JPH04239302A - ロボットの情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットに関し、特にそ
の情報処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のロボットは、その制御機能が単一
、または複数の処理機構の中に必要に応じて組合わせて
構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のロボッ
トは、その制御機能が、単一、または複数の処理機構の
中に組合わせて構成されているので、制御機能の追加、
変更が困難で設計上柔軟性に欠け、応用面でも限定され
るという欠点がある。

【０００４】本発明の目的は、ロボットの機能毎に独立
性のある自律的な情報処理を行なうように制御機能を機
能モジュール化することにより、ロボット作業の設計が
容易で、かつ各機能の追加、変更も容易なロボットの情
報処理装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のロボットの情報
処理装置は、ロボットの動作の専門の機能毎に独立して
構成され、処理目的の入力に基いて自律的に情報処理を
行ない入力に対応する処理結果を出力する複数の機能モ
ジュールと、前記複数の機能モジュール間の通信手段と
を有する。

【０００６】

【作用】各機能モジュールが通信手段を介して処理目的
の入力を得ると、該入力に因り、独自に設定されている
プログラムにより処理、および判定を行ない、その処理
結果を出力し、通信手段を介して、次の機能モジュール
へ入力するので、機能モジュール毎の制御機能の設計、
および追加、変更が可能となる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【０００８】図１は本発明のロボットの情報処理装置の
機能モジュール群と機能モジュール間の情報の流れを示
す説明図、図２は本発明のロボットの情報処理装置の一
実施例のブロック図である。

【０００９】本発明のロボットの情報処理装置は、機能
モジュールとして、それぞれ知覚系１と、状態識別系２
と、論理モデル構成系３と、データ表現系４と、実行結
果評価系５と、行動計画系６と、運動計画系７−１と、
道具計画系７−２と、運動制御系８−１と、道具制御系
８−２と、監視系９と、外部インタフェース系１０とを
有する。

【００１０】知覚系１は、ロボットの動作対象物および
関連する外部環境の物理的状態をセンサによって検知し
、そのデータを計算機処理の対象となる情報として取り
込む。

【００１１】状態識別系２は、知覚系１から得た情報を
ロボットの行動に反映させるために処理し、外部の幾何
学的モデルおよび力学的な状態の記述として生成する。

【００１２】論理モデル構成系３は、状態識別系２が生
成した外部の幾何学的モデルおよび力学的な状態の記述
に加えてロボットが実施すべき作業に関する知識を参照
しながら論理的な記述を生成する。

【００１３】行動計画系６は、論理モデル生成系３が生
成した論理モデルを参照しながらユーザの操作を中心と
した高次の言語によるロボット行動プログラムを生成す
る。運動計画系７−１は行動計画系６が生成した高次の
言語による行動プログラムを運動制御のための低レベル
の行動プログラムである動作列に展開する。

【００１４】道具計画系７−２は前記行動プログラムを
道具制御のための動作列に展開する。

【００１５】運動制御系８−１は運動計画系７−１によ
る動作列を実際の運動軌跡に翻訳してロボットの動作目
的である実作業を実行するハンド、マニピュレータ等効
果器系の運動を制御する。

【００１６】道具制御系８−２は道具計画系７−２によ
る動作列を実際の道具の動きの軌跡に翻訳して道具の動
きを制御する。

【００１７】実行結果評価系５は各機能モジュールの動
作をその基本要素動作レベルで監視し、プログラムの実
行の仕様上の充足性を保証する。

【００１８】データ表現系４は、各機能ブロックから参
照される情報、モデル表現、ルール等を一括して保持す
る系で、それぞれ参照する機能ブロックに応じて構造化
されている。すなわち、知覚系１は、作業対象物の位置
データ、作業遂行時に発生する力のデータ、画像センサ
からのピクセルデータ等をこのデータ表現系４にリアル
タイムで記録し続ける。状態識別系２は、それらのデー
タを加工して幾何モデルを生成し、その結果をこのデー
タ表現系４に書き込む。この幾何モデルは、知覚系１か
らの更新が行なわれるとそれに伴なって更新される。論
理モデル構成系３も同様に外部の論理記述をこのデータ
表現系４上に作り出す。

【００１９】監視系９はロボット内の異常を監視する。

【００２０】外部インタフェース系１０は、ロボット以
外の外部の情報ネットワークとのインタフェースおよび
ヒューマンインタフェースを司る。

【００２１】これらの機能モジュールは、個々の機能モ
ジュールとして、あるいはその中の複数の機能モジュー
ルをまとめて一つのモジュールとして構成されてもよい
。

【００２２】図２に示すロボットは、３次元空間におい
てポール２１にさし込まれている円板２２を取り出す作
業を行なうもので、機能モジュール（以下エージェント
と称する）は視覚センサエージェント１１と、力センサ
エージェント１２と、反力検出エージェント１３と、運
動制御エージェント１４を有し、また、図１に示すデー
タ表現系４に該当するデータ保持系内に、視覚センサオ
ブジェクト１５、力センサオブジェクト１６、反力判定
イベントオブジェクト１７と、カメラ２４と、カメラ画
像処理装置１８と、力センサ１９と、ロボットアーム２
０と、ハンド２３を有している。ここにいうオブジェク
トは鈴木則久編「オブジェクト指向」に示されているデ
ータ構造を意味し、以下オブジェクト指向で説明する。

【００２３】視覚センサエージェント１１は知覚系１で
あるカメラ２４と、状態識別系２該当のカメラ画像処理
装置１８から構成され、カメラ２４を介して作業空間内
のポール２１の２次元的な位置情報を得、その結果を視
覚センサオブジェクト１５として定義されたデータ構造
のインスタンス変数に格納する。

【００２４】力センサエージェント１２は、図１に示す
状態識別系２に該当しロボットアーム２０の先端に取り
付けられている図１に示す知覚系１該当の力センサ１９
を制御して、ロボットアーム２０の端部に設けられてい
るハンド２３にかかる反力知覚情報を得、その結果を力
センサオブジェクト１６のインスタンス変数に格納する
。　　反力検出エージェント１３は、力センサオブジェ
クト１６の値を検査し、それに基いて予め格納されてい
る反力の条件と比較して、条件に達していると判定した
場合、反力判定イベントオブジェクト１７を介してその
旨を通知するイベントを出力する、図１に示す論理モデ
ル構成系３該当のエージェントである。

【００２５】運動制御エージェント１４は、図１に示す
行動計画系６、運動計画系７−１、道具計画系７−２、
運動制御系８−１、道具制御系８−２を含む運動系の制
御を総合した機能を有し、ロボットアーム２０、ハンド
２３に指令を発し、運動プログラムを実行する。

【００２６】次に、本実施例の動作について説明する。

【００２７】まず、作業指令者は、運動制御エージェン
ト１４に対し、視覚センサエージェント１１、力センサ
エージェント１２、反力検出エージェント１３と交信し
て得る情報によりロボットアーム２０を処理目的に対応
して動かすプログラムをロードしておく。

【００２８】その後、処理開始を指示することにより運
動制御エージェント１４は、視覚センサエージェント１
１が生成した視覚センサオブジェクト１５のデータによ
る、現在のポール２１の位置を目標としてポール２１の
上方に位置するようにハンド２３を動かす。次に、反力
検出エージェント１３に上向きの反力の検出を依頼し、
ロボットアーム２０を下降させる。反力検出エージェン
ト１３は、反力を検出するため、力センサエージェント
１２に情報取得の開始を依頼し、上向きの反力の発生を
監視する。ロボットアーム２０のハンド２３の先端が円
板２２に接触し、上向きの反力が発生すると、力センサ
エージェント１２が継続的に更新している力センサオブ
ジェクト１６の値に基いて、反力検出エージェント１３
が上向反力を検出し、反力判定イベントオブジェクト１
７を介してイベントを送出する。このイベントは運動制
御エージェント１４に送られ、運動制御エージェント１
４によりロボットアームの下降が中止され、ハンド２３
が開かされる。

【００２９】その後、運動制御エージェント１４は、ハ
ンド２３の把握に関し、反力検出エージェント１３に反
力検出を依頼して、ハンド２３の把握反力の発生を監視
する。以下、前記と同様に、力センサエージェント１２
の情報取得、力センサオブジェクト１６の値の更新、反
力検出エージェント１３の把握進度の判定、イベントの
送出による把握の進行の停止を経て円板２２が把持され
る。

【００３０】次に、運動制御エージェント１４は、ロボ
ットアーム２０の所定高さまでの上昇を指示し、その後
、円板２２の載置のために、所定位置上方迄のロボット
アーム２０の移動に関し、視覚センサエージェント１１
に対する制御の依頼と、移動開始の指示を行なう。さら
に所定位置の上方への移動と、その位置から所定位置迄
のハンド２３の下降と円板２２のレリーズについては、
前記に準ずる動作が行なわれる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、処理目的
の入力に基いて各機能モジュールが自律的に情報処理を
行ない、その結果を次の機能モジュールへ入力すること
によってロボットの動作を制御するので、機能モジュー
ル毎のプログラムの追加・変更が可能となり、設計が容
易にでき、ロボットの用途の多様化が実現できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボットの情報処理装置の機能モジュ
ール群と情報の流れを示す説明図である。

【図２】本発明のロボットの情報処理装置の一実施例の
ブロック図である。

【符号の説明】

１　　　　知覚系 ２　　　　状態識別系 ３　　　　論理モデル構成系 ４　　　　データ表現系 ５　　　　実行結果評価系 ６　　　　行動計画系 ７−１　　　　運動計画系 ７−２　　　　道具計画系 ８−１　　　　運動制御系 ８−２　　　　道具制御系 ９　　　　監視系 １０　　　　外部インタフェース系 １１　　　　視覚センサエージェント １２　　　　力センサエージェント １３　　　　反力検出エージェント １４　　　　運動制御エージェント １５　　　　視覚センサオブジェクト １６　　　　力センサオブジェクト １７　　　　反力判定イベントオブジェクト１８　　　
　カメラ画像処理装置 １９　　　　力センサ ２０　　　　ロボットアーム ２１　　　　ポール ２２　　　　円板 ２３　　　　ハンド ２４　　　　カメラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　センサが設けられており、その情報に
   因り所定の作業を行なうロボットの情報処理装置におい
   て、ロボットの動作の専門の機能毎に独立して構成され
   、処理目的の入力に基いて自律的に情報処理を行ない入
   力に対応する処理結果を出力する複数の機能モジュール
   と、前記複数の機能モジュール間の通信手段とを有する
   ことを特徴とするロボットの情報処理装置。