特許ウォッチ

公開番号2024136832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023048107
出願日2023-03-24
発明の名称操作制御装置、操作制御システム、操作制御方法、およびプログラム
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B25J 9/22 20060101AFI20240927BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】操作者の負担および技量への依存が低減することができる操作制御装置、操作制御システム、操作制御方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】操作制御装置は、複数のアームと、アームそれぞれに接続されるエンドエフェクタを有するロボットの動作を制御する操作制御装置であって、操作者からエンドエフェクタの目標位置を含む動作指示を取得する取得部と、エンドエフェクタ間の相対関係を一定に保つ指示を出す相対関係保持指示部と、相対関係保持指示部からの指示に応じて、取得された動作指示を、エンドエフェクタ間の相対関係を保持するようにエンドエフェクタの目標位置を修正し、修正されたエンドエフェクタの目標位置からアームの関節角目標を算出する制御指令生成部と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数のアームと、前記アームそれぞれに接続されるエンドエフェクタを有するロボットの動作を制御する操作制御装置であって、
操作者から前記エンドエフェクタの目標位置を含む動作指示を取得する取得部と、
前記エンドエフェクタ間の相対関係を保つ指示を出す相対関係保持指示部と、
前記相対関係保持指示部からの指示に応じて、取得された前記動作指示を、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持するように前記エンドエフェクタの目標位置を修正し、修正された前記エンドエフェクタの目標位置から前記アームの関節角目標を算出する制御指令生成部と、
を備える操作制御装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記制御指令生成部は、
修正された前記エンドエフェクタの目標位置から前記アームの関節角目標を算出する際に、逆運動学において制約を加える、
請求項１に記載の操作制御装置。
【請求項３】
前記制御指令生成部は、
前記複数のアームのうちの第１のアームに接続される第１のエンドエフェクタから見た、前記複数のアームのうちの前記第１のアーム以外の第２のアームに接続される第２のエンドエフェクタの相対関係を示す座標変換が一定になるように保持することで、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持する、
請求項１または請求項２に記載の操作制御装置。
【請求項４】
前記制御指令生成部は、
前記エンドエフェクタ間の相対距離と姿勢、目標とする相対位置と姿勢、目標とする相対位置と姿勢から許容する誤差を用いて、両手の関係の制約である保持したい相対位置と姿勢の関係を定義し、逆運動学を加速度次元で解くことで目標関節角加速度、または目標観測角の速度を求め、前記両手の関係の制約を、ヤコビアンまたは行列計算から２次計画問題の形に落とし込み解くことで制御指令となるトルク目標値を生成する、
請求項１または請求項２に記載の操作制御装置。
【請求項５】
前記動作指示に対して、前記操作者が操作可能な自由度を制限する操作自由度制限部、を備え、
前記制御指令生成部は、前記相対関係保持指示部からの指示に応じて、前記自由度が制限された前記動作指示を、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持するように前記エンドエフェクタの目標位置を修正する、
請求項１または請求項２に記載の操作制御装置。
【請求項６】
前記制御指令生成部は、
前記動作指示、作業環境に設置されている撮影装置が撮影した画像のうちの少なくとも１つを用いて、前記操作者の操作意図を推定し、推定した前記操作意図に基づいて前記エンドエフェクタ間の相対関係を一定に保つ指示を出す、
請求項１または請求項２に記載の操作制御装置。
【請求項７】
複数のアームと、前記アームそれぞれに接続されるエンドエフェクタを備えるロボットと、前記ロボットの動作を制御する操作制御装置と、を備え、
前記操作制御装置は、
操作者から前記エンドエフェクタの目標位置を含む動作指示を取得する取得部と、
前記エンドエフェクタ間の相対関係を一定に保つ指示を出す相対関係保持指示部と、
前記相対関係保持指示部からの指示に応じて、取得された前記動作指示を、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持するように前記エンドエフェクタの目標位置を修正し、修正された前記エンドエフェクタの目標位置から前記アームの関節角目標を算出する制御指令生成部と、
を備える操作制御システム。
【請求項８】
複数のアームと、前記アームそれぞれに接続されるエンドエフェクタを備えるロボットの動作を制御する操作制御装置における操作制御方法であって、
取得部が、操作者から前記エンドエフェクタの目標位置を含む動作指示を取得し、
相対関係保持指示部が、前記エンドエフェクタ間の相対関係を一定に保つ指示を出し、
制御指令生成部が、前記エンドエフェクタ間の相対関係を一定に保つ指示に応じて、取得された前記動作指示を、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持するように前記エンドエフェクタの目標位置を修正し、修正された前記エンドエフェクタの目標位置から前記アームの関節角目標を算出する、
操作制御方法。
【請求項９】
複数のアームと、前記アームそれぞれに接続されるエンドエフェクタを備えるロボットの動作を制御する操作制御装置のコンピュータに、
操作者から前記エンドエフェクタの目標位置を含む動作指示を取得させ、
距離保持指示が、前記エンドエフェクタ間の相対関係を一定に保つ指示を出させ、
制御指令生成部が、前記エンドエフェクタ間の相対関係を一定に保つ指示に応じて、取得された前記動作指示を、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持するように前記エンドエフェクタの目標位置を修正させ、修正された前記エンドエフェクタの目標位置から前記アームの関節角目標を算出させる、
プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作制御装置、操作制御システム、操作制御方法、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
操作対象物体に対して作業を行うロボットを、遠隔操作する技術が開発されている（例えば特許文献１参照）。このような作業のタスクは、ロボットの把持部で、作業対象物体を掴ませる。なお、一般的な遠隔操縦ロボットでは、操作者が多自由度アームの手先位置を直接指令する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１８／２１２２２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、複数の多自由度アームを備えた遠隔操縦ロボットに不十分であった。例えば，双腕作業においては、対象物に加えて両手間の相対的な関係を保持することが重要である。従来技術では、これによる操作者への負担増加が避けられなかった。また、対象物によっては、両手関係の保持がタスクの遂行や出来栄えに影響する。このため、従来技術では、操作者の技量への依存が高まるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、操作者の負担および技量への依存が低減することができる操作制御装置、操作制御システム、操作制御方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る操作制御装置は、複数のアームと、前記アームそれぞれに接続されるエンドエフェクタを有するロボットの動作を制御する操作制御装置であって、操作者から前記エンドエフェクタの目標位置を含む動作指示を取得する取得部と、前記エンドエフェクタ間の相対関係を一定に保つ指示を出す相対関係保持指示部と、前記相対関係保持指示部からの指示に応じて、取得された前記動作指示を、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持するように前記エンドエフェクタの目標位置を修正し、修正された前記エンドエフェクタの目標位置から前記アームの関節角目標を算出する制御指令生成部と、を備える操作制御装置である。
【０００７】
（２）（１）の操作制御装置において、前記制御指令生成部は、修正された前記エンドエフェクタの目標位置から前記アームの関節角目標を算出する際に、逆運動学において制約を加えるようにしてもよい。
【０００８】
（３）（１）または（２）の操作制御装置において、前記制御指令生成部は、前記複数のアームのうちの第１のアームに接続される第１のエンドエフェクタから見た、前記複数のアームのうちの前記第１のアーム以外の第２のアームに接続される第２のエンドエフェクタの相対関係を示す座標変換が一定になるように保持することで、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持するようにしてもよい。
【０００９】
（４）（１）から（３）のうちのいずれか１つの操作制御装置において、前記制御指令生成部は、前記エンドエフェクタ間の相対距離と姿勢、目標とする相対位置と姿勢、目標とする相対位置と姿勢から許容する誤差を用いて、両手の関係の制約である保持したい相対位置と姿勢の関係を定義し、逆運動学を加速度次元で解くことで目標関節角加速度、または目標観測角の速度を求め、前記両手の関係の制約を、ヤコビアンまたは行列計算から２次計画問題の形に落とし込み解くことで制御指令となるトルク目標値を生成するようにしてもよい。
【００１０】
（５）（１）から（４）のうちのいずれか１つの操作制御装置は、前記動作指示に対して、前記操作者が操作可能な自由度を制限する操作自由度制限部、を備え、前記制御指令生成部は、前記相対関係保持指示部からの指示に応じて、前記自由度が制限された前記動作指示を、前記エンドエフェクタ間の相対関係を保持するように前記エンドエフェクタの目標位置を修正するようにしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許