JP2008137127A

JP2008137127A - ロボットの制御方法

Info

Publication number: JP2008137127A
Application number: JP2006327258A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugihara; 健治杉原; Masao Koden; 政男向殿
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できる汎用性の高いロボットを提供する。
【解決手段】自律制御型ロボットにおける動作の制御方法であって、自律制御型ロボットの動作により自律制御型ロボットが人間と接触するか否かを予測し（ステップＳ６９）、人間と接触すると予測された場合に（ステップＳ６９のＹＥＳ）、人間の急所に自律制御型ロボットが接触しないように、自律制御型ロボットの動作を制限する（ステップＳ７６）。
【選択図】図９

Description

本発明は、ロボットの制御方法に関し、特に自律制御型ロボットの動作を制御する方法に関する。

電気的あるいは磁気的な作用を用いて人間と似たような動作を行う装置としてロボットがある。このようなロボットは、人間の代わりに作業を行う、又は人間の作業を補助するために利用されることが多い。従って、人間の居住環境や作業環境で使用されることが多く、このような環境においても人間に危害を与えず、安心して使用できるロボットの実現が望まれている。

このような要望を受けて、最近では、周囲の環境に応じて自主的に自己の行動を制御する自律制御型ロボットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の脚式移動ロボットは、機械的な可動部とこれに接触する部位とに設けられた挟み込み検出部を備え、可動部とこれに接触する部位との間に人間の手等が挟み込まれたことを検出する。そして、挟み込みを検出した場合には、挟み込みの回避動作又は解除動作を行う。
特開２００４−１７４６４４号公報

ところで、従来の自律制御型ロボットは、特許文献１に記載の脚式移動ロボットのように、異常が発生してからそれを検出して異常を取り除く対応を行うため、ロボットによる事故の被害を小さくすることができる。しかしながら、これは事後的に事故に対応するものであり、事故の発生を容認するものである。また、このロボットでは人間の目を突く等の一瞬で人間に大きな被害を与える事故には対応することが困難である。従って、従来の自律制御型ロボットでは、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現することはできない。

ここで、上記問題を解決する自律制御型ロボットとして、一定の距離以上は人間に近付かないロボットが考えられる。このロボットを用いれば、ロボットによる事故の発生を未然に防ぐことができる。しかしながら、このロボットではその汎用性が低くなってしまうため、ロボットの利用分野が限られてしまう。例えば、介護の分野では人間とロボットとの接触が必須となるため、対応することができない。従って、このロボットでも上記問題を解決することができない。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できる汎用性の高いロボットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のロボットの制御方法は、ロボットにおける動作の制御方法であって、前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、前記人間の急所に前記ロボットが接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含むことを特徴とする。ここで、前記ロボットの制御方法は、さらに、人間の急所及び人間の形状を示す人間の画像を格納する画像格納ステップと、前記接触する人間の形状を認識し、前記認識された人間の形状及び前記画像から前記人間の急所を特定する急所特定ステップとを含み、前記制限ステップにおいて、特定された前記人間の急所に前記ロボットが接触しないように、前記ロボットの動作を制限してもよい。

これによって、人間との接触を事前に予測し、接触する場合には人間の急所と接触しないようにロボットの動作が制限される。従って、大きな事故の発生を予測し、大きな事故の発生を未然に防ぐことができるので、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

また、本発明は、ロボットにおける動作の制御方法であって、前記ロボットと人間との距離を測定する測定ステップと、前記距離が所定の距離より短い場合に、前記人間に警告を発する警告ステップとを含むことを特徴とするロボットの制御方法とすることもできる。ここで、前記警告ステップにおいて、前記距離が所定の距離より短い場合に、前記ロボットが備える表示部に所定の画像を表示してもよいし、前記ロボットの制御方法は、さらに、前記距離が所定の距離より短い場合に、前記ロボットの動作速度を遅くする、又は前記ロボットの動作を停止する制限ステップを含んでもよい。

これによって、人間との距離が接触する可能性のある距離である場合に、人間に対してロボットが接触する可能性があるという警告を発することができる。従って、人間が外部からの接触に対して無防備である、あるいはこちらを認識していない等の状態でロボットと接触することが無くなる。その結果、大きな事故の発生を未然に防ぐことができ、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

また、本発明は、ロボットにおける動作の制御方法であって、前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、所定の接触角度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含むことを特徴とするロボットの制御方法とすることもできる。ここで、前記ロボットの制御方法は、さらに、人間の部位の位置及び人間の形状を示す人間の画像と、前記人間の部位及び前記所定の接触角度が関連付けられた角度テーブルとを格納する角度テーブル格納ステップと、前記接触する人間の形状及びロボットに接触する部分を認識し、前記認識された人間の形状及びロボットに接触する部分と前記画像とから前記ロボットに接触する前記人間の部位を特定する部位特定ステップと、前記制限ステップにおいて、特定された前記人間の部位に前記角度テーブルで関連付けられた所定の接触角度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限してもよい。

これによって、人間との接触を事前に予測し、接触する場合には人間に大きな被害を与える危険な角度で人間と接触しないようにロボットの動作を制限することができる。従って、大きな事故の発生を予測し、大きな事故の発生を未然に防ぐことができる。その結果、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

また、本発明は、ロボットにおける動作の制御方法であって、前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、所定の接触速度より大きな速度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含むことを特徴とするロボットの制御方法とすることもできる。ここで、前記ロボットの制御方法は、さらに、人間の部位の位置及び人間の形状を示す人間の画像と、前記人間の部位及び前記所定の接触速度が関連付けられた接触速度テーブルとを格納する接触速度テーブル格納ステップと、前記接触する人間の形状及びロボットに接触する部分を認識し、前記認識された人間の形状及びロボットに接触する部分と前記画像とから前記ロボットに接触する前記人間の部位を特定する部位特定ステップと、前記制限ステップにおいて、特定された前記人間の部位に前記接触速度テーブルで関連付けられた所定の接触速度より大きな速度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限してもよい。

これによって、人間との接触を事前に予測し、接触する場合には人間に大きな被害を与える危険な速度で人間と接触しないようにロボットの動作を制限することができる。従って、大きな事故の発生を予測し、大きな事故の発生を未然に防ぐことができる。その結果、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

また、本発明は、ロボットにおける動作の制御方法であって、前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、前記人間の所定の部位の状態を認識する状態認識ステップと、前記状態認識ステップにおいて認識された前記所定の部位の状態に基づいて前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含むことを特徴とするロボットの制御方法とすることもできる。ここで、前記状態認識ステップでは、前記人間の顔の向き又は前記人間の肩の上下動を認識し、前記制限ステップでは、前記人間の顔の向き又は前記人間の肩の上下動の認識結果に基づいて前記ロボットの動作を制限してもよい。

これによって、人間との接触を事前に予測し、接触する場合には外部からの接触に対して無防備である、あるいはこちらを認識していない等の状態にある人間と接触しないようにロボットの動作を制限することができる。従って、大きな事故の発生を予測し、大きな事故の発生を未然に防ぐことができるので、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

なお、本発明は、このようなロボットの制御方法として実現することができるだけでなく、その方法により動作が制御されるロボット及びそのロボットのためのプログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体としても実現することができる。

本発明によれば、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できる汎用性の高いロボットを実現できる。

以下、本発明の実施の形態における自律制御型ロボットについて、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は本実施の形態の自律制御型ロボットの正面図であり、図１（ｂ）は同ロボットの側面図である。

このロボットは、周囲の環境に応じて自主的に動作を制御する２足歩行型のロボットであり、胴ユニット１００、頭部ユニット１１０と、右腕ユニット１２０、左腕ユニット１３０、右脚ユニット１４０及び左脚ユニット１５０から構成される。

頭部ユニット１１０は、胴ユニット１００の上部に連結される。
右腕ユニット１２０は、右上腕部１２０ａ、右前腕部１２０ｂ及び右手首部１２０ｃから構成され、胴ユニット１００の右側部に連結される。左腕ユニット１３０は、左上腕部１３０ａ、左前腕部１３０ｂ及び左手首部１３０ｃから構成され、胴ユニット１００の左側部に連結される。

右脚ユニット１４０は、右大腿部１４０ａ、右下腿部１４０ｂ及び右足首部１４０ｃから構成され、胴ユニット１００の下部右側に連結される。左脚ユニット１５０は、左大腿部１５０ａ、左下腿部１５０ｂ及び左足首部１５０ｃから構成され、胴ユニット１００の下部左側に連結される。

図２は、自律制御型ロボットの駆動構造を模式的に示す図である。
頭部ユニット１１０は、モータＭ１及びＭ２をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。頭部ユニット１１０には、ロボットの周囲を撮像するＣＣＤあるいはＭＯＳ型のカメラ２１０及び２２０と、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示部２３０とが配設されている。表示部２３０は、距離が所定の距離より短くなる場合に画像を変更し、人間に警告を発する。

右上腕部１２０ａは、モータＭ３及びＭ４をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。右前腕部１２０ｂは、モータＭ５及びＭ６をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。右手首部１２０ｃは、モータＭ７を駆動することにより、１つの軸の回りに回転させることができるようにされている。

左上腕部１３０ａは、モータＭ８及びＭ９をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。左前腕部１３０ｂは、モータＭ１０及びＭ１１をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。左手首部１３０ｃは、モータＭ１２を駆動することにより、１つの軸の回りに回転させることができるようにされている。

胴ユニット１００は、モータＭ１３及びＭ１４をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。胴ユニット１００には、モータＭ１〜２４並びにカメラ２１０及び２２０に接続された、モータＭ１〜２４、表示部２３０、並びにカメラ２１０及び２２０の駆動を制御する制御部２００が配設されている。

右大腿部１４０ａは、モータＭ１５及びＭ１６をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。右下腿部１４０ｂは、モータＭ１７及びＭ１８をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。右足首部１４０ｃは、モータＭ１９を駆動することにより、１つの軸の回りに回転させることができるようにされている。

左大腿部１５０ａは、モータＭ２０及びＭ２１をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。左下腿部１５０ｂは、モータＭ２２及びＭ２３をそれぞれ駆動することにより、直交する２つの軸の回りに独立に回転させることができるようにされている。左足首部１５０ｃは、モータＭ２４を駆動することにより、１つの軸の回りに回転させることができるようにされている。

図３は、自律制御型ロボットの構成を示す機能ブロック図である。
このロボットは、制御部２００、機構部３００、記憶部３２０、人間認識部３５０、メモリ部３６０、予測部３７０、測定部３８０及び状態認識部３９０を備える。

機構部３００は、モータＭ１〜２４、表示部２３０並びにカメラ２１０及び２２０等を含む機構部品の集合である。

制御部２００は、記憶部３２０からメモリ部３６０に動作プログラム３２０ａをロードして実行し、その実行結果に従って機構部３００を制御する。

記憶部３２０は、ハードディスクやメモリ等であり、記憶部３２０には、動作プログラム３２０ａ、基準画像データ３２０ｂ、角度テーブル３２０ｃ、虚実判定テーブル３２０ｄ、距離テーブル３２０ｅ及び接触速度テーブル３２０ｆ等が格納される。

基準画像データ３２０ｂは、図４に示されるように、人間の３次元形状、人間の急所（図４における斜線部）の位置及び人間の部位の位置を示す人間の３次元画像である。このとき、人間の急所としては、例えば、喉、みぞおち、金的、人中及び鼻等の正中線（体の中心線）にある部位や、こめかみ、目等が挙げられる。

角度テーブル３２０ｃは、図５に示されるように、図４で示された人間の部位とそれとロボットの危険な接触角度とが関連付けられたテーブルである。このとき、危険の接触角度は、ロボットが人間に接触する場合に許容される接触角度、つまり人間に大きな被害を与えない接触角度であり、人間の部位毎で異なる。例えば、みぞおちを下方からアバラ骨の中に突き込むように突き上げると人間に大きな被害が与えられる。従って、「みぞおち」には、「足下から頭に向かう線に対して０〜９０°の接触角度」が関連付けられている。

虚実判定テーブル３２０ｄは、図６に示されるように、図４で示された人間の部位とその部位の所定の状態とが関連付けられたテーブルである。このとき、部位の所定の状態は、人間が外部からの接触に対して無防備である、あるいはこちらを認識していない等の状態にあることを示す状態である。すなわち、人間は息を吸っている状態において息を吐いている状態と比べてより無防備であり、この状態でロボットが接触すると人間は大きな被害を受ける。従って、図６のテーブルでは、「肩」に「上方に向かって動く状態」が関連付けられる。また、人間は不意打ちを受けると大きな被害を受ける。従って、図６のテーブルでは、「顔」に「ロボットを向いている状態」が関連付けられる。

距離テーブル３２０ｅは、図７に示されるように、人間及びロボットの間の距離、表示部２３０の画像内容、及びロボットの動作速度が関連付けられたテーブルである。このテーブルでは、人間及びロボットのいずれかが互いの距離を縮める動作をしなければロボット及び人間の動作により互いが接触しない距離、例えば人間及びロボットの間の距離が１ｍ〜２ｍのときには、表示部２３０に黄色の画像を表示させ、ロボットの動作速度を０．１ｍ／ｓｅｃにすることが示されている。また、人間及びロボットのいずれかが互いの距離を縮める動作をしなくてもロボット及び人間の動作により互いが接触する距離、例えば、人間及びロボットの間の距離が１．０ｍ以下のときには、表示部２３０に赤色の画像を表示させ、ロボットの動作速度を０．０１ｍ／ｓｅｃにすることが示されている。

接触速度テーブル３２０ｆは、図８に示されるように、図４で示された人間の部位とそれとロボットの危険な接触速度とが関連付けられたテーブルである。危険な接触速度は、ロボットが人間に接触する場合に許容される接触速度、つまり人間に大きな被害を与えない接触速度であり、人間の部位毎で異なる。例えば、「顔」には、「０．０００１ｍ／ｓｅｃ」の接触速度が関連付けられている。

人間認識部３５０は、ロボットから所定の距離内に存在する人間をカメラ２１０及び２２０により取得された画像に基づいて認識し、カメラ２１０及び２２０により取得された２つの画像からステレオマッチング法等を使って人間の３次元画像を生成する。さらに、人間認識部３５０は、生成された３次元画像を使って認識された人間のロボットと接触する部分の位置を認識する。

メモリ部３６０は、制御部２００、人間認識部３５０、予測部３７０、測定部３８０及び状態認識部３９０等による作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）等である。

予測部３７０は、人間認識部３５０で生成された３次元画像に基づいて、人間認識部３５０で認識された人間とロボットとがロボットの動作により接触するか否かを予測する。

測定部３８０は、人間認識部３５０で認識された人間とロボットとの間の距離を人間認識部３５０で生成された３次元画像に基づいて測定する。

状態認識部３９０は、人間認識部３５０により生成された３次元画像を基準画像データ３２０ｂとパターンマッチングし、人間の部位の状態を認識する。

次に、上記構成を有する自律制御型ロボットの動作について説明する。図９は、同ロボットの動作を示すフローチャートである。

まず、制御部２００は、人間認識部３５０に、ロボットから所定の距離内に存在する人間を認識させ、さらに認識された人間の３次元画像を生成させる（ステップＳ６０）。この３次元画像により、認識された人間の位置及び形状が特定される。所定の距離は、カメラ２１０及び２２０の性能に依存して異なり、例えば１０ｍとされる。

次に、制御部２００は、測定部３８０により、認識された人間とロボットとの距離を測定させる（ステップＳ６１）。

次に、制御部２００は、測定された距離が人間と接触する危険な距離であるか否かを判定する（ステップＳ６２）。具体的には、測定された距離が距離テーブル３２０ｅに示される１．０ｍ以下の距離であるか否かを判定する。

次に、測定された距離が危険な距離で無いと判定された場合（ステップＳ６２でＮＯ）、制御部２００は、測定された距離が人間と接触する可能性の低い安全な距離であるか否かを判定する（ステップＳ６３）。具体的には、測定された距離が距離テーブル３２０ｅに示される２ｍ以上の距離であるか否かを判定する。

次に、測定された距離が安全な距離であると判定された場合（ステップＳ６３でＹＥＳ）、制御部２００は、距離テーブル３２０ｅに従って表示部２３０に青色の画像を表示させる（ステップＳ６４）。

次に、測定された距離が安全な距離で無いと判定された場合（ステップＳ６３でＮＯ）、制御部２００は、距離テーブル３２０ｅに従って表示部２３０に黄色の画像を表示して人間に警告を発すると共に（ステップＳ６５）、ロボットの動作速度を０．１ｍ／ｓｅｃの低速に変化させる（ステップＳ６６）。

次に、測定された距離が危険な距離であると判定された場合（ステップＳ６２でＹＥＳ）、制御部２００は、距離テーブル３２０ｅに従って表示部２３０に赤色の画像を表示して人間に警告を発すると共に（ステップＳ６７）、ロボットの動作速度を０．０１ｍ／ｓｅｃの低速に変化させる（ステップＳ６８）。

次に、制御部２００は、予測部３７０により、認識された人間とロボットとがロボットの動作により接触するか否かを予測させる（ステップＳ６９）。

次に、人間と接触すると予測された場合（ステップＳ６９でＹＥＳ）、制御部２００は、人間認識部３５０により、人間のロボットと接触する部分の位置を認識させる。その後、制御部２００は、人間認識部３５０により生成された３次元画像、基準画像データ３２０ｂ、及び認識された人間のロボットと接触する部分の位置から人間のロボットと接触する部位を特定する（ステップＳ７０）。具体的には、人間認識部３５０により生成された３次元画像を基準画像データ３２０ｂとパターンマッチングし、人間のロボットと接触する部分が人間のどの部位に当たるかを特定する。

次に、制御部２００は、状態認識部３９０により、特定された部位の状態を認識させる（ステップＳ７１）。例えば、認識された人間の顔の向き又は肩の動きを認識させる。

次に、制御部２００は、認識された人間の姿勢や状態が不安定であるか否かを判定する（ステップＳ７２）。具体的には、特定された部位の状態のいずれかが虚実判定テーブル３２０ｄに示される所定の状態であるか否かを判定する。例えば、肩の動きが上方に向かう動きであるか否かを判定したり、顔の向きがロボットを向いているか否かを判定したりする。

次に、認識された人間の姿勢や状態が不安定であると判定された場合（ステップＳ７２でＹＥＳ）、制御部２００は、認識された人間から離れる動作をロボットに行わせる（ステップＳ７３）。

次に、認識された人間の姿勢や状態が不安定で無いと判定された場合（ステップＳ７２でＮＯ）、制御部２００は、認識された人間の急所の位置を特定する。具体的には、人間認識部３５０により生成された３次元画像を基準画像データ３２０ｂとパターンマッチングし、認識された人間の急所の位置を特定する（ステップＳ７４）。

次に、制御部２００は、人間の急所と接触するか否かを判定する（ステップＳ７５）。具体的には、特定された人間の急所の位置が人間認識部３５０により認識された人間のロボットと接触する部分の位置と一致するか否かを判定する。

次に、人間の急所と接触する場合（ステップＳ７５のＹＥＳ）、制御部２００は、急所への接触が行われず、人間の急所以外の部分にロボットが接触するようにロボットの動作を制限する（ステップＳ７６）。

次に、制御部２００は、認識された人間のロボットとの接触角度を特定する（ステップＳ７７）。

次に、制御部２００は、特定された接触角度がロボットに接触する人間の部位に対して危険な角度であるか否かを判定する（ステップＳ７８）。具体的には、人間のロボットと接触する部位に角度テーブル３２０ｃで関連付けられた危険な接触角度が、特定された接触角度と一致するか否かを判定する。例えば、接触する人間の部位として目が特定され、接触角度として２０°が特定された場合、この２０°が角度テーブル３２０ｃで目と関連付けられている９０°と異なるため、接触角度は危険なもので無いと判定される。

次に、特定された接触角度が危険な角度であると判定された場合（ステップＳ７８でＹＥＳ）、制御部２００は、危険な角度での接触が行われないように、ロボットの人間との接触角度を変更させる（ステップＳ７９）。

次に、制御部２００は、認識された人間のロボットとの接触速度を特定する（ステップＳ８０）。

次に、制御部２００は、特定された接触速度がロボットに接触する人間の部位に対して危険な速度であるか否かを判定する（ステップＳ８１）。具体的には、人間のロボットと接触する部位に接触速度テーブル３２０ｆで関連付けられた安全な接触速度が、特定された接触速度よりも遅いか否かを判定する。

次に、特定された接触速度が危険な速度であると判定された場合（ステップＳ８１でＹＥＳ）、制御部２００は、危険な速度で人間と接触しないように、ロボットに接触する人間の部位に接触速度テーブル３２０ｆで関連付けられた接触速度に徐々に変化させる（ステップＳ８２）。このとき、速度の変化率は、接触速度判定時におけるロボットの動作速度とロボット及び人間の距離とに応じて変更され、動作速度が比較的速いとき又は人間との距離が比較的離れているときには速度の変化率は大きくされ、逆に動作速度が比較的遅いとき又は人間との距離が比較的近いときには速度の変化率は小さくされる。

以上のように本実施の形態の自律制御型ロボットによれば、人間が外部からの接触に対して無防備である、あるいはこちらを認識していない等の状態にあるかを判定し、該当する場合には人間と接触しないように制御される。従って、大きな事故の発生を未然に防ぐことができるので、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

また、本実施の形態の自律制御型ロボットによれば、人間との距離が接触する可能性のある距離である場合に表示部２３０の画像を変更し、人間に対してロボットが接触する可能性があるという警告を発する。従って、人間が外部からの接触に対して無防備である、あるいはこちらを認識していない等の状態でロボットと接触することが無くなる。その結果、大きな事故の発生を未然に防ぐことができ、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

また、本実施の形態の自律制御型ロボットによれば、接触する人間の部分が急所であるかを判定し、該当する場合には急所と接触しないように接触する部分を変更する。従って、大きな事故の発生を未然に防ぐことができるので、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

また、本実施の形態の自律制御型ロボットによれば、人間との接触角度が人間に大きな被害を与える危険な角度であるかを判定し、該当する場合には人間との接触角度を変更する。従って、大きな事故の発生を未然に防ぐことができるので、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

また、本実施の形態の自律制御型ロボットによれば、人間との接触速度が人間に大きな被害を与える危険な速度であるかを判定し、該当する場合には人間との接触速度を変化させる。従って、大きな事故の発生を未然に防ぐことができるので、人間の居住環境や作業環境で十分に安心して使用できるロボットを実現できる。また、接触により人間に大きな被害を与えることが無くなるので、人間と近い距離で使用することができ、汎用性の高いロボットを実現できる。

以上、本発明の自律制御型ロボットについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。

例えば、人間との距離が危険な距離である場合に表示部２３０の画像を変更し、人間に対してロボットが接触する可能性があるという警告を発するとした。しかし、人間に対して警告を発することができればこれに限られず、ロボットが音声出力部を備え、音声の出力内容を距離に応じて変更することにより人間に対してロボットが接触する可能性があるという警告を発してもよい。ここで、表示部及び音声出力部は、本発明の警告手段の一例である。

また、人間のロボットと接触する部分が人間の急所である場合には、制御部２００は、人間の急所以外の部分にロボットが接触するようにロボットの動作を制限するとした。しかし、人間のロボットと接触する部分が人間の急所であるかを判定した後に行われる接触角度及び接触速度の判定により、危険な角度及び速度での人間との接触が回避されるため、このような動作の制限は行われなくてもよい。ただし、この場合には、人間に大きな被害を与えないために、ロボットの動作速度を所定の速度に落とす等の他の動作制限がロボットに加えられる。

また、認識された人間の姿勢や状態が不安定である場合、制御部２００は、認識された人間から離れる動作をロボットに行わせるとした。しかし、ロボットの動作を制限するものであればこれに限られず、認識された人間の姿勢や状態を不安定で無い状態にする動作をロボットに行わせてもよい。例えば、人間の顔がロボットを向いていないと判定された場合には、制御部２００は、人間の顔の正面に移動する動作をロボットに行わせてもよい。

また、測定された距離が危険な距離であると判定された場合、ロボットの動作速度を０．０１ｍ／ｓｅｃの低速に変化させるとした。しかし、ロボットの動作を制限するものであればこれに限られず、ロボットの動作を停止させてもよい。

また、人間との接触角度が危険な角度であると判定された場合、ロボットの人間との接触角度を変更するとした。しかし、ロボットの動作を制限するものであればこれに限られず、ロボットの動作を停止させてもよい。

また、人間との接触速度が危険な速度であると判定された場合、接触速度を変化させるとした。しかし、ロボットの動作を制限するものであればこれに限られず、ロボットの動作を停止させてもよい。

また、上記実施の形態において、ロボットとして自律制御型ロボットを例示したが、動作が制御可能なロボットであればこれに限られない。

本発明は、ロボットの制御方法に利用でき、特に自律制御型ロボットの動作の制御方法等に利用することができる。

（ａ）本発明の実施の形態の自律制御型ロボットの正面図である。（ｂ）同ロボットの側面図である。同ロボットの駆動構造を模式的に示す図である。同ロボットの構成を示す機能ブロック図である。基準画像データを示す図である。角度テーブルを示す図である。虚実判定テーブルを示す図である。距離テーブルを示す図である。接触速度テーブルを示す図である。同ロボットの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００胴ユニット
１１０頭部ユニット
１２０右腕ユニット
１２０ａ右上腕部
１２０ｂ右前腕部
１２０ｃ右手首部
１３０左腕ユニット
１３０ａ左上腕部
１３０ｂ左前腕部
１３０ｃ左手首部
１４０右脚ユニット
１４０ａ右大腿部
１４０ｂ右下腿部
１４０ｃ右足首部
１５０左脚ユニット
１５０ａ左大腿部
１５０ｂ左下腿部
１５０ｃ左足首部
２００制御部
２１０、２２０カメラ
２３０表示部
３００機構部
３２０記憶部
３２０ａ動作プログラム
３２０ｂ基準画像データ
３２０ｃ角度テーブル
３２０ｄ虚実判定テーブル
３２０ｅ距離テーブル
３２０ｆ接触速度テーブル
３５０人間認識部
３６０メモリ部
３７０予測部
３８０測定部
３９０状態認識部

Claims

ロボットにおける動作の制御方法であって、
前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、
前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、前記人間の急所に前記ロボットが接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含む
ことを特徴とするロボットの制御方法。
前記ロボットの制御方法は、さらに、
人間の急所及び人間の形状を示す人間の画像を格納する画像格納ステップと、
前記接触する人間の形状を認識し、前記認識された人間の形状及び前記画像から前記人間の急所を特定する急所特定ステップとを含み、
前記制限ステップにおいて、特定された前記人間の急所に前記ロボットが接触しないように、前記ロボットの動作を制限する
ことを特徴とする請求項１記載のロボットの制御方法。
ロボットにおける動作の制御方法であって、
前記ロボットと人間との距離を測定する測定ステップと、
前記距離が所定の距離より短い場合に、前記人間に警告を発する警告ステップとを含む
ことを特徴とするロボットの制御方法。
前記警告ステップにおいて、前記距離が所定の距離より短い場合に、前記ロボットが備える表示部に所定の画像を表示する
ことを特徴とする請求項３記載のロボットの制御方法。
前記ロボットの制御方法は、さらに、前記距離が所定の距離より短い場合に、前記ロボットの動作速度を遅くする、又は前記ロボットの動作を停止する制限ステップを含む
ことを特徴とする請求項３記載のロボットの制御方法。
ロボットにおける動作の制御方法であって、
前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、
前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、所定の接触角度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含む
ことを特徴とするロボットの制御方法。
前記ロボットの制御方法は、さらに、
人間の部位の位置及び人間の形状を示す人間の画像と、前記人間の部位及び前記所定の接触角度が関連付けられた角度テーブルとを格納する角度テーブル格納ステップと、
前記接触する人間の形状及びロボットに接触する部分を認識し、前記認識された人間の形状及びロボットに接触する部分と前記画像とから前記ロボットに接触する前記人間の部位を特定する部位特定ステップと、
前記制限ステップにおいて、特定された前記人間の部位に前記角度テーブルで関連付けられた所定の接触角度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する
ことを特徴とする請求項５記載のロボットの制御方法。
ロボットにおける動作の制御方法であって、
前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、
前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、所定の接触速度より大きな速度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含む
ことを特徴とするロボットの制御方法。
前記ロボットの制御方法は、さらに、
人間の部位の位置及び人間の形状を示す人間の画像と、前記人間の部位及び前記所定の接触速度が関連付けられた接触速度テーブルとを格納する接触速度テーブル格納ステップと、
前記接触する人間の形状及びロボットに接触する部分を認識し、前記認識された人間の形状及びロボットに接触する部分と前記画像とから前記ロボットに接触する前記人間の部位を特定する部位特定ステップと、
前記制限ステップにおいて、特定された前記人間の部位に前記接触速度テーブルで関連付けられた所定の接触速度より大きな速度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する
ことを特徴とする請求項８記載のロボットの制御方法。
ロボットにおける動作の制御方法であって、
前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、
前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、前記人間の所定の部位の状態を認識する状態認識ステップと、
前記状態認識ステップにおいて認識された前記所定の部位の状態に基づいて前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含む
ことを特徴とするロボットの制御方法。
前記状態認識ステップでは、前記人間の顔の向き又は前記人間の肩の上下動を認識し、
前記制限ステップでは、前記人間の顔の向き又は前記人間の肩の上下動の認識結果に基づいて前記ロボットの動作を制限する
ことを特徴とする請求項１０記載のロボットの制御方法。
ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測手段と、
前記予測手段により接触すると予測された場合に、前記人間の急所に前記ロボットが接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限手段とを備える
ことを特徴とするロボット。
ロボットと人間との距離を測定する測定手段と、
前記距離が所定の距離より短い場合に、前記人間に警告を発する警告手段とを備える
ことを特徴とするロボット。
ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測手段と、
前記予測手段により接触すると予測された場合に、所定の接触角度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限手段とを備える
ことを特徴とするロボット。
ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測手段と、
前記予測手段により接触すると予測された場合に、所定の接触速度より大きな速度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限手段とを備える
ことを特徴とするロボット。
ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測手段と、
前記予測手段により接触すると予測された場合に、前記人間の所定の部位の状態を認識する状態認識手段と、
前記状態認識手段により認識された前記所定の部位の状態に基づいて前記ロボットの動作を制限する制限手段とを備える
ことを特徴とするロボット。
ロボットのためのプログラムであって、
ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、
前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、前記人間の急所に前記ロボットが接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとをロボット内のコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
ロボットのためのプログラムであって、
前記ロボットと人間との距離を測定する測定ステップと、
前記距離が所定の距離より短い場合に、前記人間に警告を発する警告ステップとをロボット内のコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
ロボットのためのプログラムであって、
前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、
前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、所定の接触角度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとをロボット内のコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
ロボットのためのプログラムであって、
前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、
前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、所定の接触速度より大きな速度で前記ロボットが前記人間に接触しないように、前記ロボットの動作を制限する制限ステップとを含むロボット内のコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
ロボットのためのプログラムであって、
前記ロボットの動作により前記ロボットが人間と接触するか否かを予測する予測ステップと、
前記予測ステップにおいて接触すると予測された場合に、前記人間の所定の部位の状態を認識する状態認識ステップと、
前記状態認識ステップにおいて認識された前記所定の部位の状態に基づいて前記ロボットの動作を制限する制限ステップとをロボット内のコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。