JP6647143B2 - 機能装置ならびにその制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータにより作動する機能装置およびその制御技術に関する。

鉛直方向の位置が異なる複数の判定面のそれぞれにおいて移動装置（例えばロボット）を表現する基準空間要素および物体を表わす空間要素の干渉有無を判定する技術が提案されている（特許文献１および２参照）。これにより、移動装置および物体のそれぞれの立体的形状特性に鑑みて適当な頻度で経路が変更され、かつ、両者の確実な接触回避の観点から適当な経路が設定される。

特許第４１４３１０３号公報 （特に明細書／第００７５段落〜第００８２段落および図面／図８） 特許第４１７１５１０号公報 （特に明細書／第００６５段落〜第００７３段落および図面／図８）

しかし、各空間要素の形状が簡略化された場合、当該各空間要素により表現される移動装置と物体との干渉判定感度が過度に高くなるなど、不適当なものになる可能性がある。

そこで、本発明は、物体との干渉判定感度の適当性の向上を図りうる機能装置等を提供することを解決課題とする。

本発明は、複数の部位と、前記複数の部位を相対的に駆動するアクチュエータと、行動計画にしたがって前記アクチュエータの動作を制御する制御装置と、を備えている機能装置に関する。

本発明の機能装置は、前記制御装置が、実空間において前記機能装置および一または複数の物体のそれぞれが異なる形態で含まれるように定義された複数の判定空間のそれぞれにおいて、現在の前記行動計画に基づき、前記機能装置および前記物体の干渉可能性を判定する干渉判定要素と、前記干渉判定要素により、前記複数の判定空間のうち少なくとも１つの判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記少なくとも１つの判定空間に含まれる少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されるように前記行動計画を生成する行動計画要素と、を備え、前記行動計画要素が、前記干渉判定要素により、前記複数の判定空間のうち一部である指定判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が低いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記指定判定空間に含まれる一または複数の指定部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されないように前記行動計画を生成し、前記干渉判定要素が、前記複数の判定空間のうち前記指定判定空間とは別の判定空間における干渉可能性の高低の判定基準として、前記指定判定空間における干渉可能性の高低の判定基準よりも高い基準を用いることを特徴とする。

本発明の機能装置またはその制御装置もしくは制御方法によれば、現在の行動計画にしたがって機能装置を構成する複数の部位が作動した場合、複数の判定空間のそれぞれにおいて機能装置と物体との干渉可能性が判定される。「判定空間」は、仮想的な２次元的空間（平面または曲面）のほか、仮想的な３次元的空間（一対の平面または曲面により挟まれた空間など）を包含する概念である。異なる判定空間のそれぞれに含まれる物体は、同一の物体であっても個別の物体であってもよい。

少なくとも１つの判定空間において、少なくとも１つの部位と物体との干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、当該少なくとも１つの部位のその他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されるように機能装置の行動計画が変更される。「位置・姿勢」とは「位置」および「姿勢」のうち一方または両方を意味する。

これにより、少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢を変更すれば、物体との干渉可能性が低いと判定されるにもかかわらず、物体との干渉可能性が高いという判定に拘束されて複数の部位の動作の自由度が全体的に低下するような事態が回避されうる。

本発明の機能装置の一実施形態としてのロボットの構成説明図。 ロボットの制御装置の構成説明図。 ロボットの制御方法に関する説明図。 変更前の行動計画（第１実施例）に関する説明図。 変更後の行動計画（第１実施例）に関する説明図。 行動計画変更前の干渉判定結果（第１実施例）に関する説明図。 行動計画変更後の干渉判定結果（第１実施例）に関する説明図。 変更前の行動計画（第２実施例）に関する説明図。 変更後の行動計画（第２実施例）に関する説明図。 行動計画変更前の干渉判定結果（第２実施例）に関する説明図。 行動計画変更後の干渉判定結果（第２実施例）に関する説明図。 変更前の行動計画（第３実施例）に関する説明図。 変更後の行動計画（第３実施例）に関する説明図。 行動計画変更前の干渉判定結果（第３実施例）に関する説明図。 行動計画変更後の干渉判定結果（第３実施例）に関する説明図。

（構成）
図１に示されている本発明の機能装置の一実施形態であるロボット１は脚式移動ロボットであり、人間と同様に、基体１０と、基体１０の上方に配置された頭部１１と、基体１０の上部に上部両側から延設された左右の腕体１２と、左右の腕体１２のそれぞれの先端に設けられている手部１２６と、基体１０の下部から下方に延設された左右の脚体１４とを備えている。図面においては、左右を区別するために「Ｌ（左）」および「Ｒ（右）」が符号に付されている。

基体１０はヨー軸回りに相対的に回動しうるように上下に連結された基体上部１０１および基体下部１０２により構成されている。頭部１１は基体１０に対してヨー軸回りに回動する等、動くことができる。

腕体１２は第１腕体リンク１２２と、第２腕体リンク１２４とを備えている。基体１０と第１腕体リンク１２２とは肩関節機構（第１腕関節機構）１２１を介して連結され、第１腕体リンク１２２と第２腕体リンク１２４とは肘関節機構（第２腕関節機構）１２３を介して連結され、第２腕体リンク１２４と手部１２６とは手首関節機構（第３腕関節機構）１２５を介して連結されている。肩関節機構１２１はロール、ピッチおよびヨー軸回りの回動自由度を有し、肘関節機構１２３はピッチ軸回りの回動自由度を有し、手首関節機構１２５はロール、ピッチ、ヨー軸回りの回動自由度を有している。

脚体１４は第１脚体リンク１４２と、第２脚体リンク１４４と、足部１４６とを備えている。基体１０と第１脚体リンク１４２とは股関節機構（第１脚関節機構）１４１を介して連結され、第１脚体リンク１４２と第２脚体リンク１４４とは膝関節機構（第２脚関節機構）１４３を介して連結され、第２脚体リンク１４４と足部１４６とは足関節機構（第３脚関節機構）１４５を介して連結されている。股関節機構１４１はロール、ピッチおよびヨー軸回りの回動自由度を有し、膝関節機構１４３はピッチ軸回りの回動自由度を有し、足関節機構１４５はロールおよびピッチ軸回りの回動自由度を有している。股関節機構１４１、膝関節機構１４３および足関節機構１４５は「脚関節機構群」を構成する。

なお、脚関節機構群に含まれる各関節機構の並進および回転自由度は適宜変更されてもよい。また、股関節機構１４１、膝関節機構１４３および足関節機構１４５のうち任意の１つの関節機構が省略された上で、残りの２つの関節機構の組み合わせにより脚関節機構群が構成されていてもよい。さらに、脚体１４が膝関節とは別の第２脚関節機構を有する場合、当該第２脚関節機構が含まれるように脚関節機構群が構成されてもよい。足部１４６の底には着床時の衝撃緩和のため、特開２００１−１２９７７４号公報に開示されているような弾性素材が設けられている。

基体上部１０１および基体下部１０２、頭部１１、腕体１２のリンク１２２および１２４、手部１２６（正確にはその構成要素である手の平部および各指機構のリンク）、脚体１４のリンク１４２および１４４、ならびに足部１４６は、アクチュエータ４により相対的な位置・姿勢が変更可能な「複数の部位」に該当する。

ロボット１には、その世界座標系における位置および姿勢などの内部状態を測定するための複数の内部状態センサＳ₁が搭載されている。ロボット１の各関節機構の屈曲角度（関節角度）に応じた信号を出力するエンコーダ（図示略）、基体１０の姿勢（方位角および仰角により特定される。）に応じた信号を出力する傾斜センサ、および、足部１４６および着床および離床の別を判定するための圧力センサなどが内部状態センサＳ₁に該当する。ロボット１の周囲の様子を撮像し、当該撮像座標に基づいて世界座標系に固定されている標識の位置を認識することにより、世界座標系におけるロボット１の位置を認識するための撮像装置が内部状態センサＳ₁に該当する。

例えば、頭部１１に搭載され、ロボット１の前方を撮像範囲とするＣＣＤカメラ、赤外線カメラ等、種々の周波数帯域における光を感知しうる左右一対の頭カメラＣ１が撮像装置として採用されうる。また、基体１０の前側下部に搭載され、ロボット１の前方下方に向けて発せられた近赤外レーザー光の物体による反射光を検知することによりこの物体の位置や方位等を測定するための腰カメラ（アクティブセンサ）Ｃ２が撮像装置として採用されうる。

ロボット１には、その周辺における物体の位置などの外部状態を測定するための外部状態センサＳ₂が搭載されている。前記のような撮像装置が外部状態センサＳ₂に該当する。

ロボット１は、制御装置２と、前記複数の関節機構のそれぞれを駆動することにより、前記複数の部位のそれぞれを駆動する複数のアクチュエータ４と、をさらに備えている。

（制御装置の構成）
図２に示されている制御装置２は、ハードウェアとしてのＥＣＵ（電子制御ユニット）と、ソフトウェアとしてのアプリケーションプログラムと、により構成されている。ＥＣＵまたはコンピュータは、ＣＰＵまたはマルチコアプロセッサ（演算処理装置）、ＲＯＭまたはＲＡＭなどのメモリ（記憶装置）および入力・出力用のインターフェース回路等により構成されている。

前記プログラムは記憶装置に予め記憶保持されているほか、ロボット１から外部のサーバに要求信号が送信されたことに応じて当該サーバによって制御プログラムがネットワークや人工衛星を介して当該コンピュータに配信または放送された上でそのメモリに格納されてもよい。

制御装置２は、干渉判定要素２１と、行動計画要素２２と、を備えている。制御装置およびその各要素２１、２２は、プロセッサがメモリの所定の領域から必要なデータおよびプログラムを読み出し、当該プログラムにしたがって当該データを対象として担当の演算処理（詳細が後述する。）を実行するように構成または設計されている。

制御装置２は、ロボット１の「行動計画」にしたがって、内部状態および外部状態に応じてアクチュエータ４のそれぞれの動作を制御する。「行動計画」には、優先順位が異なる複数の行動計画要素が含まれ、本実施形態では、指定行動計画要素としての「第１行動計画要素」と、その他の行動計画要素としての「第２行動計画要素」とが含まれている。すなわち、本実施形態において指定行動計画または少なくとも１つの行動計画要素は、制御装置２に対して外部から入力され、または、制御装置２により生成される。

「第１行動計画要素」は、例えばロボット１の全体的な位置を移動させることを優先する行動計画の部分である。「第１行動計画要素」には、基体下部１０２および第１脚体リンク１４２、第１脚体リンク１４２および第２脚体リンク１４４、ならびに第２脚体リンク１４４および足部１４６のそれぞれの組み合わせの相対的な位置・姿勢の時系列が含まれている。「第１行動計画要素」が、一方または両方の手部１２６を用いた物体の運搬である場合、そこに含まれる複数の部位の組み合わせは異なる。

「第２行動計画要素」は、例えばロボット１の全体的な姿勢を安定させること（常に上位制御で全体的な姿勢の安定がはかられている（歩容生成の際に大局的な安定をはかっているということ））を優先させて障害物との干渉を避ける行動計画の部分である。「第２行動計画要素」には、基体上部１０１および基体下部１０２、基体上部１０１および第１腕体リンク１２２、第１腕体リンク１２２および第２腕体リンク１２４、ならびに第２腕体リンク１２４および手部１２６のそれぞれの組み合わせの相対的な位置・姿勢の時系列が含まれている。「第２行動計画要素」が、両方の脚体１４による規律状態の維持である場合、そこに含まれる複数の部位の組み合わせは異なる。

（ロボットの制御方法）
ロボット１が行動計画にしたがって移動または歩行を開始する際、第１行動計画要素の変更回数を表わす指数ｉ₁および第２行動計画要素の変更回数を表わす指数ｉ₂がともに「０」にリセットされる（図３／ＳＴＥＰ０２）。

ロボット１が行動計画にしたがって移動している状態で、干渉判定要素２１が、複数の判定空間のそれぞれにおいて、当該行動計画に基づき、ロボット１および一または複数の物体のそれぞれの存在態様を算定する（図３／ＳＴＥＰ０４）。

「判定空間」は、ロボット１および一または複数の物体のそれぞれが異なる形態で含まれるように定義されている。本実施形態では、水平面に対して平行であり、かつ、鉛直方向の位置または高さが異なる複数の平面（以下「判定面」という。）が複数の判定空間として定義されている。

図４Ａ、図４Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂのそれぞれには、高さが異なる３つの判定面Ｐ₁〜Ｐ₃が示されている。３つの判定面Ｐ₁〜Ｐ₃のうち、第１行動計画要素に関する脚体１４が含まれている判定面Ｐ₃が「指定判定面」に該当する。判定面の数は、任意の複数に設定される。後述するようにロボット１と物体との干渉可能性が高いと判定された判定面が存在する場合、当該判定面のそばに判定面が追加されるなど、その数が増やされてもよい。これとは逆に、ロボット１と物体との干渉可能性が低いと判定された判定面が存在する場合、当該判定面に対して所定距離内にある判定面が省略されるなど、その数が減らされてもよい。判定面同士の間隔も任意に設定されてもよい。指定判定面同士の間隔が、その他の判定面同士の間隔よりも狭く設定されていてもよい。

少なくとも１つの判定面が、鉛直面に対して平行に定義されていてもよく、床面またはその概略形状を表わす平面に対して平行に定義されていてもよい。少なくとも１つの判定面が、平面ではなく曲面として定義されていてもよい。一の判定面と他の判定面とが交差していてもよい。判定空間が複数の平面または曲線により囲まれた３次元空間として定義されていてもよい。

各判定面Ｐ_i（ｉ＝１，２，‥）におけるロボット１の各部位の存在態様を定めるため、例えば、ロボット１の各部位が、実際の形状よりも簡略化された３次元形状を有する立体により表わされているモデルが用いられる。各部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢の時系列に基づき、このモデルにおいて各時点の複数の部位のそれぞれのロボット座標系における位置および姿勢が計算される。「位置」は各部位の重心などの代表点の位置により定義される。「姿勢」はロボット座標系の原点（例えば基体下部１０２に配置される。）よりも近位側にある端点および遠位側にある端点を結ぶベクトルの方位により定義される。

各判定面Ｐ_iおよび各部位の表面の交差線（閉曲線）により輪郭が定義される２次元領域が、各判定面Ｐ_iにおける各部位またはこれを表わす空間要素として算定される。ロボット１の全体的な位置の時系列により、世界座標系における各時点のロボット座標系の原点の位置または座標変換式が算定される。このため、世界座標系における各時点での各部位の各判定面Ｐ_iにおける存在態様が計算される。

各判定面Ｐ_iにおける物体の存在態様を定めるため、例えば、内部状態センサＳ₁を構成するカメラＣ１を通じて得られた画像が用いられる。この画像の解析結果に基づいて当該物体の種類（人間、犬、他のロボットなどの動的な物体、建造物の一部などの静的な物等）が認識される。その上で、当該認識結果に基づく記憶装置またはデータベース（ロボット１の外部にあってもよい。）の照会によって、物体またはこれを構成する複数の部位のそれぞれが、実際の形状よりも簡略化された３次元形状を有する立体として認識される。物体が動物である場合、当該物体の現時点における位置および速度から、ロボット座標系または世界座標系における将来の各時点における物体の位置および姿勢が予測される。そして、各判定面Ｐ_iおよび物体の表面の交差線（閉曲線）により輪郭が定義される２次元領域が、各判定面Ｐ_iにおける物体またはこれを表わす空間要素として算定される。

図１に示されているロボット１の外形的特徴に由来して、高さが異なる各判定面にロボット１が含まれる形態、すなわち各判定面においてロボット１の複数の部位のうち少なくとも一部を表わす空間要素の形状およびサイズ（さらには位置・姿勢）が異なる。

例えば、図４Ａに示されている判定面Ｐ₂において、図５Ａに示されているように、異なる時刻におけるロボット１またはその該当部位（基体上部１０１および左右の第２腕体リンク１２４Ｌ、１２４Ｒ）および物体Ｘの外形、位置および姿勢を含む存在態様が認識される。図６Ａに示されている判定面Ｐ₂において、図７Ａに示されているように、異なる時刻におけるロボット１またはその該当部位（基体上部１０１および左右の第２腕体リンク１２４Ｌ、１２４Ｒ）および物体Ｘ₁およびＸ₂の外形、位置および姿勢を含む存在態様が認識される。図８Ａに示されている判定面Ｐ₃において、図９Ａに示されているように、異なる時刻におけるロボット１またはその該当部位（左右の第２脚体リンク１４４Ｌ、１４４Ｒ）および物体Ｘ₁およびＸ₂の外形、位置および姿勢を含む存在態様が認識される。

干渉判定要素２１が、指定判定面Ｐ_jにおいて、前記のように各時点における存在態様が定められたロボット１および物体の干渉可能性の高低を判定する（図３／ＳＴＥＰ０６）。

例えば、各判定面Ｐ_iにおいて、いずれかの時点におけるロボット１および物体の間隔が基準間隔以下である場合、両者の干渉可能性が高いと判定される。第１行動計画要素に関連する第１脚体リンク１４２等の部位に対する基準間隔は、第２行動計画要素に関連する第１腕体リンク１２２等の部位に対する基準間隔よりも小さく設定されていてもよい。

現在時点と、ロボット１および物体の間隔が初めて基準間隔以下となる将来時点との時間間隔が基準時間以下である場合、両者の干渉可能性が高いと判定されてもよい。この場合、第１行動計画要素に関連する第１脚体リンク１４２等の部位に対する基準時間は、第２行動計画要素に関連する第１腕体リンク１２２等の部位に対する基準時間よりも短く設定されていてもよい。

現在時点から当該将来時点までのロボット１の各部位の移動距離が基準距離以下である場合、両者の干渉可能性が高いと判定されてもよい。この場合、第１行動計画要素に関連する第１脚体リンク１４２等の部位に対する基準距離は、第２行動計画要素に関連する第１腕体リンク１２２等の部位に対する基準距離よりも小さく設定されていてもよい。

図９Ａの例では、指定判定面に該当する判定面Ｐ₃において現在時点ｔ＝ｔ₀では各部位が物体Ｘ₁およびＸ₂から十分に離間している一方、矢印で示されているように現在の行動計画にしたがって移動した場合、将来時点ｔ＝ｔ_kでは右の第２脚体リンク１４４Ｒおよび物体Ｘ₁が干渉または接触している。このため、図９Ａの例では、当該判定結果は肯定的となる。これは、図８Ａに示されているように、ロボット１をその進行方向側から見た場合に、右脚体１４Ｒの手前に重なるように（または横方向について近接して）物体Ｘ₁が存在している状況に対応している。

当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ０６‥ＹＥＳ）、行動計画要素２２が第１行動計画要素を変更する（図３／ＳＴＥＰ１０）。第１行動計画要素には、前記のように基体下部１０２および第１脚体リンク１４２、第１脚体リンク１４２および第２脚体リンク１４４、ならびに第２脚体リンク１４４および足部１４６のそれぞれの組み合わせの相対的な位置・姿勢の時系列が含まれている。このため、第１行動計画要素の変更により、左右の脚体１４Ｌ、１４Ｒの動作態様、ひいてはロボット１の全体的な移動態様が変更される。

これにより、例えば図８Ｂに示されているように、ロボット１が左方向に蟹歩きしながら物体Ｘ₁およびＸ₂の間をすり抜けるように左右の脚体１４Ｌ、１４Ｒの動作態様、ひいてはロボット１の全体的な移動態様が変更される。この場合、図９Ｂに示されているように、指定判定面Ｐ₃において、各時点ｔ＝ｔ₀、ｔ₁およびｔ₂のそれぞれの左右の第２脚体リンク１４４Ｌ、１４４Ｒのそれぞれが物体Ｘ₁およびＸ₂のそれぞれから十分に離間するように第１行動計画要素が変更されうる。

第１行動計画要素の変更に伴い、第１指数ｉ₁が第１閾値Ｎ₁以上であるか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ１２）。当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ１２‥ＹＥＳ）、ロボット１の移動停止などの停止処理が実行される。当該判定結果が否定的である場合（図３／ＳＴＥＰ１２‥ＮＯ）、第１指数ｉ₁が「１」だけ増加され（図３／ＳＴＥＰ１４）、干渉判定要素２１が、指定判定面とは別の判定面Ｐ_iにおいて、前記のように各時点における存在態様が定められたロボット１および物体の干渉可能性の高低を判定する（図３／ＳＴＥＰ１６）。

図５Ａの例では、判定面Ｐ₂において現在時点ｔ＝ｔ₀では各部位が物体Ｘから十分に（基準間隔を超えて）離間している一方、矢印で示されているように現在の行動計画にしたがって移動した場合、将来時点ｔ＝ｔ_kでは右の第２腕体リンク１２４Ｒおよび物体Ｘが干渉または接触する。このため、図５Ａの例では、当該判定結果は肯定的となる。これは、図４Ａに示されているように、ロボット１をその進行方向側から見た場合に、右腕体１２Ｒの手前に重なるように（または横方向について近接して）物体Ｘが存在している状況に対応している。

図７Ａの例では、判定面Ｐ₂において現在時点ｔ＝ｔ₀では各部位が物体Ｘ₁およびＸ₂から十分に離間している一方、矢印で示されているように現在の行動計画にしたがって移動した場合、将来時点ｔ＝ｔ_kでは右の第２腕体リンク１２４Ｒが物体Ｘ₁に近接し、かつ、左の第２腕体リンク１２４Ｌおよび物体Ｘ₂が干渉または接触している。このため、図７Ａの例では、当該判定結果は肯定的となる。これは、図６Ａに示されているように、ロボット１をその進行方向側から見た場合に、右腕体１２Ｒおよび左腕体１２Ｌのそれぞれの手前に重なるように（または横方向について近接して）物体Ｘ₁およびＸ₂のそれぞれが存在している状況に対応している。図９Ａの例も図７Ａの例と同様のことがいえる。

当該判定結果が否定的である場合（「図３／ＳＴＥＰ１６‥ＮＯ」、行動計画に基づき行動を実行する。その一方、当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ１６‥ＹＥＳ）、行動計画要素２２が第２行動計画要素を変更する（図３／ＳＴＥＰ２０）。第２行動計画要素には、前記のように基体上部１０１および基体下部１０２、基体上部１０１および第１腕体リンク１２２、第１腕体リンク１２２および第２腕体リンク１２４、ならびに第２腕体リンク１２４および手部１２６のそれぞれの組み合わせの相対的な位置・姿勢の時系列が含まれている。このため、第２行動計画要素の変更により、基体１０のほか、左右の腕体１２Ｌ、１２Ｒの動作態様、ひいてはロボット１の全体的な移動態様に対する影響がないまたは軽微な動作態様が変更される。

これにより、例えば図４Ｂに示されているように、ロボット１が右の腕体１２を全体的にあげるように右の腕体１２Ｒの動作態様が変更される。この場合、図５Ｂに示されているように、判定面Ｐ₂において、時点ｔ＝ｔ_mの右の第２腕体リンク１２４Ｒが消滅するように第２行動計画要素が変更されうる。また、図６Ｂに示されているように、ロボット１が基体上部１０１の右側が左側よりも後方に位置するように基体下部１０２に対してヨー軸回りに回動され、ロボット１をその進行方向側（前側）から見た際、右腕体１２Ｒが基体１０の奥側に位置する一方、左腕体１２Ｌが基体１０の手前側に位置するように基体１０および左右の腕体１２Ｌ、１２Ｒの動作態様が変更される。この場合、図７Ｂに示されているように、判定面Ｐ₂において、時点ｔ＝ｔ_nの左右の第２腕体リンク１２４Ｌ、１２４Ｒが物体Ｘ₁、Ｘ₂から十分に（基準距離を超えて）離間するように第２行動計画要素が変更されうる。図８Ｂの例におけるロボット１の基体１０および腕体１２の動作態様は、図６Ｂの例におけるそれと同様である。すなわち、図８Ｂの例では、ロボット１が蟹歩きをしながら基体１０をひねるように第１行動計画要素および第２行動計画要素の両方が変更される。

第２行動計画要素の変更に伴い、第２指数ｉ₂が第２閾値Ｎ₂以上であるか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ２２）。当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ２２‥ＹＥＳ）、第１行動計画要素が変更される（図３／ＳＴＥＰ１０）。当該判定結果が否定的である場合（図３／ＳＴＥＰ２２‥ＮＯ）、第２指数ｉ₂が「１」だけ増加され（図３／ＳＴＥＰ２４）、各判定面Ｐ_iにおいて、各時点におけるロボット１および物体の存在態様の算定以降の処理が繰り返される（図３／ＳＴＥＰ０４等参照）。

（作用効果）
本発明によれば、少なくとも１つの判定面Ｐ_iにおいて、ロボット１の少なくとも１つの部位と物体との干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、当該少なくとも１つの部位のその他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されるようにロボット１の行動計画が変更される（図３／ＳＴＥＰ０６‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１０、ＳＴＥＰ１６‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ２０、図４Ａ→図４Ｂ、図６Ａ→図６Ｂ、図８Ａ→図８Ｂ参照）。これにより、少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢を変更すれば、物体との干渉可能性が低いと判定されるにもかかわらず図５Ａ→図５Ｂ、図７Ａ→図７Ｂ、図９Ａ→図９Ｂ参照）、物体との干渉可能性が高いという判定に拘束されて複数の部位の動作の自由度が全体的に低下するような事態が回避されうる。

（本発明の他の実施形態）
前記実施形態とは構成が異なるヒューマノイドロボットのほか、動物型ロボット、作業用アームロボットまたは車両など、アクチュエータによって相対的に動かされる複数の部位を備え、当該複数の部位の相対的な位置・姿勢の変更によって物体との干渉可能性の高低を変化させ得るあらゆる機械が本発明の機能機械として採用されてもよい。

前記実施形態では、複数の判定面Ｐ_iが「指定判定面（図４Ａ等の判定面Ｐ₃参照）」および「その他の判定面（図４Ａ等の判定面Ｐ₁、Ｐ₂参照）」に区分され、各区分の判定面における干渉判定結果に応じて優先順位が異なる２つの行動計画要素のそれぞれが変更されたが、他の実施形態として判定面が区別されることなく、各判定面における干渉判定結果に応じて行動計画が変更されてもよい。そのほか、判定面が３つ以上に区分され、各区分の判定面における干渉判定結果に応じて優先順位が異なる３つ以上の行動計画要素のそれぞれが変更されてもよい。

１‥ロボット（機能装置）、２‥制御装置、２１‥干渉判定要素、２２‥行動計画要素、１０‥基体、１１‥頭部、１２‥腕体、１４‥脚体、１０１‥基体上部、１０２‥基体下部、１２２‥第１腕体リンク、１２４‥第２腕体リンク、１２６‥手部、１４２‥第１脚体リンク、１４４‥第２脚体リンク、１２６‥足部、Ｐ₁〜Ｐ₃‥判定面、Ｘ、Ｘ₁、Ｘ₂‥物体。

Claims (5)

1. 複数の部位と、前記複数の部位を相対的に駆動するアクチュエータと、行動計画にしたがって前記アクチュエータの動作を制御する制御装置と、を備えている機能装置であって、
   前記制御装置が、
   実空間において前記機能装置および一または複数の物体のそれぞれが異なる形態で含まれるように定義された複数の判定空間のそれぞれにおいて、現在の前記行動計画に基づき、前記機能装置および前記物体の干渉可能性を判定する干渉判定要素と、
   前記干渉判定要素により、前記複数の判定空間のうち少なくとも１つの判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記少なくとも１つの判定空間に含まれる少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されるように前記行動計画を生成する行動計画要素と、を備え、
   前記行動計画要素が、前記干渉判定要素により、前記複数の判定空間のうち一部である指定判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が低いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記指定判定空間に含まれる一または複数の指定部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されないように前記行動計画を生成し、
   前記干渉判定要素が、前記複数の判定空間のうち前記指定判定空間とは別の判定空間における干渉可能性の高低の判定基準として、前記指定判定空間における干渉可能性の高低の判定基準よりも高い基準を用いることを特徴とする機能装置。
2. 請求項１記載の機能装置において、
   前記制御装置が、優先順位が異なる複数の行動計画要素が含まれている行動計画にしたがって前記アクチュエータの動作を制御し、
   前記行動計画要素が、前記複数の行動計画要素のうち優先順位が基準順位よりも高い指定行動計画要素のために用いられる部位が含まれている判定空間を前記指定判定空間として前記行動計画を生成することを特徴とする機能装置。
3. 請求項２記載の機能装置において、
   前記行動計画要素が、前記機能装置の移動を前記指定行動計画要素として前記行動計画を生成することを特徴とする機能装置。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の制御装置を構成することを特徴とする前記制御装置。
5. 複数の部位と、前記複数の部位を相対的に駆動するアクチュエータと、を備えている機能装置の動作を行動計画にしたがって制御する方法であって、
   実空間において前記機能装置および物体のそれぞれが異なる形態で含まれるように定義された複数の判定空間のそれぞれにおいて、現在の前記行動計画に基づき、前記機能装置および前記物体の干渉可能性を判定する干渉判定過程と、
   前記干渉判定過程において、前記複数の判定空間のうち少なくとも１つの判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が高いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記少なくとも１つの判定空間に含まれる少なくとも１つの部位の他の部位に対する相対的な位置および姿勢が変更されるように前記行動計画を生成する行動計画過程と、を備え、
   前記行動計画過程が、前記干渉判定過程により、前記複数の判定空間のうち一部である指定判定空間において、前記機能装置および前記物体の干渉可能性が低いと判定されたことを要件として、前記複数の部位のうち前記指定判定空間に含まれる一または複数の指定部位の他の部位に対する相対的な位置・姿勢が変更されないように前記行動計画を生成し、
   前記干渉判定過程が、前記複数の判定空間のうち前記指定判定空間とは別の判定空間における干渉可能性の高低の判定基準として、前記指定判定空間における干渉可能性の高低の判定基準よりも高い基準を用いることを特徴とする方法。