專(zhuān)利名稱：機(jī)器手控制裝置及控制方法、機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人與機(jī)器人協(xié)作進(jìn)行作業(yè)(例如搬運(yùn)物體作業(yè))之際機(jī)器手的控制裝置及控制方法、具有機(jī)器手控制裝置的機(jī)器人、機(jī)器手控制程序、集成電子電路。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，看護(hù)機(jī)器人或家務(wù)輔助機(jī)器人等家庭用機(jī)器人逐漸開(kāi)發(fā)。家庭機(jī)器人與工業(yè)用機(jī)器人不同，它是在人附近作業(yè)，因而，與人的物理接觸是不可避免的，從安全性方面而言，機(jī)器人在機(jī)構(gòu)上必須靈活(柔軟)，動(dòng)作也必須柔和。作為機(jī)器人裝置的一例，提出了一種確?？刂蒲b置動(dòng)作精度的技術(shù)，其檢測(cè)施加給機(jī)器手的與人類(lèi)的接觸力，當(dāng)對(duì)手臂施加大力時(shí)減小復(fù)原力而提高安全性、當(dāng)對(duì)手臂施加微小力時(shí)增大復(fù)原力而確保動(dòng)作精度(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。另外，有一種肢體控制裝置的控制裝置，其以基于裝在肢體上的裝置動(dòng)作而使肢體活動(dòng)為目的，根據(jù)裝置上所安裝的力傳感器或位置與角度傳感器的讀出信息，通過(guò)力控制或位置控制來(lái)控制裝置的動(dòng)作，其中，在驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作過(guò)程中，始終監(jiān)控對(duì)裝在裝置上的肢體所施加的負(fù)載，在對(duì)肢體施加的負(fù)載到達(dá)比設(shè)定的對(duì)肢體施加的過(guò)負(fù)載值Flimit 小的值Fstart的時(shí)刻，使驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作所具有的所有自由度中某一自由度方向的阻抗常數(shù)隨著肢體負(fù)載值向所述過(guò)負(fù)載值Flimit靠近而變化，假設(shè)其自由度方向的動(dòng)作是自由的(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。再有，還提出一種技術(shù)是根據(jù)輸入的肢體的參數(shù)，生成代表性的運(yùn)動(dòng)圖形，算出肢體驅(qū)動(dòng)裝置的目標(biāo)軌道，只運(yùn)用肢體的參數(shù)信息在肢體驅(qū)動(dòng)裝置中切換他動(dòng)運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)動(dòng)、抵抗運(yùn)動(dòng)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 JP特開(kāi)平10-329071號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 JP特開(kāi)平9-154900號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 JP特開(kāi)平10-192350號(hào)公報(bào)不過(guò)，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)對(duì)機(jī)器手施加大力時(shí)要減小復(fù)原力，而專(zhuān)利文獻(xiàn)2中要增大對(duì)肢體施加的負(fù)載時(shí)，不能施加過(guò)大的負(fù)載，專(zhuān)利文獻(xiàn)3中是按照肢體的動(dòng)作來(lái)切換他動(dòng)運(yùn)動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)動(dòng)、抵抗運(yùn)動(dòng)，從而存在的課題是如果由于操作者的姿勢(shì)不好、或操作者的力氣不斷輸入而發(fā)生手抖造成誤操作，而使機(jī)器手抓握的搬運(yùn)物傾斜、搬運(yùn)物中的物品脫落，或者如果搬運(yùn)物為硬的物體或尖角的物體，則有可能由于搬運(yùn)物活動(dòng)而對(duì)人造成負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述課題而做出的，其目的在于提供機(jī)器手控制裝置及控制方法、機(jī)器人、機(jī)器手控制程序、集成電子電路，能夠?qū)崿F(xiàn)即使與機(jī)器手協(xié)作進(jìn)行搬運(yùn)物體作業(yè)的人的姿勢(shì)或身體狀況不好也不會(huì)發(fā)生機(jī)器手傾斜而使搬運(yùn)物體脫落的安全的機(jī)器人控制。根據(jù)本發(fā)明的第1方式，提供一種機(jī)器手控制裝置，其具備作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元，其獲取和人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息；危險(xiǎn)程度算出單元，其根據(jù)由所述作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元獲取的所述作業(yè)姿勢(shì)信息，算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大越提高所述機(jī)器手的剛性。根據(jù)本發(fā)明的第18方式，提供一種機(jī)器手控制裝置，其包括位置信息獲取單元， 其獲取所述機(jī)器手位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的人的位置信息；危險(xiǎn)程度算出單元，其算出所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的位置信息的相對(duì)位置，根據(jù)算出的相對(duì)位置算出危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使利用所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度越大越提高所述機(jī)器手的剛性。根據(jù)本發(fā)明的第M方式，提供一種機(jī)器手明的控制方法，其根據(jù)和人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息，利用危險(xiǎn)程度算出單元算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；利用剛性控制單元進(jìn)行控制以使所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。根據(jù)本發(fā)明的第沈方式，其用來(lái)使計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的機(jī)器手控制程序，包括危險(xiǎn)程度算出步驟，其根據(jù)和人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。根據(jù)本發(fā)明的第27方式，提供一種控制機(jī)器手的集成電子電路，其特征在于，包括作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元，其獲取和人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息；危險(xiǎn)程度算出單元，其根據(jù)由所述作業(yè)姿勢(shì)信息，算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。根據(jù)本發(fā)明的第觀方式，提供一種機(jī)器手控制方法，其特征在于，利用危險(xiǎn)程度算出部算出作為協(xié)作搬運(yùn)信息的所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的人的位置的相對(duì)位置，按照算出的相對(duì)位置在危險(xiǎn)程度算出部算出所述危險(xiǎn)程度；利用剛性控制單元進(jìn)行控制以使算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。根據(jù)本發(fā)明的第30方式，提供一種用來(lái)計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的機(jī)器手控制程序，其特征在于，包括位置信息獲取步驟，其獲取和所述機(jī)器手位置信息、人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的位置信息有關(guān)的信息；危險(xiǎn)程度算出步驟，其算出所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的位置信息的相對(duì)位置，根據(jù)算出的相對(duì)位置算出危險(xiǎn)程度；剛性控制步驟，其進(jìn)行控制以使所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。根據(jù)本發(fā)明的第31方式，提供一種控制機(jī)器手的集成電子電路，其特征在于，包括位置信息獲取單元，其獲取所述機(jī)器手位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的人的位置信息； 危險(xiǎn)程度算出單元，其算出所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的位置信息的相對(duì)位置，根據(jù)算出的相對(duì)位置算出危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。
發(fā)明效果 如上所述根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器手控制裝置及機(jī)器人，至少具有危險(xiǎn)程度算出單元和剛性控制單元(還例如具有阻抗設(shè)定單元、阻抗控制單元)，從而對(duì)應(yīng)于與機(jī)器手協(xié)作的人的作業(yè)姿勢(shì)信息(還有身體狀況信息或機(jī)器手與人的相對(duì)位置等協(xié)作搬運(yùn)信息)進(jìn)行控制以提高機(jī)器手的剛性(例如適當(dāng)設(shè)定機(jī)器手的機(jī)器阻抗設(shè)定值)，因此，不會(huì)由于操作者的姿勢(shì)不好、或操作者的力氣不斷輸入而發(fā)生手抖造成誤操作，使機(jī)器手抓握的搬運(yùn)物傾斜、 搬運(yùn)物體中的物品脫落，或是如果搬運(yùn)物為硬的物體或尖角的物體，也不會(huì)由于搬運(yùn)物體活動(dòng)而對(duì)人施加負(fù)擔(dān)，能夠?qū)崿F(xiàn)安全的機(jī)器人控制。另外，根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器手控制方法及控制程序，根據(jù)與所述機(jī)器手協(xié)作的人作業(yè)姿勢(shì)相關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息控制所述機(jī)器手為高剛性(例如設(shè)定機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值，將所述機(jī)器手的機(jī)器阻抗值控制為所述設(shè)定的所述機(jī)械阻抗設(shè)定值)，從而對(duì)應(yīng)于與機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)相關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息(例如所述人的狀態(tài)等協(xié)作搬運(yùn)信息) 進(jìn)行控制以提高機(jī)器手的剛性(例如適當(dāng)設(shè)定并控制機(jī)器手的機(jī)器阻抗設(shè)定值)，因此，不會(huì)由于操作者的姿勢(shì)不好、或操作者的力氣不斷輸入而發(fā)生手抖造成誤操作，使機(jī)器手搬運(yùn)的搬運(yùn)物傾斜、搬運(yùn)物體中的物品脫落，或是如果搬運(yùn)物為硬的物體或尖角的物體，也不會(huì)由于搬運(yùn)物體活動(dòng)而對(duì)人施加負(fù)擔(dān)，能夠?qū)崿F(xiàn)安全的機(jī)器人控制。


本發(fā)明的這些及其他目的特征，可以通過(guò)與針對(duì)附圖的優(yōu)選實(shí)施方式相關(guān)聯(lián)的以下敘述而明白。這些附圖是圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中機(jī)器人控制裝置構(gòu)成概要的圖。圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中構(gòu)成機(jī)器人系統(tǒng)的控制裝置和作為控制對(duì)象的機(jī)器手的詳細(xì)構(gòu)成的圖。圖3是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中機(jī)器人控制裝置的操作狀態(tài)的圖。圖4是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中機(jī)器手控制裝置的操作狀態(tài)的圖。圖5是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中控制裝置的阻抗控制部構(gòu)成的框圖。圖6是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中控制裝置的阻抗控制部動(dòng)作步驟的流程圖。圖7是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的控制裝置的搬運(yùn)狀態(tài)信息收集部構(gòu)成的框圖。圖8是說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施方式中搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的物體特性一覽表的圖。圖9是說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施方式中搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的作業(yè)狀態(tài)一覽表的圖。圖10是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中機(jī)器人控制裝置的操作狀態(tài)的圖。圖11是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中機(jī)器人控制裝置的操作狀態(tài)的圖。圖12是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中人的重心坐標(biāo)和支撐基點(diǎn)面的關(guān)系的圖。圖13是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中控制裝置的搬運(yùn)狀態(tài)信息收集部、搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)和危險(xiǎn)程度算出部、阻抗設(shè)定部的動(dòng)作步驟的流程圖。圖14是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中控制裝置整體動(dòng)作步驟的流程圖。圖15是說(shuō)明本發(fā)明第2實(shí)施方式中控制裝置的搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的抓握規(guī)則表的圖。圖16是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施方式中重心測(cè)量部而使用配置在地板上的負(fù)載傳感器的xy坐標(biāo)的說(shuō)明圖。圖17表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中身體狀況測(cè)量部的頻率閾值的圖。圖18是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中身體狀況測(cè)量部的頻率等級(jí)的圖。圖19A是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中判斷數(shù)據(jù)庫(kù)的具體例的圖。圖19B是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中判斷數(shù)據(jù)庫(kù)的具體例的圖。圖20表示本發(fā)明第2施方式中構(gòu)成機(jī)器人系統(tǒng)的控制裝置和作為控制對(duì)象的機(jī)器手的詳細(xì)構(gòu)成的圖。圖21A是以表的形式表示用于本發(fā)明第1實(shí)施方式中物體重量輕時(shí)算出的危險(xiǎn)度険度低而使用的例子的圖。圖21B是以表的形式表示用于本發(fā)明第1實(shí)施方式中物體重量重時(shí)算出的危險(xiǎn)度険度高而使用的例子的圖。圖22是表示本發(fā)明的變形例中溫度和危險(xiǎn)度關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。以下，在參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式之前，關(guān)于本發(fā)明的各種方式進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的第1方式，提供一種機(jī)器手控制裝置，其具備作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元，其獲取和人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息；危險(xiǎn)程度算出單元，其根據(jù)由所述作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元獲取的所述作業(yè)姿勢(shì)信息，算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大越提高所述機(jī)器手的剛性。本發(fā)明的第2方式，提供一種機(jī)器手控制裝置，還具備阻抗設(shè)定單元，其進(jìn)行設(shè)定以使利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大越增大所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值；所述剛性控制單元根據(jù)所述阻抗設(shè)定單元設(shè)定的所述機(jī)械阻抗設(shè)定值控制所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗值。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠根據(jù)作為協(xié)作搬運(yùn)信息一例的與搬運(yùn)物體時(shí)人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息設(shè)定、控制機(jī)械阻抗設(shè)定值。在此，本發(fā)明的第3方式，根據(jù)第2方式所述機(jī)器手控制裝置，所述阻抗設(shè)定單元根據(jù)所述搬運(yùn)物體時(shí)的所述危險(xiǎn)程度，分別獨(dú)立設(shè)定所述機(jī)器手手指的平移方向及旋轉(zhuǎn)方向的6維方向的機(jī)械阻抗設(shè)定值。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠根據(jù)搬運(yùn)物體時(shí)人的作業(yè)姿勢(shì)在6維方向獨(dú)立設(shè)定、 控制機(jī)械阻抗設(shè)定值。再有，本發(fā)明的第4方式，根據(jù)第3方式所述機(jī)器手控制裝置，所述阻抗設(shè)定單元根據(jù)所述搬運(yùn)物體時(shí)的所述危險(xiǎn)程度，分別設(shè)定所述機(jī)械阻抗設(shè)定值，以使所述旋轉(zhuǎn)方向的剛性高于所述手指的所述平移方向的剛性，由此將所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體保持水平。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠根據(jù)搬運(yùn)物體時(shí)人的作業(yè)姿勢(shì)進(jìn)行設(shè)定控制以使所述機(jī)器手搬運(yùn)的物體保持水平。再有，本發(fā)明的第5方式，根據(jù)第1方式所述機(jī)器手控制裝置，所述作業(yè)姿勢(shì)信息包括與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人協(xié)作一側(cè)的肘關(guān)節(jié)角度信息，所述搬運(yùn)物體時(shí)的所述肘關(guān)節(jié)角度越大，所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大，所述肘關(guān)節(jié)角度越小算出的所述危險(xiǎn)程度越小。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠?qū)?yīng)于人作業(yè)時(shí)的肘關(guān)節(jié)角度設(shè)定機(jī)械阻抗設(shè)定值， 人作業(yè)時(shí)的肘關(guān)節(jié)角度越大，算出的所述危險(xiǎn)程度越大。再有，本發(fā)明的第6方式，根據(jù)第1方式所述機(jī)器手控制裝置，所述作業(yè)姿勢(shì)信息包括與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人協(xié)作一側(cè)的手指位置信息和從所述人胸骨到地板的高度即胸骨上緣高的信息，所述手指位置的高度越大于所述胸骨上緣高的高度，所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大，所述手指位置的高度越小于所述胸骨上緣高的高度，算出的所述危險(xiǎn)程度越小。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)操作機(jī)器手的人的所述手指位置高度越大于所述胸骨上緣高的高度，算出的所述危險(xiǎn)程度越大。再有，本發(fā)明的第7方式，根據(jù)第1方式所述機(jī)器手控制裝置，所述作業(yè)姿勢(shì)信息包括與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的重心坐標(biāo)信息和所述人在地板上的支撐面即支撐基礎(chǔ)面的信息，所述危險(xiǎn)程度算出單元判定所述人的重心坐標(biāo)是否在所述人的支撐基礎(chǔ)面的范圍內(nèi)，當(dāng)處于范圍外時(shí)所述人的重心坐標(biāo)距所述支撐基礎(chǔ)面的距離越大，算出的所述危險(xiǎn)程度越大。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠判定所述人的心坐標(biāo)是否在所述人的支撐基礎(chǔ)面范圍內(nèi)，當(dāng)處于范圍外時(shí)距所述支撐基礎(chǔ)面的距離越大，算出的所述危險(xiǎn)程度越大。本發(fā)明的第8方式，根據(jù)第1方式所述機(jī)器手控制裝置，所述作業(yè)姿勢(shì)信息包括與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的好使的手信息，所述危險(xiǎn)程度算出單元判定所述人是否用好使的手操作所述機(jī)器手，算出所述人用好使的手操作時(shí)的所述危險(xiǎn)程度小于所述人沒(méi)有用好使的手操作時(shí)的所述危險(xiǎn)程度。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠判定所述人是否用好使的手操作所述機(jī)器手，沒(méi)有用好使的手時(shí)用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度大。本發(fā)明的第9方式，根據(jù)第1方式所述機(jī)器手控制裝置，還具備身體狀況信息獲取單元，其獲取和所述人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的身體狀況有關(guān)的信息即身體狀況信息，所述危險(xiǎn)程度算出單元根據(jù)所述作業(yè)姿勢(shì)信息和所述身體狀況信息算出所述人搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠根據(jù)搬運(yùn)物體時(shí)人的所述身體狀況信息算出危險(xiǎn)程度。
再有，本發(fā)明的第10方式，根據(jù)第9方式所述機(jī)器手控制裝置，所述危險(xiǎn)程度算出單元判定所述身體狀況信息是否在正常的身體狀況信息范圍內(nèi)，當(dāng)處在正常的身體狀況信息范圍外時(shí)，所述身體狀況信息和所述正常的身體狀況信息范圍的差異越大，算出的所述危險(xiǎn)程度越大。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠判定所述身體狀況信息是否在正常的身體狀況信息范圍內(nèi)，當(dāng)處在范圍外時(shí)距所述正常的身體狀況信息范圍的差異越大，算出的所述的危險(xiǎn)程度越大。再有，本發(fā)明的第11方式，根據(jù)第9方式所述機(jī)器手控制裝置，所述身體狀況信息包括與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的與所述機(jī)器手協(xié)作一側(cè)的手臂振動(dòng)度信息、與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的心率信息、與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的血壓信息、與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的體溫信息中的至少1個(gè)信息。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠根據(jù)所述振動(dòng)度的信息、所述心率的信息、血壓的信息、所述體溫的信息算出危險(xiǎn)程度。再有，本發(fā)明的第12方式，根據(jù)第1或第9方式所述機(jī)器手控制裝置，所述作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元獲取與所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體的物體特性有關(guān)的物體特性信息，所述阻抗設(shè)定單元根據(jù)所述搬運(yùn)物體時(shí)所述危險(xiǎn)程度和所述物體特性信息設(shè)定所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠根據(jù)作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元獲取的作業(yè)姿勢(shì)信息和與所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體的物體特性有關(guān)的信息，控制機(jī)器手的剛性(例如能夠設(shè)定、 控制機(jī)械阻抗設(shè)定值)。再有，本發(fā)明的第13方式，根據(jù)第12方式所述機(jī)器手控制裝置，所述阻抗設(shè)定單元根據(jù)所述危險(xiǎn)程度和所述物體特性信息，分別獨(dú)立設(shè)定所述機(jī)器手的手指平移方向及旋轉(zhuǎn)方向的6維方向的機(jī)械阻抗設(shè)定值。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠根據(jù)所述危險(xiǎn)程度和所述物體特性信息設(shè)定、控制機(jī)械阻抗設(shè)定值。再有，本發(fā)明的第14方式，根據(jù)第12方式所述機(jī)器手控制裝置，所述阻抗設(shè)定單元根據(jù)所述危險(xiǎn)程度和所述物體特性信息，分別設(shè)定所述機(jī)械阻抗設(shè)定值，以使所述手指的所述旋轉(zhuǎn)方向的剛性高于所述平移方向的剛性，由此將所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體保持水平。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠設(shè)定所述機(jī)器手搬運(yùn)的物體保持水平。再有，本發(fā)明的第15方式，根據(jù)第12方式所述機(jī)器手控制裝置，所述危險(xiǎn)程度算出單元在所述物體特性信息大于閾值時(shí)算出的危險(xiǎn)程度大，在所述物體特性信息小于閾值時(shí)算出的危險(xiǎn)程度小。由于采用這樣的構(gòu)成，所述危險(xiǎn)程度算出單元能夠在所述物體特性信息大于閾值時(shí)增大危險(xiǎn)程度，在所述物體特性信息小于閾值時(shí)減小危險(xiǎn)程度。再有，本發(fā)明的第16方式，根據(jù)第12方式所述機(jī)器手控制裝置，所述物體特性信息包括所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體的物理特性信息或所述物體的屬性信息的至少1個(gè)信息，所述阻抗設(shè)定單元根據(jù)所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度和所述物理特性信息或?qū)傩孕畔⒌闹辽?個(gè)信息，設(shè)定所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值。
由于采用這樣的構(gòu)成，所述阻抗設(shè)定單元能夠根據(jù)所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度和所述物理特性信息或所述物體的屬性信息的至少1個(gè)信息進(jìn)行運(yùn)算。再有，本發(fā)明的第17方式，根據(jù)第12方式所述機(jī)器手控制裝置，作為所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體的物理特性信息包括所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體的重量信息和所述物體的尺寸信息、所述物體的硬度信息、所述物體的位置及姿勢(shì)的約束信息中的至少1個(gè)信息， 作為所述物體的屬性信息包括所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體的尖銳度信息、所述機(jī)器手搬運(yùn)的所述物體的重要度信息中的至少1個(gè)信息。由于采用這樣的構(gòu)成，所述阻抗設(shè)定單元能夠根據(jù)所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度和所述重量信息、或所述尺寸信息、或所述物體的硬度信息、或所述物體的位置及姿勢(shì)的約束條件信息、或尖銳度信息、或重要度信息進(jìn)行運(yùn)算。再有，本發(fā)明的第18方式，提供一種機(jī)器手控制裝置，包括位置信息獲取單元，其獲取所述機(jī)器手位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的人的位置信息；危險(xiǎn)程度算出單元，其算出所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的位置信息的相對(duì)位置，根據(jù)算出的相對(duì)位置算出危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大越提高所述機(jī)器手的剛性。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠根據(jù)所述相對(duì)位置進(jìn)行控制以提高機(jī)器手的剛性(例如設(shè)定機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值)。再有，本發(fā)明的第19方式，根據(jù)第18方式所述的機(jī)器手控制裝置，還具備阻抗設(shè)定單元，根據(jù)所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度設(shè)定所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值；所述剛性控制單元包括控制所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗值為所述阻抗設(shè)定單元設(shè)定的所述機(jī)械阻抗設(shè)定值。根據(jù)該構(gòu)成，能夠設(shè)定機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值，根據(jù)所述相對(duì)位置進(jìn)行控制以提高機(jī)器手的剛性。即、能夠?qū)?yīng)于所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的所述位置信息的相對(duì)位置的變化來(lái)控制機(jī)器手。從而，能夠?qū)?yīng)于所述相對(duì)位置的變化重復(fù)地適當(dāng)設(shè)定機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值，即使由于操作者的姿勢(shì)不好、或操作者的力氣不斷輸入而發(fā)生手抖易造成誤操作，或者機(jī)器手抓握的搬運(yùn)物開(kāi)始傾斜而使搬運(yùn)物體中的物品就要脫落時(shí)也能夠更安全地控制機(jī)器人。再有，本發(fā)明的第20方式，根據(jù)第19方式所述的機(jī)器手控制裝置，所述算出的相對(duì)位置越近，所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度越大，所述算出的相對(duì)位置越遠(yuǎn)，算出的危險(xiǎn)程度越小；所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度越大，所述阻抗設(shè)定單元設(shè)定所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值越大，所述危險(xiǎn)程度越小，設(shè)定所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗設(shè)定值越小。再有，本發(fā)明的第21方式，根據(jù)第19方式所述的機(jī)器手控制裝置，所述阻抗設(shè)定單元根據(jù)所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度，獨(dú)立設(shè)定所述機(jī)器手手指的平移方向及旋轉(zhuǎn)方向的6維方向的機(jī)械阻抗設(shè)定值。由于采用這樣的構(gòu)成，所述阻抗設(shè)定單元能夠根據(jù)所述相對(duì)位置獨(dú)立設(shè)定所述機(jī)器手手指的平移方向及旋轉(zhuǎn)方向的6維方向的機(jī)械阻抗設(shè)定值。
再有，本發(fā)明的第22方式，根據(jù)第19方式所述的機(jī)器手控制裝置，所述機(jī)械阻抗設(shè)定單元利用機(jī)械阻抗控制單元分別控制所述機(jī)器手的機(jī)械阻抗的值，以使在所述相對(duì)位置小、所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度高時(shí)，所述機(jī)械阻抗的值為低于所述阻抗設(shè)定單元設(shè)定的所述手指的所述平移方向及所述旋轉(zhuǎn)方向的所述機(jī)械阻抗設(shè)定值的值，在所述相對(duì)位置大、所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度低時(shí)，所述機(jī)械阻抗的值為所述阻抗設(shè)定單元設(shè)定的所述機(jī)械阻抗設(shè)定值。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠在所述相對(duì)位置小、所述危險(xiǎn)程度高時(shí)，設(shè)定所述手指的平移方向及所述旋轉(zhuǎn)方向?yàn)榈蛣傂?，而在所述相?duì)位置大、所述危險(xiǎn)程度低時(shí)，設(shè)定所述手指的所述平移方向及所述旋轉(zhuǎn)方向?yàn)楦邉傂浴Ｔ儆?，本發(fā)明的第23方式，根據(jù)第1或18方式所述的機(jī)器手控制裝置，還具備向與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人通知所述危險(xiǎn)程度的通知單元。由于采用這樣的構(gòu)成，能夠向操作者通行所述危險(xiǎn)程度。本發(fā)明的第M方式，提供一種機(jī)器手控制方法，根據(jù)和人與所述機(jī)器手協(xié)作手動(dòng)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息，利用危險(xiǎn)程度算出單元算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；利用剛性控制單元進(jìn)行控制以使所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。本發(fā)明的第25方式，提供一種機(jī)器人，具有所述機(jī)器手和控制所述機(jī)器手的第 1 17方式任意一項(xiàng)所述的機(jī)器手控制裝置。本發(fā)明的第沈方式，提供一種機(jī)器手控制程序，是用來(lái)在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的機(jī)器手控制程序，其特征在于，包括危險(xiǎn)程度算出步驟，其根據(jù)和人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。本發(fā)明的第27方式，提供一種控制機(jī)器手的集成電子電路，其特征在于，包括作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元，其獲取和人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)有關(guān)的作業(yè)姿勢(shì)信息；危險(xiǎn)程度算出單元，其根據(jù)所述作業(yè)姿勢(shì)信息，算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。本發(fā)明的第觀方式，提供一種機(jī)器手控制方法，利用危險(xiǎn)程度算出部算出協(xié)作搬運(yùn)信息即所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的人的位置信息的相對(duì)位置，按照算出的相對(duì)位置在危險(xiǎn)程度算出部算出所述危險(xiǎn)程度；利用剛性控制單元進(jìn)行控制以使算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。本發(fā)明的第四方式，提供一種機(jī)器人，具有所述機(jī)器手和控制所述機(jī)器手的第 18 22方式任意一項(xiàng)所述的機(jī)器手控制裝置。
10
本發(fā)明的第30方式，提供一種用來(lái)在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的機(jī)器手控制程序，包括位置信息獲取步驟，其獲取和所述機(jī)器手位置信息、人與所述機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的位置有關(guān)的信息；危險(xiǎn)程度算出步驟，其算出所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的位置信息的相對(duì)位置，根據(jù)算出的相對(duì)位置算出危險(xiǎn)程度；剛性控制步驟，其進(jìn)行控制以使所述危險(xiǎn)程度算出部算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。本發(fā)明的第31方式，提供一種控制機(jī)器手的集成電子電路，包括位置信息獲取單元，其獲取所述機(jī)器手位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的人的位置信息；危險(xiǎn)程度算出單元，其算出所述機(jī)器手的位置信息和與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的所述位置信息的相對(duì)位置，根據(jù)算出的相對(duì)位置算出危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大所述機(jī)器手越為高剛性。以下，利用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。(第1實(shí)施方式)首先，關(guān)于具備本發(fā)明第1實(shí)施方式的機(jī)器手控制裝置的機(jī)器人系統(tǒng)1的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式中機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成概要的圖。如圖1所示，本發(fā)明第1實(shí)施方式的具備機(jī)器手5及其控制裝置2的機(jī)器人系統(tǒng)1 的機(jī)器手5設(shè)置在廚房或工作臺(tái)等作業(yè)臺(tái)7的壁面9上，機(jī)器手5的根端能夠移動(dòng)地由固定在壁面9上的軌道8支撐，機(jī)器手5能夠在軌道8上沿著軌道8橫向(例如水平方向) 移動(dòng)。再有，機(jī)器人系統(tǒng)1的機(jī)器手5前端的手部30可保持(例如抓握)搬運(yùn)對(duì)象的物體 3 一端，與機(jī)器手5協(xié)作的人4可抓握物體3的另一端。在機(jī)器手5前端抓握物體3 —端 (例如鍋一側(cè)的提手)且人4抓握物體另一端(例如鍋另一側(cè)的提手)的狀態(tài)下，通過(guò)人4 沿想搬運(yùn)物體3的方向加力，使機(jī)器人系統(tǒng)1工作，機(jī)器手5沿著軌道8移動(dòng)，機(jī)器手5和人4能夠協(xié)作搬運(yùn)物體3。本發(fā)明第1實(shí)施方式的物體3的概念也包括放有水或食材的鍋或餐具、家具等重量物，是機(jī)器手5和人4能夠協(xié)作搬運(yùn)的對(duì)象物體。另外，本發(fā)明的第1實(shí)施方式中，軌道8配置在作業(yè)臺(tái)7的壁面9上，不過(guò)，在沒(méi)有壁面的島式廚房的情況下，可設(shè)置在頂棚面或島式廚房的作業(yè)側(cè)面等適于作業(yè)的場(chǎng)所。圖2是構(gòu)成機(jī)器人系統(tǒng)1的控制裝置2和作為控制對(duì)象的機(jī)器手5的詳細(xì)構(gòu)成的圖?？刂蒲b置2及周邊裝置10有一例是分別由普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)構(gòu)成。控制裝置2的構(gòu)成包括作為危險(xiǎn)程度算出單元(危險(xiǎn)程度算出部)一例的危險(xiǎn)程度算出部22、作為阻抗設(shè)定單元(阻抗設(shè)定部)一例的阻抗設(shè)定部23、作為剛性控制單元 (剛性控制部)或阻抗控制單元(阻抗控制部)一例的阻抗控制部M(圖2中以“剛性控制部M”圖示)。該控制裝置2進(jìn)行剛性控制，使危險(xiǎn)程度算出單元22算出的所述危險(xiǎn)程度越大越提高所述機(jī)器手的剛性，作為其具體的一例為進(jìn)行阻抗控制。周邊裝置10的構(gòu)成是包括協(xié)作搬運(yùn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)(或作業(yè)姿勢(shì)信息數(shù)據(jù)庫(kù))及作為物體特性數(shù)據(jù)庫(kù)一例的搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)21、物體特性收集單元(物體特性收集部)或作為協(xié)作搬運(yùn)信息收集部一例的搬運(yùn)狀態(tài)信息收集部25、輸入輸出IF(接口)沈、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器27、RF標(biāo)簽接收部45和危險(xiǎn)度信息輸出部60。輸入輸出IM6與個(gè)人計(jì)算機(jī)的PCI總線等擴(kuò)展槽連接，其構(gòu)成是具備例如D/A板 (board)、A/D 板、對(duì)接板(counter board)等。控制機(jī)器手5動(dòng)作的控制裝置2及周邊裝置10被執(zhí)行，從而從機(jī)器手5的各關(guān)節(jié)部的后述編碼器44輸出的各關(guān)節(jié)角度信息通過(guò)輸入輸出IM6的對(duì)接孔被讀取到控制裝置2中，根據(jù)讀取的各關(guān)節(jié)角度信息，由控制裝置2算出各關(guān)節(jié)部在旋轉(zhuǎn)動(dòng)作中的控制指令值。算出的各控制指令值通過(guò)輸入輸出IM6的D/A板，被賦予用來(lái)驅(qū)動(dòng)控制機(jī)器手5各關(guān)節(jié)部的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器27，按照從馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器27輸送來(lái)的各控制指令值，驅(qū)動(dòng)機(jī)器手5各關(guān)節(jié)部的馬達(dá)43。另外，手部30上還具備由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器27驅(qū)動(dòng)控制的作為手部驅(qū)動(dòng)裝置一例的手部驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)62和檢測(cè)手部驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)62的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)相位角的編碼器61，根據(jù)由編碼器61檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角度，利用來(lái)自控制裝置2的阻抗控制部M的手控制部M的控制信號(hào)經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器27驅(qū)動(dòng)控制馬達(dá)62的旋轉(zhuǎn)，使手部驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)62的旋轉(zhuǎn)軸正反旋轉(zhuǎn)，從而打開(kāi)或關(guān)閉手部30。機(jī)器手5有一例是多關(guān)節(jié)機(jī)器手，是一種6自由度的多連桿機(jī)械手，具備所述手部 30、前端具有安裝手部30的腕部31的前臂連桿32、前端能夠旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在前臂連桿32根端的上臂連桿33和能夠旋轉(zhuǎn)地連結(jié)支撐上臂連桿33的座部34。座部34與能夠移動(dòng)的軌道8連結(jié)，不過(guò)，也可以固定在一定位置。腕部31具有第4關(guān)節(jié)部38、第5關(guān)節(jié)部39、第6 關(guān)節(jié)部40這3個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，能夠變化手部相對(duì)于前臂連桿的相對(duì)姿勢(shì)(朝向)。即圖2中，第 4關(guān)節(jié)部38能夠變化手部30相對(duì)于腕部31的環(huán)繞橫軸的相對(duì)姿勢(shì)。第5關(guān)節(jié)部39能夠變化手部30相對(duì)于腕部31的環(huán)繞與第4關(guān)節(jié)部38橫軸正交的縱軸的相對(duì)姿勢(shì)。第6關(guān)節(jié)部40能夠變化手部30相對(duì)于腕部31的環(huán)繞與第4關(guān)節(jié)部38的橫軸及第5關(guān)節(jié)部39縱軸分別正交的橫軸的相對(duì)姿勢(shì)。前臂連桿32的另一端能夠相對(duì)于上臂連桿33前端環(huán)繞第 3關(guān)節(jié)部37、即環(huán)繞與第4關(guān)節(jié)部38橫軸平行的橫軸旋轉(zhuǎn)。上臂連桿33的另一端能夠相對(duì)于座部34環(huán)繞第2關(guān)節(jié)部36、即環(huán)繞與第4關(guān)節(jié)部38橫軸平行的橫軸旋轉(zhuǎn)，座部34的上側(cè)可動(dòng)部能夠相對(duì)于座部；34的下側(cè)固定部環(huán)繞第1關(guān)節(jié)部35、即環(huán)繞與第5關(guān)節(jié)部39 縱軸平行的縱軸旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果是，機(jī)器手5能夠環(huán)繞總共6個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成所述6自由度的多連桿機(jī)械手。構(gòu)成各軸旋轉(zhuǎn)部分的各關(guān)節(jié)部在構(gòu)成各關(guān)節(jié)部的一對(duì)構(gòu)件(例如，轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)構(gòu)件和支撐該轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)構(gòu)件的支撐側(cè)構(gòu)件)中的一個(gè)構(gòu)件上，具備利用后述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器27驅(qū)動(dòng)控制的作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置一例的馬達(dá)43(實(shí)際上配置在機(jī)器手5的各關(guān)節(jié)部?jī)?nèi)部)和檢測(cè)馬達(dá)43旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)相位角(即關(guān)節(jié)角)的編碼器44(實(shí)際上配置在機(jī)器手5的各關(guān)節(jié)部?jī)?nèi)部)，各關(guān)節(jié)部的一個(gè)構(gòu)件上所具備的馬達(dá)43的旋轉(zhuǎn)軸與各關(guān)節(jié)部的另一個(gè)構(gòu)件相連結(jié)，使所述旋轉(zhuǎn)軸正反旋轉(zhuǎn)，從而能夠使另一個(gè)構(gòu)件相對(duì)于一個(gè)構(gòu)件環(huán)繞各軸旋轉(zhuǎn)。41是與座部34的下側(cè)固定部相對(duì)位置關(guān)系固定的絕對(duì)坐標(biāo)系，42是與手部30相對(duì)位置關(guān)系固定的手指坐標(biāo)系。將從絕對(duì)坐標(biāo)系41看的手指坐標(biāo)系42的原點(diǎn)位置0e(x、 y、z)作為機(jī)器手5的手指位置，用側(cè)傾角、縱擺角和橫擺角(φ、θ、ψ)表示從絕對(duì)坐標(biāo)系 41看的手指坐標(biāo)系42的姿勢(shì)，將側(cè)傾角、縱擺角和橫擺角(φ、θ、ψ)作為機(jī)器手5的手指姿勢(shì)，定義手指位置及姿勢(shì)向量為向量r= [x、y、z、Cp、θ、ψ]τ。從而，作為一例，優(yōu)選第1關(guān)節(jié)部35的縱軸位置能夠平行于絕對(duì)坐標(biāo)系41的ζ軸，第2關(guān)節(jié)部36的橫軸位置能夠平行于χ軸。另外，優(yōu)選第6關(guān)節(jié)部40的橫軸位置能夠平行于手指坐標(biāo)系42的χ軸，第4 關(guān)節(jié)部38的橫軸位置能夠平行于y軸，第5關(guān)節(jié)部39縱軸位置能夠平行于ζ軸。還有，將相對(duì)于手指坐標(biāo)系42的χ軸的旋轉(zhuǎn)角作為橫擺角Ψ，相對(duì)于y軸的旋轉(zhuǎn)角作為縱擺角Θ， 相對(duì)于ζ軸的旋轉(zhuǎn)角作為側(cè)傾角φ。當(dāng)控制機(jī)器手5的手指位置及姿勢(shì)時(shí)，使手指位置及姿勢(shì)向量r追從于由后述目標(biāo)軌道生成部55生成的手指位置及姿勢(shì)目標(biāo)向量rd。搬運(yùn)狀態(tài)信息收集部25作為作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元(作業(yè)姿勢(shì)信息獲取部)的一例發(fā)揮作用，收集與機(jī)器手5協(xié)作工作的人(例如，為了與機(jī)器手5協(xié)作作業(yè)而操作機(jī)器手5的人)4的狀態(tài)、換言之是收集協(xié)作作業(yè)狀態(tài)(例如作業(yè)姿勢(shì)、身體狀況信息、機(jī)器手5 與人4的相對(duì)位置等)信息(作業(yè)姿勢(shì)信息為一例)或抓握物體3的特性數(shù)據(jù)(例如，與搬運(yùn)狀態(tài)關(guān)連的特性數(shù)據(jù))(物體特性信息)，向搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)21輸入并進(jìn)行更新、 存儲(chǔ)。具體地說(shuō)，搬運(yùn)狀態(tài)信息收集部25如后所述，分別輸入、收集以下信息來(lái)自照相機(jī)等圖像拍攝裝置觀的圖像數(shù)據(jù)、從RF標(biāo)簽記取部47和RF標(biāo)簽接收部45讀取的抓握物體 3的RF標(biāo)簽46的信息、后述的測(cè)量人4身體狀況的身體狀況測(cè)量部70的身體狀況信息、后述的測(cè)量人4重心的重心測(cè)量部69的重心信息、通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)四從外部采集網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的信息數(shù)據(jù)庫(kù)63傳輸來(lái)的物體信息等人4與機(jī)器手5協(xié)作作業(yè)搬運(yùn)物體3時(shí)應(yīng)考慮的信息、 換言之是協(xié)作搬運(yùn)信息，將上述輸入收集的信息適當(dāng)輸入到搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)21中，并進(jìn)行更新存儲(chǔ)。再有，搬運(yùn)狀態(tài)信息收集部25還輸入從與輸入輸出IM6的對(duì)接板連接的機(jī)器手5各關(guān)節(jié)部的編碼器44輸出的關(guān)節(jié)角度信息、或來(lái)自阻抗控制部M的與物體重量有關(guān)的信息等。圖7表示如圖3那樣人4與機(jī)器手5協(xié)調(diào)(協(xié)作)搬運(yùn)物體3時(shí)的搬運(yùn)狀態(tài)信息收集部25的詳情。搬運(yùn)狀態(tài)信息收集部25的構(gòu)成是包括物體重量推定部65、數(shù)據(jù)輸入 IF (接口)66、搬運(yùn)狀態(tài)檢測(cè)部67、圖像識(shí)別部68、重心測(cè)量部69和身體狀況測(cè)量部70。68是圖像識(shí)別部，在照相機(jī)等圖像拍攝裝置觀獲得的圖像數(shù)據(jù)和預(yù)先記錄的抓握物體3的圖像之間進(jìn)行模擬匹配處理，提取抓握物體3的尺寸，向搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)21輸入。再有，圖像識(shí)別部68是提取人4的身高、人4抓握抓握物體3 —側(cè)臂的肘位置12或人 4抓握抓握物體3 —側(cè)臂的手指位置13、人4抓握抓握物體3 —側(cè)臂的肩位置18、還有從人 4的胸骨到地板98的高度即胸骨上緣高15、人4的兩腳寬度即腳寬長(zhǎng)度14、關(guān)于人4用左右哪只手抓握抓握物體3的信息即擔(dān)當(dāng)?shù)氖中畔?，向搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)21輸出，并且向搬運(yùn)狀態(tài)檢測(cè)部67輸出肘位置12、手指位置13、肩位置18的信息(位置坐標(biāo)信息)。具體地說(shuō)，通過(guò)圖像的模擬匹配提取人站立時(shí)的臉，由臉距地板的距離算出身高。接著，從預(yù)先記錄的人4的標(biāo)準(zhǔn)身體特性模型(例如、記錄每種性別的身高下的肩或臂、肘位置等)中提取人4的肘位置12或人4的手指位置13、人4的肩位置18還有從人4的胸骨到地板98的高度即胸骨上緣高15、人4的兩腳寬度即腳寬長(zhǎng)度14。再有，從臉模型(例如記錄有眼睛或口等位置的信息)中檢測(cè)人4的臉，當(dāng)利用所述方法檢測(cè)的抓握抓握物體3的手指位置13 位于所述檢測(cè)的臉的位置左側(cè)時(shí)，記錄擔(dān)當(dāng)?shù)氖中畔椤?」，并且作為一例當(dāng)位置比所述檢測(cè)的臉的位置靠右側(cè)時(shí)記錄擔(dān)當(dāng)?shù)氖中畔椤?」，分別向搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)21輸出。還有，可利用模擬匹配提出身高或擔(dān)當(dāng)?shù)氖中畔?，不過(guò)，也可以在人4的頭或擔(dān)當(dāng)?shù)氖值壬涎b配RF 標(biāo)簽，從RF標(biāo)簽的位置求出身高或擔(dān)當(dāng)?shù)氖中畔ⅰ?br> 65是物體重量推定部，進(jìn)行抓握物體3的重量推定。例如，當(dāng)機(jī)器手5的腕部31 配置力傳感器時(shí)，從機(jī)器手5抓握物體3處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)利用力傳感器獲得的測(cè)量值減去手部30的重量，所得值作為物體重量。另外，利用后述的力推定部53時(shí)，物體重量推定部 65從力推定部53獲得機(jī)器手5抓握物體3處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)各關(guān)節(jié)部發(fā)生的轉(zhuǎn)矩τ ext，利用機(jī)器手5的運(yùn)動(dòng)方程式求出機(jī)器手5保持其位置及姿勢(shì)所必需的轉(zhuǎn)矩，將相減后的轉(zhuǎn)矩值換算成作用給手指的力，作為物體重量。66是數(shù)據(jù)輸入IF (接口)，這種接口用于人們使用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)或麥克等輸入裝置輸入如后所述抓握物體3的尖銳程度等信息、即物體的屬性數(shù)據(jù)(屬性信息)，或者使用按鈕 66等輸入裝置，接收來(lái)自人4的開(kāi)始及結(jié)束搬運(yùn)物體的指令。按鈕66例如既可以是叉簧開(kāi)關(guān)(toggle switch)的形式，能夠用1個(gè)按鈕分別輸入開(kāi)始搬運(yùn)物體及結(jié)束搬運(yùn)物體，也可以分別設(shè)置開(kāi)始搬運(yùn)物體按鈕和結(jié)束搬運(yùn)物體按鈕。69是重心測(cè)量部，測(cè)量操作機(jī)器手5的人4的重心坐標(biāo)19 {重心坐標(biāo)rg (X，Y)}， 向搬運(yùn)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)21輸出。參考圖書(shū)(基礎(chǔ)人類(lèi)工學(xué)小川礦一著新日本印刷株式會(huì)社發(fā)行)的記載，如圖16所示，重心測(cè)量部69在地板98上配置多個(gè)(例如S” S2、& 3個(gè)) 負(fù)載傳感器，以負(fù)載傳感器S1的坐標(biāo)為(Xl，yi)、負(fù)載傳感器&的坐標(biāo)為U2，y2)、負(fù)載傳感器&的坐標(biāo)為(x3，y3)。另外，將負(fù)載傳感器SpS2^3中求得的力分別作為WpWyW3，人4 的體重為W、負(fù)載傳感器S1的坐標(biāo)(Xl，yi)作為地板98上的xy坐標(biāo)原點(diǎn)(0，0)時(shí)，地板98 上的xy坐標(biāo)上的人4的重心位置19 (其坐標(biāo)為(X，Y))利用以下的式⑴(2)算出。數(shù)式1
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器手控制裝置，其特征在于，具備作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元，其獲取作業(yè)姿勢(shì)信息，該作業(yè)姿勢(shì)信息是關(guān)于人與機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)的信息；危險(xiǎn)程度算出單元，其根據(jù)由所述作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元獲取的所述作業(yè)姿勢(shì)信息， 算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；和剛性控制單元，其進(jìn)行控制以使利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大越提高所述機(jī)器手的剛性，并且，所述作業(yè)姿勢(shì)信息包括與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的好使的手信息，所述危險(xiǎn)程度算出單元判定所述人是否用好使的手操作所述機(jī)器手，算出的所述人用所述好使的手操作時(shí)的所述危險(xiǎn)程度小于所述人沒(méi)有用所述好使的手操作時(shí)的所述危險(xiǎn)程度。
2.一種機(jī)器人，其特征在于，具有機(jī)器手，和控制所述機(jī)器手的權(quán)利要求1所述的機(jī)器手控制裝置。
3.一種機(jī)器手控制方法，其特征在于，利用作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元獲取作業(yè)姿勢(shì)信息，該作業(yè)姿勢(shì)信息是關(guān)于人與機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的作業(yè)姿勢(shì)的信息；利用危險(xiǎn)程度算出單元，根據(jù)由所述作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元獲取的所述作業(yè)姿勢(shì)信息，算出所述人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；和利用剛性控制單元進(jìn)行控制，以使利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出的所述危險(xiǎn)程度越大越提高所述機(jī)器手的剛性，并且，所述作業(yè)姿勢(shì)信息包括與所述機(jī)器手協(xié)作的所述人的好使的手信息， 在利用所述危險(xiǎn)程度算出單元算出所述危險(xiǎn)程度時(shí)，所述危險(xiǎn)程度算出單元判定所述人是否用好使的手操作所述機(jī)器手，算出的所述人用所述好使的手操作時(shí)的所述危險(xiǎn)程度小于所述人沒(méi)有用所述好使的手操作時(shí)的所述危險(xiǎn)程度。
全文摘要
一種機(jī)器手控制裝置及控制方法、機(jī)器人，該控制裝置具備作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元，獲取作業(yè)姿勢(shì)信息，該作業(yè)姿勢(shì)信息是關(guān)于人與機(jī)器手協(xié)作搬運(yùn)物體時(shí)與機(jī)器手協(xié)作的人的作業(yè)姿勢(shì)的信息；危險(xiǎn)程度算出單元，根據(jù)由作業(yè)姿勢(shì)信息獲取單元獲取的作業(yè)姿勢(shì)信息，算出人在搬運(yùn)物體時(shí)的危險(xiǎn)程度；剛性控制單元，進(jìn)行控制以使利用危險(xiǎn)程度算出單元算出的危險(xiǎn)程度越大越提高機(jī)器手的剛性，并且，作業(yè)姿勢(shì)信息包括與機(jī)器手協(xié)作的人的好使的手信息，危險(xiǎn)程度算出單元判定人是否用好使的手操作機(jī)器手，算出的人用好使的手操作時(shí)的危險(xiǎn)程度小于人沒(méi)有用好使的手操作時(shí)的危險(xiǎn)程度。
文檔編號(hào)B25J19/06GK102229147SQ20111015968
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者岡崎安直, 津坂優(yōu)子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社