機器手控制裝置及控制方法、機器人及程序的製作方法

2023-04-23 00:49:36

專利名稱：機器手控制裝置及控制方法、機器人及程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及人與機器人協作進行作業(例如物體搬運作業)之際機器 手的控制裝置及控制方法、具有機器手控制裝置的機器人、機器手控制程 序、集成電子電路。
背景技術：
近年來，看護機器人或家務輔助機器人等家庭用機器人逐漸開發。家 庭機器人與工業用機器人不同，它是在人附近作業，因而，與人的物理接 觸是不可避免的，從安全性方面而言，機器人在機構上必須靈活(柔軟)， 動作也必須柔和。
作為機器人裝置的一例，提出了一種確保控制裝置動作精度的技術， 其檢測施加給機器手的與人類的接觸力，當對手臂施加大力時減小復原力 而提高安全性、當對手臂施加微小力時增大復原力而確保動作精度(參照 專利文獻l)。
另外，有一種肢體控制裝置的控制裝置，其以基於裝在肢體上的裝置 動作而使肢體活動為目的，根據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，通過力控制或位置控制來控制裝置的動作，其中，在驅 動裝置的動作過程中，始終監控對裝在裝置上的肢體所施加的負載，在對
肢體施加的負載到達比設定的對肢體施加的過負載值Flimit小的值Fstart 的時刻，使驅動裝置動作所具有的所有自由度中某一自由度方向的阻抗常 數隨著肢體負載值向所述過負載值Flimit靠近而變化，假設其自由度方向 的動作是自由的(參照專利文獻2)。
再有，還提出一種技術是根據輸入的肢體的參數，生成代表性的運動 圖形，算出肢體驅動裝置的目標軌道，只運用肢體的參數信息在肢體驅動 裝置中切換他動運動和自動運動、抵抗運動(參照專利文獻3)。
專利文獻h JP特開平10 — 329071號公報專利文獻2: JP特開平9一 154900號公報 專利文獻3: JP特開平10 — 192350號公報
不過，在專利文獻l所述的現有技術中，當對機器手施加大力時要減 小復原力，而專利文獻2中要增大對肢體施加的負載時，不能施加過大的 負載，專利文獻3中是按照肢體的動作來切換他動運動、自動運動、抵抗 運動，從而存在的課題是如果由於操作者的姿勢不好、或操作者的力氣不 斷輸入而發生手抖造成誤操作，而使機器手抓握的搬運物傾斜、搬運物中 的物品脫落，或者如果搬運物為硬的物體或尖角的物體，則有可能由於搬 運物活動而對人造成負擔。

發明內容
本發明就是鑑於上述課題而做出的，其目的在於提供機器手控制裝置 及控制方法、機器人、機器手控制程序、集成電子電路，能夠實現即使與 機器手協作進行物體搬運作業的人的姿勢或身體狀況不好也不會發生機 器手傾斜而使搬運物體脫落的安全的機器人控制。
根據本發明的第l方式，提供一種機器手控制裝置，其具備作業姿 勢信息獲取單元，其獲取和人與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手 協作的所述人的作業姿勢有關的作業姿勢信息；危險程度算出單元，其根 據由所述作業姿勢信息獲取單元獲取的所述作業姿勢信息，算出所述人在 物體搬運時的危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險程 度算出單元算出的所述危險程度越大越提高所述機器手的剛性。
根據本發明的第18方式，提供一種機器手控制裝置，其包括位置 信息獲取單元，其獲取所述機器手位置信息和與所述機器手協作的人的位 置信息；危險程度算出單元，其算出所述機器手的位置信息和與所述機器 手協作的所述人的位置信息的相對位置，根據算出的相對位置算出危險程 度；剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險程度算出部算出的所述 危險程度越大越提高所述機器手的剛性。
根據本發明的第24方式，提供一種機器手明的控制方法，其根據和人 與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所述人的作業姿勢有 關的作業姿勢信息，利用危險程度算出單元算出所述人在物體搬運時的危險程度；利用剛性控制單元進行控制以使所述危險程度算出單元算出的所 述危險程度越大所述機器手越為高剛性。根據本發明的第26方式，其用來使計算機中執行的機器手控制程序，包括危險程度算出步驟，其根據和人與所述機器手協作搬運物體時與所 述機器手協作的所述人的作業姿勢有關的作業姿勢信息算出所述人在物 體搬運時的危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使所述危險程度算出單元算出的所述危險程度越大所述機器手越為高剛性。根據本發明的第27方式，提供一種控制機器手的集成電子電路，其特 徵在於，包括作業姿勢信息獲取單元，其獲取和人與所述機器手協作搬 運物體時與所述機器手協作的所述人的作業姿勢有關的作業姿勢信息；危 險程度算出單元，其根據由所述作業姿勢信息，算出所述人在物體搬運時 的危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使所述危險程度算出單元算出 的所述危險程度越大所述機器手越為高剛性。根據本發明的第28方式，提供一種機器手控制方法，其特徵在於，利 用危險程度算出部算出作為協作搬運信息的所述機器手的位置信息和與 所述機器手協作的人的位置的相對位置，按照算出的相對位置在危險程度 算出部算出所述危險程度；利用剛性控制單元進行控制以使算出的所述危 險程度越大所述機器手越為高剛性。根據本發明的第30方式，提供一種用來計算機中執行的機器手控制程 序，其特徵在於，包括位置信息獲取步驟，其獲取和所述機器手位置信 息、人與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所述人的位置信 息有關的信息；危險程度算出步驟，其算出所述機器手的位置信息和與所 述機器手協作的所述人的位置信息的相對位置，根據算出的相對位置算出 危險程度；剛性控制步驟，其進行控制以使所述危險程度算出部算出的所 述危險程度越大所述機器手越為高剛性。根據本發明的第31方式，提供一種控制機器手的集成電子電路，其 特徵在於，包括位置信息獲取單元，其獲取所述機器手位置信息和與所 述機器手協作的人的位置信息；危險程度算出單元，其算出所述機器手的 位置信息和與所述機器手協作的所述人的位置信息的相對位置，根據算出 的相對位置算出危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險10程度算出單元算出的所述危險程度越大所述機器手越為高剛性。 發明效果如上所述根據本發明的機器手控制裝置及機器人，至少具有危險程度 算出單元和剛性控制單元(還例如具有阻抗設定單元、阻抗控制單元)， 從而對應於與機器手協作的人的作業姿勢信息(還有身體狀況信息或機器 手與人的相對位置等協作搬運信息)進行控制以提高機器手的剛性(例如 適當設定機器手的機器阻抗設定值)，因此，不會由於操作者的姿勢不好、 或操作者的力氣不斷輸入而發生手抖造成誤操作，使機器手抓握的搬運物 傾斜、搬運物體中的物品脫落，或是如果搬運物為硬的物體或尖角的物體， 也不會由於搬運物體活動而對人施加負擔，能夠實現安全的機器人控制。另外，根據本發明的機器手控制方法及控制程序，根據與所述機器手 協作的人作業姿勢相關的作業姿勢信息控制所述機器手為高剛性(例如設 定機器手的機械阻抗設定值，將所述機器手的機器阻抗值控制為所述設定 的所述機械阻抗設定值)，從而對應於與機器手協作的所述人的作業姿勢 相關的作業姿勢信息(例如所述人的狀態等協作搬運信息)進行控制以提 高機器手的剛性(例如適當設定並控制機器手的機器阻抗設定值)，因此， 不會由於操作者的姿勢不好、或操作者的力氣不斷輸入而發生手抖造成誤 操作，使機器手搬運的搬運物傾斜、搬運物體中的物品脫落，或是如果搬 運物為硬的物體或尖角的物體，也不會由於搬運物體活動而對人施加負 擔，能夠實現安全的機器人控制。


本發明的這些及其他目的特徵，可以通過與針對附圖的優選實施方式相關聯的以下敘述而明白。這些附圖是圖1是表示本發明第1實施方式中機器人控制裝置構成概要的圖。 圖2是表示本發明第1實施方式中構成機器人系統的控制裝置和作為控制對象的機器手的詳細構成的圖。圖3是表示本發明第1實施方式中機器人控制裝置的操作狀態的圖。 圖4是表示本發明第1實施方式中機器手控制裝置的操作狀態的圖。圖5是表示本發明第1實施方式中控制裝置的阻抗控制部構成的框圖。圖6是表示本發明第1實施方式中控制裝置的阻抗控制部動作步驟的 流程圖。圖7是表示本發明第1實施方式的控制裝置的搬運狀態信息收集部構 成的框圖。圖8是說明本發明第1實施方式中搬運狀態資料庫的物體特性一覽表 的圖。圖9是說明本發明第1實施方式中搬運狀態資料庫的作業狀態一覽表 的圖。圖IO是表示本發明第1實施方式中機器人控制裝置的操作狀態的圖。 圖11是表示本發明第1實施方式中機器人控制裝置的操作狀態的圖。 圖12是表示本發明第1實施方式中人的重心坐標和支撐基點面的關 系的圖。圖13是表示本發明第1實施方式中控制裝置的搬運狀態信息收集部、 搬運狀態資料庫和危險程度算出部、阻抗設定部的動作步驟的流程圖。 圖14是表示本發明第1實施方式中控制裝置整體動作步驟的流程圖。 圖15是說明本發明第2實施方式中控制裝置的搬運狀態資料庫的抓 握規則表的圖。圖16是用來說明本發明第1實施方式中重心測量部而使用配置在地板上的負載傳感器的xy坐標的說明圖。圖17表示本發明第1實施方式中身體狀況測量部的頻率閾值的圖。 圖18是表示本發明第1實施方式中身體狀況測量部的頻率等級的圖。 圖19A是表示本發明第1實施方式中判斷資料庫的具體例的圖。 圖19B是表示本發明第1實施方式中判斷資料庫的具體例的圖。 圖20表示本發明第2施方式中構成機器人系統的控制裝置和作為控制對象的機器手的詳細構成的圖。圖21A是以表的形式表示用於本發明第1實施方式中物體重量輕時算出的危險度険度低而使用的例子的圖。圖21B是以表的形式表示用於本發明第1實施方式中物體重量重時算出的危險度険度高而使用的例子的圖。圖22是表示本發明的變形例中溫度和危險度關係的圖。
具體實施例方式
以下，根據附圖詳細說明本發明的實施方式。
以下，在參照附圖詳細說明本發明的實施方式之前，關於本發明的各 種方式進行說明。
本發明的第l方式，提供一種機器手控制裝置，其具備作業姿勢信息 獲取單元，其獲取和人與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的
所述人的作業姿勢有關的作業姿勢信息；
危險程度算出單元，其根據由所述作業姿勢信息獲取單元獲取的所述 作業姿勢信息，算出所述人在物體搬運時的危險程度；
剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險程度算出單元算出的所 述危險程度越大越提高所述機器手的剛性。
本發明的第2方式，提供一種機器手控制裝置，還具備阻抗設定單元， 其進行設定以使利用所述危險程度算出單元算出的所述危險程度越大越 增大所述機器手的機械阻抗設定值；
所述剛性控制單元根據所述阻抗設定單元設定的所述機械阻抗設定 值控制所述機器手的機械阻抗值。
由於釆用這樣的構成，能夠根據作為協作搬運信息一例的與物體搬運 時人的作業姿勢有關的作業姿勢信息設定、控制機械阻抗設定值。
在此，本發明的第3方式，根據第2方式所述機器手控制裝置，所述 阻抗設定單元根據所述物體搬運時的所述危險程度，分別獨立設定所述機 器手手指的平移方向及旋轉方向的6維方向的機械阻抗設定值。
由於釆用這樣的構成，能夠根據物體搬運時人的作業姿勢在6維方向 獨立設定、控制機械阻抗設定值。
再有，本發明的第4方式，根據第3方式所述機器手控制裝置，所述 阻抗設定單元根據所述物體搬運時的所述危險程度，分別設定所述機械阻 抗設定值，以使所述旋轉方向的剛性高於所述手指的所述平移方向的剛 性，由此將所述機器手搬運的所述物體保持水平。
由於採用這樣的構成，能夠根據物體搬運時人的作業姿勢進行設定控制以使所述機器手搬運的物體保持水平。
再有，本發明的第5方式，根據第l方式所述機器手控制裝置，所述 作業姿勢信息包括與所述機器手協作的所述人協作一側的肘關節角度信 息，所述物體搬運時的所述肘關節角度越大，所述危險程度算出單元算出 的所述危險程度越大，所述肘關節角度越小算出的所述危險程度越小。
由於採用這樣的構成，能夠對應於人作業時的肘關節角度設定機械阻 抗設定值，人作業時的肘關節角度越大，算出的所述危險程度越大。
再有，本發明的第6方式，根據第l方式所述機器手控制裝置，所述 作業姿勢信息包括與所述機器手協作的所述人協作一側的手指位置信息 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於所述胸骨上緣高的高度，所述危險程度算 出單元算出的所述危險程度越大，所述手指位置的高度越小於所述胸骨上
緣高的高度，算出的所述危險程度越小。
由於採用這樣的構成，能夠實現操作機器手的人的所述手指位置高度 越大於所述胸骨上緣高的高度，算出的所述危險程度越大。
再有，本發明的第7方式，根據第l方式所述機器手控制裝置，所述
作業姿勢信息包括與所述機器手協作的所述人的重心坐標信息和所述人 在地板上的支撐面即支撐基礎面的信息，所述危險程度算出單元判定所述 人的重心坐標是否在所述人的支撐基礎面的範圍內，當處於範圍外時所述 人的重心坐標距所述支撐基礎面的距離越大，算出的所述危險程度越大。 由於採用這樣的構成，能夠判定所述人的心坐標是否在所述人的支撐 基礎面範圍內，當處於範圍外時距所述支撐基礎面的距離越大，算出的所 述危險程度越大。
本發明的第8方式，根據第1方式所述機器手控制裝置，所述作業姿
勢信息包括與所述機器手協作的所述人的好使的手信息，所述危險程度算 出單元判定所述人是否用好使的手操作所述機器手，算出所述人用好使的 手操作時的所述危險程度小於所述人沒有用好使的手操作時的所述危險程度。
由於採用這樣的構成，能夠判定所述人是否用好使的手操作所述機器 手，沒有用好使的手時用所述危險程度算出單元算出的所述危險程度大。本發明的第9方式，根據第1方式所述機器手控制裝置，還具備身體 狀況信息獲取單元，其獲取和所述人與所述機器手協作搬運物體時與所述 機器手協作的所述人的身體狀況有關的信息即身體狀況信息，
所述危險程度算出單元根據所述作業姿勢信息和所述身體狀況信息 算出所述人搬運物體時的危險程度。
由於採用這樣的構成，能夠根據物體搬運時人的所述身體狀況信息算 出危險程度。
再有，本發明的第IO方式，根據第9方式所述機器手控制裝置，所 述危險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 範圍內，當處在正常的身體狀況信息範圍外時，所述身體狀況信息和所述 正常的身體狀況信息範圍的差異越大，算出的所述危險程度越大。
由於採用這樣的構成，能夠判定所述身體狀況信息是否在正常的身體 狀況信息範圍內，當處在範圍外時距所述正常的身體狀況信息範圍的差異 越大，算出的所述的危險程度越大。
再有，本發明的第ll方式，根據第9方式所述機器手控制裝置，所
述身體狀況信息包括與所述機器手協作的所述人的與所述機器手協作一 側的手臂振動度信息、與所述機器手協作的所述人的心率信息、與所述機 器手協作的所述人的血壓信息、與所述機器手協作的所述人的體溫信息中 的至少l個信息。
根據這樣的構成，能夠根據所述振動度的信息、所述心率的信息、血 壓的信息、所述體溫的信息算出危險程度。
再有，本發明的第12方式，根據第1或第9方式所述機器手控制裝 置，所述作業姿勢信息獲取單元獲取與所述機器手搬運的所述物體的物體 特性有關的物體特性信息，
所述阻抗設定單元根據所述物體搬運時所述危險程度和所述物體特 性信息設定所述機器手的機械阻抗設定值。
由於採用這樣的構成，能夠根據作業姿勢信息獲取單元獲取的作業姿 勢信息和與所述機器手搬運的所述物體的物體特性有關的信息，控制機器 手的剛性(例如能夠設定、控制機械阻抗設定值)。
再有，本發明的第13方式，根據第12方式所述機器手控制裝置，所述阻抗設定單元根據所述危險程度和所述物體特性信息，分別獨立設定 所述機器手的手指平移方向及旋轉方向的6維方向的機械阻抗設定值。
由於採用這樣的構成，能夠根據所述危險程度和所述物體特性信息設 定、控制機械阻抗設定值。
再有，本發明的第14方式，根據第12方式所述機器手控制裝置，所 述阻抗設定單元根據所述危險程度和所述物體特性信息，分別設定所述機 械阻抗設定值，以使所述手指的所述旋轉方向的剛性高於所述平移方向的 剛性，由此將所述機器手搬運的所述物體保持水平。
由於採用這樣的構成，能夠設定所述機器手搬運的物體保持水平。
再有，本發明的第15方式，根據第12方式所述機器手控制裝置，所
述危險程度算出單元在所述物體特性信息大於閾值時算出的危險程度大， 在所述物體特性信息小於閾值時算出的危險程度小。
由於採用這樣的構成，所述危險程度算出單元能夠在所述物體特性信 息大於閾值時增大危險程度，在所述物體特性信息小於閾值時減小危險程 度。
再有，本發明的第16方式，根據第12方式所述機器手控制裝置，所 述物體特性信息包括所述機器手搬運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個信息，所述阻抗設定單元根據所述危險程度算 出單元算出的所述危險程度和所述物理特性信息或屬性信息的至少1個信
息，設定所述機器手的機械阻抗設定值。
由於釆用這樣的構成，所述阻抗設定單元能夠根據所述危險程度算出 單元算出的所述危險程度和所述物理特性信息或所述物體的屬性信息的 至少l個信息進行運算。
再有，本發明的第17方式，根據第12方式所述機器手控制裝置，作 為所述機器手搬運的所述物體的物理特性信息包括所述機器手搬運的所 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 體的位置及姿勢的約束信息中的至少1個信息，作為所述物體的屬性信息 包括所述機器手搬運的所述物體的尖銳度信息、所述機器手搬運的所述物 體的重要度信息中的至少1個信息。
由於採用這樣的構成，所述阻抗設定單元能夠根據所述危險程度算出單元算出的所述危險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的約束條件信息、或尖銳度信息、 或重要度信息進行運算。
再有，本發明的第18方式，提供一種機器手控制裝置，包括位置信
息獲取單元，其獲取所述機器手位置信息和與所述機器手協作的人的位置^自.
l口心,
危險程度算出單元，其算出所述機器手的位置信息和與所述機器手協 作的所述人的位置信息的相對位置，根據算出的相對位置算出危險程度；
剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險程度算出單元算出的所 述危險程度越大越提高所述機器手的剛性。
由於採用這樣的構成，能夠根據所述相對位置進行控制以提高機器手 的剛性(例如設定機器手的機械阻抗設定值)。
再有，本發明的第19方式，根據第18方式所述的機器手控制裝置， 還具備阻抗設定單元，根據所述危險程度算出部算出的所述危險程度設定 所述機器手的機械阻抗設定值；
所述剛性控制單元包括控制所述機器手的機械阻抗值為所述阻抗設 定單元設定的所述機械阻抗設定值。
根據該構成，能夠設定機器手的機械阻抗設定值，根據所述相對位置 進行控制以提高機器手的剛性。即、能夠對應於所述機器手的位置信息和 與所述機器手協作的所述人的所述位置信息的相対位置的變化來控制機 器手。從而，能夠對應於所述相對位置的變化重複地適當設定機器手的機 械阻抗設定值，即使由於操作者的姿勢不好、或操作者的力氣不斷輸入而 發生手抖易造成誤操作，或者機器手抓握的搬運物開始傾斜而使搬運物體 中的物品就要脫落時也能夠更安全地控制機器人。
再有，本發明的第20方式，根據第19方式所述的機器手控制裝置， 所述算出的相對位置越近，所述危險程度算出部算出的所述危險程度越 大，所述算出的相對位置越遠，算出的危險程度越小；
所述危險程度算出部算出的所述危險程度越大，所述阻抗設定單元設 定所述機器手的機械阻抗設定值越大，所述危險程度越小，設定所述機器 手的機械阻抗設定值越小。再有，本發明的第21方式，根據第19方式所述的機器手控制裝置， 所述阻抗設定單元根據所述危險程度算出部算出的所述危險程度，獨立設 定所述機器手手指的平移方向及旋轉方向的6維方向的機械阻抗設定值。
由於採用這樣的構成，所述阻抗設定單元能夠根據所述相對位置獨立
設定所述機器手手指的平移方向及旋轉方向的6維方向的機械阻抗設定值。
再有，本發明的第22方式，根據第19方式所述的機器手控制裝置， 所述機械阻抗設定單元利用機械阻抗控制單元分別控制所述機器手的機 械阻抗的值，以使在所述相對位置小、所述危險程度算出部算出的所述危 險程度高時，所述機械阻抗的值為低於所述阻抗設定單元設定的所述手指 的所述平移方向及所述旋轉方向的所述機械阻抗設定值的值，在所述相對 位置大、所述危險程度算出部算出的所述危險程度低時，所述機械阻抗的 值為所述阻抗設定單元設定的所述機械阻抗設定值。
由於採用這樣的構成，能夠在所述相對位置小、所述危險程度高時， 設定所述手指的平移方向及所述旋轉方向為低剛性，而在所述相對位置 大、所述危險程度低時，設定所述手指的所述平移方向及所述旋轉方向為 高剛性。
再有，本發明的第23方式，根據第1或18方式所述的機器手控制裝 置，還具備向與所述機器手協作的所述人通知所述危險程度的通知單元。
由於採用這樣的構成，能夠向操作者通行所述危險程度。
本發明的第24方式，提供一種機器手控制方法，根據和人與所述機器 手協作手動物體時與所述機器手協作的所述人的作業姿勢有關的作業姿 勢信息，利用危險程度算出單元算出所述人在物體搬運時的危險程度；
利用剛性控制單元進行控制以使所述危險程度算出單元算出的所述 危險程度越大所述機器手越為高剛性。
本發明的第25方式，提供一種機器人，具有所述機器手和控制所述機 器手的第1 17方式任意一項所述的機器手控制裝置。
本發明的第26方式，提供一種機器手控制程序，是用來在計算機中執 行的機器手控制程序，其特徵在於，包括危險程度算出步驟，其根據和人 與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所述人的作業姿勢有關的作業姿勢信息算出所述人在物體搬運時的危險程度；
剛性控制單元，其進行控制以使所述危險程度算出單元算出的所述危 險程度越大所述機器手越為高剛性。
本發明的第27方式，提供一種控制機器手的集成電子電路，其特徵在
於，包括作業姿勢信息獲取單元，其獲取和人與所述機器手協作搬運物體
時與所述機器手協作的所述人的作業姿勢有關的作業姿勢信息；
危險程度算出單元，其根據所述作業姿勢信息，算出所述人在物體搬 運時的危險程度；
剛性控制單元，其進行控制以使所述危險程度算出單元算出的所述危 險程度越大所述機器手越為高剛性。
本發明的第28方式，提供一種機器手控制方法，利用危險程度算出部 算出協作搬運信息即所述機器手的位置信息和與所述機器手協作的人的 位置信息的相對位置，按照算出的相對位置在危險程度算出部算出所述危 險程度；
利用剛性控制單元進行控制以使算出的所述危險程度越大所述機器 手越為高剛性。
本發明的第29方式，提供一種機器人，具有所述機器手和控制所述機 器手的第18 22方式任意一項所述的機器手控制裝置。
本發明的第30方式，提供一種用來在計算機中執行的機器手控制程 序，包括位置信息獲取步驟，其獲取和所述機器手位置信息、人與所述機 器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所述人的位置有關的信息；
危險程度算出步驟，其算出所述機器手的位置信息和與所述機器手協 作的所述人的位置信息的相對位置，根據算出的相對位置算出危險程度；
剛性控制步驟，其進行控制以使所述危險程度算出部算出的所述危險 程度越大所述機器手越為高剛性。
本發明的第31方式，提供一種控制機器手的集成電子電路，包括 位置信息獲取單元，其獲取所述機器手位置信息和與所述機器手協作的人 的位置信息；
危險程度算出單元，其算出所述機器手的位置信息和與所述機器手協 作的所述人的所述位置信息的相對位置，根據算出的相對位置算出危險程
19度；
剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險程度算出單元算出的所 述危險程度越大所述機器手越為高剛性。
以下，利用附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。 (第l實施方式)
首先，關於具備本發明第1實施方式的機器手控制裝置的機器人系統 1的構成進行說明。圖1是表示本發明第1實施方式中機器人系統構成概 要的圖。
如圖1所示，本發明第1實施方式的具備機器手5及其控制裝置2的機器 人系統1的機器手5設置在廚房或工作檯等作業臺7的壁面9上，機器手5的 根端能夠移動地由固定在壁面9上的軌道8支撐，機器手5能夠在軌道8上沿 著軌道8橫向(例如水平方向)移動。再有，機器人系統1的機器手5前端 的手部30可保持(例如抓握)搬運對象的物體3—端，與機器手5協作的人 4可抓握物體3的另一端。在機器手5前端抓握物體3—端(例如鍋一側的提 手)且人4抓握物體另一端(例如鍋另一側的提手)的狀態下，通過人4沿 想搬運物體3的方向加力，使機器人系統l工作，機器手5沿著軌道8移動， 機器手5和人4能夠協作搬運物體3。
本發明第1實施方式的物體3的概念也包括放有水或食材的鍋或餐具、 家具等重量物，是機器手5和人4能夠協作搬運的對象物體。
另外，本發明的第l實施方式中，軌道8配置在作業臺7的壁面9上，不 過，在沒有壁面的島式廚房的情況下，可設置在頂棚面或島式廚房的作業 側面等適於作業的場所。
圖2是構成機器人系統1的控制裝置2和作為控制對象的機器手5的詳 細構成的圖。
控制裝置2及周邊裝置10有一例是分別由普通的個人計算機構成。 控制裝置2的構成包括作為危險程度算出單元(危險程度算出部)一 例的危險程度算出部22、作為阻抗設定單元(阻抗設定部) 一例的阻抗設 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24 (圖2中以"剛性控制部24"圖示)。該控制裝置2進 行剛性控制，使危險程度算出單元22算出的所述危險程度越大越提高所述機器手的剛性，作為其具體的一例為進行阻抗控制。周邊裝置io的構成是
包括協作搬運信息資料庫(或作業姿勢信息資料庫)及作為物體特性數據 庫一例的搬運狀態資料庫21、物體特性收集單元(物體特性收集部)或作
為協作搬運信息收集部一例的搬運狀態信息收集部25、輸入輸出IF (接 口)26、馬達驅動器27、 RF標籤接收部45和危險度信息輸出部60。
輸入輸出IF26與個人計算機的PCI總線等擴展槽連接，其構成是具備 例如D/A板(board)、 A/D板、對接板(counter board)等。
控制機器手5動作的控制裝置2及周邊裝置10被執行，從而從機器手5 的各關節部的後述編碼器44輸出的各關節角度信息通過輸入輸出IF26的 對接孔被讀取到控制裝置2中，根據讀取的各關節角度信息，由控制裝置2 算出各關節部在旋轉動作中的控制指令值。算出的各控制指令值通過輸入 輸出IF26的D/A板，被賦予用來驅動控制機器手5各關節部的馬達驅動器 27，按照從馬達驅動器27輸送來的各控制指令值，驅動機器手5各關節部 的馬達43。另外，手部30上還具備由馬達驅動器27驅動控制的作為手部驅 動裝置一例的手部驅動用馬達62和檢測手部驅動用馬達62的旋轉軸的旋 轉相位角的編碼器61，根據由編碼器61檢測的旋轉角度，利用來自控制裝 置2的阻抗控制部24的手控制部54的控制信號經由馬達驅動器27驅動控制 馬達62的旋轉，使手部驅動用馬達62的旋轉軸正反旋轉，從而打開或關閉 手部30。
機器手5有一例是多關節機器手，是一種6自由度的多連杆機械手，具 備所述手部30、前端具有安裝手部30的腕部31的前臂連杆32、前端能夠旋 轉地連結在前臂連杆32根端的上臂連杆33和能夠旋轉地連結支撐上臂連 杆33的座部34。座部34與能夠移動的軌道8連結，不過，也可以固定在一 定位置。腕部31具有第4關節部38、第5關節部39、第6關節部40這3個旋轉 軸，能夠變化手部相對於前臂連杆的相對姿勢(朝向)。即圖2中，第4關 節部38能夠變化手部30相對於腕部31的環繞橫軸的相對姿勢。第5關節部 39能夠變化手部30相對於腕部31的環繞與第4關節部38橫軸正交的縱軸的 相對姿勢。第6關節部40能夠變化手部30相對於腕部31的環繞與第4關節部 38的橫軸及第5關節部39縱軸分別正交的橫軸的相對姿勢。前臂連杆32的 另一端能夠相對於上臂連杆33前端環繞第3關節部37、即環繞與第4關節部38橫軸平行的橫軸旋轉。上臂連杆33的另一端能夠相對於座部34環繞第2 關節部36、即環繞與第4關節部38橫軸平行的橫軸旋轉，座部34的上側可 動部能夠相對於座部34的下側固定部環繞第1關節部35、即環繞與第5關節 部39縱軸平行的縱軸旋轉。其結果是，機器手5能夠環繞總共6個軸旋轉， 構成所述6自由度的多連杆機械手。
構成各軸旋轉部分的各關節部在構成各關節部的一對構件(例如，轉 動側構件和支撐該轉動側構件的支撐側構件)中的一個構件上，具備利用 後述的馬達驅動器27驅動控制的作為旋轉驅動裝置一例的馬達43 (實際上 配置在機器手5的各關節部內部)和檢測馬達43旋轉軸的旋轉相位角(即 關節角)的編碼器44 (實際上配置在機器手5的各關節部內部)，各關節部 的一個構件上所具備的馬達43的旋轉軸與各關節部的另一個構件相連結， 使所述旋轉軸正反旋轉，從而能夠使另一個構件相對於一個構件環繞各軸 旋轉。
41是與座部34的下側固定部相對位置關係固定的絕對坐標系，42是與 手部30相對位置關係固定的手指坐標系。將從絕對坐標系41看的手指坐標 系42的原點位置Oe (x、 y、 z)作為機器手5的手指位置，用側傾角、縱擺 角和橫擺角(tp、 e、 xj/)表示從絕對坐標系41看的手指坐標系42的姿勢，
將側傾角、縱擺角和橫擺角(cp、 e、 v)作為機器手5的手指姿勢，定義手
指位置及姿勢向量為向量r二 [x、 y、 z、 cp、 0、 V)/] T 。從而，作為一例， 優選第l關節部35的縱軸位置能夠平行於絕對坐標系41的z軸，第2關節部 36的橫軸位置能夠平行於x軸。另外，優選第6關節部40的橫軸位置能夠平 行於手指坐標系42的x軸，第4關節部38的橫軸位置能夠平行於y軸，第5關 節部39縱軸位置能夠平行於z軸。還有，將相對於手指坐標系42的x軸的旋
轉角作為橫擺角v(/，相對於y軸的旋轉角作為縱擺角e，相對於z軸的旋轉角
作為側傾角cp。當控制機器手5的手指位置及姿勢時，使手指位置及姿勢向 量r追從於由後述目標軌道生成部55生成的手指位置及姿勢目標向量rd 。
搬運狀態信息收集部25作為作業姿勢信息獲取單元(作業姿勢信息獲 取部)的一例發揮作用，收集與機器手5協作工作的人(例如，為了與機 器手5協作作業而操作機器手5的人)4的狀態、換言之是收集協作作業狀 態(例如作業姿勢、身體狀況信息、機器手5與人4的相對位置等)信息(作業姿勢信息為一例)或抓握物體3的特性數據(例如，與搬運狀態關連的 特性數據)(物體特性信息)，向搬運狀態數據資料庫21輸入並進行更新、
存儲。具體地說，搬運狀態信息收集部25如後所述，分別輸入、收集以下 信息來自照相機等圖像拍攝裝置28的圖像數據、從RF標籤記取部47和 RF標籤接收部45讀取的抓握物體3的RF標籤46的信息、後述的測量人4身 體狀況的身體狀況測量部70的身體狀況信息、後述的測量人4重心的重心 測量部69的重心信息、通過網際網路29從外部採集網絡伺服器的信息資料庫 63傳輸來的物體信息等人4與機器手5協作作業搬運物體3時應考慮的信 息、換言之是協作搬運信息，將上述輸入收集的信息適當輸入到搬運狀態 資料庫21中，並進行更新存儲。再有，搬運狀態信息收集部25還輸入從與 輸入輸出IF26的對接板連接的機器手5各關節部的編碼器44輸出的關節角 度信息、或來自阻抗控制部24的與物體重量有關的信息等。
圖7表示如圖3那樣人4與機器手5協調(協作)搬運物體3時的搬運狀 態信息收集部25的詳情。搬運狀態信息收集部25的構成是包括物體重量推 定部65、數據輸入IF (接口) 66、搬運狀態檢測部67、圖像識別部68、重 心測量部69和身體狀況測量部70。
68是圖像識別部，在照相機等圖像拍攝裝置28獲得的圖像數據和預先 記錄的抓握物體3的圖像之間進行模擬匹配處理，提取抓握物體3的尺寸， 向搬運狀態資料庫21輸入。再有，圖像識別部68是提取人4的身高、人4抓 握抓握物體3—側臂的肘位置12或人4抓握抓握物體3—側臂的手指位置 13、人4抓握抓握物體3—側臂的肩位置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度14、關於人4用左右哪只 手抓握抓握物體3的信息即擔當的手信息，向搬運狀態資料庫21輸出，並 且向搬運狀態檢測部67輸出肘位置12、手指位置13、肩位置18的信息(位 置坐標信息)。具體地說，通過圖像的模擬匹配提取人站立時的臉，由臉 距地板的距離算出身高。接著，從預先記錄的人4的標準身體特性模型(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)中檢測人4的臉，當利用所述方法檢測的抓握抓握物體3的手指位置13位於所述檢測的臉的位置左側時，記錄擔當的
手信息為「2」，並且作為一例當位置比所述檢測的臉的位置靠右側時記錄 擔當的手信息為「1」，分別向搬運狀態資料庫21輸出。還有，可利用模擬 匹配提出身高或擔當的手信息，不過，也可以在人4的頭或擔當的手等上 裝配RJF標籤，從RF標籤的位置求出身高或擔當的手信息。
65是物體重量推定部，進行抓握物體3的重量推定。例如，當機器手5 的腕部31配置力傳感器時，從機器手5抓握物體3處於靜止狀態時利用力傳 感器獲得的測量值減去手部30的重量，所得值作為物體重量。另外，利用 後述的力推定部53時，物體重量推定部65從力推定部53獲得機器手5抓握
物體3處於靜止狀態時各關節部發生的轉矩T^t ，利用機器手5的運動方程
式求出機器手5保持其位置及姿勢所必需的轉矩，將相減後的轉矩值換算 成作用給手指的力，作為物體重量。
66是數據輸入IF (接口)，這種接口用於人們使用鍵盤、滑鼠或麥克 等輸入裝置輸入如後所述抓握物體3的尖銳程度等信息、即物體的屬性數 據(屬性信息)，或者使用按鈕66等輸入裝置，接收來自人4的開始及結束 物體搬運的指令。按鈕66例如既可以是叉簧開關(toggle switch)的形式， 能夠用l個按鈕分別輸入開始物體搬運及結束物體搬運，也可以分別設置 開始物體搬運按鈕和結束物體搬運按鈕。
69是重心測量部，測量操作機器手5的人4的重心坐標19 (重心坐標r g(X，Y))，向搬運狀態資料庫21輸出。參考圖書(基礎人類工學小川礦 一著新日本印刷株式會社發行)的記載，如圖16所示，重心測量部69在 地板98上配置多個(例如S。 S2、 SJ個)負載傳感器，以負載傳感器S, 的坐標為(x,， y,)、負載傳感器S2的坐標為(x2， y2)、負載傳感器SJ勺 坐標為(x3， y3)。另外，將負載傳感器S,、 S2、 S3中求得的力分別作為 W,、 W2、 W3，人4的體重為W、負載傳感器S,的坐標(Xl， y,)作為地 板98上的xy坐標原點(0， 0)時，地板98上的xy坐標上的人4的重心位置 19 (其坐標為(X， Y))利用以下的式(1) (2)算出。
數式1formula see original document page 25式(1)
數式2
formula see original document page 25
式(2)
70是身體狀況測量部，測量操作機器手5的人4的心率、血壓、體溫， 與測量日期一起向搬運狀態資料庫21輸出。具體地說，在機器手5的手 指上配置心率儀、體溫計、血壓計，測量搬運開始時的心率、血壓、體溫， 與測量日期一起向搬運狀態資料庫21輸出。身體狀況測量部70還推定人 4的手抖動的程度即振動度，向搬運狀態資料庫21輸出。例如在機器手5 的腕部31配置力傳感器時，對某一定時間(具體地說約IO秒左右)由力傳 感器測得的測量值進行傅立葉轉換，當振動度中某一頻率以上(具體說是 幾Hz)的頻率成分超過某閾值以上的值在某一定期間存在與圖17所示年
齡對應的閾值以上時，如圖18所示，從頻率幾Hz的值減去閾值，將所得 的值(圖18中參照符號18a所示一欄的值)分別預先設定為1 5等級， 與測量日期一起向搬運狀態資料庫21輸出。
67是搬運狀態檢測部，根據由圖像識別部68的圖像識別結果獲得的 人4的肘位置12、手指位置13和肩位置18推定肘關節角度11 (例如將 連結肘位置12和手指位置13的線段與連結肘位置12和肩位置18的線段 所成的角度作為肘關節角度11進行推定)，向搬運狀態資料庫21輸出。 還在同時抓握多個抓握物體時，根據由圖像識別部68的圖像識別結果獲 得的多個抓握物體的相對位置關係的信息、或從RF標籤接收部45獲得的 抓握物體的ID號碼等ID信息(ID數據)的組合信息推論、檢測抓握狀 態，向搬運狀態資料庫21輸出。
這樣，搬運狀態信息收集部25包括圖像識別部68、物體重量推定部 65、數據輸入IF (接口) 66、搬運狀態檢測部67、重心測量部69和身體 狀況測
部70，由各個單元(部)或構件實現各個功能，並由RF標籤接收部45讀取的物體3的RF標籤46的信息向搬運狀態資料庫21輸入，同 時還具有的功能是通過網際網路29在外部採集網絡伺服器的物品信息中進 行存取，將物體特性數據向搬運狀態資料庫21輸入。
接下來，關於搬運狀態資料庫21的詳情進行說明。搬運狀態資料庫 21的構成是包括圖8所示與在設置機器手5的作業環境中存在的各種物體 3有關的物體信息、圖9所示與操作機器人的人4的作業狀態有關的信息 等人4與機器手5協作作業搬運物體3時應考慮的信息、換言之是協作搬 運信息，也可作為作業姿勢信息資料庫、身體狀況信息資料庫、相對位置 信息資料庫發揮作用。
物體信息(物體特性信息)的構成如圖8所示，包括物體3的ID信 息、物理特性信息、屬性信息和名稱。作為ID信息的例子是識別物體3 的ID號碼。作為與各種ID號碼對應的物理特性信息的一例，有物體3的 重量信息、尺寸信息、及硬度信息。作為與各種IC號碼對應的屬性信息 的一例，有尖銳度信息和重要度。圖8所示的參照符號8a、 8b分別表示 物體信息的一例，表示在相同IC號碼(0002)的情況下，鍋裡什麼也沒 入的情況(參照符號8a的情況)和鍋裡放入了水等的情況(參照符號8b 的情況)等時時刻刻發生狀態變化。預先測定、評價這些重量信息、尺寸 信息、硬度信息、尖銳度信息、重要度信息的數據，以資料庫的形式存儲 在搬運狀態資料庫21中。
關於重量信息，能夠利用物體重量推定部65推定物體3的重量，儲 存在搬運狀態資料庫21中。另外，例如當往機器手5抓握的作為物體3 一例的鍋中注入水時，還能夠利用物體重量推定部65推定由於注入水而 造成的物體3重量的増加，因此還能夠對應於隨著重量的増減而產生的重 量信息的更新。作為一例舉出圖8的ID號碼0002的物體3的一例、即鍋， 參照符號8a中重量為0.8，與之相對，參照符號8b中重量為1.5，由此能 夠推定參照符號8b的鍋為注入水後的。
關於尺寸信息如果設置圖像拍攝28及圖像識別部68，就能夠根據在 該圖像拍攝裝置28中獲得的圖像數據利用圖像識別部68進行圖像識別， 從而，也能夠推斷物體3的尺寸，並將尺寸信息重新儲存或更新到搬運狀 態資料庫21中。關於硬度信息，對應於物體3的硬度進行1~5級的5個等級評價。評
價值以物體3的材質為主按照例如由金屬形成的物體硬度最高「5級」、由 塑料等樹脂形成的物體為中度「3級」、由紙或毛巾等柔軟的物體形成的物 體硬度最低「l級」這樣進行評價，作為硬度信息記錄。例如圖8中，「菜 刀」及「鍋」硬度最高「5級」，「玻璃杯」為「4級」，「毛巾」為「l級」。 另外，硬度也能夠用容易壞的程度的觀點進行評價。也可考慮設定像玻璃 杯或陶瓷器具這樣一碰到其他物體就破裂的危險高的物體為「5級」，由塑 料等樹脂形成的物體由於衝擊等而有可能發生形狀變化，因而設定為中度 「3級」，平底鍋等由鐵等構成的不容易壞的物體設定為低度「1級」。這 些硬度信息由人們預先判斷、或者根據物體的RF標籤46所記錄的ID信 息自動判斷，進行等級的評價、設定，通過數據輸入IF66向搬運狀態數 據庫21輸入。
關於尖銳度信息，以例如1~5級的5個等級的評價值記錄。作為評價 值的具體例，將刀具這樣危險性高、在用機器手5處理時最應集中注意的 物體3設定為尖銳度最高的「5級」，將書類或毛巾等輕且柔軟、認為即使 碰到人也完全不會造成危害的物體3設定為尖銳度最低的「1級」。這些尖 銳度信息由人們預先判斷、或者根據物體的RF標籤46所記錄的ID信息 自動判斷，進行等級的評價、設定，通過數據輸入IF66向搬運狀態數據 庫21輸入。
關於重要度信息，以例如1~5級的5個等級的評價值記錄。作為重要 度的值的具體例，像高檔餐具或貴重的陶器、記念餐具等雖然價格不高但 是對於所有者來說具有價值的物品這種重要度高、在機器手5處理時最應 集中注意的物體3設定其重要度最高「5級」，鍋或毛巾等即使萬一破損也 能夠比較簡單地找到替代品的物體、或者在家庭內普遍存在備用替代品的 物體、或者認為是像垃圾那樣不貴重的物體設定其重要度最低「1級」。這 些重要度信息由人們預先判斷、或者根據物體的RF標籤46所記錄的ID 信息自動判斷，進行等級的評價、設定，通過數據輸入IF66向搬運狀態 資料庫21輸入。還有，關於對所有者來說有價值的東西，可以設置RF 標籤，由所有者預先判斷、評價。
關於與人4的作業狀態有關的信息其構成如圖9所示，包括ID信息、
27測量日期信息、身體特性信息、姿勢信息和身體狀況信息。作為ID信息
的一例，是指識別人4的ID號碼、與ID號碼對應的與人4年齡或性別、 姓名有關的信息。作為與ID號碼對應的身體特性信息的一例有人4的身 高或體重的信息。作為姿勢信息的一例，是指人4的手指位置13、人4 o肘位置12、人4的肩位置18、人4的兩腳寬度即腳寬長度14、人4的 肘關節角度11、人4的從胸骨到地板98的高度即胸骨上緣高15、人4的 重心坐標19的信息。此外，作為身體狀況信息的一例，由人4手抖動的 程度即振動度、心率、體溫、血壓的信息構成。這些身體特性信息、姿勢 信息、身體狀況信息的數據分別由身體狀況測量部70預先測量、評價， 以資料庫的形式經由搬運狀態資料庫21存儲在與搬運狀態資料庫21連接 的作業信息資料庫73中。再有，圖9所示參照符號9a、 9b表示身體特性 信息、姿勢信息、身體狀況信息的數據的一例，表示在相同ID號碼的情 況下，人4的作業狀態時時刻刻發生變化。
關於身體特性信息，作為一例其構成如圖9所示，包括操作機器手的 人4的身高或體重、好使的手的信息。關於身高的信息，如果設有圖像拍 攝裝置28及圖像識別部68，根據該圖像拍攝裝置28所獲得的圖像數據利用 圖像識別部68進行圖像識別，從而也能夠推斷出身高，在搬運狀態資料庫 21中重新儲存或更新。另外，體重的信息可以是人4通過數據輸入IF66向 搬運狀態資料庫21中輸入，不過，也可以將負載傳感器檢測的人4的重量 作為體重通過重心測量部69向搬運狀態資料庫21輸入。還有，關於身高， 也可以是人4通過數據輸入IF66向搬運狀態資料庫21輸入。好使的手的信 息由人4通過數據輸入IF66向搬運狀態資料庫21輸入。那時，作為一例是 以右撇子的情況為「1」、以左撇子的情況為「2」進行輸入。
關於姿勢信息，作為一例其構成如圖9所示，包括操作機器手5的人4 的手指位置13、人4的肘位置12、人4的肩位置18、人4的兩腳寬度即腳寬 長度14、從人4的胸骨到地板的高度即胸骨上緣高15、人4的肘關節角度11、 人4的重心坐標19的信息、關於人4用左右哪只手抓握抓握物體3的信息即 擔當的手信息。如果設有圖像拍攝裝置28及圖像識別部68，根據該圖像拍 攝裝置28所獲得的圖像數據利用圖像識別部68進行圖像識別，從而也能夠 推斷手指位置13、肘位置12、肩位置18、胸骨上緣高15、腳寬長度14的信息，將這些信息在搬運狀態資料庫21中重新儲存或更新。另外，這些信息
也可以通過數據輸入IF66向搬運狀態資料庫21輸入。
重心坐標19的信息也可以由重心測量部69測量，並將其結果在搬運狀 態資料庫21中重新儲存或更新。
肘關節角度11的信息也可以由搬運狀態檢測部67測量，並將其結果在 搬運狀態資料庫21中重新儲存或更新。
關於身體狀況信息，作為一例其構成如圖9所示，包括操作機器手5的 人4手抖動的程度即振動度、心率、體溫、血壓的信息。這些身體特性信 息也可以由身體狀況測量部70測量，並在搬運狀態資料庫21中重新儲存或 更新。另外，人4也可以通過數據輸入IF66向搬運狀態資料庫21輸入。另 外，通過與從計算機中內置(例如身體狀況測量部具備)的時鐘獲得的測 量日期一起記錄，由此還能夠管理履歷。
22是危險程度算出部，根據記錄在與搬運狀態資料庫21連接的作業信 息資料庫73中的人4的作業狀態有關的信息、存儲用來判斷危險度的信息 的判斷資料庫64，算出危險程度。圖19A及圖19B表示判斷資料庫64的具 體例，根據操作的人4的肘關節角度11或人4的手指位置13、後述的重心穩 定程度、擔當抓握抓握物體3的手、手指的抖動程度或心率等身體狀況的 穩定程度等信息，由危險程度算出部22算出危險程度，作為判斷資料庫64 以1 5級5個等級的評價值進行記錄。例如圖10所示，當人4的肘關節角度 11為160度以上時(圖19A的參照符號A2所示情況)，判斷是臂伸展的狀態， 在與機器手協調(協作)搬運物體3的情況下，危險程度算出部22判斷是 對手指使不上力的危險姿勢，危險程度算出部22判斷為「5級」。反之，當 人4的肘關節角度11為0 100度的範圍內時(圖19的參照符號A1所示的情 況)，臂適度彎曲，能夠穩定搬運，從而危險程度算出部22判斷為「1級J。
還有一例，如果以圖19A或圖19B的「l級」作為危險程度小時、即標 準狀態，則由危險程度算出單元22算出的危險程度越大，控制機器手的剛 性越高，此時，按照圖19A或圖19B的「2級」 「5級」任意一個進行控制 即可。
另外，如圖11所示，當人4的手指位置13的高度比胸骨上緣高15靠上 方(例如0.1cm以上)時(圖19A的參照符號A4所示的情況)，判斷為與機器手協調(協作)搬運中使不上力的危險姿勢，危險程度算出部22判斷為
「5級」。反之，當人4的手指位置13的高度比胸骨上緣高15靠下方(一0.2cm 以下)時(圖19A的參照符號A3所示的情況)，手指位置13比胸骨上緣高 15靠下方，能夠穩定搬運，從而危險程度算出部22判斷為「l級」。
再有，圖12是從上方看人4兩腳的圖。表示斜線區域的參照符號20為 支撐基礎面，利用腳寬度長14由危險程度算出部22求出。重心的穩定程度， 當重心位置19在支撐基礎面20內時(圖19A的參照符號A5所示情況)，姿 勢穩定，因而，危險程度算出部22判斷為「l級」，當處於支撐基礎面20外 時(圖19A的參照符號A5所示情況以外的情況)，危險程度算出部22對應 於重心位置19距支撐基礎面20的距離距離設定等級，例如，距離支撐基礎 面20有lm時(圖19A的參照符號A6所示的情況)，危險程度算出部22判斷 為「5級」。
另外，當與搬運狀態資料庫21的好使的手有關的信息和與搬運狀態數 據庫21的擔當的手有關的信息不同時(例如，右撇子的人用左手抓握時)， 與機器手協調(協作)搬運時，判斷是人往手上使不上力的危險姿勢，危 險程度算出部22判斷為「5級」，與此相反，當好使的手與抓握抓握物體3 的手相同時(例如，右撇子的人用右手抓握時)，判斷是能夠與機器手5協 調(協作)安全搬運的姿勢，危險程度算出部22判斷為「l級」。
身體狀況的穩定程度例如當表示人4手指抖動的振動度高時、例如振 動度為5時，如圖19B的A7欄所示為「5級」，當振動度低時、例如振動度 為1時，如圖19B的A7欄所示為「l級」。再有，心率如圖19B的A8欄所示， 心率高達120以上的情況為「5級」，70以下的情況為「l級」。體溫如圖19B 的A9所示，高燒4(TC以上的情況為「5級」，37.5"以下正常體溫的情況為 「l級」。血壓如圖19B的A10所示，上(高壓)為180mmHg以上、下(低 壓)為110mmHg以上的情況為「5級」，上為140mmHg以下、下為90mmHg 以下的情況為「l級」。還有，血壓如A10所示，可以根據年齡或操作者的 病情改變針對等級的基準值。另外，關於身體狀況信息可以對應於與過去 記錄的數值的偏差來決定。
另外，這些判斷資料庫64可以通過網際網路29向外部專家制定的指標信 息等信息資料庫63中存取、輸入。
30再有，由所述危險程度算出部22算出的危險度，在物體3的重量、尺 寸、硬度、尖銳度、重要度全部在某一閾值以下時，危險度降低，例如從
「5級」降低到「4級」。從而，在搬運例如毛巾這樣輕的物體時，即使以
姿勢不好的狀態誤操作，危險性也低，因而降低了危險度，從而能夠更靈
活地操作機器手5。還有，重量、尺寸、硬度、尖銳度、重要度哪個優先 由後述阻抗設定部23的式(3) ~式(5)的增益值決定。
還有，例如雖然相同重量，但是分別往鍋中放入例如熱水的情況和放 入水的情況有所不同，物理特性含有物體的溫度信息(參照圖8)，溫度越 高，可以設定重要度(換言之危險度)越高。另外，越是重量大的物體， 可以設定重要度(換言之危險度)越高。
另外，搬運狀態資料庫21的全部信息由搬運狀態信息收集部25通過互 聯網29向外部採集網絡伺服器的信息資料庫63存取，由此獲取與搬運狀態 有關的信息，也能夠更新搬運狀態資料庫21內的各信息。
60是危険度信息輸出部，例如是機器手5上所設置的顯示裝置等顯示 部，將危險程度算出部22算出的危險度以數值或表、顏色等區別顯示不同 的危險程度。另外，也可以用警報音鳴響警告，或者在改變機器手5狀態 之前，事前使用作為危險度信息輸出部一例且作為通知單元(通知部)一 例的聲音輸出裝置，例如通知「手臂成水平」這樣的危險度。從而，機器 手5的姿勢突然改變，也能夠減輕對操作的人4施加負載。
接下來，關於阻抗設定部23的詳情進行說明。阻抗設定部23根據危險 程度算出部22算出的危險程度和物體3的特徵數據，對機器手5的機械阻抗 設定值進行設定。作為機器阻抗設定值的設定參數有慣性M、粘性D、剛 性K。機械阻抗設定值各參數的設定根據以下的評價式進行。數式3
M = KMax (危險程度)十KMmx (重量[kg])十KMlx (尺寸[m]) + KMkx (硬度)+KMdx (尖銳度)十KMpx (重要度)'…式(3)數式4
D = KDax (危險程度)十KDmx (重量[kg]) +KDlx (尺寸[m]) + KDkx (硬度)十KDdx (尖銳度)十KDpx (重要度)'…式(4)數式5K = KKax (危險程度)十KKmx(重量[kg])+KKlx (尺寸[m])十KKkx(硬度)十KKdx (尖銳度)十KKpx (重要度) …'式(5)
所述式(3) ~式(5)中的KMa、 KMm、 KM1、 KMk、 KMd、 KMp、KDa、 KDm、 KD1、 KDk、 KDd、 KDp、 KKa、 KKm、 KK1、 KKk、 KKd、
KKp為增益，分別為某一常數值。
阻抗設定部23將根據所述式(3) ~式(5)運算的機械阻抗參數如慣性M、粘性D、剛性K向阻抗控制部24輸出。
根據所述式(3) ~式(5)，例如人4的作業姿勢不好因而危險程度高時，設定大慣性M，機器手5具有與危險程度的值成比例的重量感，其結果是需要很大的力來活動機器手5，稍微用手推一下機器手5，機器手5不會活動。相反，當人4以穩定的姿勢操作機器手5時，危險度減小，其結果是設定小慣性M，從而，機器手5在弱力作用下就能夠容易地活動。再有，當以不好姿勢的狀態抓握重物體3或長條的大物體3時，根據式(3)設定大的剛性M，因而機器手5具有與危險程度的值和物體3的重量、尺寸成比例的重量感，其結果是需要很大的力來活動機器手5，稍微用手推一下機器手5，機器手5不會活動。相反，對於以不好姿勢的狀態抓握輕物體3或尺寸小的物體3來說危險度算出部22設定低的危險度，從而，根據式(3)設定小的慣性，即使姿勢不好以弱力也容易地使機器手活動。另外，當以姿勢不好的狀態運算刀具這樣尖銳的物體或由金屬構成的硬物體、重要度高的物體時，設定時使粘性D及剛性K增大，機器人5的動作中產生抵抗感或僵硬定更靠內，很難活動。相反，當以不好的姿勢狀態搬運像這樣設定尖銳度低、硬度低、重要度低的物體3時，危險程度算出部22降低了危險度，從而，設定小的粘性D及小剛性K，即使不好的姿勢，機器手5也容易活動。
當多個人與機器手5協作同時抓握物體3時，使用各個人的危險程度平均值，進行機械阻抗設定值的運算。還有，孩子和大人等在危險度上分配權重，由此，當孩子在穩定的姿勢、大人以不穩定的姿勢操作時，設定大人的危險度優先於孩子的危險度，由此能夠優先大人的操作。
關於以上的搬運狀態信息收集部25、搬運狀態資料庫21、危險程度算出部22、阻抗設定部23的動作步驟，根據圖13的流程圖進行說明。
作為的動作步驟的前處理，通過按鈕等數據輸入IF66，收到來自人4的開始物體搬運指令，利用圖像拍攝裝置28拍攝操作機器手5的人4或物體3，根據獲得的圖像數據，利用圖像識別部68進行圖像識別(步驟S20)。利用圖像識別部68提取抓握物體3的尺寸、人4的身高、人4的肘位置12、人4的手指位置13、人4的肩位置18、人4的胸骨上緣高15、人4的腳寬長度14，向搬運狀態資料庫21輸出、記錄，並且，向搬運狀態檢測部67輸出肘位置12、手指位置13和肩位置18 (步驟20 步驟26)。
接著，利用搬運狀態檢測部67根據由圖像識別68的圖像識別結果獲得的肘位置12、手指位置13、肩位置18推定肘關節角度1K擔當的手，向搬運狀態資料庫21輸出(步驟S21、步驟S26)。
接著，利用重心測量部69測量操作機器手5的人4的重心坐標19，向搬運狀態資料庫21輸出(步驟S22、步驟S26)。
接著，利用身體狀況測量部70測量操作機器手5的人4的心率、血壓、體溫，與測量日期一起向搬運狀態資料庫21輸出。再推定人4的手抖動的程度即振動度，向搬運狀態資料庫21輸出(步驟S23、步驟S26)。
接著，利用物體重量推定部65推定物體3的重量，向搬運狀態資料庫21輸出(步驟S24、步驟S26)。
接著，利用數據輸入IF66，人4使用鍵盤、滑鼠或麥克等數據輸入IF66輸入屬性數據(屬性信息)，向搬運狀態資料庫21輸出。(步驟S25、步驟
526) 。
接著，作為所述動作步驟的後處理，利用危險程度算出部22根據記錄在搬運狀態資料庫21中與人4的姿勢或身體狀況等作業狀態有關的信息算出危險程度(步驟S27)。
接下來，阻抗設定部23根據人4的危險程度、物體3的重量、物體3的尺寸、物體3的硬度、物體3的尖銳度、物體3的重要度的至少1個以上的信息，用所述式(3) ~式(5)算出阻抗參數，向阻抗控制部24輸出(步驟
527) 。
還有，步驟S20、步驟S22、步驟S23、步驟S24各步驟順序不動。還有，在開始物體搬運或結束物體搬運時，很多時候人4的姿勢変化劇烈，很危
33險，因而可以提高利用步驟S20、步驟S22、步驟S23、步驟S24處理的頻率(幾秒一次的比例)，而在水平平行移動時可以降低處理頻率。這樣一來，能夠精度良好地檢測開始搬運時和結束搬運時的姿勢變化。列舉一例，檢測到開始搬運時和結束搬運時，進行控制以提高處理頻率，例如若數據輸入IF66接收到開始搬運或結束搬運的輸入，則為了提高處理頻率，優選對圖像識別部68、搬運狀態檢測部67、重心測量部69、身體狀況測量部70、物體重量推定部65分別輸出指令。
圖5表示阻抗控制部24的框圖。阻抗控制部24根據阻抗設定部23設定的慣性M、粘性D、剛性K的設定值將機器手5的機械阻抗值控制為設定的機器手5的機械阻抗設定值。
接下來，關於阻抗控制部24的詳情利用圖5進行說明。從機器手5輸出由各個關節軸的編碼器44測量的關節角的當前值(關節角度向量)向量q=[q! ， q2， q3， q4， q5， q6] t ，從輸入輸出IF26的對接板寫入阻抗控制部24。其中，q,， q2， q3 ， q4 ， q5 ， q6分別是第l關節部35、第2關節部36、第3關節部37、第4關節部38、第5關節部39、第6關節部40的關節角度。
55是目標軌道生成部，輸出手指位置及姿勢目標向量rd和握手部30的打開閉合信息h，以實現作為目標的機器手5動作。作為目標的機器手5的動作，按照目的作業事前賦予各個時間(t二0、 t=t,、 t=t2' ■ ■)下的每個點的位置(rdQ、 rdl、 rd2， ■ ■)及手部30的打開閉合信息(h。、 h,、h2、， ■)，目標軌道生成部55使用多項式插補，補充各點間的軌道，生成手指位置及姿勢目標向量rd。手部30的打開閉合信息h為「1」或「0J的數值，用「1」表示手部30打開的狀態，用「0」表示手部30閉合的狀態，向以下所述的手控制部54傳送。
54是手控制部，接收來自目標軌道生成部55的手部30打開閉合信息，經由馬達驅動器27驅動控制馬達62的旋轉，使手部驅動用馬達62的旋轉軸正反旋轉從而將手部30打開閉合。
53是力推定部，推定隨著人們等與機器手5接觸而對機器手5施加的外力。力推定部53經由輸入輸出IF26的A/D板寫入利用馬達驅動器27的電流傳感器進行測量的在驅動機器手5各關節部的馬達43中流動的電流值i二["，i2， i3， i4， i5， i6]T，另外，關節角的當前值q經由輸入輸出IF26的對接板寫入力推定部53，同時從後述的近似反運動學運算部57輸出的關
節角度誤差補償輸出uqe寫入力推定部53。力推定部53發揮觀測(observer) 功能，根據以上的電流值i、關節角的當前值q、關節角度誤差補償輸出Uqe，
算出由於機器手5施加的外力而在各關節部發生的轉矩&^= [Tlext、 ^2ext、 ^3ext、 ^4ext、 T5ext、 ^6ext ]T。然後，按照Fext二Jv (q) — TText
—
T換算成機器手5手指上的等價手指外力Fext輸出。在此， Jv (q)是滿足數式6
v = J (q) q
白勺雅可比矢巨陣。其中，V二 [Vx、 Vy、 Vz、 C0X、 COy、 COz ]T， (Vx、
是手指坐標系42中機器手5的手指平移速度，(cox、 coy、 coz)是手指坐 標系42中機器手5的手指的角速度。另外，m是抓握的物體3的重量， g是抓握的物體3的重力加速度。抓握物體3的重量m的值能夠在抓握前 人4使用數據輸入IF66輸入，或是經由阻抗設定部23從搬運狀態資料庫 21獲取。另外，利用機器手5實際進行抓握物體3的抓握，根據那時力推 定部53的等價手指外力Fext的推定結果也可以算出抓握物體3的重量m 值。
阻抗運算部51是執行以下功能的部分，即對機器手5進行控制使所述 機器手的機械阻抗值成為機器阻抗設定值，利用由阻抗設定部23設定的阻 抗參數即慣性M、粘性D、剛性K和關節角的當前值q、力推定部53推定的 外力Fext，根據以下式(6)運算用來實現所述機器手的機械阻抗值成為 機器阻抗設定值這種控制的手指位置及姿勢目標修正輸出rdA，並進行輸 出。手指位置及姿勢目標修正輸出rdA被加在目標軌道生成部55輸出的手 指位置及姿勢目標向量rd上，生成手指位置及姿勢修正目標向量rd m 。數式7
~A =(32:+^+^)—卞"， ■...式(6)
其中，formula see original document page 36式(9)
s是拉普拉斯算符。
58是(正)運動學運算部，其經由輸入輸出IF26的對接板輸入利用機 器手5各個關節軸的編碼器44測量的關節角的當前值q即節角度向量q，進 行由機器手5的關節角度向量q向手指位置及姿勢向量r轉換的幾何科學運算。
56是位置誤差補償部，其輸入由運動運算部58根據機器手5上測量的
36關節角度向量q運算出的手指位置及姿勢向量r和手指位置及姿勢修正目
標向量I"dm的誤差re，位置誤差補償輸出Uw向近似反運動學運算部57輸出。
近似反運動學運算部57根據近似式u。ut二^ (q) _1uin，進行反運動 學的近似運算。其中，L (q)是滿足數式ll
"J她
的關係的雅可比矩陣，uin是向近似反運動學運算部57的輸入，u。ut是來
自近似反運動學運算部57的輸出，如果以輸入Uin為關節角度誤差qe， 則成為像qe二L (q)—、這樣從手指位置及姿勢誤差re向關節角度誤差 qe的轉換式。從而，若位置誤差補償輸出ure向近似反運動學運算部57 輸入，則作為其輸出，從近似反運動學運算部57輸出用來補償關節角度 誤差qe的關節角度誤差補償輸出uqe 。
關節角度誤差補償輸出Uqe經由輸入輸出IF26的D/ A板以電壓指令
值形式賦予馬達驅動器27，基於各馬達43使各關節軸正反旋轉驅動，機器 手5工作。
關於如以上構成的阻抗控制部24，對機器手5的阻抗控制動作的原理 進行說明。
阻抗控制動作的基本原理是利用位置誤差補償部56進行的手指位置 及姿勢誤差re的反饋控制(位置控制)，圖5的虛線圈起來的部分為位置控 制系59。作為位置誤差補償部56如果例如使用PID補償器，則按照手指位 置及姿勢誤差re趨向於O這樣執行控制，能夠實現作為目標的機器手5的阻 抗控制動作。
根據圖6的流程圖關於根據以上原理進行的控制程序的實際動作步驟 進行說明。該控制程序可在計算機中執行。
首先，控制裝置2讀取由關節部各個編碼器44測量的關節角度數據(關 節變量向量或關節角度向量q)(步驟SO。
接著，在近似反運動學運算部57進行機器手5運動學運算所必需的雅 可比矩陣J^等的運算(步驟S2)。
接著，在運動學運算部58由機器手5傳來的關節角度數據(關節角度 向量q)運算機器手5的當前手指位置及姿勢向量r (步驟S3)。接著，根據預先存儲在控制裝置2存儲器(沒有圖示)中的機器手5的
動作程序，利用目標軌道運算部55運算機器手5的手指位置及姿勢目標向 量rd (步驟S4)。
接著，力推定部53由馬達43的驅動電流值i、關節角度數據(關節角 度向量q)、關節角度誤差補償輸出uqe運算機器手5手指上的等價手指外力 Fext (步驟S5)。
在阻抗運算部51，根據阻抗設定部23設定的機械阻抗參數即慣性M、 粘性D、剛性K和關節角度數據(關節角度向量q)、由力推定部53運算的 施加給機器手5的等價手指外力Fext，運算手指位置及姿勢目標修正輸出 rdA (步驟S6)。其後，進入步驟S7。
接著，在位置誤差補償部56運算手指位置及姿勢目標向量rd和手指位 置及姿勢目標修正輸出rdA之和、即手指位置及姿勢修正目標向量rdm、當 前手指位置及姿勢向量r之差即手指位置及姿勢誤差re (步驟S7)。作為位 置誤差補償部56的具體例考慮PID補償器。通過適當調整常數的對角矩陣 即比例、微分、積分這3個增益，從而執行控制使位置誤差趨於O。
接著，在近似反運動學運算部57將步驟S2運算的雅可比矩陣^的反矩 陣進行乘法運算，從而利用近似反運動學運算部57將位置誤差補償輸出
U,.e從與手指位置及姿勢誤差有關的值轉換成與關節角度誤差有關的值即 關節角度誤差補償輸出Uqe (步驟S8)。 .接著，關節角度誤差補償輸出Uqe從近似反運動學運算部57通過輸入
輸出IF26的D/A板賦予馬達驅動器27，改變流經各馬達43的電流量，從 而發生機器手5各個關節軸的旋轉運動(步驟S9)。
以上的步驟S1 步驟S9作為控制的運算循環反覆執行，從而能夠實現 機器手的動作控制、即將機器手5的機械阻抗值控制為所述適當設定的設 定值的動作。
接下來，關於本發明第1實施方式中控制裝置2的整體動作，根據圖14 的流程圖進行說明，以控制裝置2通過按鈕等數據輸入IF66收到來自人4的 開始物體搬運的指令後，人4操作機器手5—面抓握物體3—面搬運的作業 為一具體例。
首先，步驟30中，目標軌道生成部55生成用於機器手5的手部30抓握物體3的目標軌道，利用圖6所示步驟S8的控制流程執行機器手5的手指位 置及姿勢的控制，並且，利用控制裝置2驅動控制手部驅動用馬達43，從 而使手部30以打開狀態靠近物體3，使手部30到達可抓握物體3的位置，閉 合手部30抓握物體3，從而能夠實現物體3的抓握動作。還有，生成所述目 標軌道時必需的抓握物體3的位置信息能夠預先儲存在沒有圖示的環境地 圖資料庫中，或者利用圖像拍攝裝置26和圖像識別部68獲取。從而，當機 器手5固定時，在目標軌道生成部55由固定機器手5的位置信息、所述抓握 物體3的位置信息能夠生成用來抓握物體3的目標軌道。另外，當機器手5 例如固定座部34的軌道8的可動部相對於固定部移動、或是利用具有座部 34上設置的車輪沿著固定軌道行駛的結構的移動裝置5A移動時，能夠利用 圖像拍攝裝置28和圖像識別部68適當獲取機器手5相對於基準位置的當前 位置信息，在目標軌道生成部55由獲取的當前位置信息和所述抓握物體3 的位置信息生成用來抓握物體3的目標軌道。還有，也可以在物體上裝備 RF標籤等來提取物體3的位置信息。關於機器手5利用移動裝置5A移動時 的移動控制，機器手5的手指坐標r如上所述，以從絕對坐標系41看的手指 坐標系42的向量表示。移動裝置5A，例如通過固定機器手5的軌道移動， 從而每當軌道8移動，絕對坐標系41的坐標平行移動。其中，手指位置是 距絕對坐標系41的相對位置，因而即使軌道8移動也沒有變化。
還有，所述環境地圖資料庫存儲的是依賴於機器手周邊環境而決定的 牆壁或家具等配置信息的地圖，能夠在預先獲取利用機器手進行物體搬運 時有無障礙物等，進行避開該障礙物移動機器手5等迴避動作時使用。
接下來，步驟S31，利用手部30上配置的RF標籤接收部45讀取配置在 物體3上的RF標籤46的信息，用RF標籤接收部45特定物體3的ID號碼等ID 律,
I P尼、o
接著，由RF標籤接收部45讀取的ID號碼等ID信息經由搬運狀態信息 收集部25向搬運狀態資料庫21輸入，根據輸入的ID信息，在搬運狀態數據 庫21中讀出物體3的重量、尺寸等特性數據，讀出的特性數據從搬運狀態 資料庫21向阻抗設定部23傳送。
接著，步驟S32，利用搬運狀態信息收集部25檢測、測量操作機器手5 的人4的身體特性信息、姿勢信息和身體狀況信息，並與識別人4的IC號碼一起向搬運狀態資料庫21輸出。再利用步驟S27的危險度算出程序在危險
程度算出部22算出危險程度，存儲在搬運狀態資料庫21中，並且傳送到阻 抗設定部23。人4的識別可以是在人4上裝配RF標籤，利用RF接收部45提 取識別號碼，也可以是人4在作業前用數據輸入IF66輸入IC號碼。
接著，步驟S33，在阻抗設定部23，根據從搬運狀態資料庫21傳送來 的物體信息及危險程度，按照所述式(3) 式(5)運算機械阻抗設定值。
步驟S34，利用阻抗控制部23，進行控制所述機器手5的機械阻抗值的 阻抗控制動作(阻抗控制部24的動作)以使機器手5的機械阻抗值成為阻 抗設定部23中運算的機械阻抗設定值，人4操作機器手5期間持續阻抗控制 動作。
步驟S35，若物體3搬運結束，由按鈕等構成的數據輸入IF66收到搬運 結束信號，則通過控制裝置2的控制，使機器手5的手部30打開，物體3從 抓握狀態被釋放。
接著，步驟S36，由按鈕等構成的數據輸入IF66收到動作結束告知信 號，則從其按鈕進行的輸入通過搬運狀態資料庫21、危險程度算出部22和 阻抗設定部23向阻抗控制部24輸入，經由阻抗控制部24的目標軌道生成部 55，將動作結束告知信號輸出到阻抗運算部51，設定的機械阻抗設定值由 阻抗運算部51歸零。
通過以上的動作步驟S30 步驟S36，根據對人4的作業姿勢或身體狀 況、物體3的特性，在阻抗設定部23設定阻抗參數，通過阻抗設定部24進 行控制，對應於參數實現利用機器手5進行的物體3搬運作業。
如上所述，由於具備搬運狀態信息收集部25、搬運狀態資料庫21、阻 抗設定部23、危險程度算出部22、阻抗控制部24，從而，在人4操作機器 手5時，對應於由搬運狀態信息收集部25收集的人4的姿勢或身體狀況、物 體3特性的信息，機器手5從剛性高的阻抗控制狀態迅速地轉移到剛性低的 阻抗控制狀態，能夠確保安全性。換言之，機器手5在能夠充分發揮靈活 性(柔軟性)的狀態下移動，以使危險狀態中機器手5也能夠靈活動作從 而能夠發揮安全性。具體地說，如圖10或圖11那樣在人4的姿勢不好的狀 態或血壓或心率高於正常的狀態、或是人4的手抖動的狀態下搬運物體3 時，存在人4跌倒或誤操作的可能性。再有，即使在人4的姿勢良好的狀態、血壓或心率正常的狀態、或是人4的手不抖動的狀態下搬運物體3，從這種
情況變成如圖10或圖11那樣在人4的姿勢不好的狀態或血壓或心率高於正 常的狀態、或是人4的手抖動的狀態下搬運物體3的情況時，同樣存在人4 跌倒或誤操作的可能性。這種情況下或當時，用搬運狀態信息收集部25收 集該狀態的信息，根據收集的信息及存儲在搬運狀態資料庫21中的信息， 利用危險程度算出部22設定危險程度為「5級」，利用阻抗設定部23使機器 手5的機械阻抗設定值與危險程度「5級」呈比例地將剛性K設定得高，控 制維持機器手5的手指姿勢，因此，即使人4跌倒或誤操作，也能夠安全地 搬送抓握物體3。另外，從所述狀態變成人4的姿勢良好的狀態、血壓或心 率正常的狀態、或是人4的手不抖動的狀態搬運物體3時，用搬運狀態信息 收集部25收集該狀態的信息，根據收集的信息及存儲在搬運狀態資料庫21 中的信息，利用危險程度算出部22將危險程度從「5級」設定為「4級」或 其以下等級，利用阻抗設定部23使機器手5的機械阻抗設定值與危險程度 「4級」或其以下等級呈比例地將剛性K設定得低，能夠更靈活地操作機器 手5。
另外，根據搬運狀態信息收集部25收集的信息或存儲在搬運狀態數據 庫21中的信息，除了人4的姿勢、身體狀況信息以外，還考慮物體3的物體 信息，由此能夠與抓握物體3的物體特性對應進行阻抗控制。例如，當物 體3重量輕時，不好的姿勢下也不太危險，因而，危險程度算出部22算出 的危險程度低，在阻抗設定部23使用式(5)，與低危險度對應地較低設定 機器手5的機械阻抗設定值，機器手5的彈力變弱，抵抗變小，即使是人4 的姿勢不好的姿勢狀態，也能夠靈活的操作機器手5。相反，搬運重的物 體3時，危險程度算出部22算出的危險程度高，在阻抗設定部23使用式(5) 還有圖21A及圖21B，與高危險度對應地設定機器手5的機械阻抗設定值為 高，機器手5的彈力變強，抵抗變大，能夠防止機器手5過度活動，從而能 夠降低由於物體3落下帶來的危險性。還有，圖21A是以表的形式表示物體 3重量輕時算出低危險度而使用的例子，圖21B是以表的形式表示物體3重 量重時算出高危險度而使用的例子，
如上所述，根據本發明第1實施方式的控制裝置2，提供一種能夠實現 安全的機器人控制的控制裝置，其按照人4的姿勢或身體狀況差的情況或物體3特性，適當控制機器手5，從而不會發生物體落下、或者與其他人或 其他物體接觸而增加人負擔。
(第2實施方式)
本發明第2實施方式的機器手控制裝置2A的基本構成與第1實施方式
的情況相同，因此省略其共通部分說明，主要對不同部分進行以下詳細說明。
圖15是說明搬運狀態資料庫21的抓握規則表的圖。搬運狀態資料庫21 除了圖8的物體3的物體信息、或者圖9的表示人4的姿勢、身體狀況等的信 息以外，還可以具有圖15所示存儲物體3位置及姿勢約束條件信'息的抓握 規則表71。抓握規則表71包括位置維持、姿勢維持、高度維持的項目，對 於各個項目預先記錄1或0的數值。例如，圖15第1行的抓握規則是位置維 持為O、姿勢維持為l、高度維持為O。圖15第2行的抓握規則是位置維持為 1、姿勢維持為l、高度維持為O。圖15第3行的抓握規則是位置維持為0、 姿勢維持為l、高度維持為l。
圖20是表示具備第2實施方式的機器手控制裝置2A的機器人系統1構 成中的控制裝置2A和作為控制対象的機器手5的詳細構成的圖。
切換部74配置在搬運狀態資料庫21和阻抗設定部23之間，根據抓握規 則表71切換規則。具體說，抓握規則表71表示有一種姿勢約束條件的信息 是姿勢維持項目為l時、保持物體3姿勢固定不動這種姿勢的約束條件的信 息，切換部74向阻抗設定部23發生指令，由阻抗設定部23較大設定機器手 5的手部30在手指旋轉的旋轉(cp、 6、 v|/)方向的機械阻抗設定值，以控制 手指即手部30的姿勢不易變動。
例如，圖10所示，當人4以姿勢不好的狀態操作機器手5時，由於人4 跌倒等而存在誤操作的危險性，從而，設定抓握規則表71的姿勢維持項目 為l，以維持手指即手部30的姿勢，保持物體3水平。
抓握規則表71的項目設定由切換部74根據搬運狀態檢測部67的檢測 結果或危險程度算出部22進行。例如，當人4以姿勢不好的狀態搬運物體3 時，為了防止物體3傾斜、防止物體3中的物品落下，在危險程度算出部22 算出的危險程度為「5級」時，根據來自危險程度算出部22的信息，由切換部74設定切換部74的抓握規則表71的姿勢維持項目為1 。
另外，位置維持項目為l時(圖15的第2行的抓握規則的情況)，切換 部74向阻抗設定部23發出指令，由阻抗設定部23設定機器手5手指即手部 30的平移(x、 y、 z)方向的機械阻抗設定值為大，以控制手指即手部30 的姿勢不易變動。例如，在人4身體狀況比正常差的狀態，機器手5誤操作 的危險性高從而危險程度算出部22設定危險程度為高時，根據來自危險程 度算出部22的信息，切換部74將切換部74的抓握規則表71的位置維持項目 設定為l。
另外，當高度維持項目為l時(圖15第3行的抓握規則的情況)，由阻 抗設定部23設定機器手5手指即手部30的z方向的機械阻抗設定值為大，維 持手指即手部30的位置高度。
例如圖ll所示，根據搬運狀態信息收集部25收集的信息，人4為了避 開腳下的障礙物72，由切換部74根據由胸骨上緣高和手指位置的差算出的 信息判斷在高於自己胸的位置操作機器手5時，為了避免人4錯誤地降低人 4的手指進行操作而與腳下的障礙物72接觸，利用切換部74設定高度維持 項目為l。即、刑用搬運狀態信息收集部25收集胸骨上緣高和手指位置的 信息，預先存儲在搬運狀態資料庫21中，另一方面，當切換部74輸入搬運 狀態資料庫21的胸骨上緣高和手指位置的信息，判斷在高於人4胸的位置 進行操作時，設定高度維持項目為l。此時，切換部74向阻抗設定部23發 出指令，由阻抗設定部23設定機器手5手指即手部30的一z方向即豎直方向 向下的機械阻抗設定值為大，以控制手指即手部30的位置不易降低。
接著，以姿勢維持的情況(圖15第3行的抓握規則的情況)為例，關 於將所述機器手5的機械阻抗值控制為機械阻抗設定值的實現方法進行說 明。
手指位置及姿勢目標修正輸出r"在阻抗控制部24的阻抗運算部51按 照下式(10)運算。數式12
。厶^。02M+ji)+z:)一)Fw . . .式Uo) 其中，formula see original document page 44(ocx、 ay、 ctz、 、ae、 av)為阻抗控制係數。 當人4操作機器手5時，阻抗控制係數的一部分成分由阻抗運算部51變更。
例如，以人4的姿勢不好的狀態搬運物體3時(例如、按照圖19A及圖 19B算出危險度，例如當危險度為4以上時，切換部74判斷在姿勢不好的狀 態搬運物體3的情況)，參照切換部74的抓握規則表71，抓握規則表71的姿 勢維持項目為l時，利用阻抗設定部23，與位置對應的成分(otx、 (Xy、 az) 被切換成l，與姿勢對應的成分(s、 (xe、 )維持O。從而，利用阻抗控 制部24對手指的位置(x、 y、 z)進行控制，以使為剛性K，利用阻抗控制 部24進行位置控制以維持手指的姿勢(cp、 0、 v)。從而，如果利用阻抗設 定部23將機械阻抗設定為例如慣性M二0、 D二O且剛性K能夠充分發揮靈 活性這樣的設定值，那麼即使在4的姿勢不好時，也由於手指即手部30的 位置活動靈活，從而發揮安全性，另一方面，由於維持著手指即手部30的 姿勢，因此例如搬運放有水的鍋時，即使人4失誤致使鍋要傾斜時，鍋也 維持水平，鍋中的水不會落下。
像這樣，利用阻抗控制係數能夠將所述機器手5的機器阻抗的值在手 指即手部30的每個方向上都控制為機械阻抗設定值，由此能夠實現可確保 對人4的安全性，且同時滿足對物體3的安全性的控制。
還有，本第2實施方式中，抓握規則表71如圖15所示，不過，並不限 定於此，位置維持成分、姿勢維持成分、還有在每個±方向上指定機械阻 抗設定值的切換動作方式的形式都能夠發揮同樣的效果，更精細地指定機 械阻抗設定值切換動作。(第3實施方式)
本發明第3實施方式中機器手控制裝置的基本構成與第1實施方式及第2實施方式的情況相同，因此省略其共通部分說明，主要對不同部分進行以下詳細說明。
圖4是表示機器手5和人4相對位置關係的圖。
圖7中68是圖像識別部，根據照相機等圖像拍攝裝置28的圖像數據進行圖像識別，分別提取機器手5的座部34位置及人4的位置及機器手5的手指位置，向搬運狀態資料庫21輸出。危險程度算出部22算出搬運狀態資料庫21的人4的位置信息和機器手5的座部34位置的相對位置17及人4的位置信息和機器手5的手指位置的相對位置16，對應於相對位置關係算出危險程度。具體地說，例如人4的位置從機器手5的座部34位置或機器手5的手指位置接近機器手5的情況為「5級」，人4的位置遠離機器手的情況為「1級」。與第l實施方式同樣，根據所述式(3) 式(5)，運算阻抗參數，向阻抗控制部24輸出。S卩，如果利用阻抗設定部與危險程度呈反比例地設定剛性K，則人4接近機器手5時，剛性降低，從而，機器手5動作靈活，能夠降低由於與14碰撞帶來的危險性。
如上所述，根據人4與機器手5接近程度設定機械阻抗，由此能夠降低人4與機器手碰撞時的危險性，提供一種實現安全機器人控制的控制裝置。
還有，所述第l實施方式中，用機器手控制裝置調整位置誤差補償部56的增益，從而可以實現在每個手指的方向模擬將所述機器手5的機械阻抗值控制為機械阻抗設定值。
還有，所述第l實施方式中，物理特性信息採用了抓握物體的重量信息、尺寸信息、硬度信息，不過並不限定於此，也可以是溼度等其他物理特性。
列舉一例，可以在一面抓握放有熱水的鍋一面搬運時，提高危險度，另一方面，在一面抓握放有水的鍋一面搬運時降低危險度。具體地說，例如，在機器手5的手部附近配置紅外線傳感器(沒有圖示)，利用所述紅外線傳感器檢知手部30抓握的物體、例如鍋本身或鍋中液體的溫度，將檢知的溫度從搬運狀態信息收集部25存儲到搬運狀態資料庫21中。危險程度算出部22根據搬運狀態資料庫21的物體(例如鍋本身或鍋中的液體)溫度，並按照存儲在搬運狀態資料庫21中或危險程度算出部22中的溫度和危險度的關係信息(參照圖22)，算出危險度等級。即，危險度算出部22算出在一面抓握放有熱水的鍋一面搬運時要提高危險度的等級，另一方面，在一面抓握放有水的鍋一面搬運時要降低危險度的等級。然後，在阻抗設定部23，取代所述式(3) (5)而使用下式(3a) (5a)設定機械阻抗設
定值的各參數即可。數式14
M=KMax (危險程度)十KMmx (重量[kg])十KMlx (尺寸[m]) +KMkx (硬度)十KMtx (溫度)十KMdx (尖銳度)十KMpx (重要度) …'式(3a)
數式15
D二KDax (危險程度)+KDmx (重量[kg])十KDlx (尺寸[m]) +KDkx (硬度)+KDtx (溫度)十KDdx (尖銳度)十KDpx (重要度) '…式(4a)
數式16
K=KKax (危險程度)十KKmx(重量[kg])+KKlx (尺寸[m])十KKkx(硬度)十KKtx (溫度)十KKdx (尖銳度)十KKpx (重要度)
….式(5a)
還有，KMt、 KDt、 KKt為增益，分別為某一常數值。還有，所述第1實施方式中，姿勢信息採用了肘關節角度11和人4手指位置，不過並不限定於此，可以採用膝關節角度等等其他姿勢信息。例如，通常情況是使用手指搬運物體，因此，作為姿勢信息之一是使用肘的關節角度，不過，例如不是用手指而是用腳搬運物體時，能夠使用腳的膝關節角度等作為姿勢信息。另外，當扛在肩上搬運物體時，能夠使用頸和肩的角度等作為姿勢信息。
還有，所述各種實施方式中，利用危險程度算出部22根據所述協作搬運信息資料庫21的所述協作搬運信息算出所述人4在物體搬運時的危險程度時，所述協作搬運信息(作業姿勢信息、身體狀況信息、物體特性值形式表現的情況，優選是相對於預定的危險度判定用閾值來說，當所述協作搬運信息處於協作搬運作業的危險範圍或異常範圍側時算出的危險程度高，而另一方面，相對於所述閾值來說，當所述協作搬運信息處於協作搬運作業的非危險範圍或正常範圍側時算出的危險程度低。
另外，所述各種實施方式中，阻抗設定部23根據所述危險程度算出部22算出的所述危險程度、所述搬運狀態資料庫21的所述物理選特信息或屬性的至少1個信息設定所述機器手5的機械阻抗設定值時，該1個信息以數值形式表現的情況，優選是相對於預定的危險度判定用閾值來說，當所述協作搬運信息處於協作搬運作業的危險範圍或異常範圍側時算出的危險程度高，另一方面，相對於所述閾值來說，當所述協作搬運信息處於協作搬運作業的非危險範圍或正常範圍側時算出的危險程度低。
還有，所述各種實施方式中以機器手為例進行了說明，不過，本發明並不限定於機器手，也能夠適用於利用車輪活動的移動機器人、或兩腳步行機器人、或多腳步行機器人等，對於移動機器人等與人類的接觸可發揮同樣的效果。
還有，通過將所述各種實施方式中任意實施方式適當組合，從而能夠實現各自具有的效果。
工業上的可利用性
本發明可有效作為執行家庭用機器人等具有與人接觸可能性的機器人的機器手動作控制的機器手控制裝置及控制方法、具有機器手控制裝置的機器人、及機器手的控制程度、集成電子電路。另外，並不限定於家庭用機器人，也可適用於工業用機器人、或生產設備等上可動機構的機器手的控制裝置及控制方法、具有機器手控制裝置的機器人、及機器手的控制程度、集成電子電路。
本發明參照附圖聯繫優選實施方式進行充分地敘述，不過，對於熟悉該技術的人們來說可進行各種變形和修改，這是不言而喻的。那些變形或修改只要沒有脫離由本發明要求保護的範圍，就應該理解為包含在其中。
權利要求
1.一種機器手控制裝置，其特徵在於，具備作業姿勢信息獲取單元，其獲取關於人與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所述人的作業姿勢的作業姿勢信息；危險程度算出單元，其根據由所述作業姿勢信息獲取單元獲取的所述作業姿勢信息，算出所述人在物體搬運時的危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險程度算出單元算出的所述危險程度越大越提高所述機器手的剛性。
2. 根據權利要求l所述的機器手控制裝置，其特徵在於，還具備阻抗設定單元，其進行設定以使利用所述危險程度算出單元算出的所述危險程度越大越增大所述機器手的機械阻抗設定值，所述剛性控制單元將所述機器手的機械阻抗值控制為所述阻抗設定 單元設定的所述機械阻抗設定值。
3. 根據權利要求2所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述阻抗設定單元根據所述物體搬運時的所述危險程度，分別獨立設定所述機器手手指的平移方向及旋轉方向的6維方向的機械阻抗設定值。
4. 根據權利要求3所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述阻抗設定單元根據所述物體搬運時的所述危險程度，分別設定所述機械阻抗設定值，以使所述手指的所述旋轉方向的剛性高於所述平移方 向的剛性，而將所述機器手搬運的所述物體保持水平。
5. 根據權利要求l所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述作業姿勢信息包括與所述機器手協作的所述人協作一側的肘關節角度信息，所述物體搬運時的所述肘關節角度越大，所述危險程度算出單元算出 的所述危險程度越大，所述肘關節角度越小所述危險程度算出單元算出的 所述危險程度越小。
6. 根據權利要求l所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述作業姿勢信息包括與所述機器手協作的所述人協作一側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高於所述胸骨上緣高的高度，所述危險程度算 出單元算出的所述危險程度越大，所述手指位置的高度越低於所述胸骨上緣高的高度，所述危險程度算出單元算出的所述危險程度越小。
7. 根據權利要求l所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述作業姿勢信息包括與所述機器手協作的所述人的重心坐標信息和所述人在地板上的支撐面即支撐基礎面的信息，所述危險程度算出單元 判定所述人的重心坐標是否在所述人的支撐基礎面的範圍內，當處於範圍 外時，所述人的重心坐標距所述支撐基礎面的距離越大，所述危險程度算 出單元算出的所述危險程度越大。
8. 根據權利要求l所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述作業姿勢信息包括與所述機器手協作的所述人的好使的手信息， 所述危險程度算出單元判定所述人是否用好使的手操作所述機器手，算出所述人用好使的手操作時的所述危險程度小於所述人沒有用好使的 手操作時的所述危險程度。
9. 根據權利要求1所述的機器手控制裝置，其特徵在於，還具備身體狀況信息獲取單元，其獲取身體狀況信息，該身體狀況 信息是關於所述人與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所 述人的身體狀況的信息，所述危險程度算出單元根據所述作業姿勢信息和所述身體狀況信息 算出所述人搬運物體時的危險程度。
10. 根據權利要求9所述的機器手控制裝置，其特徵在於，所述危險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 況信息範圍內，當處在正常的身體狀況信息範圍外時，所述身體狀況信息 和所述正常的身體狀況信息範圍的差異越大，所述危險程度算出單元算出 的所述危險程度越大。
11. 根據權利要求9所述的機器手控制裝置，其特徵在於，所述身體狀況信息包括與所述機器手協作的所述人的與所述機器手 協作-一側的手臂振動度信息、與所述機器手協作的所述人的心率信息、與 所述機器手協作的所述人的血壓信息、與所述機器手協作的所述人的體溫 信息中的至少l個信息。
12. 根據權利要求1或9所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述作業姿勢信息獲取單元獲取與所述機器手搬運的所述物體的物體特性有關的物體特性信息，所述阻抗設定單元根據所述物體搬運時所述危險程度和所述物體特 性信息設定所述機器手的機械阻抗設定值。
13. 根據權利要求12所述的機器手控制裝置，其特徵在於，所述阻抗設定單元根據所述危險程度和所述物體特性信息，分別獨立設定所述機器手的手指平移方向及旋轉方向的6維方向的機械阻抗設定值。
14. 根據權利要求12所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述阻抗設定單元根據所述危險程度和所述物體特性信息，分別設定所述機械阻抗設定值，以使所述機器手的所述手指的所述旋轉方向的剛性 高於所述平移方向的剛性，而將所述機器手搬運的所述物體保持水平。
15. 根據權利要求12所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述危險程度算出單元在所述物體特性信息大於閾值時算出的危險程度大，在所述物體特性信息小於閾值時算出的危險程度小。
16. 根據權利要求12所述的機器手控制裝置，其特徵在於，所述物體特性信息包括所述機器手搬運的所述物體的物理特性信息或所述物體的屬性信息中至少1個信息，所述阻抗設定單元根據所述危險 程度算出單元算出的所述危險程度和所述物理特性信息或屬性信息中至少1個信息，設定所述機器手的機械阻抗設定值。
17. 根據權利要求12所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述機器手搬運的所述物體的物理特性信息包括所述機器手搬運的所述物體的重量信息、所述物體的尺寸信息、所述物體的硬度信息、所述 物體的位置及姿勢的約束條件信息中至少1個信息，所述物體的屬性信息包括所述機器手搬運的所述物體的尖銳度信息、 所述機器手搬運的所述物體的重要度信息中至少1個信息。
18. —種機器手控制裝置，其特徵在於，包括位置信息獲取單元，其獲取所述機器手位置信息和與所述機器手協作 的人的位置信息；危險程度算出部，其算出所述機器手的位置信息和與所述機器手協作 的所述人的位置信息的相對位置，根據算出的相對位置算出危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險程度算出部算出的所述 危險程度越大越提高所述機器手的剛性。
19. 根據權利要求18所述的機器手控制裝置，其特徵在於，還具備阻抗設定單元，其根據所述危險程度算出部算出的所述危險 程度設定所述機器手的機械阻抗設定值；所述剛性控制單元控制所述機器手的機械阻抗值成為所述阻抗設定 單元設定的所述機械阻抗設定值。
20. 根據權利要求19所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 算出的所述相對位置越近，所述危險程度算出部算出的危險程度越大，算出的所述相對位置越遠，所述危險程度算出部算出的危險程度越小；所述危險程度算出部算出的所述危險程度越大，所述阻抗設定單元設 定的所述機器手的機械阻抗設定值越大，所述危險程度越小，所述阻抗設 定單元設定的所述機器手的機械阻抗設定值越小。
21. 根據權利要求19所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述阻抗設定單元根據所述危險程度算出部算出的所述危險程度，分別獨立設定所述機器手手指的平移方向及旋轉方向的6維方向的機械阻抗 設定值。
22. 根據權利要求19所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 所述阻抗設定單元利用阻抗控制單元分別控制所述機器手的機械阻抗的值，以使在所述相對位置小且所述危險程度算出部算出的所述危險程 度高時，所述機器手的機械阻抗的值為低於所述阻抗設定單元設定的所述 手指的所述平移方向及所述旋轉方向的所述機械阻抗設定值的值，在所述 相對位置大且所述危險程度算出部算出的所述危險程度低時，所述機器手 的機械阻抗的值為所述阻抗設定單元設定的所述機械阻抗設定值。
23. 根據權利要求1或18所述的機器手控制裝置，其特徵在於， 還具備向與所述機器手協作的所述人通知所述危險程度的通知單元。
24. —種機器手控制方法，其特徵在於，根據關於人與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所述 人的作業姿勢的作業姿勢信息，利用危險程度算出單元算出所述人在所述 物體搬運時的危險程度；利用剛性控制單元進行控制以使所述危險程度算出單元算出的所述 危險程度越大所述機器手越為高剛性。
25. —種機器人，其特徵在於，具有所述機器手，和控制所述機器手的權利要求1 17任意一項所述的機器手控制裝置。
26. —種用於使計算機執行的機器手控制程序，其特徵在於，包括危險程度算出步驟，其根據關於人與所述機器手協作搬運物體時與所 述機器手協作的所述人的作業姿勢的作業姿勢信息算出所述人在所述物體搬運時的危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使所述危險程度算出步驟算出的所述危 險程度越大所述機器手越為高剛性。
27. —種控制機器手的集成電子電路，其特徵在於，包括作業姿勢信息獲取單元，其獲取關於人與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所述人的作業姿勢的作業姿勢信息；危險程度算出單元，其根據所述作業姿勢信息，算出所述人在所述物體搬運時的危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使所述危險程度算出單元算出的所述危 險程度越大所述機器手越為高剛性。
28. —種機器手控制方法，其特徵在於，利用危險程度算出部算出作為協作搬運信息的所述機器手的位置信 息和與所述機器手協作的人的位置信息的相對位置，在危險程度算出部根 據算出的相對位置算出危險程度，利用剛性控制單元進行控制以使算出的所述危險程度越大所述機器 手越為高剛性。
29. —種機器人，其特徵在於，具有所述機器手，和控制所述機器手的權利要求18 22任意一項所述的機 器手控制裝置。
30. —種用於使計算機執行的機器手控制程序，其特徵在於，包括 位置信息獲取步驟，其獲取所述機器手的位置信息、和關於人與所述機器手協作搬運物體時與所述機器手協作的所述人的位置的信息；危險程度算出步驟，其算出所述機器手的位置信息和與所述機器手協 作的所述人的所述位置信息的相對位置，根據算出的相對位置，算出危險程度；剛性控制步驟，其進行控制以使所述危險程度算出部算出的所述危險 程度越大所述機器手越為高剛性。
31. —種控制機器手的集成電子電路，其特徵在於，包括位置信息獲取單元，其獲取所述機器手位置信息和與所述機器手協作的人的位置信息；危險程度算出單元，其算出所述機器手的位置信息和與所述機器手協 作的所述人的所述位置信息的相對位置，根據算出的相對位置算出危險程度；剛性控制單元，其進行控制以使利用所述危險程度算出單元算出的所 述危險程度越大所述機器手越為高剛性。
全文摘要
一種機器手控制裝置，根據記錄了與操作機器手的人的搬運狀態有關信息的搬運狀態資料庫(21)的信息，利用阻抗設定部(23)設定機械阻抗設定值，利用阻抗控制(24)將機器手的機械阻抗值控制為設定的機械阻抗設定值。
文檔編號B25J13/00GK101646534SQ20088001058
公開日2010年2月10日 申請日期2008年6月24日 優先權日2007年6月27日
發明者岡崎安直, 津坂優子 申請人:松下電器產業株式會社