特開 2024-166984 ロボットの制御システム、ロボットの制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024166984

(43)【公開日】2024-11-29

(54)【発明の名称】ロボットの制御システム、ロボットの制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/04 20060101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

B25J15/04 A

B25J15/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023083462

(22)【出願日】2023-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】591280485

【氏名又は名称】ソフトバンクグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】孫 正義

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS02

3C707AS06

3C707AS12

3C707AS13

3C707BS27

3C707CS08

3C707DS02

3C707ES04

3C707ES06

3C707FS01

3C707FT02

3C707GS01

3C707GS15

3C707JS03

3C707KS06

3C707KS07

3C707KS08

3C707KS09

3C707KS10

3C707KS16

3C707KT01

3C707KT05

3C707KV08

3C707KV09

3C707KV11

3C707KV18

3C707KX07

3C707LV06

3C707LV19

3C707NS26

3C707WA16

3C707WK05

(57)【要約】

【課題】把持部による荷物の把持を含む複数の仕事種の仕事を直接的に実行することで、制御負担を軽減する。
【解決手段】把持部２０を用い、荷物１００で把持することを主目的としているが、荷物１００に対する仕事種が把持ではなく、他の仕事種の場合、把持部２０で各種仕事に対応する工具を把持して、荷物１００に対峙することも可能であるが、同一の仕事種を継続的に実行する場合は、把持状態の維持制御（把持部と把持している工具との相対位置制御等）の負担が大きい。そこで、把持部２０に代えて、荷物１００に対する仕事種に応じて、図１及び図４に示すように、ロボットツール２１ＥＸ（第１の実施の形態では、２１ＥＸＡ、２１ＥＸＢ、２１ＥＸＣの３種類）を具備しておき、必要に応じて、把持部２０から、ロボットツール２１ＥＸに交換して、荷物１００の把持とは別の仕事種に応じた仕事を実行する構成とした。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットの腕部に着脱可能に装着され、対象物の把持を主目的として取り付けられた把持部と、前記把持部の把持とは異なる仕事種に応じて前記腕部に着脱可能であり当該仕事種に応じた仕事を実行する１又は複数のロボットツールと、を備える前記ロボットの制御システムであって、
前記対象物の仕事種を判定する判定部と、
前記判定部で判定された仕事種が、前記主目的の場合は前記腕部に前記把持部を装着させ、前記判定部の判定結果が前記主目的以外の仕事種の場合は、前記腕部に前記ロボットツールを装着させる動作を制御すると共に前記仕事種に応じた動作を制御する制御部と、
を有するロボットの制御システム。

【請求項2】

前記ロボットツールが、前記把持部全体に代えて装着される、請求項１記載のロボットの制御システム。

【請求項3】

前記ロボットツールが、前記把持部の一部に代えて装着される、請求項１記載のロボットの制御システム。

【請求項4】

前記把持部が、複数の指部を備え、前記把持部の一部が、指部の先端側である、請求項３記載のロボットの制御システム。

【請求項5】

前記ロボットツールが、前記把持部の一部である複数の指部に取り付けられ、各ロボットツールに与えられた仕事種の実行の際に、前記指部から離れた状態で作業し得る、請求項１記載のロボットの制御システム。

【請求項6】

前記ロボットツールが、前記指部に対してエクステンションバーで連結されており、前記エクステンションバーが、前記ロボットツールの仕事種に適した動作を、前記ロボットツールに伝達する、請求項５記載のロボットの制御システム。

【請求項7】

前記ロボットツールが、前記指部から離脱可能であり、無線通信又は有線通信によって動作が制御される、請求項５記載のロボットの制御システム。

【請求項8】

前記判定部が、前記把持部又は前記ロボットツールに搭載された、前記対象物の画像を撮影して当該対象物の種類を識別するカメラ、及び、前記対象物の位置を特定するモーションプロセンシングユニットを備えたセンサ部からの情報で判定する、請求項１記載のロボットの制御システム。

【請求項9】

コンピュータを請求項１～請求項８の何れか１項記載の前記判定部、前記制御部として動作させる、ロッボットの制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットの制御システム、ロボットの制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

工場の生産ラインにおいては作業を自動で行うための人型ロボットが使用されている。特許文献１には、人型ロボットの姿勢制御について記載されている。

【0003】

また、特許文献２には、弾性体アクチュエータで駆動されて複数の関節を有するロボットアームであって、ロボットアームの手先部に配設され支持面と接触することによりロボットアームを支持する手先支持部材と、手先支持部材と支持面との接触する力を制御すると同時にロボットアームの手先部の位置及び姿勢を制御する制御部により制御することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－０９３５０６号公報

【特許文献2】ＷＯ２０１１／００１５６９公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の人型ロボットによる倉庫内でのピッキング作業において、例えば、荷物が陳列されている棚から当該荷物（シャンプーや、コンディショナー、化粧品、歯磨き粉、カップラーメン、菓子袋等の形状や重さ、硬さ、壊れやすさが違うもの）をピックアップし、所定の包装体（箱等）に収容してパッキングするような場面において、現状では人の手に頼っている。

【0006】

また、ロボットの把持部の構造をフィンガータイプとして対応しようとしても、指や腕の動きが遅いため、生産性が低い。さらに、荷物の把持以外の仕事種を実行する場合、把持部で必要な工具（例えば、ドリル、スクリュードライバー等）を把持して作業することになり、把持状態の管理制御が加わった間接的な作業となるため、制御負担が大きくなる場合がある。

【0007】

本発明上記事実を考慮し、把持部による荷物の把持を含む複数の仕事種の仕事を直接的に実行することで、制御負担を軽減することができるロボットの制御システム、ロボットの制御プログラムを得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るロボットの制御システムは、ロボットの腕部に着脱可能に装着され、対象物の把持を主目的として取り付けられた把持部と、前記把持部の把持とは異なる仕事種に応じて前記腕部に着脱可能であり当該仕事種に応じた仕事を実行する１又は複数のロボットツールと、を備える前記ロボットの制御システムであって、前記対象物の仕事種を判定する判定部と、前記判定部で判定された仕事種が、前記主目的の場合は前記腕部に前記把持部を装着させ、前記判定部の判定結果が前記主目的以外の仕事種の場合は、前記腕部に前記ロボットツールを装着させる動作を制御すると共に前記仕事種に応じた動作を制御する制御部と、を有している。

【0009】

本発明によれば、ロボットは、ロボットの腕部に着脱可能に装着され、対象物の把持を主目的として取り付けられた把持部と、前記把持部の把持とは異なる仕事種に応じて前記腕部に着脱可能であり当該仕事種に応じた仕事を実行する１又は複数のロボットツールと、備えている。

【0010】

判定部では、対象物の仕事種を判定し、制御部では、判定部で判定された仕事種が、主目的の場合は腕部に把持部を装着させ、判定部の判定結果が主目的以外の仕事種の場合は、腕部にロボットツールを装着させる動作を制御すると共に仕事種に応じた動作を制御する。

【0011】

これにより、把持部による荷物の把持を含む複数の仕事種の仕事を直接的に実行することで、制御負担を軽減することができる。

【0012】

本発明において、前記ロボットツールが、前記把持部全体に代えて装着されることを特徴としている。

【0013】

本発明において、前記ロボットツールが、前記把持部の一部に代えて装着されることを特徴としている。

【0014】

本発明において、前記把持部が、複数の指部を備え、前記把持部の一部が、指部の先端側であることを特徴としている。

【0015】

本発明において、前記ロボットツールが、前記把持部の一部である複数の指部に取り付けられ、各ロボットツールに与えられた仕事種の実行の際に、前記指部から離れた状態で作業し得ることを特徴としている。

【0016】

本発明において、前記ロボットツールが、前記指部に対してエクステンションバーで連結されており、前記エクステンションバーが、前記ロボットツールの仕事種に適した動作を、前記ロボットツールに伝達することを特徴としている。

【0017】

本発明において、前記ロボットツールが、前記指部から離脱可能であり、無線通信又は有線通信によって動作が制御されることを特徴としている。

【0018】

本発明において、前記判定部が、前記把持部又は前記ロボットツールに搭載された、前記対象物の画像を撮影して当該対象物の種類を識別するカメラ、及び、前記対象物の位置を特定するモーションプロセンシングユニットを備えたセンサ部からの情報で判定することを特徴としている。

【0019】

カメラは、撮影した画像情報に基づき、撮影された対象物（以下、荷物という場合がある。）を識別する。すなわち、対象物の種類（形状、大きさ、硬さ等）を特定するための情報を取得する役目を有する。

【0020】

モーションプロセンシングユニット（ＭｏＰＵ）は、対象物の存在位置を示す点の、所定の座標軸に沿った動きのベクトル情報を動き情報と共に位置情報として出力する。すなわち、ＭｏＰＵから出力される動き情報には、対象物の中心点（又は重心点）の座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）上の動き（移動方向と移動速度）を示す情報のみが含まれている。すなわち、把持部が対象物に接近するときの軌跡を精度よく案内することができる。

【0021】

本発明に係るロボットの制御システムは、コンピュータを上記のロボットの制御システムの前記判定部、前記制御部として動作させる、ことを特徴としている。

【0022】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

【発明の効果】

【0023】

以上説明したように本発明によれば、把持部による荷物の把持を含む複数の仕事種の仕事を直接的に実行することで、制御負担を軽減することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１の実施の形態に係る人型ロボットの正面図である。

【図2】第１の実施の形態に係る人型ロボットの側面図である。

【図3】第１の実施の形態に係る把持部の掌側の正面図である。

【図4】（Ａ）は第１の実施の形態に係るホルダに格納されたロボットツールの正面図、（Ｂ）～（Ｄ）は第１の実施の形態に係るロボットツールによる仕事の状態を示す正面図である。

【図5】第１の実施の形態に係る人型ロボットの機能構成の一例を概略的に示す図である。

【図6】人型ロボットの全体の動作に連動し、把持部によって荷物を把持する際の把持制御の手順を示すフローチャートである。

【図7】ロボットツール適用処理サブルーチンの詳細を示す制御フローチャートである。

【図8】第２の実施の形態に係る把持部の正面図、（Ｂ）は第２の実施の形態に係る把持部の仕事種の一覧を示す図表である。

【図9】第３の実施の形態に係るハンドツール５０の正面図である。

【図10】第３の実施の形態に係る仕事として、ぬいぐるみ型のＡＩロボットに仕込まれた電子部品へアプローチして、螺子締め処理を実行する状態の側面図であり、（Ａ）はアプローチ前、（Ｂ）はアプローチ後を示す。

【図11】第３の実施の形態の変形例に係り、基板上を遠隔操作（無線通信）で移動する第１関節部を示す側面図である。

【図12】情報処理装置として機能するコンピュータハードウェアの一例を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0026】

（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態に係る人型ロボット１の正面図である。図１に示すように、第１の実施の形態に係る人型ロボット１は、上半身部２、脚部３、および上半身部２を脚部３に対して回動可能に連結する連結部４を備え、例えば工場の生産ライン等に配置されて、ピッキング対象物である荷物１００（図３参照）等が陳列されている棚を含むライン上、又は床上の対象物（落下物等）に対して作業を行うものである。なお、作業は、棚から荷物１００を把持するピッキング以外に、把持した荷物１００を所定の筐体（ダンボール等）に収容するパッキングを含む。

【0027】

上半身部２は２本の腕部５、６を有する。腕部５、６は上半身部２の左右に回動自在に取り付けられている。また、腕部５、６の先端には荷物１００を把持するための把持部２０（詳細後述）が取り付けられている。なお、腕部は２本に限定されるものではなく、１本あるいは３本以上であってもよい。

【0028】

脚部３は２つの車輪７、８がその下部に取り付けられており、人型ロボット１が配置される床の上を移動可能とされている。

【0029】

連結部４は、上半身部２と脚部３を回動可能に連結する。このため、上半身部２は、脚部３に対して前傾および後傾が可能となっている。このため、第１の実施の形態に係る人型ロボット１は、図２に示すように、脚部３に対して上半身部２を前傾させて、棚に置かれた荷物１００や、床に置かれていた荷物１００、及び作業中に床に落ちたりした荷物１００を拾うことが可能である。

【0030】

なお、脚部３は、上半身部２が脚部３に対して前傾または後傾したり、人型ロボット１が移動したりした際に、人型ロボット１が転倒しないようにするためのバランス機能を有する。

【0031】

また、連結部４は、図１に示すように上半身部２と脚部３との距離を変更可能な機能を有する。このため、生産ラインにおける作業台の高さに合うように、脚部３に対する上半身部２の上下方向の位置を矢印Ａに示すように調整することができる。

【0032】

また、第１の実施の形態に係る人型ロボット１は、人型ロボット１内に実装された制御システム１０によりその駆動が制御される。

【0033】

（把持部２０の構造）
図３に示される如く、腕部５、６の先端に取り付けられた把持部２０は、人間の同様の手の構造とされている（Intelligent Hand System）。把持部２０は、腕部５、６に対して、それぞれ回転自在に取り付けられている。把持部２０は、腕部５、６と連結する手首よりも先の部分であり、把持部２０は、この手首部分で着脱可能とされ、後述するロボットツール２１ＥＸと取り替えることが可能となっている。

【0034】

（把持部２０）
図３に示される如く、第１の実施の形態に係る把持部２０は、所謂人間の掌に相当する基部として掌部を備え、掌部には、各々複数の関節を備えた５本の指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅが取り付けられている。なお、第１の実施の形態では、把持部２０Ｌの指の数を５本としているが、３本指などの数の異なる指構造であってもよい。

【0035】

掌部には、掌センサ２６が取り付けられている。第１の実施の形態に係る掌センサ２６を構成する高解像度カメラは、撮影した画像情報に基づき、撮影された荷物１００が何であるかシャンプー、コンディショナー、化粧品、歯磨き粉等のケア商品なのか、又は、カップラーメン、菓子袋等の食品なのかを識別する。

【0036】

言い換えると、高解像度カメラは、荷物１００の種類（形状、大きさ、硬さ等）を特定するための情報を取得する役目を有する。

【0037】

一方、高解像度カメラと共に、第１の実施の形態の掌センサ２６を構成するＭｏＰＵは、１０００フレーム／秒以上のフレームレートで撮影された荷物１００の画像から、撮影された荷物１００の動き（この場合、腕部５、６との間の相対的な動きとなる。）を示す動き情報を、例えば１０００フレーム／秒以上のフレームレートで出力する。なお、移動中の荷物１００を検知する場合、フレームレートを上げて、固定物（移動しない荷物１００）を検知する場合、フレームレートを下げるようにしてもよい。

【0038】

ＭｏＰＵは、荷物１００の存在位置を示す点の、所定の座標軸に沿った動きのベクトル情報を動き情報として出力する。すなわち、ＭｏＰＵから出力される動き情報には、撮影された荷物１００が何であるか（上記ケア商品、食品）を識別するために必要な情報は含まれておらず、当該荷物１００の中心点（又は重心点）の座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）上の動き（移動方向と移動速度）を示す情報のみが含まれている。

【0039】

すなわち、把持部２０が荷物１００に接近するときの軌跡を精度よく案内することができる。

【0040】

高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２６から出力された情報は、情報処理装置１４に供給される。

【0041】

情報処理装置１４は、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２６からの情報により、高精度に荷物１００の位置を特定し、把持するときの指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの広がり度合い、掴むときの強度、及び吸着パッド２４による吸着力等を演算し、腕部５、６及び把持部２０の微小な動きを、精度よくコントロールし、様々な荷物１００のピッキング作業に対応することができる。

【0042】

（ロボットツール２１ＥＸ）
第１の実施の形態では、荷物１００に対する仕事種として、把持部２０を用い、荷物１００で把持することを主目的としている。

【0043】

一方、荷物１００に対する仕事種が把持ではなく、他の仕事種（例えば、塗装、強度アップ把持、ドリルによる穿孔等）の場合がある。

【0044】

この場合、把持部２０で各種仕事に対応する工具を把持して、荷物１００に対峙することも可能であるが、同一の仕事種を継続的に実行する場合は、把持状態の維持制御（把持部と把持している工具との相対位置制御等）の負担が大きい。

【0045】

そこで、第１の実施の形態では、把持部２０に代えて、荷物１００に対する仕事種に応じて、図１及び図４に示すように、ロボットツール２１ＥＸ（第１の実施の形態では、２１ＥＸＡ、２１ＥＸＢ、２１ＥＸＣの３種類）を具備しておき、必要に応じて、把持部２０から、ロボットツール２１ＥＸに交換して、荷物１００の把持とは別の仕事種に応じた仕事を実行する構成とした。

【0046】

（ロボットツール２１ＥＸの保管例）
図１に示される如く、人型ロボット１は、上半身部２の下部（所謂、腰位置）にベルト２８が装着され、ベルト２８には、３個のロボットツール２１ＥＸＡ、２１ＥＸＢ、２１ＥＸＣの各々を着脱可能に保持するホルダ（図示省略）が取り付けられている。

【0047】

図１では、３個のロボットツール２１ＥＸとしているが、ロボットツール２１ＥＸの数は、１種類、２種類、又は４種類以上であってもよく、後述する荷物１００の属性に合わせて、装着する数を決めればよい。

【0048】

図４は、把持部２０とは別に、第１の実施の形態の人型ロボット１に装備された３種類のロボットツール２１（２１ＥＸＡ、２１ＥＸＢ、２１ＥＸ）の詳細構成と、その用途との関係が示されている。

【0049】

図４（Ａ）は、図１の人型ロボット１に取り付けられたベルト２８の正面図である。

【0050】

図４（Ａ）に示される如く、ロボットツール２１ＥＸが、それぞれ着脱可能に取り付けられている。

【0051】

図４（Ｂ）～（Ｄ）は、ロボットツール２１ＥＸＡの荷物１００の把持状態を示している。

【0052】

図４（Ｂ）に示される如く、ロボットツール２１ＥＸＡの仕事種は塗装であり、ツールとして、スプレーガンが取り付けられている。

【0053】

スプレーガンは、吹き付け塗装で使用されるピストル状の塗装機器の一つである。コンプレッサー（図示省略）の圧縮空気を利用し塗料を霧状にして、スプレーガンの先端から噴出させる構造となっており、被塗装面に対してムラなく塗装することが可能である。

【0054】

図４（Ｃ）に示される如く、ロボットツール２１ＥＸＢの仕事種は、把持部２０と同様に把持であるが、把持部２０では把持が困難な特殊な荷物１００を把持することができる構造となっている。

【0055】

すなわち、ロボットツール２３１ＥＸＢは、例えば、重機のアタッチメントとして適用されるフォークと同様の構造である。第１の実施の形態では、ロボットツール２３１ＥＸＢは、２本指構造となっており、圧力源から配管を介して供給される圧力により、２本の指が開いたり閉じたりすることで、モータ等による把持動作（把持部２０）に比べて、汎用性は低いが、荷物１００を掴む強度が増強されている。

【0056】

図４（Ｄ）に示される如く、ロボットツール２１ＥＸＣの仕事種は穿孔であり、ツールとして、ドリルが取り付けられている。

【0057】

ドリルには、所定の径寸法のドリル刃が着脱可能に取り付け可能であり、ドリル刃は、荷物１００に穿孔するための孔寸法に合わせて事前に装着されている。

【0058】

ここで、把持部２０で処理可能な仕事種（把持）とは異なる場合、荷物１００に対して実行する仕事種に基づいて、最適なロボットツール２１を選択し（表１参照）、把持部２０から、選択したロボットツール２１に付け替えて、処理を実行する。

【0059】

【表1】

【0060】

なお、図示は省略したが、各々のロボットツールＥＸにもセンサ部２６が取り付けられている。

【0061】

図５は、第１の実施の形態に係る人型ロボットの制御システムの一例の概略図である。制御システム１０は、人型ロボットに搭載されるセンサ１２と、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２６と、情報処理装置１４とを備えている。

【0062】

センサ１２は、人型ロボット１の周辺にある、人型ロボット１が作業する荷物１００と腕部５、６との距離および角度を少なくとも表す情報を逐次取得する。センサ１２としては、最高性能のカメラ、ソリッドステートＬｉＤＡＲ、マルチカラーレーザ同軸変位計、又はその他様々なセンサ群が採用され得る。また他には、センサ１２としては、振動計、サーモカメラ、硬度計、レーダー、ＬｉＤＡＲ、高画素・望遠・超広角・３６０度・高性能カメラ、ビジョン認識、微細音、超音波、振動、赤外線、紫外線、電磁波、温度、湿度、スポットＡＩ天気予報、高精度マルチチャネルＧＰＳ、低高度衛星情報、又はロングテールインシデントＡＩ ｄａｔａ等が挙げられる。

【0063】

なお、センサ１２は、上記の情報のほかに、画像、距離、振動、熱、匂い、色、音、超音波、紫外線、又は赤外線等を検知する。他にセンサ１２が検知する情報としては、人型ロボット１の重心移動、人型ロボット１が設置される床の材質の検知、外気温度の検知、外気湿度の検知、床の上下横斜め傾き角度の検知、水分量の検知等が挙げられる。

【0064】

センサ１２は、これらの検知を例えばナノ秒毎に実施する。

【0065】

掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）は、腕部５、６の把持部２０に設けられるセンサであり、センサ１２とは別に、荷物１００を撮影するカメラ機能、及び、荷物１００位置を特定する位置特定機能を有する。

【0066】

なお、１つのＭｏＰＵ１２を用いた場合には、荷物１００の存在位置を示す点の、三次元直交座標系における２つの座標軸（ｘ軸及びｙ軸）の各々に沿った動きのベクトル情報を取得することが可能である。ステレオカメラの原理を利用して、２つのＭｏＰＵ１２を用いて、荷物１００の存在位置を示す点の、三次元直交座標系における３つの座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の各々に沿った動きのベクトル情報を出力してもよい。ｚ軸は、奥行方法（車両の走行）に沿った軸である。

【0067】

情報処理装置１４は、情報取得部１４０と、制御部１４２と、情報蓄積部１４４とを備えている。

【0068】

情報取得部１４０は、センサ１２及び掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）によって検知された荷物１００の情報を取得する。

【0069】

制御部１４２は、情報取得部１４０がセンサ１２から取得した情報とＡＩ（Artificial intelligence）とを用いて、連結部４の回動動作、上下方向の移動動作および腕部５、６の動作等を制御する。

【0070】

また、制御部１４２は、情報取得部１４０が掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）から取得した情報を用いて、荷物１００の種類（形状、大きさ、硬さ等）及び位置を詳細に把握し、当該外形や位置に応じて、掌側２０Ａを対峙させ、吸着パッド２４により吸着し、かつ、３本の指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃで掴むように制御する（把持制御）。なお、外形情報に基づいて、荷物１００の種類を把握して把持制御（「吸着」のみ、「掴み」のみ、「吸着」と「掴み」の併用等）を選択してもよい。

【0071】

例えば、制御部１４２は、全体の動作として、以下の各処理を実行する。
（１）棚及び床にある荷物１００を拾い上げることが可能なように連結部４を駆動して、上半身部２を前傾または後傾させる。
（２）荷物１００をつかむことが可能なように腕部５、６および把持部を駆動する。
（３）生産ラインの作業台の高さに合うように、上半身部２を脚部３に対して上下に駆動する。
（４）人型ロボット１の転倒を防ぐために、バランスを取る。
（５）人型ロボット１がカート等を押し進めることができるように、車輪７、８の駆動を制御する。

【0072】

情報処理装置１４は、例えば、床にある荷物１００を拾う場合、センサ１２によって検知された荷物１００の情報を取得し、取得された荷物１００の情報とＡＩとを用いて、連結部４および腕部５、６を制御することにより、床にある荷物１００を拾い上げ、拾った荷物１００を所定位置へ移動する。

【0073】

以下に第１の実施の形態の作業を説明する。

【0074】

（荷物１００の把持制御）
図６は、把持部２０によって荷物１００を把持する際の把持制御の手順を示すフローチャートである。

【0075】

ステップ１５０では、荷物１００の把持の指示があったか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ１５２へ移行して、人型ロボット１を移動させ（例えば、腕部５、６を動作させ）、対象の荷物１００に掌側を対峙させ、ステップ１５４へ移行する。

【0076】

ステップ１５４では、掌側２０Ａを対向させて、掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）で荷物１００の情報を検出する。

【0077】

次のステップ１５６では、掌センサ２６による検出情報を解析して、荷物１００の種類（形状、大きさ、硬さ等）及び位置を詳細に把握し、ステップ１５８へ移行する。

【0078】

ステップ１５８では、荷物１００の属性に応じた、把持部２０の仕事種（把持又は把持以外の仕事種）の選択処理を実行する。選択処理は、図７に基づき、詳細に説明するが、図７の選択処理において、仕事種が把持の場合は、ステップ１６０へ移行する。

【0079】

ステップ１６０では、荷物１００の把持のための作業を選択する。例えば、「吸着」のみ、「掴み」のみ、「吸着」と「掴み」の併用等から選択し、ステップ１６２へ移行する。

【0080】

ステップ１６２では、荷物１００の把持（「吸着」のみ、「掴み」のみ、「吸着」と「掴み」）を実行する。

【0081】

次のステップ１６４では、荷物１００の把持が成功したか否かを判定し、肯定判定された場合は、把持した荷物１００を所定の場所へ運び、ステップ１５０へ移行して、次の荷物１００の把持の指示を待つ。

【0082】

また、ステップ１６４で否定判定された場合は、ステップ１６６へ移行して、エラー処

【0083】

把持部２０には、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２６を取り付けているので、上記の構造の把持部２０を人型ロボット１の腕部５、６に装着することにより、吸着面によりモノを確実にピックすることができ、人型ロボット１の動きが早くても荷物１００を把持部２０から落とさずに運ぶことができる。

【0084】

また、掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）が掌側２０Ａに搭載されているので、高精度に荷物１００を捉えることができ、微小な動きをする作業にも対応することができる。

【0085】

さらに、非常に柔らかく壊れやすいものは、吸着パッド２４を使わずに、指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの動きにより掴むこともできるし、掴む力を調整することにより、柔らかい荷物１００の破損等を防止することかできる。

【0086】

（ロボットツール適用処理の詳細）
図７は、図６のステップ１５８における、仕事種の選択処理（ロボットツール適用処理）サブルーチンの詳細を示す制御フローチャートである。

【0087】

ステップ１９８では、仕事種が、把持であるか、把持以外の仕事であるかを判断する。このステップ１９８で仕事種が把持と判定された場合は、ステップ１９９で、図６のステップ１６０へ戻るように指示し、このルーチンは終了する。

【0088】

また、ステップ１９９で、仕事種が把持以外と判定された場合は、ステップ２００へ移行して、荷物１００に対する仕事種（表１参照）に基づき、ロボットツール２１を選択する。

【0089】

すなわち、表１に示される如く、荷物１００に対する仕事種に応じて、必要なロボットツール２１の種類が決まる。

【0090】

なお、表１に示す荷物１００に対する仕事種に基づくロボットツールの種類の選択は一例であり、所持しているロボットツールの種類や数に基づき定めればよい。

【0091】

第１の実施の形態では、３種類のロボットツール２１がベルト２８に装着されているため、この３種類のロボットツール２１からの選択になるが、ベルト２８への装着数を増加したり、作業現場に応じて、多種のロボットツール２１の中から選択してベルト２８に予め装着しておいてもよい。また、人型ロボット１毎に異なる種類のロボットツール２１を装着するようにしてもよい。

【0092】

次のステップ２０２では、交換側の腕部６（又は５）に装着されたツール（通常は把持部２０であるが、既に別のロボットツール２１が装着されている場合もある。）を取り外す。

【0093】

次のステップ２０４では、交換側の腕部６（又は５）を、ベルト２８の位置に移動し、ロボットツール２１を装着する。

【0094】

次のステップ２０６では、非交換側の腕部５（又は６）で把持している、交換側の腕部6（又は５）にもともと装着されていたツールを、ベルト２８のホルダに格納し、ステップ２０８へ移行する。

【0095】

ステップ２０８では、ロボットツール毎にプログミングされた仕事を実行する。次のステップ２１０では、図６のフローチャートのリスタート（ステップ１５０への移行）を指示して、このルーチンは終了する。

【0096】

以上説明したように第１の実施の形態では、把持部２０による把持動作制御に加え、例えば、荷物１００に対する仕事種に応じて、ロボットツール２１を準備しておく。

【0097】

これにより、比較例の把持部で、仕事種に必要な工具を把持して仕事することで生じる制御負担（把持部２０と工具との相対位置制御に係る負担等）を、直接ロボットツール２１を装着することで解消することができる。

【0098】

（第２の実施の形態「指の先端の交換」）
以下に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態と同一構成部分には、同一の符号を付してその構成の説明を省略する。

【0099】

第２の実施の形態の特徴は、把持部２０である指の先端を、第１の実施の形態で説明したロボットツールのように、仕事種に応じたツールに変更可能とした点にある。

【0100】

図８（Ａ）に示される如く、第２の実施の形態に係るハンドツール５０は、基本的には、第１の実施の形態の把持部２０と同様に、荷物１００を把持することを主目的としている。

【0101】

このハンドツール５０は、各指の選択が着脱可能となっている。図８（Ａ）の状態は、上記主目的のための第１関節部５０Ａ（図８（Ｂ）に示す「finger tip」）が装着されている。

【0102】

一方、この各指部は、図８（Ｂ）に示される如く、仕事種に応じた形状の第１関節部５０Ｂ～５０Ｆに交換可能である。

【0103】

第１関節部５０Ｂは「tweezer」であり、所謂ピンセットであり、薄肉の部材をはさんで掴むときに適用される。

【0104】

第１関節部５０Ｃは、「stick」であり、棒状の部材で部品を押さえるときに適用される。

【0105】

第１関節部５０Ｄは、「cotton swab」であり、球体形状の綿体で部品の汚れを拭き取ったり、水分を除去するときに適用される。

【0106】

第１関節部５０Ｅは、「camera」であり、部品を撮影（特に接写）するときに適用される。

【0107】

第１関節部５０Ｆは、「screwdriver」であり、螺子を締めつけたり、緩めるときに適用される。

【0108】

第２の実施の形態によるハンドツールによれば、特に、細かい部品（電子部品や精密部品等）の組み立てや分解といった作業に最適である。

【0109】

（第３の実施の形態「指部の遠隔操作」）
以下に本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態と同一構成部分には、同一の符号を付してその構成の説明を省略する。

【0110】

第３の実施の形態の特徴は、第２の実施の形態（図８参照）に示したハンドツール５０において、第１関節部５０Ａよりも先の部分がハンドツール５０から離れて仕事をする点にある。

【0111】

図９に示される如く、ハンドツール５０の第１関節部５０Ａは、開閉可能な蓋形状であり、指の内部に、図８（Ｂ）に示す仕事種に応じたツールが組み込まれ、各ツールは、エクステンションバー６０に連結されている。エクステンションバー６０は、伸縮、角度変化、回転可能であり、第１関節部５０Ａから離れた状態で、各ツールに応じた仕事種が実行される。

【0112】

図１０は、第３の実施の形態に係るハンドツール５０の仕事種として、図８（Ｂ）に示す第１関節部５０Ｆである、「screwdriver」を用いた場合の仕事例を示す。

【0113】

図１０では、柔らかい素材で覆われたぬいぐるみ型のＡＩロボット６２に仕込まれた電子部品６４の着脱、修理等に伴う螺合処理（螺子６６の締め付け、取り外し）の状況を示している。

【0114】

図１０（Ａ）に示される如く、ハンドツール５０は、ＡＩロボット６２の隙間６８に入ることができないため、直接、電子部品６４の螺子６６の締め付け位置に、「screwdriver」を近づけることができない。

【0115】

そこで、エクステンションバー６０を伸ばした状態で、螺子６６を「screwdriver」の先端に装着し、隙間６８へ挿入する。

【0116】

図１０（Ｂ）に示される如く、エクステションバー６０で延長された「screwdriver」は、電子部品６４の螺子６６の締め付け位置に近づけることができ、ここでは、締め付け作業が可能となる。なお、螺子６６の取り外し作業も同様である。

【0117】

（第３の実施の形態の変形例）
なお、第３の実施の形態では、エクステンションバー６０を用いて、ハンドツール５０から離れた位置で、作業を実行可能とする構成を説明したが、第１関節部５０Ａ～５０Ｆを、ハンドツール５０から離して（指部の先端から離脱して）、作業を行うようにしてもよい。

【0118】

図１１は、電子部品７０において、筐体７２に覆われた状態の基板７４へ、第１関節部５０Ｅ（「camera」）を送り込む状況を示している。

【0119】

第１関節部５０Ｅは、遠隔操作（例えば、図５に示す情報処理装置１４との間の無線通信）によって、基板７４上を移動し、基板７４上で、例えば、半田付けの状態を撮影する。情報処理装置１４では、撮影された画像を解析して、基板７４の半田付け状態の適否を判定し、必要に応じて、次の作業として、修理を指示する。例えば、別のツールを用いて、半田付け修理等を実行することを指示するが、この修理作業においても、ハンドツール５０から分離して作業を行うようにしてもよい。なお、半田付け作業は、カメラ監視よりも電力を消費するため、電力供給線を配線することが好ましい。

【0120】

なお、第３の実施の形態の変形例では、遠隔操作を無線通信で行うようにしたが、有線通信であってもよい。

【0121】

図９は、情報処理装置１４として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、第１の実施の形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、第１の実施の形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、および／又はコンピュータ１２００に、第１の実施の形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつか又は全てに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

【0122】

第１の実施の形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、およびグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ、およびＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。ＤＶＤドライブは、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブおよびＤＶＤ－ＲＡＭドライブ等であってよい。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブおよびソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０およびキーボードのような入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

【0123】

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０およびＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

【0124】

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤドライブは、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／又はプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

【0125】

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、および／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

【0126】

プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

【0127】

例えば、通信がコンピュータ１２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

【0128】

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

【0129】

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本発明の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

【0130】

上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

【0131】

第１の実施の形態から第３の実施の形態におけるフローチャートおよびブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表してよい。特定の段階および「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、およびプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、および他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

【0132】

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

【0133】

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

【0134】

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

【0135】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0136】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【0137】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0138】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0139】

１ 人型ロボット、２ 上半身部、３ 脚部、４ 連結部、５、６ 腕部、７、８ 車輪、１０ 制御システム、１２ センサ、１４ 情報処理装置、２０（２０Ｌ、２０Ｒ） 把持部、２０Ａ 掌側、２０Ｂ 本体部、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 指部、２４（２４Ｘ、２４Ｙ） 吸着パッド、２４Ａ パッド部、２４Ｂ ニップル、２６ 掌センサ、１００ 荷物、５０ ハンドツール、５０Ａ 第１関節部、５０Ｂ 第１関節部、５０Ｃ 第１関節部、５０Ｄ 第１関節部、５０Ｅ 第１関節部、５０Ｆ 第１関節部、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】