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ロボットの駆動システム、ロボットの駆動方法、及び、ロボットの駆動プログラム

国内特許コード P110004469
整理番号 B26P16
掲載日 2011年7月14日
出願番号 特願2011-062873
公開番号 特開2011-131376
登録番号 特許第5209751号
出願日 平成23年3月22日(2011.3.22)
公開日 平成23年7月7日(2011.7.7)
登録日 平成25年3月1日(2013.3.1)
優先権データ
  • 特願2003-384402 (2003.11.13) JP
  • 特願2004-173268 (2004.6.10) JP
発明者
  • 星野 聖
  • 谷本 貴頌
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 ロボットの駆動システム、ロボットの駆動方法、及び、ロボットの駆動プログラム
発明の概要 【課題】 形状が複雑で自己遮蔽の多い動作物の動作にもとづき、見まね(非接触的方法)によりロボットを駆動するシステムを提供することにある。
【解決手段】 ロボットの複数の画像データと事前収集動作指令とを対応付けて画像対応動作指令記憶手段11に記憶する。ロボットを動作させるために、動作物に所望の動作を行わせ、その際に動作物の画像データを時系列でロボット動作用画像データとして取得する。画像データ特定及び動作指令発生装置14は、ロボット動作用画像データに含まれる画像データに対応する画像データを画像対応動作指令記憶手段11に記憶している複数の画像データから時系列で特定し、特定した画像データに対応する事前収集動作指令を動作指令としてロボットに与えてロボットを駆動する。これによりロボットは、動作物の形状の複雑さや自己遮蔽を解消して見まねにより動作する。
【選択図】 図6
従来技術、競合技術の概要


例えば、人の動作を見まねで再現できるロボットに関する技術としては、操作者がセンサを付けて歩行したときや、操作者が複数のセンサを備えたデータグローブを手に嵌めて手を動かしたときに、それらのセンサから出力される情報に基いてロボットを駆動している。非特許文献1及び非特許文献2には、この種の技術が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、ロボットの駆動システム、ロボットの駆動方法及びロボットの駆動プログラムに関するものであり、特にロボットを動作させるためにそのロボットに対応する動作物またはその擬似物に所望の動作を行わせ、その動作物または疑似物の画像データと同じ動作をロボットに行わせるのに適したロボットの駆動システム、ロボットの駆動方法及びロボットの駆動プログラムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
動作指令に応じて動作するロボットの駆動システムであって、
ロボットに対応する動作物と、前記動作物に設けられて前記動作物の動きを検出する複数のセンサと、前記複数のセンサの出力に基づいて前記動作指令を発生する動作指令発生装置とを用い、前記動作物に所定の動作を行わせたときの前記複数のセンサの出力に基づいて前記動作指令発生装置が発生する前記動作指令を事前収集動作指令として記憶する事前収集動作指令記憶装置と、
前記動作物に前記所定の動作を行わせたときの前記動作物の複数の画像データを取得するか、または前記動作物またはその擬似物に前記所定の動作と同じ動作を行わせたときの前記動作物またはその擬似物の複数の画像データを時系列で取得する画像データ記憶装置と、
前記複数の画像データに含まれる画像データと前記事前収集動作指令とを対応付けて前記複数の画像データと前記事前収集動作指令とを記憶する画像対応動作指令記憶手段と、
前記ロボットを動作させるために、前記動作物またはその擬似物に所望の動作を行わせ、その際に前記動作物またはその擬似物の動作画像データを時系列でロボット動作用画像データとして取得するロボット動作用画像データ記憶装置と、
前記ロボット動作用画像データに含まれる前記動作画像データに対応する画像データを前記画像対応動作指令記憶手段に記憶している前記複数の画像データから特定し、特定した前記画像データに対応する前記事前収集動作指令を前記動作指令として前記ロボットに与える画像データ特定及び動作指令発生装置とを備え
前記画像対応動作指令記憶手段は、前記画像データと前記事前収集動作指令とを対応付けて記憶する際に、
前記複数の画像データのそれぞれの特徴量を個々に演算し、
前記複数の画像データのそれぞれの特徴量を主成分分析して、前記複数の画像データのそれぞれについて主成分得点を演算し、且つ累積寄与率に基づいて第1主成分から第k主成分までの主成分の数を決定し、
前記第1主成分から第k主成分までの各主成分ごとに、前記複数の画像データを前記主成分得点の大きさを基準にして並べ替えて得たk種類の画像データソースを作成して記憶し、
さらに、画像データ特定及び動作指令発生装置は、前記動作画像データに対応する画像データを特定する際に、
前記動作画像データ及び該動作画像データの解像度が異なる複数種類の動作画像データについて求めた主成分得点を基準にして前記k種類の画像データソースから照合用の複数の画像データをそれぞれ抽出する
ロボットの駆動システム。

【請求項2】
前記画像データ特定及び動作指令発生装置は、前記ロボット動作用画像データに含まれる前記画像データと前記画像対応動作指令記憶手段に記憶されている前記複数の画像データとの対応を両者の類似度に基づいて判断する請求項1に記載のロボットの駆動システム。

【請求項3】
前記動作物は人間の手であり、
前記動作物に設けられて前記動作物の動きを検出する手段として前記人間の手に装着するデータグローブが用いられ、前記データグローブはグローブ本体に前記ロボットの手の動作部に対応した人間の手の動作部の動きを検出する位置に前記複数のセンサが装着された構造を有している請求項1に記載のロボットの駆動システム。

【請求項4】
前記動作物は人間の手であり、
前記動作物に設けられて前記動作物の動きを検出する手段として前記人間の手に装着するデータグローブが用いられ、前記データグローブはグローブ本体に前記ロボットの手の動作部に対応した人間の手の動作部の動きを検出する位置に前記複数のセンサが装着された構造を有しており、
前記データグローブを装着した前記人間の手に無地の手袋を嵌め状態で、前記事前収集動作指令記憶装置が、前記動作物に前記所定の動作を行わせたときの前記複数のセンサの出力に基づいて前記動作指令発生装置が発生する前記動作指令を事前収集動作指令として記憶する動作と同時に、前記画像データ記憶装置は、前記所定の動作を行う前記人間の手の前記複数の画像データを取得する請求項1に記載のロボットの駆動システム。

【請求項5】
前記擬似物はコンピュータグラフィック技術により作成されたものであり、前記擬似物の画像データはコンピュータグラフィック画像データである請求項1に記載のロボットの駆動システム。

【請求項6】
前記複数のセンサを備えた前記動作物の表面を、前記複数のセンサを含めて被覆物によって覆った状態で、前記事前収集動作指令記憶装置が、前記動作物に所定の動作を行わせたとき前記複数のセンサの出力に基づいて前記動作指令発生装置が発生する前記動作指令を事前収集動作指令として記憶する動作と同時に、前記画像データ記憶装置は、前記動作物の前記複数の画像データを取得する請求項1に記載のロボットの駆動システム。

【請求項7】
前記複数の画像データには、前記複数の画像データの解像度を変えて作成した複数の解像度変更画像データが含まれている請求項5または6に記載のロボットの駆動システム。

【請求項8】
前記画像データ記憶装置は、前記コンピュータグラフィック技術により作成された、時系列で取得した前の前記画像データと後の前記画像データとの間の未作成の画像データを記憶し、
前記画像対応動作指令記憶手段は、作成した前記画像データに対応する事前収集動作指令を前記前の画像データに対応する事前収集動作指令と前記後の画像データに対応する事前収集動作指令とに基づいて推定により作成して前記未作成の画像データと対応付けて記憶する請求項5に記載のロボットの駆動システム。

【請求項9】
前記画像データ特定及び動作指令発生装置は、前記画像対応動作指令記憶手段に記憶している前記複数の画像データから前記動作画像データに対応する画像データを特定する際に、前記動作画像データの特徴量を基準にして照合用の複数の画像データを選択し、前記照合用の複数の画像データと前記動作画像データとの類似度に基づいて前記動作画像データに対応する画像データを特定する請求項1に記載のロボットの駆動システム。

【請求項10】
前記動作画像データの特徴量が、主成分分析により得た各主成分ごとの主成分得点である請求項9に記載のロボットの駆動システム。

【請求項11】
前記画像データ特定及び動作指令発生装置は、前記画像対応動作指令記憶手段に記憶されている前記複数の画像データから前記動作画像データに対応する画像データを特定する際に、前記動作画像データにおける前記動作物または疑似物の中心を推定し、該推定した中心に基づいて前記動作画像データを分割して得られる複数の分割画像において抽出された特徴量を基準にして照合用の複数の画像データを選択し、前記照合用の複数の画像データと前記動作画像データとの類似度に基づいて前記動作画像データに対応する画像データを特定する
請求項1に記載のロボットの駆動システム。

【請求項12】
動作指令に応じて動作するロボットの駆動方法であって、
ロボットに対応する動作物と、前記動作物に設けられて前記動作物の動きを検出する複数のセンサと、前記複数のセンサの出力に基づいて前記動作指令を発生する動作指令発生装置とを用い、前記動作物に所定の動作を行わせたときの前記複数のセンサの出力に基づいて前記動作指令発生装置が発生する前記動作指令を事前収集動作指令として記憶する第1のステップと、
前記動作物に前記所定の動作を行わせたときの前記動作物の複数の画像データを取得するか、または前記動作物またはその擬似物に前記所定の動作と同じ動作を行わせたときの前記動作物またはその擬似物の複数の画像データを時系列で取得する第2のステップと、
前記複数の画像データに含まれる画像データと前記事前収集動作指令とを対応付けて前記複数の画像データと前記事前収集動作指令とを画像対応動作指令記憶手段に記憶する第3のステップと、
前記ロボットを動作させるために、前記動作物またはその擬似物に所望の動作を行わせ、その際に前記動作物またはその擬似物の動作画像データを時系列でロボット動作用画像データとして取得する第4のステップと、
前記ロボット動作用画像データに含まれる前記動作画像データに対応する画像データを前記画像対応動作指令記憶手段に記憶している前記複数の画像データから特定し、特定した前記画像データに対応する前記事前収集動作指令を前記動作指令として前記ロボットに与える第5のステップとからなり、
前記第3のステップでは、前記画像データと前記事前収集動作指令とを対応付けて記憶する際に、
前記複数の画像データのそれぞれの特徴量を個々に演算し、
前記複数の画像データのそれぞれの特徴量を主成分分析して、前記複数の画像データのそれぞれについて主成分得点を演算し、且つ累積寄与率に基づいて第1主成分から第k主成分までの主成分の数を決定し、
前記第1主成分から第k主成分までの各主成分ごとに、前記複数の画像データを前記主成分得点の大きさを基準にして並べ替えて得たk種類の画像データソースを作成して記憶し、
さらに、前記第5のステップでは、前記動作画像データに対応する画像データを特定する際に、
前記動作画像データ及び該動作画像データの解像度が異なる複数種類の動作画像データについて求めた主成分得点を基準にして前記k種類の画像データソースから照合用の複数の画像データをそれぞれ抽出する
ロボットの駆動方法。

【請求項13】
動作指令に応じて動作するロボットの駆動プログラムであって、
ロボットに対応する動作物と、前記動作物に設けられて前記動作物の動きを検出する複数のセンサと、前記複数のセンサの出力に基づいて前記動作指令を発生する動作指令発生装置とを用い、前記動作物に所定の動作を行わせたときの前記複数のセンサの出力に基づいて前記動作指令発生装置が発生する前記動作指令を事前収集動作指令として記憶する第1の処理と、
前記動作物に前記所定の動作を行わせたときの前記動作物の複数の画像データを取得するか、または前記動作物またはその擬似物に前記所定の動作と同じ動作を行わせたときの前記動作物またはその擬似物の複数の画像データを時系列で取得する第2の処理と、
前記複数の画像データに含まれる画像データと前記事前収集動作指令とを対応付けて前記複数の画像データと前記事前収集動作指令とを画像対応動作指令記憶手段に記憶する第3の処理と、
前記ロボットを動作させるために、前記動作物またはその擬似物に所望の動作を行わせ、その際に前記動作物またはその擬似物の動作画像データを時系列でロボット動作用画像データとして取得する第4の処理と、
前記ロボット動作用画像データに含まれる前記動作画像データに対応する画像データを前記画像対応動作指令記憶手段に記憶している前記複数の画像データから特定し、特定した前記画像データに対応する前記事前収集動作指令を前記動作指令として前記ロボットに与える第5の処理とを情報処理装置に実装して実行させ、
前記第3の処理では、前記画像データと前記事前収集動作指令とを対応付けて記憶する際に、
前記複数の画像データのそれぞれの特徴量を個々に演算する処理、
前記複数の画像データのそれぞれの特徴量を主成分分析して、前記複数の画像データのそれぞれについて主成分得点を演算し、且つ累積寄与率に基づいて第1主成分から第k主成分までの主成分の数を決定する処理、
及び、前記第1主成分から第k主成分までの各主成分ごとに、前記複数の画像データを前記主成分得点の大きさを基準にして並べ替えて得たk種類の画像データソースを作成して記憶する処理を行い、
さらに、前記第5の処理では、前記動作画像データに対応する画像データを特定する際に、
前記動作画像データ及び該動作画像データの解像度が異なる複数種類の動作画像データについて求めた主成分得点を基準にして前記k種類の画像データソースから照合用の複数の画像データをそれぞれ抽出する処理を行う
ロボットの駆動プログラム。
産業区分
  • その他運輸
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011062873thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) SORST 平成13年度採択課題
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