成立しているものとする。
　説明を簡単にするために、ストッパーＳＴ３ａのみに着目する。また、第３アーム３Ｌの動きがストッパーＳＴ３ａにより係止されていない場合を想定する。そうすると、Ｔ１＜Ｔ２が成立していることにより、第３アーム３Ｌに対応する第３関節部３Ｙを回転駆動させるモーターのトルクは、Ｔ２に耐え切れず、第３アーム３Ｌは図２（ｂ）に示す点線矢印のような方向に動いてしまう可能性がある。こうなると、対象物Ｏ１を切断することは不可能であるし、器具Ｅ１の刃先が上部に向いてしまうこともなり危険である。
　一方で、図２（ｂ）に示すように、第３アーム３Ｌの動きがストッパーＳＴ３ａにより係止されているものとする。同様に、第３アーム３Ｌに対応する第３関節部３Ｙを回転駆動させるモーターのトルクは、Ｔ２に耐え切れず、第３アーム３Ｌは図２（ｂ）に示す点線矢印のような方向に動いてしまおうとするが、このように動いてしまわないようストッパーＳＴ３ａが第３アーム３Ｌを係止する。かかる場合、ストッパーＳＴ３ａは、点線矢印のような方向の力に反発するような方向に、第３アーム３Ｌに対して力を与えることになるため、第３アーム３Ｌが対象物Ｏ１を切断するための力に対してさらに補助的な力を与えることに貢献する。そうすると、ストッパーＳＴ３ａが第３アーム３Ｌの動きを係止する際に発生する力が加わることにより、Ｔ１より小さい力で対象物Ｏ１を切断することが可能となる。そして、このことは、第３関節部３Ｙを回転駆動させるモーターのトルクがより小さいトルクで済むことを意味する。
　このように、ストッパーの役割により、タスクを実行するために必要なトルクが小さくなれば、モーターをより小型化することができるようになる。また、例えば、刃先があらぬ方向に向いてしまうような状況をなくすことができるため、安全性を確保することができるようになる。また、これまで説明してきたように、ソフトウェア上でアーム２０の可動範囲を制御するとともに、実際にストッパーを用いて物理的に動くに制限をかけることになるため、ソフトウェアによる情報処理での制限と、ストッパーによる物理的な制限といった２重の安全対策を実現することができる。
　以上まとめると、実施形態にかかる制御装置１２０は、ロボットがタスクを実行する際の周囲に対する安全性を確保することができる。具体的には、制御装置１２０は、ソフトウェアとストッパー（ハードウェア）による２重の安全対策を実現することができる。また、制御装置１２０は、関節部のモーターを小型化に貢献することができるため、例えば、かかるモーターをアクチュエーター１３０が有している場合、アクチュエーター１３０自体の小型化を実現することができる。
〔５．処理手順〕
　次に、図７を用いて、実施形態にかかる情報処理の手順について説明する。図７は、実施形態にかかる情報処理手順を示すフローチャートである。
　まず、受付部１２２ａは、ユーザからタスクを受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。受付部１２２ａは、タスクを受け付けていないと判定した場合には（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、タスクを受け付けるまで待機する。一方、認識部１２２ｂは、受付部１２２ａによりタスクが受け付けられた場合には（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、撮像部１１０ａにより撮像された撮像情報、距離センサー１１０ｄにより検出されたセンサー情報を取得する（ステップＳ１０２）。
　次に、認識部１２２ｂは、取得した情報に基づいて、ロボット装置１００の周囲の環境の認識を行う（ステップＳ１０３）。また、認識部１２２ｂは、タスクの対象となる対象物の認識も行う（ステップＳ１０３）。
　次に、特定部１２２ｃは、タスクの対象となる対象物に関する情報を特定する（ステップＳ１０４）。例えば、特定部１２２ｃは、タスクの対象となる対象物に関する情報として、少なくとも対象物の名称、対象物のサイズ、対象物の強度、対象物の剛性、対象物の重量、対象物に対する目標値を特定する。
　次に、特定部１２２ｃは、タスクに基づいて、ロボット装置１００が有する関節部のうち、タスクを実行するうえで稼働させる必要がある関節部を特定する（ステップＳ１０５）。例えば、特定部１２２ｃは、ステップＳ１０４で特定した対象物に関する情報に基づいて、ロボット装置１００が有する関節部のうち、タスクを実行するうえで稼働させる必要がある関節部を特定する。
　次に、タスクに基づいて、タスクに基づいて、ステップＳ１０５で特定した関節部に対応する各リンク（アーム２０）について、タスクを実行するうえで必要な可動範囲を算出するとともに、タスクを実行するうえで必要なトルク（ステップＳ１０５で特定した関節部を駆動するトルク）を算出する（ステップＳ１０６）。例えば、特定部１２２ｃは、ステップＳ１０４で特定した対象物に関する情報に基づいて、可動範囲およびトルクを算出する。
　そして、動作制御部１２２ｆは、所定の関節部に対応するストッパー（制限部）を制御することにより、リンクの可動範囲を制限する（ステップＳ１０７）。具体的には、動作制御部１２２ｆは、所定の関節部として、タスクの対象となる対象物に関する情報に基づき特定部１２２ｃにより特定された関節部に対応するストッパーを制御する。また、動作制御部１２２ｆは、タスクの対象となる対象物に関する情報に基づき特定部１２２ｃにより特定された可動範囲内で動作するよう所定の関節部に対応するストッパーを制御する。
　例えば、動作制御部１２２ｆは、リンクの可動範囲がステップＳ１０６で特定された可動範囲内でしか操作しないようにするには、ストッパーをどのように移動させればよいかを示す制御情報を算出する。そして、動作制御部１２２ｆは、算出した制御情報でストッパーを移動させるようアクチュエーター１３０を制御する。アクチュエーター１３０は、動作制御部１２２ｆから受信した制御情報に従って、ストッパーを移動させる。
　図７では、不図示であるが、制御装置１２０は、ステップＳ１０７の制御処理が終了した場合には、ロボット装置１００に対して、タスクを実行するよう指示してもよい。例えば、制御装置１２０は、決定部１２２ｅにより決定された情報で、使用物が取り扱われるようロボット装置１００に指示することができる。例えば、制御装置１２０は、ロボット装置１００に対して、使用物の向きや把持力を指示することができる。
　以上、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
　また、本願の実施形態をいくつかの図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
　また、本明細書に記載された実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。
　なお、本開示は、以下のような構成にすることもできる。
（１）
　２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、前記リンクの動作を物理的に制限する制限部と、
　前記ロボットが実行するタスクに基づいて、所定の関節部に対応する前記制限部を制御することにより、前記リンクの可動範囲を制限する制御部と
　を有することを特徴とする制御装置。
（２）
　前記制御部は、前記所定の関節部として、前記タスクに基づき定まる関節部に対応する前記制限部を制御する
　（１）に記載の制御装置。
（３）
　前記制御部は、前記タスクに基づき定まる可動範囲内で動作するよう前記所定の関節部に対応する前記制限部を制御する
　（１）または（２）に記載の制御装置。
（４）
　前記制御部は、前記所定の関節部として、前記タスクの対象となる対象物に関する情報に基づき定まる関節部に対応する前記制限部を制御する
　（２）に記載の制御装置。
（５）
　前記制御部は、前記タスクの対象となる対象物に関する情報に基づき定まる可動範囲内で動作するよう前記所定の関節部に対応する前記制限部を制御する
　（３）に記載の制御装置。
（６）
　前記制御部は、前記タスクの対象となる対象物に関する情報として、少なくとも前記対象物の名称、前記対象物のサイズ、前記対象物の強度、前記対象物の剛性、前記対象物の重量、前記対象物に対する前記タスクの内容のうちのいずれか１つに基づき定まる関節部に対応する前記制限部を制御する
　（４）または（５）の制御装置。
（７）
　前記制御部は、前記所定の関節部として、少なくとも１以上の軸を中心に回転可能な関節部のうち、所定の軸を中心に回転可能な関節部に対応する前記制限部を制御することにより、前記リンクが前記所定の軸を中心に回転する際の可動範囲を制御する
　（１）～（６）のいずれか１つに記載の制御装置。
（８）
　前記制御部は、前記タスクが行われる際の前記ロボットの周辺環境に基づき定まる可動範囲内で動作するよう前記所定の関節部に対応する前記制限部を制御する
　（１）～（７）のいずれか１つに記載の制御装置。
（９）
　前記制御部は、前記タスクが行われる際の危険性に基づき定まる可動範囲内で動作するよう前記所定の関節部に対応する前記制限部を制御する
　（１）～（８）のいずれか１つに記載の制御装置。
（１０）
　前記制御部は、前記制限部を制御することにより、前記制限部と前記リンクに係止させることにより、前記部材の可動範囲を制限する
　（１）～（９）のいずれか１つに記載の制御装置。
（１１）
　２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、前記リンクの動作を物理的に制限する制御部であって、所定の関節部に対応する制限部を、前記ロボットが実行するタスクに基づいて制御することにより、前記リンクの可動範囲を制限する
　処理を実行する制御方法。
（１２）
　２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、前記リンクの動作を物理的に制限する制御部であって、所定の関節部に対応する制限部を、前記ロボットが実行するタスクに基づいて制御することにより、前記リンクの可動範囲を制限する
　処理を実行させる制御プログラム。
　１００　ロボット装置
　１１０　入出力部
　１２０　制御装置
　１３０　アクチュエーター
　１３１－１　ピッチ軸アクチュエーター
　１３１－２　ピッチ軸アクチュエーター
　１３１－３　ピッチ軸アクチュエーター
　１Ｙ　第１関節部
　２Ｙ　第２関節部
　３Ｙ　第３関節部
　１Ｌ　第１アーム
　２Ｌ　第２アーム
　３Ｌ　第３アーム
　ＳＴ１ａ　ストッパー
　ＳＴ１ｂ　ストッパー
　ＳＴ２ａ　ストッパー
　ＳＴ２ｂ　ストッパー
　ＳＴ３ａ　ストッパー
　ＳＴ３ｂ　ストッパー

Claims (12)

  1. 　２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、前記リンクの動作を物理的に制限する制限部と、
    　前記ロボットが実行するタスクに基づいて、所定の関節部に対応する前記制限部を制御することにより、前記リンクの可動範囲を制限する制御部と
    　を有する制御装置。
  2. 　前記制御部は、前記所定の関節部として、前記タスクに基づき定まる関節部に対応する前記制限部を制御する
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記タスクに基づき定まる可動範囲内で動作するよう前記所定の関節部に対応する前記制限部を制御する
    　請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記制御部は、前記所定の関節部として、前記タスクの対象となる対象物に関する情報に基づき定まる関節部に対応する前記制限部を制御する
    　請求項２に記載の制御装置。
  5. 　前記制御部は、前記タスクの対象となる対象物に関する情報に基づき定まる可動範囲内で動作するよう前記所定の関節部に対応する前記制限部を制御する
    　請求項３に記載の制御装置。
  6. 　前記制御部は、前記タスクの対象となる対象物に関する情報として、少なくとも前記対象物の名称、前記対象物のサイズ、前記対象物の強度、前記対象物の剛性、前記対象物の重量、前記対象物に対する前記タスクの内容のうちのいずれか１つに基づき定まる関節部に対応する前記制限部を制御する
    　請求項４に記載の制御装置。
  7. 　前記制御部は、前記所定の関節部として、少なくとも１以上の軸を中心に回転可能な関節部のうち、所定の軸を中心に回転可能な関節部に対応する前記制限部を制御することにより、前記リンクが前記所定の軸を中心に回転する際の可動範囲を制御する
    　請求項１に記載の制御装置。
  8. 　前記制御部は、前記タスクが行われる際の前記ロボットの周辺環境に基づき定まる可動範囲内で動作するよう前記所定の関節部に対応する前記制限部を制御する
    　請求項１に記載の制御装置。
  9. 　前記制御部は、前記タスクが行われる際の危険性に基づき定まる可動範囲内で動作するよう前記所定の関節部に対応する前記制限部を制御する
    　請求項１に記載の制御装置。
  10. 　前記制御部は、前記制限部を制御することにより、前記制限部と前記リンクに係止させることにより、前記リンクの可動範囲を制限する
    　請求項１に記載の制御装置。
  11. 　２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、前記リンクの動作を物理的に制限する制御部であって、所定の関節部に対応する制限部を、前記ロボットが実行するタスクに基づいて制御することにより、前記リンクの可動範囲を制限する
    　処理を実行する制御方法。
  12. 　２以上のリンクを接合するロボットの関節部に設けられ、前記リンクの動作を物理的に制限する制御部であって、所定の関節部に対応する制限部を、前記ロボットが実行するタスクに基づいて制御することにより、前記リンクの可動範囲を制限する
    　処理を実行させる制御プログラム。
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