経路計画生成装置および該方法ならびにロボット制御装置およびロボットシステム
【課題】本発明は、コミュニケーションにより生じた動作の遷移をスムーズに行う経路計画を生成し得る経路計画生成装置、該方法、ロボット制御装置およびロボットシステムを提供する。
【解決手段】本発明の経路計画作成部２２は、複数のモーションデータを記憶するモーションデータ記憶部３１と、動作の遷移の必要が生じた場合に、各モーションデータについて実行中の一の動作での所定の第１姿勢と他の動作での所定の第２姿勢との距離を求める距離演算部３２と、第１閾値以下の前記距離を与える他の動作のモーションデータを選択する遷移先選択部３３と、第１姿勢までのデータと第２姿勢以降のデータとを連結して新たな経路計画のデータを生成する経路計画部３４とを備え、経路計画部３４は、第１および第２姿勢間の距離が第１閾値以下でこの第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合に第１および第２姿勢間の経路のデータを確率的ロードマップ法で生成する。
【解決手段】本発明の経路計画作成部２２は、複数のモーションデータを記憶するモーションデータ記憶部３１と、動作の遷移の必要が生じた場合に、各モーションデータについて実行中の一の動作での所定の第１姿勢と他の動作での所定の第２姿勢との距離を求める距離演算部３２と、第１閾値以下の前記距離を与える他の動作のモーションデータを選択する遷移先選択部３３と、第１姿勢までのデータと第２姿勢以降のデータとを連結して新たな経路計画のデータを生成する経路計画部３４とを備え、経路計画部３４は、第１および第２姿勢間の距離が第１閾値以下でこの第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合に第１および第２姿勢間の経路のデータを確率的ロードマップ法で生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの経路計画を生成する経路計画生成装置および経路計画生成方法に関する。そして、本発明は、この経路計画生成装置を備えたロボット制御装置およびロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば産業用ロボットやロボットカー等のように、人間に代行して、ある程度自律的に連続した作業を行う機械装置、あるいは、例えばヒューマノイド型ロボットやペットロボット等のように、人間や動物等の生体を模した機械装置であるロボット（ロボットシステム）は、近年、盛んに研究および開発されており、様々な産業分野や、人間社会に導入されつつある。このようなロボットの動作は、ロボットの初期姿勢（動作開始時の姿勢）から最終姿勢（動作終了時の姿勢、目標姿勢）に至る連続な複数の姿勢の経路（経路計画）を与えることによって実現される。このような経路計画は、大別、２つの手法によって与えられている。その１つは、複数の動作に応じた複数の経路計画を予め記憶しておき、制御指令が与えられるとこの制御指令に応じた動作の経路計画が前記複数の経路計画の中から選択される。もう１つは、例えば、確率的ロードマップ法（ランダム化ロードマップ法、例えば、非特許文献１および非特許文献２参照）に代表されるように、制御指令が与えられるとこの制御指令に応じた動作の経路計画が自動的に作成される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】S.M.Lavalle and J.J.Kuffner,Jr.,”Randomized Kinodynamic planning”,Proc of IEEE Int. Conf.on Robotics and Automation,1999
【非特許文献２】James J.Kuffner,Jr.,Steven M.LaValle,”RRT-Connect:An Efficient Approach to Single-Query Path Planning”,In Proc.2000 IEEE Int’l Conf. on Robotics and Automation
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、人間とコミュニケーションを行うロボットでは、そのコミュニケーションとして音声対話だけでなく、インタラクティブな動作としてボディジェスチャも重要である。この人間とのコミュニケーションをすべて想定することは困難であるため、このようなボディジェスチャを実現させる経路計画を、上述した前者のように、すべて予め用意しておくことは、困難である。
【０００５】
その一方で、上述した後者の確率的ロードマップ法では、経路計画を予め用意しておく必要はないが、前記確率的ロードマップ法で作成される経路計画は、初期姿勢から最終姿勢に至る最適化された経路、すなわち、略最短経路であるため、例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作（インタラクションに適した動作）を実現することは、困難である。
【０００６】
特に、人間とのコミュニケーションでは、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じる場合があるため、人間とのコミュニケーションを実現する経路計画の作成は、一層困難である。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる経路計画を生成することができる経路計画生成装置および経路計画生成方法を提供することである。そして、本発明の目的は、この経路計画生成装置を備えるロボット制御装置およびロボットシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる経路計画生成装置は、ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含むモーションデータを複数の動作に対応付けて複数記憶するモーションデータ記憶部と、前記複数の動作における一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記モーションデータ記憶部に記憶されている前記複数のモーションデータのそれぞれについて、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求める距離演算部と、前記距離演算部で求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記所定の第１閾値以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択する遷移先選択部と、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成する経路計画部とを備え、前記経路計画部は、前記第１姿勢と前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって、前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、前記第１姿勢から前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成することを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明の他の一態様にかかる経路計画生成方法は、予め与えられているロボットの複数の動作における一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む、前記複数の動作にそれぞれ対応する複数のモーションデータのそれぞれについて、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求める距離演算ステップと、前記距離演算ステップで求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記所定の第１閾値以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択する遷移先選択ステップと、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成する経路計画生成ステップとを備え、前記経路計画生成ステップは、前記第１姿勢と前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって、前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、前記第１姿勢から前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成することを特徴とする。
【００１０】
このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法では、複数のモーションデータが複数の動作に対応付けて予め与えられる。このため、例えばモーションキャプチャによって、例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作（インタラクションに適した動作）のモーションデータを予め生成しておくことができ、これらモーションデータによってロボットに人間とのコミュニケーションに適した動作を行わせることができる。
【００１１】
そして、このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法では、一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、予め与えられている複数のモーションデータのそれぞれについて、この実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が求められ、この求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、この所定の第１閾値以下の距離を与える他のモーションデータが遷移可能なモーションデータとして選択され、そして、この実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける第１姿勢までのデータと、この選択された他のモーションデータにおける第２姿勢以降のデータとが連結され、新たな経路計画のデータが生成される。ここで、これら第１姿勢までのデータと第２姿勢以降のデータとの連結に当たって、これら第１姿勢と第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって、前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、これら第１姿勢から第２姿勢に至る経路のデータが確率的ロードマップ法によって生成される。このため、このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法は、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合にも、前記予め与えられている複数のモーションデータに基づいて新たな経路計画を生成することができ、しかも、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移する新たな経路計画を自動的に生成することができる。
【００１２】
また、他の一態様では、上述の経路計画生成装置において、前記第２姿勢は、前記他の動作における前半部分の姿勢であることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、第２姿勢が他の動作における前半部分の姿勢に限定されることによって、情報処理量が軽減され、より短時間で遷移可能なモーションデータを選択することが可能となる。ひいては、人間とのコミュニケーションの際に、人間の働きかけに対して遅れの少ない応答が可能となり、人間とのコミュニケーションにより適した動作となる。
【００１４】
そして、本発明の他の一態様にかかる経路計画生成装置は、ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含むモーションデータを複数の動作に対応付けて複数記憶するモーションデータ記憶部と、前記複数の動作の中から見本動作が見本動作として指定された場合に、前記指定された一の動作に類似する動作を類似動作として前記モーションデータ記憶部に記憶されている前記複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索する類似動作探索部と、前記類似動作探索部で探索された類似動作で前記ロボットを動作させた場合におけるロボットの所定の部分の軌跡から構成される凸包内に目標位置を設定する目標位置設定部と、前記目標位置設定部で設定された前記目標位置について、前記類似動作探索部で探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成する類似動作合成部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明の他の一態様にかかる経路計画生成方法は、予め与えられているロボットの複数の動作の中から一の動作が見本動作として指定された場合に、前記指定された見本動作に類似する動作を類似動作として、前記ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索する類似動作探索ステップと、前記類似動作探索ステップで探索された類似動作で前記ロボットを動作させた場合におけるロボットの所定の部分の軌跡から構成される凸包内に目標位置を設定する目標位置設定ステップと、前記目標位置設定ステップで設定された前記目標位置について、前記類似動作探索ステップで探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成する類似動作合成ステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法では、複数のモーションデータが複数の動作に対応付けて予め与えられる。このため、上述したように、前記人間とのコミュニケーションに適した動作のモーションデータを予め生成しておくことができ、これらモーションデータによってロボットに人間とのコミュニケーションに適した動作を行わせることができる。
【００１７】
そして、このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法では、類似動作がＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間されることによって合成されるので、例えばＫｏｖａｒの再帰的な類似動作探索法のように重み係数の最適化を行う必要がない。このため、このような構成の経路計画生成装置は、情報処理量が軽減され、より短時間で類似動作の合成が可能となる。ひいては、人間とのコミュニケーションの際に、人間の働きかけに対して遅れの少ない応答が可能となり、人間とのコミュニケーションにより適した動作となる。
【００１８】
また、他の一態様では、上述の経路計画生成装置において、前記目標位置と前記類似動作合成部で合成された合成動作による合成位置との偏差が所定の第３閾値以上である場合には、確率的ロードマップ法によって前記合成動作を補正する合成動作補正部をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、確率的ロードマップ法によって前記合成動作が補正されるので、より精度よい合成動作を生成することが可能となる。
【００２０】
そして、本発明の他の一態様にかかるロボット制御装置は、上述のいずれかの経路計画生成装置と、前記経路計画生成装置から出力されるモーションデータに従った動作をロボットにさせる制御信号を生成して出力する制御信号出力部とを備えることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる経路計画の制御信号をロボットへ出力することができるロボット制御装置が提供される。
【００２２】
そして、本発明の他の一態様にかかるロボットシステムは、ロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御部とを備え、前記ロボット制御部は、上述のロボット制御装置であることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができるロボットシステムが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる経路計画生成装置および経路計画生成方法は、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる経路計画を生成することができる。本発明にかかるロボット制御装置は、前記或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる経路計画の制御信号をロボットへ出力することができる。そして、本発明にかかるロボットシステムは、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態におけるロボットシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット部を示す図である。
【図３】第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態のロボット制御部におけるモーショングラフを示す図である。
【図５】モーショングラフの生成によって連結されたモーションデータによるロボット部の動作例を示す図である。
【図６】第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態のロボットシステムにおける遷移可能なモーションデータの探索処理を説明するための図である。
【図８】第１実施形態のロボットシステムにおける新経路計画生成の処理を示すフローチャートである。
【図９】第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット部の動作例を示す図である。
【図１０】第２実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】第２実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】目標動作および類似動作の一例を説明するための図である。
【図１３】偏差補正前における、目標位置に対応する合成動作による位置を示す図である。
【図１４】確率的ロードマップ法による補正後の合成動作の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、実施形態におけるロボットシステムの構成を示すブロック図である。図２は、第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット部を示す図である。図２（Ａ）は、ロボット部１の外観を示し、図２（Ｂ）は、ロボット部１をモデル化したシミュレーションモデルの外観を示す。図３は、第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の構成を示すブロック図である。図４は、第１実施形態のロボット制御部におけるモーショングラフを示す図である。図５は、モーショングラフの生成によって連結されたモーションデータによるロボット部１の動作例を示す図である。
【００２８】
ロボットシステムＳＡは、例えば産業用ロボットやロボットカー等のように、人間に代行して、ある程度自律的に連続した作業を行う機械装置、あるいは、例えばヒューマノイド型ロボットやペットロボット等のように、人間や動物等の生体を模した機械装置であって、人間とコミュニケーションを行う装置であり、例えば、図１に示すように、機構のロボット部１と、ロボット部１を制御するロボット制御部２Ａとを備えて構成される。
【００２９】
ロボット部１は、ある程度自律的に連続した作業を行う機械装置、あるいは、人間や動物等の生体を模した機械装置であるロボット本体であり、例えば、複数のリンク部材（支持部材、線状の部材）と、前記複数のリンク部材のうちの一のリンク部材を他のリンク部材に所定の自由度で連結する１または複数の連結部材と、前記一のリンク部材および前記他のリンク部材を相対的に移動させる１または複数の駆動部と、ロボット制御部２Ａから入力された制御信号に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御部とを備えて構成される。ロボット部１は、１対のリンク部材と、前記１対のリンク部材を連結する連結部材と、前記１対のリンク部材を互いに相対的に移動させる駆動部とを備えて構成される単関節ロボットであってもよく、あるいは、複数のリンク部材と、前記複数のリンク部材のうちの一のリンク部材を他のリンク部材に連結する複数の連結部材と、前記一のリンク部材および前記他のリンク部材を相対的に移動させる複数の駆動部とを備えて構成される多関節ロボットであってもよい。このようなロボット部１は、一具体例として、図２（Ａ）に示す、（株）ココロのヒューマノイドロボットであるアクトロイドＳＩＴを挙げることができる。
【００３０】
ロボット制御部２Ａは、ロボット部１が所定の動作を行うようにロボット部１を制御する装置であり、例えば、図３に示すように、一の動作の実行中に他の動作へ遷移指令を受け付ける入力部２１と、入力部２１で前記遷移指令を受け付けた場合に、前記実行中の動作から遷移可能な動作を選択してロボット部１の経路計画を生成する経路計画生成部２２と、経路計画生成部２２から出力される経路計画に従った動作をロボット部１に行わせる制御信号を生成して出力する制御信号出力部２３とを備えて構成される。
【００３１】
入力部２１は、人間とのコミュニケーションを図るための装置であり、例えば、音声を入力するための音声入力部と、前記音声入力部に入力された音声の意味を解析する音声解析部と、前記音声解析部で解析した音声の意味が実行中の動作と異なる他の動作をロボット部１に要求するものであるか否かを判断し、この判断の結果、前記他の動作を要求するものである場合にイベント信号を出力するイベント出力部とを備えて構成される。また例えば、入力部２１は、人間の動作を入力すべく、光学系によって捉えた光像を撮像するカメラ部と、前記カメラ部で撮像された人間の動作の意味を解析する動作解析部と、前記動作解析部で解析した人間の動作の意味が実行中の動作と異なる他の動作をロボット部１に要求するものであるか否かを判断し、この判断の結果、前記他の動作を要求するものである場合にイベント信号を出力するイベント出力部とを備えて構成される。実行中の動作と異なる他の動作をロボット部１に要求するものは、予めロボット制御部２Ａに記憶され、登録される。また例えば、入力部２１は、キーボードや所定のスイッチを備え、前記他の動作を直接的に入力する入力装置であってもよい。
【００３２】
経路計画生成部２２は、ロボット部１の経路計画を生成する装置であり、例えば、図３に示すように、モーションデータ記憶部３１と、距離演算部３２と、遷移先選択部３３と、経路計画部３４とを備えて構成される。
【００３３】
モーションデータ記憶部３１は、ロボット部１が行う複数の動作に対応する複数のモーションデータを記憶するものである。前記複数の動作には、例えばあいさつ動作、肯定動作、否定動作および手差し動作等の、人間とのコミュニケーションを図るための動作が含まれる。モーションデータは、ロボット部１を動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む。モーションデータの各データは、例えば、３次元ｘｙｚ座標系におけるロボット部１の各関節位置を示すデータであって良く、ロボット部１の各関節角度を各座標軸とする多次元座標系におけるロボット部１の各関節角度を示すデータであって良い。このようなモーションデータの各データが動作（モーション）を特定し識別するための識別子（動作識別子、モーション識別子）に対応付けられて経路計画の経路順にモーションデータ記憶部３１に記憶される。
【００３４】
ロボット部１の各リンク部材の長さ（各関節間の距離）は、ロボット部１が与えられれば一意に決定されるので、このような３次元ｘｙｚ座標系におけるデータと、多次元座標系におけるデータとは、相互に変換することが可能であり、また、例えばヒューマノイド型ロボットにおける手先位置の座標やロボットアームにおけるアームの先端位置等のロボット部１における任意の部分（部位）の位置も演算可能である。
【００３５】
複数のモーションデータは、モーショングラフを形成可能な形式でモーションデータ記憶部３１に記憶される。モーショングラフは、例えば、図４に示すように、モーションデータの各姿勢（初期姿勢、中間姿勢および最終姿勢）が各ノード（初期ノード、中間ノードおよび最終ノード）に割り当てられており、初期姿勢から中間姿勢を介して最終姿勢に至る経路がこれら各ノードを前記経路に従ってアークで結ぶことによって表記された有向グラフである。各ノードは、図４では、○で表記されており、各アークは、矢印付きの線分で表記されている。図４に示すモーショングラフは、１７種類の動作に対応する１７個のモーションデータから構成されており、図４には、これら１７個の各モーションデータを識別し特定するために、ノードを表す○内に、１７個の各モーションデータに対応する番号がそのモーション識別子として記載されている。したがって、例えば、モーションデータ記憶部３１には、アークを表すアーク情報として、各ノードを識別し特定するための識別子（ノード識別子）と前記ノード識別子のノードにおける連結先のノードのノード識別子が互いに対応付けられて記憶される。
【００３６】
そして、モーショングラフでは、図４に示すように、各ノード間の各姿勢における所定の距離がそれぞれ演算され、この演算された各ノード間の各距離が所定の第２閾値ｔｈ２以下である場合に、連結可能なノードとして、その距離が所定の第２閾値ｔｈ２以下である１対のノード間にアークが生成されている。例えば、図４に破線で囲うことで示すように、第１１番目のモーションデータは、中間姿勢における所定の姿勢（ノードＮ１１−２）で、第２番目のモーションデータにおける中間姿勢における所定の姿勢（ノードＮ２−２）と連結可能であるとともに、第１０番目のモーションデータにおける中間姿勢における所定の姿勢（ノードＮ１０−３）と連結可能である。
【００３７】
前記所定の第２閾値ｔｈ２は、後述の所定の第１閾値ｔｈ１よりも小さい値であり、次の式１（式１−１、式１−２）に示す１対のノード間の線形補間によって、例えば姿勢が飛ぶような不自然な動作や自己干渉動作等のように、人間とのコミュニケーションを図るための動作として不適当な動作を生じることなく、前記１対のノードにおける一方の姿勢から他方の姿勢へ遷移する場合における中間姿勢のデータを生成可能な値である。
Ｃｋ＝α（ｋ）Ａｉ＋ｋ＋（１−α（ｋ））Ｂｊ−ｍ＋１＋ｋ ・・・（１−１）
α（ｋ）＝２（（ｋ＋１）／ｍ）３−３（（ｋ＋１）／ｍ）２＋１ ・・・（１−２）
ここで、Ａｉは、動作Ａにおけるｉ番目の姿勢であり、Ｂｊは、動作Ｂにおけるｊ番目の姿勢であり、Ｃｋは、ｋ番目の補間動作Ｃ（｜Ｃ｜＝ｍ）である。
【００３８】
一例として、このようなモーショングラフの生成によって連結されたモーションデータによるロボット部１の動作の様子を図５に示す。図５には、第１１番目のモーションデータに対応する動作（図５中左側）において、そのノードＮ１１−２の中間姿勢から第２番目のモーションデータに対応する動作におけるノードＮ２−２の中間姿勢へ遷移し、その中間姿勢以降の、第２番目のモーションデータに対応する動作を行う様子（図５中右側上段）、第１０番目のモーションデータに対応する動作におけるノードＮ１０−３の中間姿勢へ遷移し、その中間姿勢以降の、第１０番目のモーションデータに対応する動作を行う様子（図５中右側中段）、および、前記ノードＮ１１−２の中間姿勢以降の、第１１番目のモーションデータに対応する動作を行う様子（図５中右側下段）が示されている。
【００３９】
モーションデータ記憶部３１には、各モーショングラフにおける各ノード間の各姿勢における各距離も記憶されることが好ましい。
【００４０】
なお、１対のノード間における各姿勢（第１姿勢および第２姿勢）間における所定の距離は、例えば、単関節ロボットである場合には前記第１姿勢の前記関節位置と前記第２姿勢の前記関節位置との間の距離であり、そして、多関節ロボットである場合には前記第１姿勢の各関節位置とこれに対応する前記第２姿勢の各関節位置とのそれぞれの間における各距離の和である。また、前記所定の距離の代わりに、第１姿勢と第２姿勢との類似度が演算されてもよく、ロボット部１が前記アクトロイドＳＩＴである場合では、前記空気圧アクチュエータの指令値を用いて類似度が演算されてもよい。類似度は、例えば、前記所定の距離の逆数である。
【００４１】
第１実施形態のモーションデータ記憶部３１には、ノード識別子と、前記ノード識別子のノードに対応する姿勢の属するモーションのモーション識別子と、前記ノード識別子のノードに対応する姿勢（初期姿勢、中間姿勢、最終姿勢）を表すモーションデータのデータ（座標データおよび経路計画における経路順）と、前記ノード識別子のノードにおける連結先のノードのノード識別子と、前記ノード識別子のノードに対応する姿勢および前記ノード識別子のノードにおける連結先のノードに対応する姿勢間の距離（１対のノード間における各姿勢間の距離）とが互いに対応付けられて記憶される。
【００４２】
距離演算部３２は、複数の動作における一の動作をロボット部１に実行させている間に他の動作へ遷移する必要が生じると、モーションデータ記憶部３１に記憶されている複数のモーションデータのそれぞれについて、この実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求めるものである。複数の動作における一の動作をロボット部１に実行させている間に他の動作へ遷移する必要が生じたか否かは、本実施形態では、入力部２１より前記イベント信号を受け付けた否かによって判断され、入力部２１より前記イベント信号を受け付けた場合に、複数の動作における一の動作をロボット部１に実行させている間に他の動作へ遷移する必要が生じた場合と判断される。他のモーションデータは、モーションデータ記憶部３１に記憶されている複数のモーションデータのうちの、実行中の一の動作に対応するモーションデータを除くモーションデータである。
【００４３】
距離演算部３２における前記第１姿勢と前記第２姿勢との間における距離を求めることは、前記第１姿勢と前記第２姿勢との間における距離を実際に演算しても良いが、本実施形態では、上述したように、各姿勢間の各距離が予めモーションデータ記憶部３１に記憶されているので、これに対応する距離をモーションデータ記憶部３１から読み込むことで実現される。
【００４４】
遷移先選択部３３は、距離演算部３２で求められた距離が所定の第１閾値ｔｈ１以下である場合に、この所定の第１閾値ｔｈ１以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択するものである。
【００４５】
この所定の第１閾値ｔｈ１は、前記所定の第２閾値ｔｈ２よりも大きい値であり、１対の姿勢（第１および第２姿勢）においてどの程度の範囲まで第１姿勢から第２姿勢への遷移を認めるか否かを設定する値であり、その値が大きくなるに従って第１姿勢から第２姿勢への遷移を認める範囲が広くなり、言い換えれば、遷移先のモーションデータの広狭を設定する値であり、その値が大きくなるに従って遷移先のモーションデータが広くなり、多くなる。この所定の第１閾値ｔｈ１は、ロボットシステム１の仕様等によって適宜に設定される。
【００４６】
経路計画部３４は、実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、遷移先選択部３３で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成するものである。そして、注目すべきは、本実施形態の経路計画部３４は、前記第１姿勢と遷移先選択部３３で選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値ｔｈ１以下であって前記所定の第２閾値ｔｈ２以上である場合に、前記第１姿勢から遷移先選択部３３で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成する。
【００４７】
制御信号出力部２３は、経路計画生成部２２から入力された経路計画に従った動作をロボット部１にさせるべく、経路計画生成部２２から入力される経路計画のデータをロボット部１の構成に応じてロボット部１で処理可能なデータに変換して制御信号として出力する装置である。例えば、ロボット部１の前記駆動部が空気圧アクチュエータである場合には、制御信号出力部２３は、空気圧アクチュエータに対応した信号に変換する。また例えば、ロボット部１の前記駆動部が電磁式モータである場合には、制御信号出力部２３は、電磁式モータに対応した信号に変換する。
【００４８】
このような経路計画生成部２２は、例えばマイクロコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータおよびディスクトップ型パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって構成可能であり、所定の経路計画生成プログラムを実行させることによってコンピュータに機能的に距離演算部３２、遷移先選択部３３および経路計画部３４が構成される。
【００４９】
次に、第１実施形態のロボットシステム２Ａの動作について説明する。図６は、第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の動作を示すフローチャートである。図７は、第１実施形態のロボットシステムにおける遷移可能なモーションデータの探索処理を説明するための図である。図８は、第１実施形態のロボットシステムにおける新経路計画生成の処理を示すフローチャートである。図９は、第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット部の動作例を示す図である。
【００５０】
ロボットシステム２Ａは、例えば図略の電源スイッチの投入や起動命令の受付等によって起動し、ロボット部１は、ロボット制御部２Ａの制御に従った動作を始める。ロボットシステムＳＡは、人間に出会うと必要に応じて前記人間とコミュニケーションを図り、モーションデータ記憶部３１に記憶されているモーションデータに基づいて前記コミュニケーションの種類に応じた所定の動作を実行する。そして、前記人間とコミュニケーションによって前記所定の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、この動作の実行中にロボット制御部２Ａの入力部２１から経路計画生成部２２へイベント信号が出力される。このイベント信号が入力されると、ロボット制御部２Ａの経路計画生成部２２は、次のように動作する。
【００５１】
図６において、まず、ステップＳ１１では、距離演算部３２によって、モーションデータ記憶部３１に記憶されている複数のモーションデータのそれぞれについて、この実行中の前記所定の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が求められる。
【００５２】
より具体的には、図７に示すように、モーションデータ記憶部３１に記憶されている複数のモーションデータの中から１つのモーションデータ、例えば動作ｂのモーションデータが選択され、実行中の動作ａに対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点（要遷移発生時点ｔ１）以降の第１姿勢、例えばノードＮａ−ｐの姿勢が選択され、動作ｂのモーションデータにおける複数の姿勢の中から１つの姿勢、例えばノードＮｂ−１が第２姿勢として選択され、この第１姿勢（ノードＮａ−ｐ）と第２姿勢（ノードＮｂ−１）との距離が求められる。そして、この距離が動作ｂのモーションデータにおける各姿勢（ノードＮｂ−１、ノードＮｂ−２、・・・）についてそれぞれ求められ、さらに、この距離がモーションデータ記憶部３１に記憶されている各モーションデータについてそれぞれ求められる。
【００５３】
前記要遷移発生時点ｔ１の第１姿勢は、要遷移発生時点ｔ１直後の姿勢であってもよく、要遷移発生時点ｔ１と第１姿勢として選択された姿勢との間に１または複数の姿勢があってもよく、要遷移発生時点ｔ１以降の姿勢であればいずれの姿勢であってよい。図７に示す例では、要遷移発生時点ｔ１以降の２番目の姿勢が第１姿勢として選択されている。例えば、前記要遷移発生時点ｔ１の第１姿勢は、新たな経路計画の生成に必要な情報処理時間を考慮して適宜に決定される。
【００５４】
前記第１姿勢との間の距離を求める第２姿勢は、動作ｂのモーションデータ（他のモーションデータ）のすべての各姿勢であってもよいが、動作ｂ（他の動作ｂ）の所定範囲の姿勢（接続可能範囲の姿勢）、例えば図７に示すように、動作ｂ（他の動作）における前半部分の姿勢に限定されてもよい。このように第２姿勢の範囲を限定することによって、情報処理量が軽減され、より短時間で遷移可能なモーションデータを選択することが可能となる。ひいては、人間とのコミュニケーションの際に、人間の働きかけに対して遅れの少ない応答が可能となり、人間とのコミュニケーションにより適した動作となる。
【００５５】
続いて、ステップＳ１２では、遷移先選択部３３によって、この距離演算部３２で求められた距離が所定の第１閾値ｔｈ１以下であるか否かが判断され、前記距離が所定の第１閾値ｔｈ１以下である場合に、この所定の第１閾値ｔｈ１以下の距離を与える前記他のモーションデータが遷移可能なモーションデータとして選択される。
【００５６】
続いて、ステップＳ１３では、経路計画部３４によって、実行中の前記所定の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、遷移先選択部３３で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータが生成される。例えば、図７において、ノードＮａ−ｐの第１姿勢がノードＮｂ−ｑの第２姿勢に遷移可能であるとすると、動作ａのモーションデータにおけるノードＮａ−ｐまでのデータに、動作ｂのモーションデータにおけるノードＮｂ−ｑ以降のデータが連結され、新たな経路計画の経路を表すデータが生成される。
【００５７】
そして、この新たな経路計画の生成において、経路計画部３４によって、図８に示すように、まず、ステップＳ２１では、前記第１姿勢と第２姿勢との間における距離が判断される。この判断の結果、前記距離が第２閾値ｔｈ２未満である場合では、ステップＳ２２の処理が実行され、上述した式１（式１−１、式１−２）で線形補間によって前記第１姿勢と第２姿勢との間の姿勢のデータが生成されて補完され、前記第１姿勢と第２姿勢とが連結される。一方、前記判断の結果、前記距離が第１閾値ｔｈ１以下であって第２閾値ｔｈ２以上である場合では、ステップＳ２３の処理が実行され、確率的ロードマップ法によって前記第１姿勢と第２姿勢との間の姿勢のデータが生成されて補完され、前記第１姿勢と第２姿勢とが連結される。
【００５８】
確率的ロードマップ法は、上述の非特許文献１や非特許文献２等に開示されているように公知の手法である。確率的ロードマップ法では、大略、次のように処理される。まず、ロボット部１の作業可能（動作可能）な作業空間の情報や作業不可能（動作不可能）な障害空間の情報が予め与えられ、前記第１姿勢がスタート位置（初期位置）に設定され、前記第２姿勢がゴール位置（目標位置）に設定される。これらスタート位置とゴール位置との間にランダムに複数の中間点が仮設定され、これら複数の中間点の中から所定の評価関数の値、例えば作業可能な程度を示す可操作度に従って最適な中間点が選択される。続いて、スタート位置から前記中間点の位置へ向けて軌道が伸ばされ、干渉（障害、接触）が生じるとその位置で軌道が止められる。同様に、ゴール位置から前記中間点の位置へ向けて軌道が伸ばされ、干渉が生じるとその位置で軌道が止められる。軌道が止まった各位置がそれぞれ新たなスタート位置およびゴール位置とされ、最初のスタート位置から最初のゴール位置まで軌道が連結されるまで、上記処理が繰り返される。
【００５９】
なお、ロボット部１が図２（Ａ）に示すアクトロイドＳＩＴである場合では、確率的ロードマップ法における前記干渉の判定には、図２（Ｂ）に示すＯｐｅｎ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅ（ＯＤＥ）を用いて作成された物理モデルが利用された。
【００６０】
そして、新たな経路計画が生成されると、この新たな経路計画に従ってロボット制御部２Ａは、ロボット部１を制御し、ロボット部１は、この新たな経路計画に従った動作を行う。
【００６１】
第１実施形態のロボットシステム２Ａにおけるロボット部１の動作例を図９に示す。図５と図９とを対比すると分かるように、モーショングラフの生成では、自己干渉によって連結することができなかった動作が、図９の紙面右から２列目に示すように、自己干渉を起こすことなく、かつ、違和感のなく連結されている。
【００６２】
以上、説明したように、第１実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２では、複数のモーションデータが複数の動作に対応付けて予めモーションデータ記憶部３１に記憶され与えられている。このため、本実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２は、例えばモーションキャプチャによって、例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作（インタラクションに適した動作）のモーションデータを予め生成しておくことができ、これらモーションデータによってロボットに人間とのコミュニケーションに適した動作を行わせることができる。
【００６３】
そして、第１実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２では、上述のように動作することで新たな経路計画が生成される。このため、本実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２は、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合にも、前記予め与えられている複数のモーションデータに基づいて新たな経路計画を生成することができ、しかも、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移する新たな経路計画を自動的に生成することができる。
【００６４】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２実施形態）
例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作を実現する手段の１つとして、複数のモーションデータの中に存在する複数の類似動作を用いることによって内挿動作や外挿動作を実現する方法があり、例えば、Ｋｏｖａｒらの再帰的な類似動作探索を用いた動作合成方法がある（例えば、文献１；L.Kovar, and M.Gleicher. “Automated extraction and parameterization of motions in large data sets.”,ACM Trans.on Graphics,vol.23,no.3,pp.559-568,2004.参照）。
【００６５】
このＫｏｖａｒらの手法では、類似動作の合成を行う際に、例えば予め設定されたロボットの所定の部位における目標３次元位置等の合成動作と目標動作とのパラメータ誤差が最小になるように、重み係数の最適化を行っている。しかしながら、モーショングラフ中に現れる目標動作と想定される動作パラメータのあらゆる組に対して、この最適化計算を行うことは、困難である。特に、ヒューマノイド型ロボットは、多関節であり、その動作は、多様であるから、さらに困難である。
【００６６】
本実施形態にかかる経路計画生成部４２、これを用いたロボット制御部２ＢおよびロボットシステムＳＢは、この点を改善したものであり、より短時間で経路計画を作成することができるものである。
【００６７】
第２実施形態のロボットシステムＳＢは、第１実施形態のロボットシステムＳＡと同様に、機構のロボット部１と、ロボット部１を制御するロボット制御部２Ｂとを備えて構成される。ロボット部１は、第１実施形態のロボットシステムＳＡのロボット部１と同様である。
【００６８】
図１０は、第２実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の構成を示すブロック図である。ロボット制御部２Ｂは、ロボット部１が所定の動作を行うようにロボット部１を制御する装置であり、例えば、図１０に示すように、見本動作の選択指示や目標位置（動作パラメータ）の設定指示を受け付ける入力部４１と、入力部２１で前記見本動作の選択指示を受け付けた場合に、予め与えられているロボット部１の複数の動作の中から前記見本動作に類似する類似動作を探索して合成することによってロボット部１の経路計画を生成する経路計画生成部４２と、経路計画生成部４２から出力される経路計画に従った動作をロボット部１に行わせる制御信号を生成して出力する制御信号出力部４３とを備えて構成される。制御信号出力部４３は、第１実施形態のロボットシステムＳＡの制御信号出力部４３と同様である。
【００６９】
本実施形態の動作は、一連の複数の姿勢から成る動作であってもよく、また、１つの姿勢であってもよい。１つの姿勢は、一連の複数の姿勢から成る動作のうちで初期姿勢と最終姿勢とが一致する場合（中間姿勢がある場合は中間姿勢もこれら各姿勢に一致する場合）であるから、一連の複数の姿勢から成る動作の一態様である。
【００７０】
入力部４１は、外部からデータを入力するための装置であり、例えば、キーボードやマウスやタッチペン等の入力装置である。
【００７１】
前記見本動作の選択は、例えば、モーション識別子を例えばキーボード等の入力部４１から入力することによって行われる。また例えば、ロボット制御部２Ｂは、モニタ等の画像を表示する画像表示装置をさらに備え、前記画像表示装置に表示された動作の画像を例えばマウスやタッチペン等の入力部４１で指定することによって行われる。このように入力部４１は、見本動作を受け付ける見本動作入力部として機能する。
【００７２】
前記目標位置は、前記類似動作でロボット部１を動作させた場合におけるロボット部１の所定の部分（部位）の軌跡から構成される凸包内（多角形内）に設定される。前記目標位置の設定指示は、例えば、この目標位置の例えば座標値を入力部４１から入力することによって行われる。また例えば、ロボット制御部２Ｂは、モニタ等の画像を表示する画像表示装置をさらに備え、前記画像表示装置に、前記類似動作でロボット部１を動作させた場合におけるロボット部１の所定の部分（部位）の軌跡から構成される凸包を表示させ、その凸包内の位置を例えばマウスやタッチペン等の入力部４１で指定することによって行われる。このように入力部４１は、目標位置の設定指示を受け付ける目標位置入力部として機能する。
【００７３】
経路計画生成部２２は、ロボット部１の経路計画を生成する装置であり、例えば、図１０に示すように、モーションデータ記憶部５１と、類似動作探索部５２と、類似動作合成部５３と、合成動作補正部５４とを備えて構成される。
【００７４】
モーションデータ記憶部５１は、第１実施形態のモーションデータ記憶部３１と同様であり、ロボット部１が行う複数の動作に対応する複数のモーションデータを記憶するものである。
【００７５】
類似動作探索部５２は、入力部４１を介して見本動作を受け付けると、この指定された見本動作に類似する動作を類似動作として、モーションデータ記憶部５１に記憶されている複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索するものである。
【００７６】
類似動作探索部５２は、例えば、見本動作における各姿勢のそれぞれについて、前記複数の動作における一の動作の各姿勢との間の所定の各距離をそれぞれ求める全姿勢間距離演算部と、前記全姿勢間距離演算部で演算された各距離が予め設定された所定の第４閾値ｔｈ４以下である場合に、前記一の動作を前記見本動作に類似する動作であると判定する類似判定部とを備え、前記全姿勢間距離演算部による距離演算と前記類似判定部による類似判定とを、モーションデータ記憶部５１に記憶されている複数のモーションデータのそれぞれについて行う。すなわち、この類似動作探索では、見本動作の各姿勢および前記一の動作の各姿勢におけるすべての姿勢の組合せについて、その姿勢間の所定の距離が求められ、これら各姿勢間の所定の距離がすべて前記所定の第４閾値ｔｈ４以下である場合に、前記一の動作が類似動作であると判定される。前記所定の距離は、第１実施形態において説明した前記所定の距離と同様である。また、前記所定の第４閾値ｔｈ４は、類似範囲を規定する値であり、第４閾値ｔｈ４の値が大きくに従って類似する度合いが小さくなる。前記所定の第４閾値ｔｈ４は、例えば、ロボットシステムＳＢの仕様に応じて適宜に設定される。
【００７７】
類似動作合成部５３は、入力部４１を介して設定された目標位置について、類似動作探索部５２で探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成するものである。
【００７８】
Ｗｅｌｓｃｈの重み関数ｗｉは、類似動作の動作パラメータをｐ１，・・・，ｐｋとし、目的とする合成動作の動作パラメータを＜ｐ＞とすると、式２で表される。
Ｗｉ＝（ｅｘｐ（−Ｄ（＜ｐ＞，ｐｉ）２／ｃ）／Σｅｘｐ（−Ｄ（＜ｐ＞，ｐｊ）２／ｃ）
・・・（２）
ただし、Σは、ｊ＝１からｋまでの和である。ｃは、目標位置（動作パラメータ）の分散に関連した定数であり、実験によって適宜に設定される。
【００７９】
合成動作補正部５４は、目標位置と類似動作合成部５３で合成された合成動作による合成位置との偏差が所定の第３閾値ｔｈ３以上である場合には、上述の確率的ロードマップ法によって前記合成動作を補正するものである。
【００８０】
このような経路計画生成部４２は、例えばマイクロコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータおよびディスクトップ型パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって構成可能であり、所定の経路計画生成プログラムを実行させることによってコンピュータに機能的に類似動作探索部５２、類似動作合成部５３および合成動作補正部５４が構成される。
【００８１】
次に、第２実施形態のロボットシステム２Ｂの動作について説明する。図１１は、第２実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の動作を示すフローチャートである。図１２は、目標動作および類似動作の一例を説明するための図である。図１２（Ａ）は、目標動作を示し、図１２（Ｂ）は、その類似動作を示す。図１３は、偏差補正前における、目標位置に対応する合成動作による位置を示す図である。図１３の横軸は、ｍｍ単位で示すｘ方向の位置座標であり、その縦軸は、ｍｍ単位で示すｘ方向の位置座標である。また、＋は、goal of quary motionを表し、×は、goal of synthesized motionを表し、□は、goal of similar motionを表し、△は、goal of corrected motionを表す。図１４は、確率的ロードマップ法による補正後の合成動作の一例を説明するための図である。
【００８２】
図１１において、まず、ステップＳ３１では、入力部４１を介して見本動作が入力され、指定される。例えば、ロボット制御部２Ｂは、前記画像表示装置をさらに備えており、例えば図１２（Ａ）に示すようにロボット部１のシミュレーションモデルでロボット部１の所定の動作における初期姿勢（initial pose）から最終姿勢（goal pose）までの一連の各姿勢が前記画像表示装置に表示され、図１２（Ａ）に示す例では、前記画像表示装置に表示された各姿勢の画像のうちから、入力部４１を用いて初期姿勢Ａが見本動作Ａとして指定される。これによって入力部４１を介して見本動作Ａが入力され、指定される。図１２ないし図１４に示す例は、ロボット部１がアクトロイドＳＩＴであってその手先の３次元位置を動作パラメータとする合成動作の生成を行った場合を示している。
【００８３】
続いて、ステップＳ３２では、入力部４１を介して見本動作Ａを受け付けると、類似動作探索部５２によって、この指定された見本動作Ａに類似する動作が、類似動作として、モーションデータ記憶部５１に記憶されている複数のモーションデータに基づいて複数の動作の中から探索される。この類似動作探索処理によって、例えば図４に示す１７個の動作に対応する複数のモーションデータの中から、図１２（Ｂ）に示す５個の動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが類似動作として探索された。
【００８４】
続いて、ステップＳ３３では、類似動作合成部５３によって、類似動作探索部５２で探索された類似動作に対し、前記式２で表すＷｅｌｓｃｈの重み関数によって、類似動作の重み係数ｗｉが演算される。図１２に示す例では、類似動作探索部５２で探索された各類似動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに対し、各類似動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの重み係数ｗｉが演算される。
【００８５】
続いて、ステップＳ３４では、入力部４１を介して目標位置が入力され、設定される。例えば、前記画像表示装置に、ステップＳ３３で探索された類似動作でロボット部１を動作させた場合におけるロボット部１の所定の部分（部位、図１２に示す例では手先）の軌跡から構成される凸包が表示され、その凸包内の位置が例えばマウスやタッチペン等の入力部４１で指定される。これによって入力部４１を介して目標位置が入力され、設定される。
【００８６】
続いて、ステップＳ３５では、類似動作合成部５３によって、ステップＳ３４で設定された目標位置について、類似動作探索部５２で探索された類似動作の重み係数ｗｉを用いた補間を行うことによって、この類似動作探索部５２で探索された類似動作が合成される。図１２に示す例では、これら各類似動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの重み係数ｗｉを用いた補間を行うことによって、各類似動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが合成される。この結果が図１３に示されている。図１３に示すように、本来の目標位置から、ユークリッド距離で平均２４．６４ｍｍの偏差で、合成動作が生成されている。
【００８７】
続いて、ステップＳ３６では、合成動作補正部５４によって、合成動作の補正が必要であるか否かが判定される。より具体的には、合成動作補正部５４によって、目標位置と類似動作合成部５３で合成された合成動作による合成位置との偏差が所定の第３閾値ｔｈ３以上であるか否かが判断され、この判断の結果、前記偏差が前記所定の第３閾値ｔｈ３以上である場合には、合成動作の補正が必要であると判定され（ＹＥＳ）、一方、前記偏差が前記所定の第３閾値ｔｈ３未満である場合には、合成動作の補正が必要ではないと判定される（ＮＯ）。
【００８８】
ステップＳ３６で合成動作の補正が必要であると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ３７の処理が実行される。ステップＳ３７では、合成動作補正部５４によって、確率的ロードマップ法によって合成動作が補正される。図１２および図１３に示す例について合成動作の補正を行うと、すべての目標位置に対し完全に一致する合成動作が生成された。そのうちの２種類の目標３次元位置Ｇ，Ｈの場合に対して合成動作を生成した例を図１４に示す。
【００８９】
一方、ステップＳ３６で合成動作の補正が必要ではないと判定された場合（ＮＯ）には、本合成動作の生成処理が終了される。なお、このステップＳ３６で合成動作の補正が必要ではないと判定された場合（ＮＯ）に、合成動作補正部５４によって、上述の式１（式１−１、式１−２）による線形補間によって合成動作を補正するように経路計画生成部４２が構成されてもよい。
【００９０】
以上、説明したように、第２実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２では、複数のモーションデータが複数の動作に対応付けて予めモーションデータ記憶部５１に記憶され与えられている。このため、本実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２は、例えばモーションキャプチャによって、例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作（インタラクションに適した動作）のモーションデータを予め生成しておくことができ、これらモーションデータによってロボットに人間とのコミュニケーションに適した動作を行わせることができる。
【００９１】
そして、第２実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２では、上述のように動作することで合成動作が生成され新たな経路計画が生成される。このため、本実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２は、例えばＫｏｖａｒの再帰的な類似動作探索法のように重み係数の最適化を行う必要がなく、情報処理量が軽減され、より短時間で類似動作の合成が可能となる。ひいては、人間とのコミュニケーションの際に、人間の働きかけに対して遅れの少ない応答が可能となり、人間とのコミュニケーションにより適した動作となる。
【００９２】
また、目標位置と合成動作による合成位置との偏差を確率的ロードマップ法によって合成動作を補正することで、略解消することができ、より精度よい合成動作を生成することが可能となる。
【００９３】
以上説明したように、第１および第２実施形態におけるロボットシステムＳＡ，ＳＢ、ロボット制御部２Ａ，２Ｂおよび経路計画生成部２２，４２は、予め用意しておいた比較的小規模のモーションデータデータベースと確率的ロードマップ法によるプランニングとを組み合わせることによって、データベースの動作特徴を維持した多様な動作を生成することができる。第１実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２では、任意のタイミングでも割り込み可能な連結動作が達成され、第２実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２では、動作群中の類似動作の合成によって、所定の部位を任意の座標へ移動させる動作が達成される。
【００９４】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００９５】
Ｓ ロボットシステム
１ ロボット部
２ ロボット制御部
２１、４１ 入力部
２２、４２ 経路計画生成部
２３、４３ 制御信号出力部
３１、５１ モーションデータ記憶部
３２ 距離演算部
３３ 遷移先選択部
３４ 経路計画部
５２ 類似動作探索部
５３ 類似動作合成部
５４ 合成動作補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの経路計画を生成する経路計画生成装置および経路計画生成方法に関する。そして、本発明は、この経路計画生成装置を備えたロボット制御装置およびロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば産業用ロボットやロボットカー等のように、人間に代行して、ある程度自律的に連続した作業を行う機械装置、あるいは、例えばヒューマノイド型ロボットやペットロボット等のように、人間や動物等の生体を模した機械装置であるロボット（ロボットシステム）は、近年、盛んに研究および開発されており、様々な産業分野や、人間社会に導入されつつある。このようなロボットの動作は、ロボットの初期姿勢（動作開始時の姿勢）から最終姿勢（動作終了時の姿勢、目標姿勢）に至る連続な複数の姿勢の経路（経路計画）を与えることによって実現される。このような経路計画は、大別、２つの手法によって与えられている。その１つは、複数の動作に応じた複数の経路計画を予め記憶しておき、制御指令が与えられるとこの制御指令に応じた動作の経路計画が前記複数の経路計画の中から選択される。もう１つは、例えば、確率的ロードマップ法（ランダム化ロードマップ法、例えば、非特許文献１および非特許文献２参照）に代表されるように、制御指令が与えられるとこの制御指令に応じた動作の経路計画が自動的に作成される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】S.M.Lavalle and J.J.Kuffner,Jr.,”Randomized Kinodynamic planning”,Proc of IEEE Int. Conf.on Robotics and Automation,1999
【非特許文献２】James J.Kuffner,Jr.,Steven M.LaValle,”RRT-Connect:An Efficient Approach to Single-Query Path Planning”,In Proc.2000 IEEE Int’l Conf. on Robotics and Automation
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、人間とコミュニケーションを行うロボットでは、そのコミュニケーションとして音声対話だけでなく、インタラクティブな動作としてボディジェスチャも重要である。この人間とのコミュニケーションをすべて想定することは困難であるため、このようなボディジェスチャを実現させる経路計画を、上述した前者のように、すべて予め用意しておくことは、困難である。
【０００５】
その一方で、上述した後者の確率的ロードマップ法では、経路計画を予め用意しておく必要はないが、前記確率的ロードマップ法で作成される経路計画は、初期姿勢から最終姿勢に至る最適化された経路、すなわち、略最短経路であるため、例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作（インタラクションに適した動作）を実現することは、困難である。
【０００６】
特に、人間とのコミュニケーションでは、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じる場合があるため、人間とのコミュニケーションを実現する経路計画の作成は、一層困難である。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる経路計画を生成することができる経路計画生成装置および経路計画生成方法を提供することである。そして、本発明の目的は、この経路計画生成装置を備えるロボット制御装置およびロボットシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる経路計画生成装置は、ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含むモーションデータを複数の動作に対応付けて複数記憶するモーションデータ記憶部と、前記複数の動作における一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記モーションデータ記憶部に記憶されている前記複数のモーションデータのそれぞれについて、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求める距離演算部と、前記距離演算部で求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記所定の第１閾値以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択する遷移先選択部と、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成する経路計画部とを備え、前記経路計画部は、前記第１姿勢と前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって、前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、前記第１姿勢から前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成することを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明の他の一態様にかかる経路計画生成方法は、予め与えられているロボットの複数の動作における一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む、前記複数の動作にそれぞれ対応する複数のモーションデータのそれぞれについて、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求める距離演算ステップと、前記距離演算ステップで求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記所定の第１閾値以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択する遷移先選択ステップと、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成する経路計画生成ステップとを備え、前記経路計画生成ステップは、前記第１姿勢と前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって、前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、前記第１姿勢から前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成することを特徴とする。
【００１０】
このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法では、複数のモーションデータが複数の動作に対応付けて予め与えられる。このため、例えばモーションキャプチャによって、例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作（インタラクションに適した動作）のモーションデータを予め生成しておくことができ、これらモーションデータによってロボットに人間とのコミュニケーションに適した動作を行わせることができる。
【００１１】
そして、このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法では、一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、予め与えられている複数のモーションデータのそれぞれについて、この実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が求められ、この求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、この所定の第１閾値以下の距離を与える他のモーションデータが遷移可能なモーションデータとして選択され、そして、この実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける第１姿勢までのデータと、この選択された他のモーションデータにおける第２姿勢以降のデータとが連結され、新たな経路計画のデータが生成される。ここで、これら第１姿勢までのデータと第２姿勢以降のデータとの連結に当たって、これら第１姿勢と第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって、前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、これら第１姿勢から第２姿勢に至る経路のデータが確率的ロードマップ法によって生成される。このため、このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法は、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合にも、前記予め与えられている複数のモーションデータに基づいて新たな経路計画を生成することができ、しかも、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移する新たな経路計画を自動的に生成することができる。
【００１２】
また、他の一態様では、上述の経路計画生成装置において、前記第２姿勢は、前記他の動作における前半部分の姿勢であることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、第２姿勢が他の動作における前半部分の姿勢に限定されることによって、情報処理量が軽減され、より短時間で遷移可能なモーションデータを選択することが可能となる。ひいては、人間とのコミュニケーションの際に、人間の働きかけに対して遅れの少ない応答が可能となり、人間とのコミュニケーションにより適した動作となる。
【００１４】
そして、本発明の他の一態様にかかる経路計画生成装置は、ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含むモーションデータを複数の動作に対応付けて複数記憶するモーションデータ記憶部と、前記複数の動作の中から見本動作が見本動作として指定された場合に、前記指定された一の動作に類似する動作を類似動作として前記モーションデータ記憶部に記憶されている前記複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索する類似動作探索部と、前記類似動作探索部で探索された類似動作で前記ロボットを動作させた場合におけるロボットの所定の部分の軌跡から構成される凸包内に目標位置を設定する目標位置設定部と、前記目標位置設定部で設定された前記目標位置について、前記類似動作探索部で探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成する類似動作合成部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明の他の一態様にかかる経路計画生成方法は、予め与えられているロボットの複数の動作の中から一の動作が見本動作として指定された場合に、前記指定された見本動作に類似する動作を類似動作として、前記ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索する類似動作探索ステップと、前記類似動作探索ステップで探索された類似動作で前記ロボットを動作させた場合におけるロボットの所定の部分の軌跡から構成される凸包内に目標位置を設定する目標位置設定ステップと、前記目標位置設定ステップで設定された前記目標位置について、前記類似動作探索ステップで探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成する類似動作合成ステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法では、複数のモーションデータが複数の動作に対応付けて予め与えられる。このため、上述したように、前記人間とのコミュニケーションに適した動作のモーションデータを予め生成しておくことができ、これらモーションデータによってロボットに人間とのコミュニケーションに適した動作を行わせることができる。
【００１７】
そして、このような構成の経路計画生成装置および経路計画生成方法では、類似動作がＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間されることによって合成されるので、例えばＫｏｖａｒの再帰的な類似動作探索法のように重み係数の最適化を行う必要がない。このため、このような構成の経路計画生成装置は、情報処理量が軽減され、より短時間で類似動作の合成が可能となる。ひいては、人間とのコミュニケーションの際に、人間の働きかけに対して遅れの少ない応答が可能となり、人間とのコミュニケーションにより適した動作となる。
【００１８】
また、他の一態様では、上述の経路計画生成装置において、前記目標位置と前記類似動作合成部で合成された合成動作による合成位置との偏差が所定の第３閾値以上である場合には、確率的ロードマップ法によって前記合成動作を補正する合成動作補正部をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、確率的ロードマップ法によって前記合成動作が補正されるので、より精度よい合成動作を生成することが可能となる。
【００２０】
そして、本発明の他の一態様にかかるロボット制御装置は、上述のいずれかの経路計画生成装置と、前記経路計画生成装置から出力されるモーションデータに従った動作をロボットにさせる制御信号を生成して出力する制御信号出力部とを備えることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる経路計画の制御信号をロボットへ出力することができるロボット制御装置が提供される。
【００２２】
そして、本発明の他の一態様にかかるロボットシステムは、ロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御部とを備え、前記ロボット制御部は、上述のロボット制御装置であることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができるロボットシステムが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる経路計画生成装置および経路計画生成方法は、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる経路計画を生成することができる。本発明にかかるロボット制御装置は、前記或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる経路計画の制御信号をロボットへ出力することができる。そして、本発明にかかるロボットシステムは、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態におけるロボットシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット部を示す図である。
【図３】第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態のロボット制御部におけるモーショングラフを示す図である。
【図５】モーショングラフの生成によって連結されたモーションデータによるロボット部の動作例を示す図である。
【図６】第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態のロボットシステムにおける遷移可能なモーションデータの探索処理を説明するための図である。
【図８】第１実施形態のロボットシステムにおける新経路計画生成の処理を示すフローチャートである。
【図９】第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット部の動作例を示す図である。
【図１０】第２実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】第２実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】目標動作および類似動作の一例を説明するための図である。
【図１３】偏差補正前における、目標位置に対応する合成動作による位置を示す図である。
【図１４】確率的ロードマップ法による補正後の合成動作の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、実施形態におけるロボットシステムの構成を示すブロック図である。図２は、第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット部を示す図である。図２（Ａ）は、ロボット部１の外観を示し、図２（Ｂ）は、ロボット部１をモデル化したシミュレーションモデルの外観を示す。図３は、第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の構成を示すブロック図である。図４は、第１実施形態のロボット制御部におけるモーショングラフを示す図である。図５は、モーショングラフの生成によって連結されたモーションデータによるロボット部１の動作例を示す図である。
【００２８】
ロボットシステムＳＡは、例えば産業用ロボットやロボットカー等のように、人間に代行して、ある程度自律的に連続した作業を行う機械装置、あるいは、例えばヒューマノイド型ロボットやペットロボット等のように、人間や動物等の生体を模した機械装置であって、人間とコミュニケーションを行う装置であり、例えば、図１に示すように、機構のロボット部１と、ロボット部１を制御するロボット制御部２Ａとを備えて構成される。
【００２９】
ロボット部１は、ある程度自律的に連続した作業を行う機械装置、あるいは、人間や動物等の生体を模した機械装置であるロボット本体であり、例えば、複数のリンク部材（支持部材、線状の部材）と、前記複数のリンク部材のうちの一のリンク部材を他のリンク部材に所定の自由度で連結する１または複数の連結部材と、前記一のリンク部材および前記他のリンク部材を相対的に移動させる１または複数の駆動部と、ロボット制御部２Ａから入力された制御信号に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御部とを備えて構成される。ロボット部１は、１対のリンク部材と、前記１対のリンク部材を連結する連結部材と、前記１対のリンク部材を互いに相対的に移動させる駆動部とを備えて構成される単関節ロボットであってもよく、あるいは、複数のリンク部材と、前記複数のリンク部材のうちの一のリンク部材を他のリンク部材に連結する複数の連結部材と、前記一のリンク部材および前記他のリンク部材を相対的に移動させる複数の駆動部とを備えて構成される多関節ロボットであってもよい。このようなロボット部１は、一具体例として、図２（Ａ）に示す、（株）ココロのヒューマノイドロボットであるアクトロイドＳＩＴを挙げることができる。
【００３０】
ロボット制御部２Ａは、ロボット部１が所定の動作を行うようにロボット部１を制御する装置であり、例えば、図３に示すように、一の動作の実行中に他の動作へ遷移指令を受け付ける入力部２１と、入力部２１で前記遷移指令を受け付けた場合に、前記実行中の動作から遷移可能な動作を選択してロボット部１の経路計画を生成する経路計画生成部２２と、経路計画生成部２２から出力される経路計画に従った動作をロボット部１に行わせる制御信号を生成して出力する制御信号出力部２３とを備えて構成される。
【００３１】
入力部２１は、人間とのコミュニケーションを図るための装置であり、例えば、音声を入力するための音声入力部と、前記音声入力部に入力された音声の意味を解析する音声解析部と、前記音声解析部で解析した音声の意味が実行中の動作と異なる他の動作をロボット部１に要求するものであるか否かを判断し、この判断の結果、前記他の動作を要求するものである場合にイベント信号を出力するイベント出力部とを備えて構成される。また例えば、入力部２１は、人間の動作を入力すべく、光学系によって捉えた光像を撮像するカメラ部と、前記カメラ部で撮像された人間の動作の意味を解析する動作解析部と、前記動作解析部で解析した人間の動作の意味が実行中の動作と異なる他の動作をロボット部１に要求するものであるか否かを判断し、この判断の結果、前記他の動作を要求するものである場合にイベント信号を出力するイベント出力部とを備えて構成される。実行中の動作と異なる他の動作をロボット部１に要求するものは、予めロボット制御部２Ａに記憶され、登録される。また例えば、入力部２１は、キーボードや所定のスイッチを備え、前記他の動作を直接的に入力する入力装置であってもよい。
【００３２】
経路計画生成部２２は、ロボット部１の経路計画を生成する装置であり、例えば、図３に示すように、モーションデータ記憶部３１と、距離演算部３２と、遷移先選択部３３と、経路計画部３４とを備えて構成される。
【００３３】
モーションデータ記憶部３１は、ロボット部１が行う複数の動作に対応する複数のモーションデータを記憶するものである。前記複数の動作には、例えばあいさつ動作、肯定動作、否定動作および手差し動作等の、人間とのコミュニケーションを図るための動作が含まれる。モーションデータは、ロボット部１を動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む。モーションデータの各データは、例えば、３次元ｘｙｚ座標系におけるロボット部１の各関節位置を示すデータであって良く、ロボット部１の各関節角度を各座標軸とする多次元座標系におけるロボット部１の各関節角度を示すデータであって良い。このようなモーションデータの各データが動作（モーション）を特定し識別するための識別子（動作識別子、モーション識別子）に対応付けられて経路計画の経路順にモーションデータ記憶部３１に記憶される。
【００３４】
ロボット部１の各リンク部材の長さ（各関節間の距離）は、ロボット部１が与えられれば一意に決定されるので、このような３次元ｘｙｚ座標系におけるデータと、多次元座標系におけるデータとは、相互に変換することが可能であり、また、例えばヒューマノイド型ロボットにおける手先位置の座標やロボットアームにおけるアームの先端位置等のロボット部１における任意の部分（部位）の位置も演算可能である。
【００３５】
複数のモーションデータは、モーショングラフを形成可能な形式でモーションデータ記憶部３１に記憶される。モーショングラフは、例えば、図４に示すように、モーションデータの各姿勢（初期姿勢、中間姿勢および最終姿勢）が各ノード（初期ノード、中間ノードおよび最終ノード）に割り当てられており、初期姿勢から中間姿勢を介して最終姿勢に至る経路がこれら各ノードを前記経路に従ってアークで結ぶことによって表記された有向グラフである。各ノードは、図４では、○で表記されており、各アークは、矢印付きの線分で表記されている。図４に示すモーショングラフは、１７種類の動作に対応する１７個のモーションデータから構成されており、図４には、これら１７個の各モーションデータを識別し特定するために、ノードを表す○内に、１７個の各モーションデータに対応する番号がそのモーション識別子として記載されている。したがって、例えば、モーションデータ記憶部３１には、アークを表すアーク情報として、各ノードを識別し特定するための識別子（ノード識別子）と前記ノード識別子のノードにおける連結先のノードのノード識別子が互いに対応付けられて記憶される。
【００３６】
そして、モーショングラフでは、図４に示すように、各ノード間の各姿勢における所定の距離がそれぞれ演算され、この演算された各ノード間の各距離が所定の第２閾値ｔｈ２以下である場合に、連結可能なノードとして、その距離が所定の第２閾値ｔｈ２以下である１対のノード間にアークが生成されている。例えば、図４に破線で囲うことで示すように、第１１番目のモーションデータは、中間姿勢における所定の姿勢（ノードＮ１１−２）で、第２番目のモーションデータにおける中間姿勢における所定の姿勢（ノードＮ２−２）と連結可能であるとともに、第１０番目のモーションデータにおける中間姿勢における所定の姿勢（ノードＮ１０−３）と連結可能である。
【００３７】
前記所定の第２閾値ｔｈ２は、後述の所定の第１閾値ｔｈ１よりも小さい値であり、次の式１（式１−１、式１−２）に示す１対のノード間の線形補間によって、例えば姿勢が飛ぶような不自然な動作や自己干渉動作等のように、人間とのコミュニケーションを図るための動作として不適当な動作を生じることなく、前記１対のノードにおける一方の姿勢から他方の姿勢へ遷移する場合における中間姿勢のデータを生成可能な値である。
Ｃｋ＝α（ｋ）Ａｉ＋ｋ＋（１−α（ｋ））Ｂｊ−ｍ＋１＋ｋ ・・・（１−１）
α（ｋ）＝２（（ｋ＋１）／ｍ）３−３（（ｋ＋１）／ｍ）２＋１ ・・・（１−２）
ここで、Ａｉは、動作Ａにおけるｉ番目の姿勢であり、Ｂｊは、動作Ｂにおけるｊ番目の姿勢であり、Ｃｋは、ｋ番目の補間動作Ｃ（｜Ｃ｜＝ｍ）である。
【００３８】
一例として、このようなモーショングラフの生成によって連結されたモーションデータによるロボット部１の動作の様子を図５に示す。図５には、第１１番目のモーションデータに対応する動作（図５中左側）において、そのノードＮ１１−２の中間姿勢から第２番目のモーションデータに対応する動作におけるノードＮ２−２の中間姿勢へ遷移し、その中間姿勢以降の、第２番目のモーションデータに対応する動作を行う様子（図５中右側上段）、第１０番目のモーションデータに対応する動作におけるノードＮ１０−３の中間姿勢へ遷移し、その中間姿勢以降の、第１０番目のモーションデータに対応する動作を行う様子（図５中右側中段）、および、前記ノードＮ１１−２の中間姿勢以降の、第１１番目のモーションデータに対応する動作を行う様子（図５中右側下段）が示されている。
【００３９】
モーションデータ記憶部３１には、各モーショングラフにおける各ノード間の各姿勢における各距離も記憶されることが好ましい。
【００４０】
なお、１対のノード間における各姿勢（第１姿勢および第２姿勢）間における所定の距離は、例えば、単関節ロボットである場合には前記第１姿勢の前記関節位置と前記第２姿勢の前記関節位置との間の距離であり、そして、多関節ロボットである場合には前記第１姿勢の各関節位置とこれに対応する前記第２姿勢の各関節位置とのそれぞれの間における各距離の和である。また、前記所定の距離の代わりに、第１姿勢と第２姿勢との類似度が演算されてもよく、ロボット部１が前記アクトロイドＳＩＴである場合では、前記空気圧アクチュエータの指令値を用いて類似度が演算されてもよい。類似度は、例えば、前記所定の距離の逆数である。
【００４１】
第１実施形態のモーションデータ記憶部３１には、ノード識別子と、前記ノード識別子のノードに対応する姿勢の属するモーションのモーション識別子と、前記ノード識別子のノードに対応する姿勢（初期姿勢、中間姿勢、最終姿勢）を表すモーションデータのデータ（座標データおよび経路計画における経路順）と、前記ノード識別子のノードにおける連結先のノードのノード識別子と、前記ノード識別子のノードに対応する姿勢および前記ノード識別子のノードにおける連結先のノードに対応する姿勢間の距離（１対のノード間における各姿勢間の距離）とが互いに対応付けられて記憶される。
【００４２】
距離演算部３２は、複数の動作における一の動作をロボット部１に実行させている間に他の動作へ遷移する必要が生じると、モーションデータ記憶部３１に記憶されている複数のモーションデータのそれぞれについて、この実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求めるものである。複数の動作における一の動作をロボット部１に実行させている間に他の動作へ遷移する必要が生じたか否かは、本実施形態では、入力部２１より前記イベント信号を受け付けた否かによって判断され、入力部２１より前記イベント信号を受け付けた場合に、複数の動作における一の動作をロボット部１に実行させている間に他の動作へ遷移する必要が生じた場合と判断される。他のモーションデータは、モーションデータ記憶部３１に記憶されている複数のモーションデータのうちの、実行中の一の動作に対応するモーションデータを除くモーションデータである。
【００４３】
距離演算部３２における前記第１姿勢と前記第２姿勢との間における距離を求めることは、前記第１姿勢と前記第２姿勢との間における距離を実際に演算しても良いが、本実施形態では、上述したように、各姿勢間の各距離が予めモーションデータ記憶部３１に記憶されているので、これに対応する距離をモーションデータ記憶部３１から読み込むことで実現される。
【００４４】
遷移先選択部３３は、距離演算部３２で求められた距離が所定の第１閾値ｔｈ１以下である場合に、この所定の第１閾値ｔｈ１以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択するものである。
【００４５】
この所定の第１閾値ｔｈ１は、前記所定の第２閾値ｔｈ２よりも大きい値であり、１対の姿勢（第１および第２姿勢）においてどの程度の範囲まで第１姿勢から第２姿勢への遷移を認めるか否かを設定する値であり、その値が大きくなるに従って第１姿勢から第２姿勢への遷移を認める範囲が広くなり、言い換えれば、遷移先のモーションデータの広狭を設定する値であり、その値が大きくなるに従って遷移先のモーションデータが広くなり、多くなる。この所定の第１閾値ｔｈ１は、ロボットシステム１の仕様等によって適宜に設定される。
【００４６】
経路計画部３４は、実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、遷移先選択部３３で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成するものである。そして、注目すべきは、本実施形態の経路計画部３４は、前記第１姿勢と遷移先選択部３３で選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値ｔｈ１以下であって前記所定の第２閾値ｔｈ２以上である場合に、前記第１姿勢から遷移先選択部３３で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成する。
【００４７】
制御信号出力部２３は、経路計画生成部２２から入力された経路計画に従った動作をロボット部１にさせるべく、経路計画生成部２２から入力される経路計画のデータをロボット部１の構成に応じてロボット部１で処理可能なデータに変換して制御信号として出力する装置である。例えば、ロボット部１の前記駆動部が空気圧アクチュエータである場合には、制御信号出力部２３は、空気圧アクチュエータに対応した信号に変換する。また例えば、ロボット部１の前記駆動部が電磁式モータである場合には、制御信号出力部２３は、電磁式モータに対応した信号に変換する。
【００４８】
このような経路計画生成部２２は、例えばマイクロコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータおよびディスクトップ型パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって構成可能であり、所定の経路計画生成プログラムを実行させることによってコンピュータに機能的に距離演算部３２、遷移先選択部３３および経路計画部３４が構成される。
【００４９】
次に、第１実施形態のロボットシステム２Ａの動作について説明する。図６は、第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の動作を示すフローチャートである。図７は、第１実施形態のロボットシステムにおける遷移可能なモーションデータの探索処理を説明するための図である。図８は、第１実施形態のロボットシステムにおける新経路計画生成の処理を示すフローチャートである。図９は、第１実施形態のロボットシステムにおけるロボット部の動作例を示す図である。
【００５０】
ロボットシステム２Ａは、例えば図略の電源スイッチの投入や起動命令の受付等によって起動し、ロボット部１は、ロボット制御部２Ａの制御に従った動作を始める。ロボットシステムＳＡは、人間に出会うと必要に応じて前記人間とコミュニケーションを図り、モーションデータ記憶部３１に記憶されているモーションデータに基づいて前記コミュニケーションの種類に応じた所定の動作を実行する。そして、前記人間とコミュニケーションによって前記所定の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、この動作の実行中にロボット制御部２Ａの入力部２１から経路計画生成部２２へイベント信号が出力される。このイベント信号が入力されると、ロボット制御部２Ａの経路計画生成部２２は、次のように動作する。
【００５１】
図６において、まず、ステップＳ１１では、距離演算部３２によって、モーションデータ記憶部３１に記憶されている複数のモーションデータのそれぞれについて、この実行中の前記所定の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が求められる。
【００５２】
より具体的には、図７に示すように、モーションデータ記憶部３１に記憶されている複数のモーションデータの中から１つのモーションデータ、例えば動作ｂのモーションデータが選択され、実行中の動作ａに対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点（要遷移発生時点ｔ１）以降の第１姿勢、例えばノードＮａ−ｐの姿勢が選択され、動作ｂのモーションデータにおける複数の姿勢の中から１つの姿勢、例えばノードＮｂ−１が第２姿勢として選択され、この第１姿勢（ノードＮａ−ｐ）と第２姿勢（ノードＮｂ−１）との距離が求められる。そして、この距離が動作ｂのモーションデータにおける各姿勢（ノードＮｂ−１、ノードＮｂ−２、・・・）についてそれぞれ求められ、さらに、この距離がモーションデータ記憶部３１に記憶されている各モーションデータについてそれぞれ求められる。
【００５３】
前記要遷移発生時点ｔ１の第１姿勢は、要遷移発生時点ｔ１直後の姿勢であってもよく、要遷移発生時点ｔ１と第１姿勢として選択された姿勢との間に１または複数の姿勢があってもよく、要遷移発生時点ｔ１以降の姿勢であればいずれの姿勢であってよい。図７に示す例では、要遷移発生時点ｔ１以降の２番目の姿勢が第１姿勢として選択されている。例えば、前記要遷移発生時点ｔ１の第１姿勢は、新たな経路計画の生成に必要な情報処理時間を考慮して適宜に決定される。
【００５４】
前記第１姿勢との間の距離を求める第２姿勢は、動作ｂのモーションデータ（他のモーションデータ）のすべての各姿勢であってもよいが、動作ｂ（他の動作ｂ）の所定範囲の姿勢（接続可能範囲の姿勢）、例えば図７に示すように、動作ｂ（他の動作）における前半部分の姿勢に限定されてもよい。このように第２姿勢の範囲を限定することによって、情報処理量が軽減され、より短時間で遷移可能なモーションデータを選択することが可能となる。ひいては、人間とのコミュニケーションの際に、人間の働きかけに対して遅れの少ない応答が可能となり、人間とのコミュニケーションにより適した動作となる。
【００５５】
続いて、ステップＳ１２では、遷移先選択部３３によって、この距離演算部３２で求められた距離が所定の第１閾値ｔｈ１以下であるか否かが判断され、前記距離が所定の第１閾値ｔｈ１以下である場合に、この所定の第１閾値ｔｈ１以下の距離を与える前記他のモーションデータが遷移可能なモーションデータとして選択される。
【００５６】
続いて、ステップＳ１３では、経路計画部３４によって、実行中の前記所定の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、遷移先選択部３３で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータが生成される。例えば、図７において、ノードＮａ−ｐの第１姿勢がノードＮｂ−ｑの第２姿勢に遷移可能であるとすると、動作ａのモーションデータにおけるノードＮａ−ｐまでのデータに、動作ｂのモーションデータにおけるノードＮｂ−ｑ以降のデータが連結され、新たな経路計画の経路を表すデータが生成される。
【００５７】
そして、この新たな経路計画の生成において、経路計画部３４によって、図８に示すように、まず、ステップＳ２１では、前記第１姿勢と第２姿勢との間における距離が判断される。この判断の結果、前記距離が第２閾値ｔｈ２未満である場合では、ステップＳ２２の処理が実行され、上述した式１（式１−１、式１−２）で線形補間によって前記第１姿勢と第２姿勢との間の姿勢のデータが生成されて補完され、前記第１姿勢と第２姿勢とが連結される。一方、前記判断の結果、前記距離が第１閾値ｔｈ１以下であって第２閾値ｔｈ２以上である場合では、ステップＳ２３の処理が実行され、確率的ロードマップ法によって前記第１姿勢と第２姿勢との間の姿勢のデータが生成されて補完され、前記第１姿勢と第２姿勢とが連結される。
【００５８】
確率的ロードマップ法は、上述の非特許文献１や非特許文献２等に開示されているように公知の手法である。確率的ロードマップ法では、大略、次のように処理される。まず、ロボット部１の作業可能（動作可能）な作業空間の情報や作業不可能（動作不可能）な障害空間の情報が予め与えられ、前記第１姿勢がスタート位置（初期位置）に設定され、前記第２姿勢がゴール位置（目標位置）に設定される。これらスタート位置とゴール位置との間にランダムに複数の中間点が仮設定され、これら複数の中間点の中から所定の評価関数の値、例えば作業可能な程度を示す可操作度に従って最適な中間点が選択される。続いて、スタート位置から前記中間点の位置へ向けて軌道が伸ばされ、干渉（障害、接触）が生じるとその位置で軌道が止められる。同様に、ゴール位置から前記中間点の位置へ向けて軌道が伸ばされ、干渉が生じるとその位置で軌道が止められる。軌道が止まった各位置がそれぞれ新たなスタート位置およびゴール位置とされ、最初のスタート位置から最初のゴール位置まで軌道が連結されるまで、上記処理が繰り返される。
【００５９】
なお、ロボット部１が図２（Ａ）に示すアクトロイドＳＩＴである場合では、確率的ロードマップ法における前記干渉の判定には、図２（Ｂ）に示すＯｐｅｎ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅ（ＯＤＥ）を用いて作成された物理モデルが利用された。
【００６０】
そして、新たな経路計画が生成されると、この新たな経路計画に従ってロボット制御部２Ａは、ロボット部１を制御し、ロボット部１は、この新たな経路計画に従った動作を行う。
【００６１】
第１実施形態のロボットシステム２Ａにおけるロボット部１の動作例を図９に示す。図５と図９とを対比すると分かるように、モーショングラフの生成では、自己干渉によって連結することができなかった動作が、図９の紙面右から２列目に示すように、自己干渉を起こすことなく、かつ、違和感のなく連結されている。
【００６２】
以上、説明したように、第１実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２では、複数のモーションデータが複数の動作に対応付けて予めモーションデータ記憶部３１に記憶され与えられている。このため、本実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２は、例えばモーションキャプチャによって、例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作（インタラクションに適した動作）のモーションデータを予め生成しておくことができ、これらモーションデータによってロボットに人間とのコミュニケーションに適した動作を行わせることができる。
【００６３】
そして、第１実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２では、上述のように動作することで新たな経路計画が生成される。このため、本実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２は、或る１つの動作の実行中に、コミュニケーションによって別の動作へ遷移する必要（割り込み）が生じた場合にも、前記予め与えられている複数のモーションデータに基づいて新たな経路計画を生成することができ、しかも、前記或る１つの動作から前記別の動作へ、よりスムーズに遷移する新たな経路計画を自動的に生成することができる。
【００６４】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２実施形態）
例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作を実現する手段の１つとして、複数のモーションデータの中に存在する複数の類似動作を用いることによって内挿動作や外挿動作を実現する方法があり、例えば、Ｋｏｖａｒらの再帰的な類似動作探索を用いた動作合成方法がある（例えば、文献１；L.Kovar, and M.Gleicher. “Automated extraction and parameterization of motions in large data sets.”,ACM Trans.on Graphics,vol.23,no.3,pp.559-568,2004.参照）。
【００６５】
このＫｏｖａｒらの手法では、類似動作の合成を行う際に、例えば予め設定されたロボットの所定の部位における目標３次元位置等の合成動作と目標動作とのパラメータ誤差が最小になるように、重み係数の最適化を行っている。しかしながら、モーショングラフ中に現れる目標動作と想定される動作パラメータのあらゆる組に対して、この最適化計算を行うことは、困難である。特に、ヒューマノイド型ロボットは、多関節であり、その動作は、多様であるから、さらに困難である。
【００６６】
本実施形態にかかる経路計画生成部４２、これを用いたロボット制御部２ＢおよびロボットシステムＳＢは、この点を改善したものであり、より短時間で経路計画を作成することができるものである。
【００６７】
第２実施形態のロボットシステムＳＢは、第１実施形態のロボットシステムＳＡと同様に、機構のロボット部１と、ロボット部１を制御するロボット制御部２Ｂとを備えて構成される。ロボット部１は、第１実施形態のロボットシステムＳＡのロボット部１と同様である。
【００６８】
図１０は、第２実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の構成を示すブロック図である。ロボット制御部２Ｂは、ロボット部１が所定の動作を行うようにロボット部１を制御する装置であり、例えば、図１０に示すように、見本動作の選択指示や目標位置（動作パラメータ）の設定指示を受け付ける入力部４１と、入力部２１で前記見本動作の選択指示を受け付けた場合に、予め与えられているロボット部１の複数の動作の中から前記見本動作に類似する類似動作を探索して合成することによってロボット部１の経路計画を生成する経路計画生成部４２と、経路計画生成部４２から出力される経路計画に従った動作をロボット部１に行わせる制御信号を生成して出力する制御信号出力部４３とを備えて構成される。制御信号出力部４３は、第１実施形態のロボットシステムＳＡの制御信号出力部４３と同様である。
【００６９】
本実施形態の動作は、一連の複数の姿勢から成る動作であってもよく、また、１つの姿勢であってもよい。１つの姿勢は、一連の複数の姿勢から成る動作のうちで初期姿勢と最終姿勢とが一致する場合（中間姿勢がある場合は中間姿勢もこれら各姿勢に一致する場合）であるから、一連の複数の姿勢から成る動作の一態様である。
【００７０】
入力部４１は、外部からデータを入力するための装置であり、例えば、キーボードやマウスやタッチペン等の入力装置である。
【００７１】
前記見本動作の選択は、例えば、モーション識別子を例えばキーボード等の入力部４１から入力することによって行われる。また例えば、ロボット制御部２Ｂは、モニタ等の画像を表示する画像表示装置をさらに備え、前記画像表示装置に表示された動作の画像を例えばマウスやタッチペン等の入力部４１で指定することによって行われる。このように入力部４１は、見本動作を受け付ける見本動作入力部として機能する。
【００７２】
前記目標位置は、前記類似動作でロボット部１を動作させた場合におけるロボット部１の所定の部分（部位）の軌跡から構成される凸包内（多角形内）に設定される。前記目標位置の設定指示は、例えば、この目標位置の例えば座標値を入力部４１から入力することによって行われる。また例えば、ロボット制御部２Ｂは、モニタ等の画像を表示する画像表示装置をさらに備え、前記画像表示装置に、前記類似動作でロボット部１を動作させた場合におけるロボット部１の所定の部分（部位）の軌跡から構成される凸包を表示させ、その凸包内の位置を例えばマウスやタッチペン等の入力部４１で指定することによって行われる。このように入力部４１は、目標位置の設定指示を受け付ける目標位置入力部として機能する。
【００７３】
経路計画生成部２２は、ロボット部１の経路計画を生成する装置であり、例えば、図１０に示すように、モーションデータ記憶部５１と、類似動作探索部５２と、類似動作合成部５３と、合成動作補正部５４とを備えて構成される。
【００７４】
モーションデータ記憶部５１は、第１実施形態のモーションデータ記憶部３１と同様であり、ロボット部１が行う複数の動作に対応する複数のモーションデータを記憶するものである。
【００７５】
類似動作探索部５２は、入力部４１を介して見本動作を受け付けると、この指定された見本動作に類似する動作を類似動作として、モーションデータ記憶部５１に記憶されている複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索するものである。
【００７６】
類似動作探索部５２は、例えば、見本動作における各姿勢のそれぞれについて、前記複数の動作における一の動作の各姿勢との間の所定の各距離をそれぞれ求める全姿勢間距離演算部と、前記全姿勢間距離演算部で演算された各距離が予め設定された所定の第４閾値ｔｈ４以下である場合に、前記一の動作を前記見本動作に類似する動作であると判定する類似判定部とを備え、前記全姿勢間距離演算部による距離演算と前記類似判定部による類似判定とを、モーションデータ記憶部５１に記憶されている複数のモーションデータのそれぞれについて行う。すなわち、この類似動作探索では、見本動作の各姿勢および前記一の動作の各姿勢におけるすべての姿勢の組合せについて、その姿勢間の所定の距離が求められ、これら各姿勢間の所定の距離がすべて前記所定の第４閾値ｔｈ４以下である場合に、前記一の動作が類似動作であると判定される。前記所定の距離は、第１実施形態において説明した前記所定の距離と同様である。また、前記所定の第４閾値ｔｈ４は、類似範囲を規定する値であり、第４閾値ｔｈ４の値が大きくに従って類似する度合いが小さくなる。前記所定の第４閾値ｔｈ４は、例えば、ロボットシステムＳＢの仕様に応じて適宜に設定される。
【００７７】
類似動作合成部５３は、入力部４１を介して設定された目標位置について、類似動作探索部５２で探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成するものである。
【００７８】
Ｗｅｌｓｃｈの重み関数ｗｉは、類似動作の動作パラメータをｐ１，・・・，ｐｋとし、目的とする合成動作の動作パラメータを＜ｐ＞とすると、式２で表される。
Ｗｉ＝（ｅｘｐ（−Ｄ（＜ｐ＞，ｐｉ）２／ｃ）／Σｅｘｐ（−Ｄ（＜ｐ＞，ｐｊ）２／ｃ）
・・・（２）
ただし、Σは、ｊ＝１からｋまでの和である。ｃは、目標位置（動作パラメータ）の分散に関連した定数であり、実験によって適宜に設定される。
【００７９】
合成動作補正部５４は、目標位置と類似動作合成部５３で合成された合成動作による合成位置との偏差が所定の第３閾値ｔｈ３以上である場合には、上述の確率的ロードマップ法によって前記合成動作を補正するものである。
【００８０】
このような経路計画生成部４２は、例えばマイクロコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータおよびディスクトップ型パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって構成可能であり、所定の経路計画生成プログラムを実行させることによってコンピュータに機能的に類似動作探索部５２、類似動作合成部５３および合成動作補正部５４が構成される。
【００８１】
次に、第２実施形態のロボットシステム２Ｂの動作について説明する。図１１は、第２実施形態のロボットシステムにおけるロボット制御部の動作を示すフローチャートである。図１２は、目標動作および類似動作の一例を説明するための図である。図１２（Ａ）は、目標動作を示し、図１２（Ｂ）は、その類似動作を示す。図１３は、偏差補正前における、目標位置に対応する合成動作による位置を示す図である。図１３の横軸は、ｍｍ単位で示すｘ方向の位置座標であり、その縦軸は、ｍｍ単位で示すｘ方向の位置座標である。また、＋は、goal of quary motionを表し、×は、goal of synthesized motionを表し、□は、goal of similar motionを表し、△は、goal of corrected motionを表す。図１４は、確率的ロードマップ法による補正後の合成動作の一例を説明するための図である。
【００８２】
図１１において、まず、ステップＳ３１では、入力部４１を介して見本動作が入力され、指定される。例えば、ロボット制御部２Ｂは、前記画像表示装置をさらに備えており、例えば図１２（Ａ）に示すようにロボット部１のシミュレーションモデルでロボット部１の所定の動作における初期姿勢（initial pose）から最終姿勢（goal pose）までの一連の各姿勢が前記画像表示装置に表示され、図１２（Ａ）に示す例では、前記画像表示装置に表示された各姿勢の画像のうちから、入力部４１を用いて初期姿勢Ａが見本動作Ａとして指定される。これによって入力部４１を介して見本動作Ａが入力され、指定される。図１２ないし図１４に示す例は、ロボット部１がアクトロイドＳＩＴであってその手先の３次元位置を動作パラメータとする合成動作の生成を行った場合を示している。
【００８３】
続いて、ステップＳ３２では、入力部４１を介して見本動作Ａを受け付けると、類似動作探索部５２によって、この指定された見本動作Ａに類似する動作が、類似動作として、モーションデータ記憶部５１に記憶されている複数のモーションデータに基づいて複数の動作の中から探索される。この類似動作探索処理によって、例えば図４に示す１７個の動作に対応する複数のモーションデータの中から、図１２（Ｂ）に示す５個の動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが類似動作として探索された。
【００８４】
続いて、ステップＳ３３では、類似動作合成部５３によって、類似動作探索部５２で探索された類似動作に対し、前記式２で表すＷｅｌｓｃｈの重み関数によって、類似動作の重み係数ｗｉが演算される。図１２に示す例では、類似動作探索部５２で探索された各類似動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに対し、各類似動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの重み係数ｗｉが演算される。
【００８５】
続いて、ステップＳ３４では、入力部４１を介して目標位置が入力され、設定される。例えば、前記画像表示装置に、ステップＳ３３で探索された類似動作でロボット部１を動作させた場合におけるロボット部１の所定の部分（部位、図１２に示す例では手先）の軌跡から構成される凸包が表示され、その凸包内の位置が例えばマウスやタッチペン等の入力部４１で指定される。これによって入力部４１を介して目標位置が入力され、設定される。
【００８６】
続いて、ステップＳ３５では、類似動作合成部５３によって、ステップＳ３４で設定された目標位置について、類似動作探索部５２で探索された類似動作の重み係数ｗｉを用いた補間を行うことによって、この類似動作探索部５２で探索された類似動作が合成される。図１２に示す例では、これら各類似動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの重み係数ｗｉを用いた補間を行うことによって、各類似動作Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが合成される。この結果が図１３に示されている。図１３に示すように、本来の目標位置から、ユークリッド距離で平均２４．６４ｍｍの偏差で、合成動作が生成されている。
【００８７】
続いて、ステップＳ３６では、合成動作補正部５４によって、合成動作の補正が必要であるか否かが判定される。より具体的には、合成動作補正部５４によって、目標位置と類似動作合成部５３で合成された合成動作による合成位置との偏差が所定の第３閾値ｔｈ３以上であるか否かが判断され、この判断の結果、前記偏差が前記所定の第３閾値ｔｈ３以上である場合には、合成動作の補正が必要であると判定され（ＹＥＳ）、一方、前記偏差が前記所定の第３閾値ｔｈ３未満である場合には、合成動作の補正が必要ではないと判定される（ＮＯ）。
【００８８】
ステップＳ３６で合成動作の補正が必要であると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ３７の処理が実行される。ステップＳ３７では、合成動作補正部５４によって、確率的ロードマップ法によって合成動作が補正される。図１２および図１３に示す例について合成動作の補正を行うと、すべての目標位置に対し完全に一致する合成動作が生成された。そのうちの２種類の目標３次元位置Ｇ，Ｈの場合に対して合成動作を生成した例を図１４に示す。
【００８９】
一方、ステップＳ３６で合成動作の補正が必要ではないと判定された場合（ＮＯ）には、本合成動作の生成処理が終了される。なお、このステップＳ３６で合成動作の補正が必要ではないと判定された場合（ＮＯ）に、合成動作補正部５４によって、上述の式１（式１−１、式１−２）による線形補間によって合成動作を補正するように経路計画生成部４２が構成されてもよい。
【００９０】
以上、説明したように、第２実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２では、複数のモーションデータが複数の動作に対応付けて予めモーションデータ記憶部５１に記憶され与えられている。このため、本実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２は、例えばモーションキャプチャによって、例えば人間らしい余韻動作や速度制限を満たした動作等の人間とのコミュニケーションに適した動作（インタラクションに適した動作）のモーションデータを予め生成しておくことができ、これらモーションデータによってロボットに人間とのコミュニケーションに適した動作を行わせることができる。
【００９１】
そして、第２実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２では、上述のように動作することで合成動作が生成され新たな経路計画が生成される。このため、本実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２は、例えばＫｏｖａｒの再帰的な類似動作探索法のように重み係数の最適化を行う必要がなく、情報処理量が軽減され、より短時間で類似動作の合成が可能となる。ひいては、人間とのコミュニケーションの際に、人間の働きかけに対して遅れの少ない応答が可能となり、人間とのコミュニケーションにより適した動作となる。
【００９２】
また、目標位置と合成動作による合成位置との偏差を確率的ロードマップ法によって合成動作を補正することで、略解消することができ、より精度よい合成動作を生成することが可能となる。
【００９３】
以上説明したように、第１および第２実施形態におけるロボットシステムＳＡ，ＳＢ、ロボット制御部２Ａ，２Ｂおよび経路計画生成部２２，４２は、予め用意しておいた比較的小規模のモーションデータデータベースと確率的ロードマップ法によるプランニングとを組み合わせることによって、データベースの動作特徴を維持した多様な動作を生成することができる。第１実施形態におけるロボットシステムＳＡ、ロボット制御部２Ａおよび経路計画生成部２２では、任意のタイミングでも割り込み可能な連結動作が達成され、第２実施形態におけるロボットシステムＳＢ、ロボット制御部２Ｂおよび経路計画生成部４２では、動作群中の類似動作の合成によって、所定の部位を任意の座標へ移動させる動作が達成される。
【００９４】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００９５】
Ｓ ロボットシステム
１ ロボット部
２ ロボット制御部
２１、４１ 入力部
２２、４２ 経路計画生成部
２３、４３ 制御信号出力部
３１、５１ モーションデータ記憶部
３２ 距離演算部
３３ 遷移先選択部
３４ 経路計画部
５２ 類似動作探索部
５３ 類似動作合成部
５４ 合成動作補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含むモーションデータを複数の動作に対応付けて複数記憶するモーションデータ記憶部と、
前記複数の動作における一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記モーションデータ記憶部に記憶されている前記複数のモーションデータのそれぞれについて、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求める距離演算部と、
前記距離演算部で求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記所定の第１閾値以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択する遷移先選択部と、
前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成する経路計画部とを備え、
前記経路計画部は、前記第１姿勢と前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、前記第１姿勢から前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成すること
を特徴とする経路計画生成装置。
【請求項２】
前記第２姿勢は、前記他の動作における前半部分の姿勢であること
を特徴とする請求項１に記載の経路計画生成装置。
【請求項３】
ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含むモーションデータを複数の動作に対応付けて複数記憶するモーションデータ記憶部と、
前記複数の動作の中から一の動作が見本動作として指定された場合に、前記指定された見本動作に類似する動作を類似動作として、前記モーションデータ記憶部に記憶されている前記複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索する類似動作探索部と、
前記類似動作探索部で探索された類似動作で前記ロボットを動作させた場合におけるロボットの所定の部分の軌跡から構成される凸包内に目標位置を設定する目標位置設定部と、
前記目標位置設定部で設定された前記目標位置について、前記類似動作探索部で探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成する類似動作合成部とを備えること
を特徴とする経路計画生成装置。
【請求項４】
前記目標位置と前記類似動作合成部で合成された合成動作による合成位置との偏差が所定の第３閾値以上である場合には、確率的ロードマップ法によって前記合成動作を補正する合成動作補正部をさらに備えること
を特徴とする請求項３に記載の経路計画生成装置。
【請求項５】
予め与えられているロボットの複数の動作における一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む、前記複数の動作にそれぞれ対応する複数のモーションデータのそれぞれについて、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求める距離演算ステップと、
前記距離演算ステップで求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記所定の第１閾値以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択する遷移先選択ステップと、
前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成する経路計画ステップとを備え、
前記経路計画ステップは、前記第１姿勢と前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、前記第１姿勢から前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成すること
を特徴とする経路計画生成方法。
【請求項６】
予め与えられているロボットの複数の動作の中から一の動作が見本動作として指定された場合に、前記指定された見本動作に類似する動作を類似動作として、前記ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索する類似動作探索ステップと、
前記類似動作探索ステップで探索された類似動作で前記ロボットを動作させた場合におけるロボットの所定の部分の軌跡から構成される凸包内に目標位置を設定する目標位置設定ステップと、
前記目標位置設定ステップで設定された前記目標位置について、前記類似動作探索ステップで探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成する類似動作合成ステップとを備えること
を特徴とする経路計画生成方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の経路計画生成装置と、
前記経路計画生成装置から出力されるモーションデータに従った動作をロボットにさせる制御信号を生成して出力する制御信号出力部とを備えること
を特徴とするロボット制御装置。
【請求項８】
ロボットと、
前記ロボットを制御するロボット制御部とを備え、
前記ロボット制御部は、請求項７に記載のロボット制御装置であること
を特徴とするロボットシステム。
【請求項１】
ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含むモーションデータを複数の動作に対応付けて複数記憶するモーションデータ記憶部と、
前記複数の動作における一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記モーションデータ記憶部に記憶されている前記複数のモーションデータのそれぞれについて、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求める距離演算部と、
前記距離演算部で求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記所定の第１閾値以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択する遷移先選択部と、
前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成する経路計画部とを備え、
前記経路計画部は、前記第１姿勢と前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、前記第１姿勢から前記遷移先選択部で選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成すること
を特徴とする経路計画生成装置。
【請求項２】
前記第２姿勢は、前記他の動作における前半部分の姿勢であること
を特徴とする請求項１に記載の経路計画生成装置。
【請求項３】
ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含むモーションデータを複数の動作に対応付けて複数記憶するモーションデータ記憶部と、
前記複数の動作の中から一の動作が見本動作として指定された場合に、前記指定された見本動作に類似する動作を類似動作として、前記モーションデータ記憶部に記憶されている前記複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索する類似動作探索部と、
前記類似動作探索部で探索された類似動作で前記ロボットを動作させた場合におけるロボットの所定の部分の軌跡から構成される凸包内に目標位置を設定する目標位置設定部と、
前記目標位置設定部で設定された前記目標位置について、前記類似動作探索部で探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成する類似動作合成部とを備えること
を特徴とする経路計画生成装置。
【請求項４】
前記目標位置と前記類似動作合成部で合成された合成動作による合成位置との偏差が所定の第３閾値以上である場合には、確率的ロードマップ法によって前記合成動作を補正する合成動作補正部をさらに備えること
を特徴とする請求項３に記載の経路計画生成装置。
【請求項５】
予め与えられているロボットの複数の動作における一の動作の実行中に他の動作へ遷移する必要が生じた場合に、前記ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む、前記複数の動作にそれぞれ対応する複数のモーションデータのそれぞれについて、前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記遷移の必要が生じた時点以降の第１姿勢と、他のモーションデータにおける第２姿勢との距離を求める距離演算ステップと、
前記距離演算ステップで求められた距離が所定の第１閾値以下である場合に、前記所定の第１閾値以下の距離を与える前記他のモーションデータを遷移可能なモーションデータとして選択する遷移先選択ステップと、
前記実行中の一の動作に対応するモーションデータにおける前記第１姿勢までのデータと、前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢以降のデータとを連結することによって新たな経路計画のデータを生成する経路計画ステップとを備え、
前記経路計画ステップは、前記第１姿勢と前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける第２姿勢との距離が前記所定の第１閾値以下であって前記所定の第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上である場合に、前記第１姿勢から前記遷移先選択ステップで選択された他のモーションデータにおける前記第２姿勢に至る経路のデータを確率的ロードマップ法によって生成すること
を特徴とする経路計画生成方法。
【請求項６】
予め与えられているロボットの複数の動作の中から一の動作が見本動作として指定された場合に、前記指定された見本動作に類似する動作を類似動作として、前記ロボットを動作させるためのデータであって、前記動作の初期姿勢を与える初期姿勢のデータ、前記動作の最終姿勢を与える最終姿勢のデータおよび前記初期姿勢から前記最終姿勢に至る間における１また複数の中間姿勢を与える１または複数の中間姿勢のデータを含む複数のモーションデータに基づいて前記複数の動作の中から探索する類似動作探索ステップと、
前記類似動作探索ステップで探索された類似動作で前記ロボットを動作させた場合におけるロボットの所定の部分の軌跡から構成される凸包内に目標位置を設定する目標位置設定ステップと、
前記目標位置設定ステップで設定された前記目標位置について、前記類似動作探索ステップで探索された類似動作をＷｅｌｓｃｈの重み関数を用いた重み係数で補間することによって合成する類似動作合成ステップとを備えること
を特徴とする経路計画生成方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の経路計画生成装置と、
前記経路計画生成装置から出力されるモーションデータに従った動作をロボットにさせる制御信号を生成して出力する制御信号出力部とを備えること
を特徴とするロボット制御装置。
【請求項８】
ロボットと、
前記ロボットを制御するロボット制御部とを備え、
前記ロボット制御部は、請求項７に記載のロボット制御装置であること
を特徴とするロボットシステム。
【図１】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図５】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図５】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−５６６２４（Ｐ２０１１−５６６２４Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９０１６（Ｐ２００９−２０９０１６）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（５０４１４３４４１）国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (226)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（５０４１４３４４１）国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (226)
【Ｆターム（参考）】
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