机器人手臂的控制装置及控制方法、机器人及控制程序的制作方法

专利名称：机器人手臂的控制装置及控制方法、机器人及控制程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及人和机器人协作进行家庭内作业(例如，烹调作业)时的 机器人手臂的控制装置及控制方法、具有机器人手臂的控制装置的机器 人、及机器人手臂的控制程序、集成电路。
背景技术：
近年来，正在积极地开发看护机器人或家事援助机器人等家庭用机器 人。家庭机器人和工业用机器人不同，为了非机器人操作的专家且居家的 家庭主妇操作，需要能够简单地操作。另外，机器人作业时的工作环境也 随家庭而各式各样，因此需要灵活地适应家庭环境。
作为机器人装置之一例，提案有如下关于退避控制的技术(参照专利 文献l):在使机器人手臂移动到停止作业时预定的待机位置时，为了防止 和工件的干扰，向规定的方向进行规定量地退避移动后，再使其移动到所 述待机位置。
专利文献1:日本特开2000-343478号公报
但是，上述那种现有技术中，存在如下课题在机器人装置退避移动
时，由于只是防止和工件的干扰，因此不能改变机器人装置实施的作业的 进度信息、或对应于工件的状态的待机方法。另外，不能通过操作的人的 作业状态来改变待机方法。

发明内容
本发明是鉴于这种课题而开发的，其目的在于，提供一种机器人手臂 的控制装置及控制方法、具有机器人手臂的控制装置的机器人、及机器人 手臂的控制程序、集成电路，其能够实现机器人控制，该机器人控制根据 包括和机器人手臂协作的工序的家庭内作业的顺序信息及进度信息，可以 改变机器人手臂的动作的控制方法。为了实现所述目的，本发明如下构成
根据本发明第一方面，提供一种机器人手臂的控制装置，其具有
作业顺序信息采集机构，其采集包括人和所述机器人手臂协作的多道 工序的家庭内作业的顺序信息；
进度管理机构，其基于由所述作业顺序信息采集机构采集到的所述家 庭内作业的顺序信息，管理所述家庭内作业的进度信息；
控制参数设定机构，其基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内
作业的进度信息，设定所述机器人手臂的控制参数；
控制机构，其基于由所述控制参数设定机构所设定的所述控制参数，
控制所述机器人手臂的动作。
根据本发明第十五方面，提供一种机器人手臂的控制方法，其中， 由作业顺序信息采集包括人和所述机器人手臂协作的多道工序的家
庭内作业的顺序信息，进而由进度管理机构管理所述家庭内作业的进度信
息7
由控制参数设定机构基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内 作业的进度信息设定所述机器人手臂的控制参数，
由控制装置基于所述所设定的控制参数控制所述机器人手臂的动作。 本发明第十七方面提供一种机器人手臂的控制程序，该机器人手臂的
控制程序能够通过计算机来执行，其具有
采集包括人和所述机器人手臂协作的多道工序的家庭内作业的顺序 信息的步骤；
管理所述家庭内作业的进度信息的步骤；
基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息，设定 所述机器人手臂的控制参数的步骤；
基于所述所设定的控制参数，控制所述机器人手臂的动作的步骤。 本发明第十八方面提供一种控制机器人手臂的集成电路，其具有
作业顺序信息采集机构，其采集包括人和所述机器人手臂协作的多道
工序的家庭内作业的顺序信息；
进度管理机构，其基于所述家庭内作业的顺序信息，管理所述家庭内 作业的进度信息；控制参数设定机构，其基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内 作业的进度信息，设定所述机器人手臂的控制参数；
控制机构，其基于由所述控制参数设定机构所设定的所述控制参数， 控制所述机器人手臂的动作。
如上所述，根据本发明的机器人手臂的控制装置及具有机器人手臂的 控制装置的机器人，通过具有作业顺序信息采集机构、进度管理机构、控 制参数设定机构、控制机构，可以成为如下机器人控制根据家庭内作业 的顺序信息和进度信息，切换位置控制模式和使所述机器人手臂随着所述 人的力而移动的控制模式，或由于可适当地设定机器人手臂的机械阻抗设 定值，因此，在停止位置控制模式下动作的机器人手臂时，人可以简单地 使机器人手臂退避到不碍事的位置，另外，在使其退避时，没有因人失误 而压坏柔软的原材料或使热汤等落下的危险性，可以安全且简单地操作。
另外，根据本发明的机器人手臂的控制方法及控制程序，可以成为如 下机器人控制基于所述家庭内作业的顺序信息和关于所述家庭内作业的 进度信息，切换位置控制模式和所述机器人手臂随着所述人的力而移动的 控制模式，或由于可适当地设定机器人手臂的机械阻抗设定值，因此，在 将以位置控制模式动作的机器人手臂停止时，人可以简单地使机器人手臂 退避到不碍事的位置，另外，在使其退避时，没有因人失误而压坏柔软的 原材料或使热汤等落下的危险性，可以安全且简单地操作。
另外，烹调等家庭内作业为食品的准备、或使用锅或煎锅等的烹调作 业、或收拾整理等多道作业工序的集中，不将各工序在中途停止在细作上， 需要使其连续地执行。与之相对，根据本发明，基于由作业顺序信息采集 机构采集且包括多道工序的家庭内作业的顺序信息、和由进度管理机构管 理的家庭内作业的进度信息，由控制参数设定机构设定机器人手臂的控制 参数，基于所设定的所述控制参数，由控制机构控制所述机器人手臂的动 作，因此，不会将各工序在中途停止在细作上，可以使其连续地执行。
另外，参与烹调的人的状态各种各样，例如，利手各不同，或大人和 孩子等对家庭内作业的技能存在差别。与之相对，根据本发明，通过所述 构成，将参与烹调的人的各种各样的状态、例如利手各不同或大人和孩子 等对家庭内作业的技能的差别等信息设定为作业状态信息，并由作业顺序信息采集机构采集，基于作业状态信息、家庭内作业的顺序信息、以及由 进度管理机构管理的家庭内作业的进度信息，由控制参数设定机构设定机 器人手臂的控制参数，基于所设定的所述控制参数，由控制机构控制所述 机器人手臂的动作，因此，也能够适应参与烹调的人的各种各样的状态。 另外，操作机器人的人不是机器人操作的专家，而是居家的家庭主妇， 请求简单的操作。对此，根据本发明，当根据家庭内作业的顺序信息和进 度信息从位置控制模式切换到机器人手臂随人的力而移动的控制模式时， 即使是家庭主妇，也可以简单地使机器人手臂随人的力而移动。


本发明的这些和其他的目的和特征从关于附图的优选的实施方式的 下述中可以明白。该图中
图1A是表示本发明第一实施方式的机器人控制装置的构成及和人的 协作状态的概要的图1B是表示本发明第一实施方式的机器人控制装置的构成及和人的
协作状态的概要的图2是表示构成本发明第一实施方式的机器人系统的机器人手臂的控 制装置和控制对象即机器人手臂的详细构成的图3是以表形式表示上述机器人手臂的控制装置的作业数据库的作业 顺序信息、进度信息、烹调设备信息之例的图4是以表形式表示与上述机器人手臂的控制装置的作业数据库的人 的作业状态相关的信息之例的图5是表示本发明第一实施方式的上述机器人手臂的控制装置的作业 信息收集部、作业数据库、控制参数设定部以及进度管理部的动作步骤的 流程图6是表示本发明第一实施方式的上述机器人手臂的控制装置的控制 部的构成的方框图7是表示本发明第一实施方式的上述机器人手臂的控制装置的控制 部的动作步骤的流程图8是表示构成本发明第二实施方式的机器人系统的上述机器人手臂的控制装置和控制对象即机器人手臂的详细构成的图9A是表示本发明第一实施方式的上述机器人手臂的控制装置的操
作状态的图9B是表示本发明第一实施方式的上述机器人手臂的控制装置的操 作状态的图10A是表示本发明第二实施方式的上述机器人手臂的控制装置的 操作状态的图10B是表示本发明第二实施方式的上述机器人手臂的控制装置的 操作状态的图11是表示构成本发明第三实施方式的机器人系统的控制装置和控 制对象即机器人手臂的详细构成的图12是以表形式表示上述第三实施方式的机器人手臂的控制装置的 作业数据库的人操作的操作状况相关的信息之例的图13是以表形式表示上述第一实施方式的机器人手臂的控制装置的 作业数据库的作业时刻和等级相关的信息之例的图14A是表示本发明第二实施方式的机器人手臂的控制装置的操作 状态的图14B是表示本发明第二实施方式的机器人手臂的控制装置的操作 状态的图14C是表示图14B的本发明第二实施方式的机器人手臂的控制装 置的操作状态的俯视图15A是表示本发明第二实施方式的机器人手臂的控制装置的操作 状态的图15B是表示本发明第二实施方式的机器人手臂的控制装置的操作 .状态的图15C是表示图15B的本发明第二实施方式的机器人手臂的控制装 置的操作状态的俯视图16A是表示作为使用上述第一实施方式的机器人手臂的控制装置 进行的作业之一例的烹调方法中一道作业工序的状态的图16B是表示继续图16A的作业工序的状态的图；图16C是表示继续图16B的作业工序的状态的图16D是表示继续图16C的作业工序的状态的图17是表示构成本发明第四实施方式的机器人系统的机器人手臂的 控制装置和控制对象即机器人手臂的详细构成的图18是以表形式表示第四实施方式的上述机器人手臂的控制装置的 作业数据库的作业顺序信息之例的图19A是表示第四实施方式的上述机器人手臂的控制装置的作业工 序的状态的图19B是表示第四实施方式的上述机器人手臂的控制装置的作业工 序的状态的具体实施例方式
下面，使用附图对本发明的实施方式进行详细地说明。
以下，在参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明之前，先对本 发明的各种方式进行说明。
根据本发明的第一方式，提供一种机器人手臂的控制装置，其具有
作业顺序信息采集机构，其采集包括人和上述机器人手臂协作的多道 工序的家庭内作业的顺序信息；
进度管理机构，其基于由上述作业顺序信息采集机构采集到的上述家 庭内作业的顺序信息，管理上述家庭内作业的进度信息；
控制参数设定机构，其基于上述家庭内作业的顺序信息和上述家庭内 作业的进度信息，设定上述机器人手臂的控制参数；
控制机构，其基于由上述控制参数设定机构所设定的上述控制参数， 控制上述机器人手臂的动作。
根据这样的构成，可以基于作业顺序信息和进度信息，设定控制参数， 且进行控制。
本发明第二方面在第一方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，上述控制参数设定机构基于上述家庭内作业的顺序信息和上述 家庭内作业的进度信息设定上述机器人手臂的控制参数，以基于上述家庭 内作业的顺序信息和上述进度信息，将上述机器人手臂的控制模式在位置控制模式、和使上述机器人手臂随着上述人的力而移动的模式之间进行切 换。
本发明第三方面在第一方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，上述家庭内作业的顺序信息是包括上述人和上述机器人手臂协 作的烹调作业工序的烹调作业的顺序信息，
上述控制参数设定机构基于上述顺序信息的进度信息设定上述机器 人手臂的控制参数，以将上述机器人手臂的控制模式在位置控制模式、和 使上述机器人手臂随着上述人的力而移动的模式之间进行切换。
根据这样的构成，可以基于烹调作业的顺序信息的进度信息切换位置 控制模式、和使所述机器人手臂随着所述人的力而移动的控制模式。
本发明第四方面在第一方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，上述家庭内作业的顺序信息包括上述烹调作业的顺序信息、 处于上述机器人手臂的控制装置的周边且在上述烹调作业的顺序信息中 使用的上述烹调装置的识别信息和动作信息。
根据这样的构成，可以基于处于所述机器人手臂的控制装置周边的烹 调装置的信息和其进度信息，设定控制参数，且进行控制。
本发明第五方面在第一方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，上述控制参数设定机构基于上述家庭内作业的顺序信息和上述 家庭内作业的进度信息，设定上述机器人手臂的机械阻抗设定值，
上述控制机构将上述机器人手臂的机械阻抗的值控制为上述控制参 数设定机构所设定的上述机械阻抗设定值，来控制上述机器人手臂的动 作。
根据这样的构成，可基于作业顺序信息和进度信息设定机器人手臂的 机械阻抗设定值，且所述控制部可将所述机器人手臂的机械阻抗的值控制 为所述控制参数设定机构所设定的所述机械阻抗设定值。
本发明第六方面在第五方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，上述控制参数设定机构基于上述家庭内作业的顺序信息和上述 家庭内作业的进度信息，独立地设定上述机器人手臂的手指的平移方向及 旋转方向的六维方向的机械阻抗设定值。
根据这样的构成，可基于作业顺序信息和进度信息，在六维方向分别设定并控制机械阻抗设定值。
本发明第七方面在第六方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，上述家庭内作业的顺序信息为记述有烹调方法的烹调作业的顺 序信息，包括烹调方法的顺序信息和成为上述烹调方法的烹调作业的对象 的食品信息，
上述控制参数设定机构基于上述烹调作业的进度信息，使将成为上述 烹调作业的对象的上述食品信息设定为易碎或具有粘性时的上述机器人 手臂的机械阻抗的值、与将成为上述烹调作业的对象的上述食品信息设定 为不易碎或粘性少时的上述机器人手臂的机械阻抗的值相比，分别高地设 定粘性及刚性。
根据这样的构成，可基于食品信息设定控制参数。
本发明第八方面在第六方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，通过上述控制参数设定机构和上述控制装置控制有别于上述机 器人手臂的机器人手臂的动作，且独立于上述机器人手臂进行控制，
上述烹调作业的顺序信息还具有上述多个机器人手臂各自有无操作 对象的信息，
上述控制参数设定机构将未成为上述操作对象的机器人手臂的机械 阻抗的值设定为，与成为上述操作对象的机器人手臂的机械阻抗的值相比 粘性及刚性升高。
根据这样的构成，可根据机器人手臂的工作状况设定控制参数。 本发明第九方面在第六方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，上述烹调作业的顺序信息的进度信息还具有上述顺序信息中包 含的多道烹调工序的经过时间信息，上述控制参数设定机构分别与上述经 过时间的合计值的大小成比例地设定上述机器人手臂的机械阻抗的值的 粘性及刚性的大小。
根据这样的构成，可根据各烹调工序的经过时间设定控制参数。 本发明第十方面在第一方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制装 置，其中，上述作业顺序信息采集机构除采集上述家庭内作业的顺序信息 和上述家庭内作业的进度信息以外，还采集和上述机器人手臂协作的上述 人的家庭内作业状态的信息即作业状态信息，、上述家庭内 作业的进度信息以及上述作业状态信息，设定上述控制参数。
根据这样的构成，可根据作业状态信息、作业顺序信息和进度信息设 定控制参数，并进行控制。
本发明第十一方面在第十方面的基础上，提供机器人手臂的控制装 置，其中，上述作业状态信息包括关于上述人的位置的信息、或关于上述 人的利手的信息、或上述人的利手的手指的把持状态、或关于上述人的履 行家庭内作业时的能力即技能信息的信息。
根据这样的构成，可基于关于人的位置或人的利手的信息、进而基于 关于人的手指的把持状态的信息和作业顺序信息和进度信息设定控制参 数，并进行控制。
本发明第十二方面在第十方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制 装置，其中，上述作业状态信息包括关于上述人和上述机器人手臂协作进 行上述家庭内作业时施加的力的信息、和根据其力而移动的上述机器人手 臂的手指位置。
根据这样的构成，可基于人操作机器人手臂时施加的力的信息和此时 的机器人手臂的手指位置和作业顺序信息和进度信息设定控制参数，并进 行控制。
本发明第十三方面在第十二方面的基础上，提供一种机器人手臂的控 制装置，其中，还具有比较机构，该比较机构将关于上述力的信息及上述 机器人手臂的上述手指位置、和当前的上述人的力的信息及上述机器人手 臂的上述手指位置按时间序列进行比较，在由上述比较机构比较为两者一 致的情况下，由上述控制参数设定部，将上述机器人手臂的控制模式从上 述机器人手臂随着上述人的力而移动的控制模式切换到位置控制模式。
根据这样的构成，可在当前的力信息和手指位置与通过所述作业顺序 信息采集机构采集的力信息和手指位置的信息一致的情况下，从使所述机 器人手臂随着所述人的力而移动的控制模式变更为位置控制模式。
本发明第十四方面在第一方面的基础上，提供一种机器人手臂的控制 装置，其中，还具有显示上述家庭内作业的顺序信息及上述家庭内作业的 进度信息的显示机构。根据这样的构成，可显示作业状态信息和进度信息。 本发明第十五方面提供一种机器人手臂的控制方法，其中， 由作业顺序信息采集机构采集包括人和上述机器人手臂协作的多道
工序的家庭内作业的顺序信息，进而由进度管理机构管理上述家庭内作业
的进度信息，
由控制参数设定机构基于上述家庭内作业的顺序信息和上述家庭内
作业的进度信息设定上述机器人手臂的控制参数，
由控制装置基于上述所设定的控制参数控制上述机器人手臂的动作。 本发明第十六方面提供一种机器人，其具有上述机器人手臂、控制
上述机器人手臂的动作的记载于第一 第十四方面中任一方面的机器人
手臂的控制装置。
本发明第十七方面提供一种机器人手臂的控制程序，该机器人手臂的 控制程序能够通过计算机来执行，其具有
采集包括人和上述机器人手臂协作的多道工序的家庭内作业的顺序 信息的步骤；
管理上述家庭内作业的进度信息的步骤；
基于上述家庭内作业的顺序信息和上述家庭内作业的进度信息，设定
上述机器人手臂的控制参数的步骤；
基于上述所设定的控制参数，控制上述机器人手臂的动作的步骤。 本发明第十八方面提供一种控制机器人手臂的集成电路，其具有 作业顺序信息采集机构，其采集包括人和上述机器人手臂协作的多道
工序的家庭内作业的顺序信息；
进度管理机构，其基于上述家庭内作业的顺序信息，管理上述家庭内
作业的进度信息；
控制参数设定机构，其基于上述家庭内作业的顺序信息和上述家庭内 作业的进度信息，设定上述机器人手臂的控制参数；
控制机构，其基于由上述控制参数设定机构所设定的上述控制参数， 控制上述机器人手臂的动作。
根据这样的构成，可基于作业顺序信息和进度信息设定控制参数，并 进行控制。下面，用附图对本发明的实施方式进行详细地说明。 (第一实施方式)
首先，对具备本发明第一实施方式的机器人手臂的控制装置的机器人 系统100的构成进行说明。图1A是表示本发明第一实施方式的机器人系 统100的构成的概要的图。
如图1A所示，具备本发明第一实施方式的机器人手臂5及其控制装 置105的机器人系统100的构成为具备第一机器人系统1和第二机器人系 统2，两个机器人系统l、 2各自的第一及第二机器人手臂5 — 1、 5_2 (在 以下的说明中，在不需要分别区别第一及第二机器人手臂5 — 1、 5_2的 情况下，代表性地表示为"机器人手臂5"。)设置在厨房或工作台等作业 台7的壁面7a上，第一及第二机器人手臂5 — 1、 5—2的基端分别可移动 地支承在固定于壁面7a的导轨8上，第一及第二机器人手臂5 — 1、 5—2 分别可在导轨8上沿导轨8横向例如水平方向地独立地移动。
如图1B所示，第一机器人系统1使用第一机器人手臂5 — 1，在家庭 内，例如，是和人4协作搬运作为对象物体之一例的沉重的锅等器具3的 机器人系统，在第一机器人系统1的第一机器人手臂5 — 1的前端具有手 部30，保持例如把持器具3的一对把手中一把手，和第一机器人手臂5 — 1协作的人4可把持器具3的另一把手。在第一机器人手臂5 — 1的前端的 手部30把持器具3的一把手、且人4把持器具3的另一把手的状态下， 通过人对器具3向希望搬运的方向施力，可以使第一机器人系统1工作， 使第一机器人手臂5 — 1沿着导轨8移动，第一机器人手臂5 — 1和人4协 作搬运器具3。
第二机器人系统2使用第二机器人手臂5—2，为主要进行家庭内的器 具3的搬运作业以外的第二机器人手臂5—2和人4协作的家庭内作业(包 括多道工序，且在来自人4的命令或监视下，第二机器人手臂5—2进行 规定的动作的作业)的机器人系统，例如，将作为器具3之一例的锅3A 中的食品进行搅和的作业，或擦去厨房的作业台7的污垢的作业。
另外，根据需要，第一机器人系统1和第二机器人系统2可以轮班作业。
作为显示机构之一例的显示部9为显示器，显示烹调的食谱信息(包括人和机器人手臂协作的烹调作业工序的烹调作业的顺序信息)等家庭内 作业的顺序信息或家庭内作业的进度信息。作为第二机器人系统2的锅的 搅和或擦拭扫除的操作顺序之一例，如图1A所示，首先，人4按照显示
于显示部9的作业顺序，人4直接把持第二机器人系统2的第二机器人手 臂5_2，人4对第二机器人手臂5—2施力，由此第二机器人系统2工作， 通过使第二机器人手臂5—2沿着导轨8移动，可将第二机器人手臂5—2 引导到器具3的附近。接着，人4将勺子等烹调器具10安装在第二机器 人系统2的第二机器人手臂5—2的前端的手部30。接着，在烹调设备例 如作业台7的IH烹调电炉或煤气炉等厨柜即烹调装置6的侧面配置第一 机器人系统1及第二机器人系统2的操作盘13，通过人4分别按压操作盘 13的按钮，可以使第一机器人系统1工作，开始器具3的搬运作业，并且 第二机器人系统2工作，开始搅和作业或擦拭扫除。
操作盘13例如具备第一机器人系统驱动开始及停止用按钮、和第 二机器人系统驱动开始及停止用按钮，分别构成为 一次按压时，将驱动 开始信号输入数据输入IF26，再次按压时，将驱动停止信号输入数据输入 IF26。但是，并不限于这种构成，也可以由驱动开始及停止用按钮、第一 机器人系统和第二机器人系统切换用按钮构成等，只要可以分别独立地将 第一机器人系统1和第二机器人系统2驱动开始及停止，就可以通过其他 任意的结构来构成。在此所言的驱动开始的意思，除指由各自的机器人系 统使机器人手臂5成为可开始驱动的状态之外，也可以指机器人手臂5因 作业而开始驱动。
本发明第一实施方式的器具3的概念为除单纯地锅或餐具自身以外， 也包括加有水或食品的锅或餐具等重量物，为第一机器人手臂5_1或第 二机器人手臂5—2中至少其一和人4协作可以搬运的对象物体。
在本发明第一实施方式中，导轨8配置在作业台7的壁面7a，但在没 有壁面的岛式厨房的情况下，导轨8设置在适合进行天花板面或岛式厨房 的顶板侧面等作业的场所。
另外，在本发明第一实施方式中，操作盘13固定在烹调装置6的侧 面，但也可以为可遥控操作的遥控器。
图2是表示机器人系统100的详细构成的图，作为代表例，图示有构制对象的第二机器人手臂5—2、和其控制装
置105 (控制装置主体部11和周边装置14)的构成。图2中对第二机器人系统2进行了说明，但第一机器人系统l也采用同样的构成，因此，在此省略其说明。
构成上述机器人手臂5的控制装置105的控制装置主体部11及周边装置14作为一例分别由通常的个人计算机构成。
控制装置主体部11的构成具备作为控制参数设定机构之一例的控
制参数设定部21、作为控制机构之一例的控制部22。周边装置14的构成具备作业数据库20、作业信息收集部23、数据输入IF (接口) 26、输入输出IF (接口) 24、作为关节部驱动控制机构(关节部驱动控制部)之一例的电动机驱动器25、作为信息输出机构(信息输出部)或显示机构之例的显示部9、作为进度管理机构之一例的进度管理部29。由作业数据库20或由作业数据库20和作业信息收集部23构成作业信息采集机构之一例。
输入输出IF24的构成具备连接在个人计算机的PCI总线等扩充槽上的例如D/A转换器、A/D转换器、逆转换器等。
通过执行控制第二机器人手臂5_2的动作的控制装置主体部11及周边装置14，使由第二机器人手臂5—2的各关节部的后述的编码器44输出的各关节角度信息通过输入输出IF24的逆转换器存取于控制装置主体部11，由控制装置主体部11基于所存取的各关节角度信息，算出各关节部的旋转动作的控制指令值。所算出的各控制指令值通过输入输出IF24的D/A转换器被赋予用于驱动控制第二机器人手臂5—2的各关节部的电动机驱动器25，按照从电动机驱动器25送来的各控制指令值，驱动第二机器人手臂5_2的各关节部的电动机43。另外，作为由电动机驱动器25驱动控制的手部驱动装置之一例，手部30还具备手部驱动用的电动机62、检测手部驱动用的电动机62的旋转轴的旋转相位角的编码器61，基于由编码器61检测的旋转角度，利用来自控制装置主体部11的控制部22的控制信号，经由电动机驱动器25，驱动控制电动机62的旋转，通过使手部驱动用的电动机62的旋转轴正反旋转来开闭手部30。
第二机器人手臂5_2作为一例为多关节机器人手臂，为六个自由度的多连杆机械手，其具备上述手部30、前端具有安装有手部30的手腕
部31的前腕连杆32、前端可旋转地与前腕连杆32的基端连结的上腕连杆33、可旋转地连结支承上腕连杆33的基端的台部34。台部34与可移动的导轨8连结，但也可以固定在规定位置。手腕部31具有第四关节部38、第五关节部39、第六关节部40的三个旋转轴，可以改变手部30相对于前腕连杆32的相对姿势(朝向)。即，在图2中，第四关节部38可以改变手部30相对于手腕部31的绕横轴的相对姿势。第五关节部39可以改变手部30相对于手腕部31的、绕与第四关节部38的横轴正交的纵轴的相对姿势。第六关节部40可以改变手部30相对于手腕部31的、绕分别与第四关节部38的横轴及第五关节部39的纵轴正交的横轴的相对姿势。前腕连杆32的另一端相对于上腕连杆33的前端可绕第三关节部37、即绕与第四关节部38的横轴平行的横轴旋转。上腕连杆33的另一端相对于台部34可绕第二关节部36、即绕与第四关节部38的横轴平行的横轴旋转，台部34的上侧可动部相对于台部34的下侧固定部可绕第一关节部35、即绕与第五关节部39的纵轴平行的纵轴旋转。其结果是，第二机器人手臂5一2可绕合计六个轴旋转，从而构成上述六个自由度的多连杆机械手。
在构成各轴的旋转部分的各关节部具备装设在构成各关节部的一对部件(例如，转动侧部件、支承该转动侧部件的支承侧部件)中一部件上且由后述的电动机驱动器25驱动控制的作为旋转驱动装置之一例的电动机43 (实际上，配设在第二机器人手臂5—2的各关节部的内部)、检测电动机43的旋转轴的旋转相位角(即关节角)的编码器44 (实际上，配设在第二机器人手臂5—2的各关节部的内部)，装设在各关节部的一部件上的电动机43的旋转轴通过与各关节部的另一部件连结而使上述旋转轴正反旋转，可以使另一部件相对于一部件围绕各轴旋转。
41为相对于台部34的下侧固定部而相对位置关系被固定的绝对座标系，42为相对于手部30而相对位置关系被固定的手指座标系。以从绝对座标系41看到的手指座标系42的原点位置Oe (x、 y、 z)为第二机器人手臂5—2的手指位置，以从绝对座标系41看到的手指座标系42的姿势为由侧滚角和倾斜角和偏转角(4>、 0、 vk)表示的第二机器人手臂5 — 2的手指姿势，将手指位置及姿势矢量定义为矢量r-[x、 y、 z、 cK e、 V]T。因此，作为一例，优选第一关节部35的纵轴与绝对座标系41的Z轴平行，
第二关节部36的横轴与x轴平行。另外，优选第六关节部40的横轴与手指座标系42的x轴平行，第四关节部38的横轴与y轴平行，第五关节部39的纵轴与z轴平行。另外，设相对于手指座标系42的x轴的旋转角为偏转角V，设相对于y轴的旋转角为倾斜角e，设相对于z轴的旋转角为侧滚角4>。在控制第二机器人手臂5—2的手指位置及姿势的情况下，使手指位置及姿势矢量r追随由后述的目标轨道生成部55生成的手指位置及姿势目标矢量rd。
以上的第二机器人手臂5—2的构成及作用对于第一机器人手臂5 — 1来说也同样。
作业信息收集部23通过互联网28从位于外部的网络服务器的信息数据库16收集作业自身及该家庭内作业的顺序信息，例如，作为作业之一例的烹调作业的食谱信息等家庭内作业的顺序信息，更新输入并存储在作业数据库20的作业顺序信息数据库17。另外，收集电子灶或灶台的IH烹调电炉等烹调装置(图1中，作为一例，具有IH烹调电炉的灶台)6的识别信息、动作信息(例如，烹调时间或火加减(火力的强度))等信息，更新输入并存储在作业数据库20的烹调设备信息数据库18。总之，作业信息收集部23主要收集人4和机器人手臂5协作作业时必要的信息，换言之，主要从可存取协作作业信息的网络或数据库或设备等收集。
29为进度管理部，管理存储于作业数据库20的进度数据库19的作业的进度信息。具体而言，如图3所示，进度管理部29从作业数据库20读出当前的工序的识别信息例如工序ID，计测各工序需要的时间和其时的时刻，并存储在进度管理部29。另外，当从连接有后述的数据输入IF26作为来自数据输入IF26的输入之一例的话筒等语音输入装置以人4发出例如"下一工序"的语音来输入指示时，进度管理部29识别通过语音识别来进入下一工序的情况，将表示是否当前进行的工序的标志存储在进度信息数据库19。另外，也可以使用后述的数据输入IF26，人4使机器人手臂5的作业进入下一工序，或使机器人手臂5的作业工序停止。
26为数据输入IF (接口)，为人4使用按钮、或键盘、或鼠标、或话筒等输入装置输入变更作业的进度或作业信息等，或用于使用例如上述操作盘13的按钮等输入装置，来接收来自人4的作业开始及作业终止的指 令的接口。
9为显示部，由设置于例如机器人手臂5或作业台7的侧面的显示装
置显示作业顺序信息或当前的进度信息。
接着，对作业数据库20的详细进行说明。
作业数据库20的构成例如具备图3所示的第二机器人手臂5—2和 人4的家庭内的协作作业的顺序信息即作业顺序信息数据库17、上述协作 作业的进度信息即进度信息数据库19、关于在第二机器人手臂5—2的周 边工作的IH烹调电炉或电子灶等烹调装置6的状况的信息(烹调设备信 息、即烹调装置6的识别信息和动作信息等)即烹调设备信息数据库18。
存储于作业顺序信息数据库17的家庭内作业的顺序信息作为一例如 图3所示，构成具有识别上述协作作业的作业ID号码等作业ID信息、 识别其作业的各工序的工序ID号码等工序ID信息、有关相当于工序ID 号码的工序的信息、关于其工序的对象物的对象物信息、进行其工序的操 作信息、其工序需要的预计的时间即预测时间、其工序中烹调的材料或水 或调料等分量的分量信息。上述对象物信息具体地是指其工序中处理的 对象物的信息，例如，其工序中使用的食品等信息。上述操作信息具体地 是指表示人4、第一机器人系统l、第二机器人系统2中任一个进行其 工序的信息，对人4、第一机器人系统l、第二机器人系统2分别记录有 "1"或"0"。 "1"表示进行其工序的作业的情况，"0"表示未进行作业 的情况。例如，在图3的工序ID0002中，由于"请向锅中加入1升水" 这种作业("向锅中加水的作业")为只有人4进行的作业，因此，在该例 中，以(人、机器人l、机器人2)的顺序存储为(1、 0、 0)。
另外，图16A 图16D关于图3的主要工序而表示人4和第一机器人 手臂5 — 1和第二机器人手臂5—2分别作业的状态。
例如，工序ID0001中，由于具有"请将第一机器人手臂5 — 1安装在 锅的把手上"，因此成为图16A的状态，具体而言，如后述较小地设定第 一机器人手臂5_1的粘性D及刚性K，使第一机器人手臂5 — 1的手部 30以夹住器具之一例即锅3A的一对把手中一把手的方式定位后，成为由 手部30把持上述一把手的状态。工序ID0002中，由于具有"请向锅中加入1升水"，因此成为图16B 的状态，具体而言，如后述，在较大地设定第一机器人手臂5 — 1的粘性D 及刚性K、且由第一机器人手臂5 — 1的手部30把持锅3A的一把手的状 态下，由人4从水龙头89将1升水加入锅3A内。
接着，工序0003的"请将锅引导到灶台上"为图16C那种状态，具 体而言，如后述，在较大地设定第一机器人手臂5 — 1的粘性D及刚性K、 且由第一机器人手臂5 — 1的手部30把持锅3A的一把手的同时人4把持 锅3A的另一把手的状态下，通过人4向灶台6施力，则其力经由锅3A 作用于第一机器人手臂5 — 1，如后述，使第一机器人系统l工作，第一机 器人手臂5 — 1沿着导轨8从水龙头89附近的位置移动到灶台6上，第一 机器人手臂5 — 1和人4协作将锅3A搬运。至此的三个工序中，第二机器 人手臂5—2什么动作也没有，因此较大地设定第二机器人手臂5—2的粘 性D及刚性K，使其静止在不妨碍上述工序的位置例如水槽侧的位置。
接着，工序0007的"请将勺子安装在第二机器人手臂5—2上"为图 16D那种状态，具体而言，在将锅3A载置在灶台6上、且较大地设定第 一机器人手臂5 — 1的粘性D及刚性K、并由第一机器人手臂5 — 1的手部 30把持锅3A的一把手的状态下，人4移动到第二机器人手臂5—2静止 的位置。接着，通过人4对第二机器人手臂5—2向灶台6施力，则第二 机器人系统2工作，第二机器人手臂5—2沿着导轨8移动，并移动到灶 台6的锅3A附近。接着，如后述，较小地设定第二机器人手臂5—2的粘 性D及刚性K，将勺子10安装在第二机器人手臂5—2的手部30，并将 勺子IO放入锅3A中。
其后，未进行详细说明，但进行了工序0008 工序0029后，在工序 0030 "终止"中终止作业ID0001的作业，按压操作盘13的按钮等，分别 终止第一机器人手臂5 — 1及第二机器人手臂5—2的动作。
在显示部9按工序ID号码的序号显示家庭内作业的顺序信息，人4 或第一及第二机器人手臂5—1、 5 — 2按其工序ID号码的序号进行作业。
存储于进度信息数据库19的进度信息作为一例，如图3所示，构成 具备分别相当于作业ID号码等作业ID信息的多道工序ID号码等工序 ID信息的工序中实际需要的时间即经过时间、用于区别是不是当前进行的作业的信息即"1"或"0"标志信息(例如，标志"1"的意思是当前进 行的作业，标志"0"的意思是当前未进行的作业)、时刻的信息。当人4
终止显示于显示部9的工序时，进度管理部29等待由数据输入IF26将因 人4的语音等而进入下一工序的指示输入。当将进入下一工序的指示输入 进度管理部29并通过进度管理部29使当前的工序转移到下一工序时，由 进度管理部29将是或不是当前的工序存储在进度数据库19。例如，在图 3的工序ID0003中，通过将表示是当前的工序的标志"1"存储在进度数 据库19来表示是当前的工序。这时，反之，在另一工序中，通过将表示 不是当前的工序的标志"O"存储在进度数据库19来表示不是当前的工序。 当进度管理部29指示工序终止时，测定其工序所需要的时间，并存储在 作业数据库20的进度数据库19。具体而言，进度管理部29在图3的当前 的工序中计测存储有标志"1"期间的时间，并将作业经过时间存储在进 度数据库19。另外，在后述的烹调装置6工作的情况下，在烹调装置6 已停止的时刻，由进度管理部29接收自烹调装置6将停止信号输入的信 息，也可以通过进度管理部29使当前的工序自动地进入下一工序。
关于存储于烹调设备信息数据库18的烹调装置6的状况的信息(烹 调设备信息)作为一例，如图3所示，构成具有分别相当于作业ID号 码等作业ID信息的多道工序ID号码等工序ID信息的工序中识别工作着 的烹调装置6的ID信息之一例即设备ID号码等设备ID信息、关于表示 该设备ID号码的烹调装置6的动作状态的控制ID号码的信息。例如，图 3所示的设备ID号码的"1"表示IH烹调电炉，设备ID号码的"2"表 示电子炉，控制ID信息之一例即控制ID号码的"1001"表示"加热到 100度"，控制ID号码的"2001"表示"在半解冻下IO分钟"，由作业信 息收集部23通过互联网28，从位于外部的网络服务器的信息数据库16 收集，并存储在作业数据库20的烹调设备信息数据库18。 另外，家庭内作业的顺序信息或烹调设备信息等其他的信息也可以根 据需要，由作业信息收集部23通过互联网28从位于外部的网络服务器的 信息数据库16收集，并分别存储在作业数据库20的作业顺序信息数据库 17及烹调设备信息数据库18。这在例如新设置有烹调设备时、或将已有 的烹调设备更换成另外的烹调设备时、或进行新的作业时等有效。接着，对控制参数设定部21的详细进行说明。
控制参数设定部21基于作业顺序信息、进度信息、关于烹调装置6 的状况的信息(烹调设备信息)，进行在位置控制模式和阻抗控制模式(使 机器人手臂随人的力而移动的控制模式之一例)之间切换第一及第二机器
人手臂5_1、 5—2各自的控制模式的设定、及阻抗控制模式时的机械阻 抗设定值的设定。
第一及第二机器人手臂5 — 1、 5—2各自的位置控制模式为第一及第 二机器人手臂5 — 1、 5—2分别基于后述的目标轨道生成部55的手部30 的手指位置及姿势目标矢量指令而动作的模式，具体地为进行搅和作业或 擦拭扫除等作业时动作的模式。
第一及第二机器人手臂5 — 1、 5—2各自的阻抗控制模式为第一及第 二机器人手臂5 — 1、 5—2分别根据由人4等分别施加于第一及第二机器 人手臂5 — 1、 5—2的力而动作的模式，例如，如图1B所示，在人4和第 一及第二机器人手臂5 — 1、 5—2中任一方或双方协作进行搬运的作业的 情况下，或如图1A所示，在人4直接拿着第一或第二机器人手臂5 — 1或 5—2将第一或第二机器人手臂5 — 1或5—2引导到作业场所时而使其动作 的模式。
在人4和第一机器人手臂5 — 1和第二机器人5—2协作进行例如图3 所示的烹调作业的情况下，如工序ID0008的指示，第二机器人手臂5—2 的手部30为位置控制模式，如图9A所示，在锅3A中进行搅和作业时， 在人4品尝锅3A中的料理的口味的情况下，或为了向锅3A中新投入食 品，人4有时中止锅3A中的第二机器人手臂5 — 2的手部30的搅和作业。 在那种情况下，通过操作盘13的按钮的操作等，将中止搅和作业的信号 经由数据输入IF26从进度管理部29输入作业数据库20，并且输入控制参 数设定部21。于是，控制参数设定部21在作业停止时，将从位置控制模 式切换到阻抗控制模式的指令向控制部22输出。
其结果是，在由中止命令停止的第二机器人手臂5—2把持的烹调器 具10在品尝锅3A中的料理的口味或向锅3A中投入食品时等碍事时，通 过变更控制参数设定部21的设定并由控制部22将第二机器人手臂5_2 的控制模式切换为阻抗控制模式，则如图9B所示，只是人4直接把持第二机器人手臂5—2并使其移动，就可以简单地使第二机器人手臂5—2退 避。
另外，在和人4协作且第二机器人手臂5—2以阻抗控制模式进行作 业时，根据作业顺序信息和进度信息，由控制参数设定部21变更修正第 二机器人手臂5—2的机械阻抗参数的修正值。
作为机械阻抗设定值的设定参数(机械阻抗参数)，具有惯性M、粘 性D、刚性K。机械阻抗设定值的各参数的设定使用修正值并由控制参数 设定部21基于以下的评价式来进行。
傲1)
M=KMX (修正值)…式(1) 傲2)
D=KDX (修正值)…式(2) (数3)
K=KKX (修正值)…式(3)
上述式(1) (3)中的KM、 KD、 KK为放大项，分别为某常数值。 控制参数设定部21将基于上述式(1) (3)计算的机械阻抗参数 的惯性M、粘性D、刚性K向控制部22输出。
按照上述式(1) (3)，通过由控制参数设定部21适当地设定修正 值等，可以使机器人手臂5适当地动作。例如，由式(2)及式(3)可知， 由控制参数设定部21将机器人手臂5的机械阻抗参数的粘性D及刚性K 以增大的方式设定，由此，在机器人手臂5的行动上产生阻力感或生硬， 且难以行动，另一方面，由式(2)及式(3)可知，由控制参数设定部21 将机器人手臂5的机械阻抗参数的粘性D及刚性K以减小的方式设定， 由此，在机器人手臂5的行动上无阻力感或生硬，可以平稳地移动。另外， 由式(1)可知，由控制参数设定部21将机器人手臂5的机械阻抗参数的 惯性M以增大的方式设定，由此，在使机器人手臂5移动方面需要大的 力，即使以小的人力推动机器人手臂5也不会动，另一方面，由式(1) 可知，由控制参数设定部21将机器人手臂5的机械阻抗参数的惯性M以 减小的方式设定，由此，以小的力足以使机器人手臂5移动，仅以一点点 人力推动机器人手臂5，就可以平稳地移动。因此，由上述式(1) (3)可知，例如，如图3的工序ID0009所 示，在人4中止了搅和作业时，在投入食品之际使碍事的第二机器人手臂 5—2退避的情况(具体而言，在人4利用操作盘13将停止第二机器人手 臂5—2的搅和作业的指令从数据输入IF26输入进度管理部29的情况) 下，将该停止指令从进度管理部29输入控制参数设定部21，由控制参数 设定部21从作业数据库20中提取当前实施中的工序ID号码，用所提取 的工序ID号码提取成为对象的食品(对象信息)。在由控制参数设定部21 判断为食品是像豆腐那样易碎的原材料，或是水或肉羹汁那种具有粘性的 食品时，需要人4使第二机器人手臂5—2迅速地退避，以防止因失误而 使安装于第二机器人手臂5_2的手部30的烹调器具10压坏食品，或使 水或肉羹汁飞溅在锅3A的外面而污染锅3A的周边。因此，由控制参数 设定部21较高地设定第二机器人手臂5—2的机械阻抗参数的上述的修正 值，从而将第二机器人手臂5—2的机械阻抗参数的粘性D及刚性K以增 大的方式设定，在第二机器人手臂5—2的行动上产生阻力感或生硬，且 难以行动。其后，如果人4对第二机器人手臂5_2向希望使其退避的方 向施力，则通过人4继续推动，可以使第二机器人手臂5 — 2慢慢地向希 望使其退避的方向移动，不会因失误而压坏食品，或使水或肉羹汁飞溅在 锅3A的外面而污染锅3A的周边，可以使第二机器人手臂5—2退避。
另外，在分量多的情况下，为了搅和而需要人4的力(即，在分量多 的状态下，与分量少的情况相比，作用于机器人手臂5的阻力大，因此在 人4使机器人手臂5退避的情况下，需要力)，因此，通过较低地设定机 械阻抗参数的修正值，可以将第二机器人手臂5—2的机械阻抗参数的粘 性D及刚性K以减小的方式设定，可以使第二机器人手臂5_2平稳地移 动。
另外，在相当于工序的进度信息的操作信息中，在未成为操作对象的 机器人手臂5中较高地设定机械阻抗参数的修正值。具体而言，例如，在 图3的工序ID0003中，在从第一机器人系统1的第一机器人手臂5_1以 阻抗控制模式和人4协作搬运锅3A的工序到搬运结束的状态即在工序 ID0004进行作业的工序的情况下，在工序ID0004中，第一机器人系统1 不成为顺序的操作对象，因此，较高地设定第一机器人系统1的第一机器人手臂5 —1的机械阻抗参数的修正值。由此，从工序ID0003那种锅3A 的搬运中到把持工序ID0004的锅3A同时待机的情况下，通过较大地设定 第一机器人手臂5 — 1的机械阻抗参数的惯性M，则在工序ID0004中，在 使待机中的第一机器人手臂5—1移动上需要大的力，即使以小的人力推 动第一机器人手臂5 — 1也不会动。由此，在第一机器人手臂5 — 1把持锅 3A的把手的状态且待机的情况下，第一机器人手臂5_1可以使锅3A牢 固地固定，以使其即使在人4因失误而要移动锅3A的情况下也不容易移 动。
另外，随着作业进行，因人4疲劳而误操作或误动作增大。因此，随 着由进度管理部29求出、并输入控制参数设定部21的各工序的经过时间 之和增加，由控制参数设定部21将机械阻抗参数的修正值以增高的方式 设定。由此，较大地设定第一机器人手臂5 — 1的机械阻抗参数的刚性K， 或根据需要，除第一机器人手臂5 — 1之外，也较大地设定第二机器人手 臂5—2的机械阻抗参数的刚性K，因此，可以使第一机器人手臂5 — 1或 第一机器人手臂5 — 1和第二机器人手臂5—2不易移动，在长时间作业的 情况下，可以防止人4误动作而使锅3A等搬送物落下等的危险性。
另外，搬运装有烹调的结果即沸腾的汤或食品的锅3A比搬运装有水 的锅3A更易误操作，搬送物落下时的危险性增大，因此，控制参数设定 部21利用存取于作业数据库20而采集的关于烹调装置6的状况的信息的 设备ID号码和控制ID号码，根据例如IH烹调电炉的加减火的信息和其 工作时间，由控制参数设定部21来推定加装入锅中的食品是不是热汤， 另外，利用作业顺序信息，根据什么样的食品装锅中，由控制参数设定部 21较高地设定机械阻抗参数的修正值，由此，将第一或第二机器人手臂5 一l或5—2的机械阻抗参数的粘性D及刚性K以增大的方式设定，在第 一或第二机器人手臂5 — 1或5—2的行动上产生阻力感或生硬，且难以移 动。
另外，在需要如早晨或傍晚的时间带那样在时间内迅速地准备饭食的 情况下，如图13所示，与预存储于作业数据库20的、根据时刻设定有等 级的等级成比例，并由控制参数设定部21设定机械阻抗参数的修正值。 由此，例如，早晨或傍晚的时间带通过较低地设定等级，可以较低地设定机器人手臂5_1或5—2的机械阻抗参数的修正值，可以减少在机器人手
臂5_1或5—2的行动上产生阻力感或生硬，可以平稳地进行操作。
基于图5的流程图对以上的作业信息收集部23、作业数据库20、进
度管理部29、控制参数设定部21的动作步骤进行说明。
作业信息收集部23通过互联网28，从位于外部的网络服务器的信息
数据库16，收集烹调作业的食谱信息等家庭内作业的顺序信息，存储在作
业数据库20的作业顺序信息数据库17 (步骤S20)。
接着，数据输入IF26从显示于显示部9的作业一览接收由人4选择
作业的指令，在作业数据库20设定当前的作业。具体而言，人4从烹调
菜单一览选择想烹调的菜单，由数据输入IF26将选择指令输入作业数据
库20，在作业数据库20设定作为当前的作业之一例的烹调菜单(步骤
521) 。
接着，数据输入IF26按照显示于显示部9的作业顺序即作业的工序， 接收来自人4的作业开始的指令。具体而言，由数据输入IF26接收来自 人4的搅和作业开始的指示，将作业开始的指示输入进度管理部29 (步骤
522) 。
接着，由进度管理部29管理关于步骤S22的作业的进度信息，且存 储在作业数据库20的进度信息数据库19。具体而言，为了将搅和工序设 定成"当前的作业"，既由进度管理部29将标志"1"存储在进度信息数 据库19(步骤S23)，又接着，由进度管理部29计测在"当前的作业"中 存储有"l"的时间，作为搅和作业的经过时间，由进度管理部29计测， 并存储在进度信息数据库19 (步骤S24)。
接着，控制参数设定部21判断从数据输入IF26经由作业数据库20 由人4输入有停止命令与否(步骤S25)。
如果在控制参数设定部21未从数据输入IF26经由作业数据库20或 从数据输入IF26经由进度管理部29接收到停止输入的情况下，则为了进 行搅和作业，将控制模式设定为位置控制模式，并向控制部22输出(步 骤S26)。
如果在步骤S25中，为了按照作业信息投入另外的食品，在由数据， 入IF26接收到由人4进行作业停止的输入的情况下，则从数据输入IF26经由作业数据库20或从数据输入IF26经由进度管理部29将停止信号输 入控制参数设定部21，控制参数设定部21将控制模式设定为阻抗控制模 式(步骤S27)。
接着，控制参数设定部21从作业数据库20中提取当前的作业，还基 于其作业中使用的食品的状况或经过时间、其工序中工作着的其他烹调装 置6的烹调设备信息，由上述式(1) (3)算出机械阻抗参数的惯性M、 粘性D、刚性K，并向控制部22输出(步骤S28)。
另外，根据步骤S25的作业停止的输入信息的有无，由控制参数设定 部21设定成位置控制模式、或阻抗控制模式，但在未根据食谱信息的预
测时间信息或其他烹调装置的状况设定时间等的情况下，控制参数设定部 21也可以基于来自进度管理部29及作业数据库20的信息，自动地切换为
阻抗控制模式、或位置控制模式。
图6是表示控制部22的阻抗控制模式时的方框图。控制部22将机器 人手臂5 — 1、 5—2各自的机械阻抗参数的值控制为由控制参数设定部21 基于所设定的机械阻抗参数的惯性M、粘性D、刚性K的设定值而设定的 机器人手臂5 — 1、 5—2各自的机械阻抗参数设定值。
下面，利用图6对控制部22的详细进行说明。分别从机器人手臂5 一l、 5—2将由各自的关节轴的编码器44计测的关节角的当前值(关节角 度矢量)矢量q:[q,、 q2、 q3、 q4、 q5、 q6]T输出，通过输入输出IF24的 逆转换器存取于控制部22。其中，q,、 q2、 q3、 q4、 q5、 q6分别为第一关节 部35、第二关节部36、第三关节部37、第四关节部38、第五关节部39、 第六关节部40的关节角度。
55为目标轨道生成部，接收来自控制参数设定部21的输入，并将用 于实现作为目标的机器人手臂5的动作的手指位置及姿势目标矢量rd输 出。作为目标的机器人手臂5的动作事先根据作为目标的作业赋予各时间 (t=0、 t = ti、 t = t2、…)下的每一测点的位置(rdQ、 rdl、 rd2、…)，目标 轨道生成部55使用多项式插入法补足各测点间的轨道，生成手指位置及 姿势目标矢量rd。
53为力推定机构(力推定部)，推定通过人4等和机器人手臂5的接 触而施加在机器人手臂5的力。经由输入输出IF24的A/D转换器将由电动机驱动器27的电流传感器计测的、流过驱动机器人手臂5的各关节部
的电动机43的电流值i-[i,、 i2、 i3、 i4、 i5、 i6]T存取于力推定机构53，另 外，经由输入输出IF24的逆转换器取入关节角的当前值q，并且取入来自 后述的近似逆运动学计算部57的关节角度误差补偿输出uqe。力推定机构 53作为观测器发挥功能，根据以上的电流值i、关节角的当前值q、关节 角度误差补偿输出uqe，且根据施加在机器人手臂5的外力，算出发生在
各关节部的转矩Text。而且，由Fext-Jv (q) —TText—
T换算为机
器人手臂5的手指的等效手指外力Fext。在此，Jv (q)为满足 (数4)
v二 Jv(由
的雅可比矩阵。其中，V=[VX、 Vy、 Vz、 COx、 COy、J1, (Vx、 Vy、 Vz)为手
指座标系42的机器人手臂5的手指的并进速度，(o)x、 coy、 coz)为手指座 标系42的机器人手臂5的手指的角速度。另外，m为把持的物体的重量， g为把持的物体的重力加速度。把持物体的重量m的值可以在把持之前， 人将其输入，或由作业收集部23收集信息并将其输入。另外，实际上由 机器人手臂5进行把持，也可以由其时的力推定机构53的等效手指外力 Fext的推定结果，算出把持物体的重量m的值。
阻抗计算机构(阻抗计算部)51为在机器人手臂5上发挥如下功能的 部分，该功能为实现上述机器人手臂5的机械阻抗的值向机械阻抗设定值 的控制，由控制参数设定部21在切换为位置控制模式时将"0"输出。另 一方面，在阻抗控制模式时，由以下的公式(4)，根据由控制参数设定部 21设定的阻抗参数即惯性M、粘性D、刚性K、和关节角的当前值q、和 力推定部53推定的外力Fext，计算在机器人手臂5上用于实现上述机器人 手臂5的机械阻抗的值向机械阻抗设定值的控制的手指位置及姿势目标修 正输出rdA且将其输出。将手指位置及姿势目标修正输出r必与目标轨道生 成部55输出的手指位置及姿势目标矢量rd进行加法运算，生成手指位置 及姿势修正目标矢量rdm。
(数5)<formula>formula see original document page 31</formula>
其中，
<formula>formula see original document page 31</formula>式(4)
<formula>formula see original document page 31</formula>式(5)
<formula>formula see original document page 31</formula>式(6)
<formula>formula see original document page 31</formula>式(7)
S为拉普拉斯运算符。
58为经由输入输出IF24的逆转换器将由来自机器人手臂5的各自的 关节轴的编码器44计测的关节角的当前值q即关节角度矢量q输入的正 运动学计算部，进行从机器人手臂5的关节角度矢量q向手指位置及姿势 矢量r转换的几何学计算。
56为位置误差补偿部，将根据机器人手臂5中计测的关节角度矢量q 由正运动学计算部58计算的手指位置及姿势矢量r、和手指位置及姿势修 正目标矢量r^的误差re输入，将位置误差补偿输出u ^向近似逆运动学计算部57输出。
在近似逆运动学计算部57中，通过近似式U。u严Jr (q) —'Uin进行
逆运动学的近似计算。其中，L (q)为满足 (数9)
关系的雅可比矩阵，Uh为向近似逆运动学计算部57的输入，u。ut为来自 近似逆运动学计算部57的输出，如果设输入u h为关节角度误差qe，则 如qe-Jr(q) —'iv成为从手指位置及姿势误差re向关节角度误差qe的转 换式。因此，当将位置误差补偿输出u^输入近似逆运动学计算部57时，
作为其输出，将用于补偿关节角度误差qe的关节角度误差补偿输出Uqe从
近似逆运动学计算部57输出。
关节角度误差补偿输出Uqe经由输入输出IF24的D / A转换器作为电 压指令值被赋予电动机驱动器25，通过各电动机43正反旋转来驱动各关 节轴而使机器人手臂5动作。
关于如上构成的控制部22，对机器人手臂5的阻抗控制动作的原理进 行说明。
阻抗控制动作的基础为位置误差补偿部56的手指位置及姿势误差r e 的反馈控制(位置控制)，图6的虚线包围的部分为位置控制系统59。作 为位置误差补偿部56，例如，如果使用PID补偿器，则以手指位置及姿 势误差r e收敛为0的方式进行控制，可以实现作为目标的机器人手臂5 的阻抗控制动作。
在由控制参数设定部21切换成阻抗控制模式的情况下，由阻抗计算 机构51将手指位置及姿势目标修正输出rdA与上述说明的位置控制系统59 进行加法运算，进行手指位置及姿势的目标值的修正。因此，上述的位置 控制系统59使手指位置及姿势的目标值微小地偏离本来的值，其结果是， 实现将上述机器人手臂5的机械阻抗的值控制为上述适当设定的设定值的 动作。由于手指位置及姿势目标修正输出r必可由式(4)算出，因此，可 实现将上述机器人手臂5的惯性M、粘性D、刚性K的机械阻抗的值控制 为上述适当设定的设定值的动作。下面，基于图7的流程图对基于以上原理的控制程序的实际动作步骤 进行说明。
将由各关节部的编码器44计测的关节角度数据(关节变量矢量或关 节角度矢量q)取入控制装置主体部ll (步骤S1)。
接着，由逆运动学计算部57进行机器人手臂5的运动学计算所需要 的雅可比矩阵Jr等的计算(步骤S2)。
接着，由正运动学计算部58根据来自机器人手臂5的关节角度数据 (关节角度矢量q)，计算机器人手臂5的当前的手指位置及姿势矢量r(步 骤S3)。
接着，目标轨道计算部55基于事先存储于控制装置主体部11的存储 器(未图示)的机器人手臂5的动作程序，计算机器人手臂5的手指位置 及姿势目标矢量rd (步骤S4)。
接着，力推定部53根据电动机43的驱动电流值i、关节角度数据(关 节角度矢量q)、关节角度误差补偿输出Uqe，计算机器人手臂5的手指的 等效手指外力Fext (步骤S5)。
接着，在步骤S6中，在控制参数设定部21中设定位置控制模式或阻 抗控制模式，在位置控制模式的情况下，进入步骤S7，在阻抗控制模式时， 向步骤S8进行处理。
接着，在步骤S7 (阻抗计算部51的处理)中，在控制参数设定部21 中设定成位置控制模式的情况下，由阻抗计算部51将手指位置及姿势目 标修正输出rdA作成O矢量。其后，进入步骤S9。
在步骤S6中，在控制参数设定部21中设定成阻抗控制模式的情况下， 在阻抗计算部51中，根据控制参数设定部21中设定的机械阻抗参数的惯 性M、粘性D、刚性K、和关节角度数据(关节角度矢量q)、和由力推定 机构53计算的施加在机器人手臂5的等效手指外力Fext，由阻抗计算部51 计算手指位置及姿势目标修正输出r必(步骤S8)。
接着，在位置误差补偿部56中，计算手指位置及姿势目标矢量rd与 手指位置及姿势目标修正输出rdA的和即手指位置及姿势修正目标矢量 rdm、和当前的手指位置及姿势矢量r的差即手指位置及姿势的误差re (步 骤S9)。作为位置误差补偿部56的具体例，考虑PID补偿器。通过适当调整常数的对角矩阵即比例、微分、积分的三个放大项，则以位置误差收敛为0的方式进行控制。
接着，在近似逆运动学计算部57中，通过由近似逆运动学计算部57将步骤S2中计算的雅可比矩阵Jr的逆矩阵进行乘法运算，则由近似逆运
动学计算部57将位置误差补偿输出U r e从关于手指位置及姿势的误差的
值变换为关于关节角度的误差的值即关节角度误差补偿输出u qe (步骤
510) 。
接着，将角度误差补偿输出U qe从近似逆运动学计算部57通过输入
输出IF24的D/A转换器赋予电动机驱动器25，通过使流过各自的电动机43的电流量变化来发生机器人手臂5的各关节轴的旋转运动(步骤
511) 。
通过将以上的步骤S1 步骤S11重复执行成控制的计算环路，可以实现机器人手臂5的动作的控制，即可以实现将机器人手臂5的机械阻抗的值控制为上述适当设定的设定值的动作。
通过以上的动作步骤S20 步骤S28及步骤Sl 步骤Sll，根据作业顺序信息和其作业的进度信息，另外，根据其作业的工序中在机器人手臂5的周边动作的烹调装置6的状况，设定控制参数，根据其参数，实现机器人手臂5的作业。
如上所述，具备作业数据库20、控制参数设定部21、进度管理部29、控制部22，由此在人4操纵机器人手臂5的情况下，在人4希望机器人手臂5移动的情况下，可以迅速地使其移动，另外，基于作业中的食品等的状况，从刚性低的阻抗控制的状态过渡到刚性高的阻抗控制的状态，由此既可以防止人4造成的因机器人手臂5的失误动作而压坏食品，又可以防止食品飞溅到锅的外面。
另外，人4因作业时间长而疲劳，在机器人手臂5上，失误动作的可能性增大，因此，根据经过时间，从刚性低的阻抗控制的状态过渡到刚性高的阻抗控制的状态，由此可以防止疲劳造成的机器人手臂5的失误动作。(第二实施方式)
本发明第二实施方式的机器人手臂5的控制装置105的基本构成和第一实施方式的情况同样，因此省略共同部分的说明，以下，只对不同的部分进行详细地说明。
图8是表示构成第一机器人系统1或第二机器人系统2的控制装置
105和控制对象即机器人手臂5 (第一或第二机器人手臂5 — 1或5—2)的详细构成的图。
输入输出IF24、电动机驱动器25、机器人手臂5、控制部22、进度管理部29、显示部9和第一实施方式的情况同样，因此省略其说明。
由作业信息收集部23的数据输入IF26，将关于和机器人手臂5协作的人4的利手等的人4的特性的信息(例如，关于作业特性的信息)输入，并存储在作业数据库20的作业状态信息数据库45。
另外，由作业信息收集部23的图像识别部27，从用于拍摄人4和机器人手臂5协作作业的状态的摄像机等图像拍摄装置12的图像数据中，进行图像识别，收集操作机器人手臂5的人4的位置信息，或收集人4的手指上把持有烹调器具10等与否的信息，向作业数据库20的作业状态信息数据库45输出。
下面，对作业数据库20的详细进行说明。
作业数据库20的构成具备图3所示的机器人手臂5和人4的作业顺序信息数据库17、进度信息数据库19、预存储有关于操纵图4所示的机器人系统1或2的人4的协作作业状态的信息的作业状态信息数据库45。图3和第一实施方式的情况同样，因此省略其说明。
关于人4的作业状态的信息如图4所示，作为一例，构成具有作为识别人4的人识别信息之一例的ID号码、关于相当于ID号码的人4的年龄或性别、及姓名的信息，此外还有表示人4的利手的手指位置、人4用利手把持有烹调器具IO等与否的信息、关于人4的利手的信息、表示人4履行作业时的能力的技能信息。这些信息进行预测、评价，且作成数据库，并储存在作业数据库20。
人4的识别可以在人4上装设RF标签，将识别号码作成ID号码而提取，也可以由人4在作业前将识别号码(ID号码)从数据输入IF26输入作业数据库20。另外，关于人4的利手的信息也可以由人4从数据输入IF26在作业前输入作业数据库20。另外，在摄像机等图像拍摄装置12的图像数据和预先记录的人4的手的图像数据之间，在图像识别部27，由图像识别部27进行模型匹配处理，由图像识别部27提取人4的手指的位置，另外，在把持的物体上装设RFID标签，并由图像识别部27算出把持物体的位置，在把持物体的位置与手指的位置重合的情况下，由图像识别部27判断为已把持。
人4的技能信息由作业ID号码和技能等级构成，将履行显示作业ID号码的作业时的能力表示成5个级别。"等级l"表示技能最低，"等级5"表示技能最高。例如，图4中，ID号码2为IO岁的孩子，以作业ID0001即烹调作业为等级l，表示烹调作业的能力低。技能信息由人4在作业前从数据输入IF26输入作业数据库20。
控制参数设定部21基于作业顺序信息和进度信息和人4的作业状态，设定机器人手臂5的控制参数。作为一例，在人4进行图3所示的烹调作业的情况下，如工序ID0008的指示，在第二机器人手臂5—2以位置控制模式进行搅和作业时，在人4品尝锅3A中的料理的口味的情况下，或为了向锅3A中新投入食品，有时中止搅和作业。在其情况下，从数据输入IF26输入停止命令，当将其停止命令经由进度管理部29及作业数据库20或从进度管理部29直接输入控制参数设定部21时，从控制参数设定部21经由控制部22使第二机器人手臂5—2的作业停止，并且控制参数设定部21在停止作业时，基于后述的人4的作业状态，设定用于使第二机器人手臂5—2退避到适当的位置的参数。
具体而言，在图10A的位置(由第二机器人手臂5—2的手部30把持的烹调器具10位于锅3A的中央部的状态)，将来自人4的停止命令输入数据输入IF26，从数据输入IF26经由进度管理部29将上述停止命令输入控制参数设定部21，从控制参数设定部21经由控制部22使第二机器人手臂5—2的搅和停止，在这种情况下，在图IOA的位置，第二机器人手臂5—2或安装于其上的勺子等烹调器具10成为人4的品尝口味等作业的障碍。因此，控制参数设定部21由从进度管理部29及作业数据库20得到的作业顺序信息得知，通过上述停止命令而中止了搅和作业，因此，以从图像识别部27经由作业数据库20得到的图像识别结果的信息为基础，从图4的人4的手指位置推定人4的位置，如图10B所示，设定用于使第二机器人手臂5—2向无人4的方向退避的退避位置(例如，由第二机器人手臂5—2的手部30把持的烹调器具10在锅3A的周边且位于壁面7a侧 的状态的退避位置)的目标轨道。目标轨道和第一实施方式同样，为各时 间(t=0、 t = t,、 t = t2、)下的每一测点的位置(rdQ、 rdl、 rd2、…)信 息，根据人4的位置由控制参数设定部21算出，并向控制部22输出。在 控制部22中，基于来自控制参数设定部21的算出数据，通过位置控制模 式，使第二机器人手臂5—2退避到规定的位置。
另外，控制参数设定部21可以根据图4的人4的利手信息和作业顺 序信息，设定用于使第二机器人手臂5—2退避到更适当的位置的参数。
具体而言，例如，在中止搅和作业时，在图14A的位置，第二机器人 手臂5—2或安装于其手部30的勺子等烹调器具10成为人4的品尝口味 等作业的障碍。在其情况下，如图"B及图14C所示，在人4使用右利手 的情况(人4的利手为右手的情况)下，可以按照便于进行下面的工序的 方式，设定用于使安装于第二机器人手臂5—2的手部30的烹调器具10 退避到从人4看相对于锅3A的中央的虚线在右侧的退避位置的目标轨道 (参照图14C的实线圆)。反之，在人4使用左利手的情况(人4的利手 为左手的情况)下，可以按照便于进行下面的工序的方式，设定用于使安 装于第二机器人手臂5—2的手部30的烹调器具10退避到从人4看相对 于锅3A的中央的虚线在左侧的退避位置的目标轨道(参照图14C的虚线 圆)。
另外，也可以根据人4的手的把持状态的信息，设定用于使第二机器 人手臂5—2退避到更适当的位置的参数。
具体而言，例如，在中止搅和作业时，在图15A的位置，第二机器人 手臂5—2或安装于其手部30的勺子等烹调器具10成为人4的投入新的 食品等作业的障碍。因此，如图15B及图15C所示，设定用于使安装于第 二机器人手臂5—2的手部30的烹调器具10向人4未把持盛有新食品的 器皿88的手的方向(从人4看相对于锅3A的中央的虚线在左侧)退避的 退避位置的目标轨道(参照图15C的实线圆)。
另外，根据人4的技能信息，设定用于使第二机器人手臂5—2退避
到更适当的位置的参数。
具体而言，例如，在烹调作业的技能低的孩子的情况下，以动作比技能高的大人迟缓的方式，设定第二机器人手臂5_2的退避动作时的目标 轨道。例如，目标轨道和第一实施方式同样，为各时间(t-0、t-t,、t:t2、…)
下的每一测点的位置(r犯、rdl、 rd2、…)信息，因此，只要由控制参数设 定部21将各时间(t=0、 t = t,、 t = t2、…)设定为比大人大的值即可。这 样，就能够以比大人迟缓的动作使第二机器人手臂5—2退避，对于孩子 来说是安全的。
另外，在中止技能低的孩子的搅和作业时使第二机器人手臂5—2退 避的情况下，通过由控制参数设定部21较高地设定式(1) (3)的修 正值，能够以增大的方式设定粘性D及刚性K。这样，就会在第二机器人 手臂5—2的行动上产生阻力感或生硬，第二机器人手臂5 — 2难以行动， 通过防止第二机器人手臂5—2因孩子失误而迅速地移动，可以既防止因 失误而压坏食品，又防止水或肉羹汁洒在锅3A的外面。
这样，通过控制参数设定部21基于关于存储于作业状态信息数据库 45的人4的作业状态的信息或由图像识别部27采集的信息等设定控制参 数，可以使第二机器人手臂5—2退避到人4易作业的位置，可以提供便 利性良好的机器人手臂5及机器人手臂5的控制装置105等。 (第三实施方式)
本发明第三实施方式的机器人手臂5的控制装置105的基本构成和第 一实施方式及第二实施方式的情况同样，因此省略共同部分的说明，以下， 只对不同的部分进行详细地说明。
图11是表示构成第一机器人系统1或第二机器人系统2的控制对象 即机器人手臂5和其控制装置105的详细构成的图。
输入输出IF24、电动机驱动器25、机器人手臂5、进度管理部29、 显示部9、作业信息收集部23和第一实施方式的情况同样，因此省略其说 明。
在进行图3所示的烹调作业的情况下，如工序ID0008指示所示，在 第二机器人手臂5—2以位置控制模式如图9A所示进行搅和作业时，在人 4品尝锅3A中的料理的口味的情况下，或为了向锅3A中新投入食品，有 时中止搅和作业。在其情况下，从数据输入IF26输入停止命令，当将其 停止命令从进度管理部29输入控制参数设定部21时，从控制参数设定部21经由控制部22使第二机器人手臂5—2的作业停止，并且控制参数设定 部21在停止作业时，将第二机器人手臂5—2的控制模式从位置控制模式 切换为阻抗控制模式的指令向控制部22输出。
当基于该输出由控制部22，将第二机器人手臂5_2的控制模式在停 止作业时从位置控制模式切换为阻抗控制模式时，只要人4对第二机器人 手臂5—2施力，就可以使第二机器人手臂5—2向施其力的方向移动，因 此，如图1A所示，人4通过直接把持第二机器人手臂5—2并向希望使其 退避的位置施力，可以使第二机器人手臂5—2移动到不妨碍品尝口味或 新的食品投入作业等的退避位置。其时，控制参数设定部21当如图12所 示人4施力(图12的正中间一栏表示力的大小。意思是数字越大力越大) 时，将其时的第二机器人手臂5_2的手部30的位置即手指位置和目标位 置(姿势目标矢量rd)(图12的右端的一栏表示手指位置的当前位置的座 标和目标位置的座标。)和其时的时刻一同存储在作业数据库20的作业状 态信息数据库45。
接着，在人4和下述同样地在阻抗控制模式下使第二机器人手臂5 — 2 退避的情况下，利用比较机构之一例的比较部15，将人4对第二机器人手 臂5—2施的力和其时的第二机器人手臂5_2的手指位置、与存储于作业 状态信息数据库45的力和手指位置，按时间序列的顺序进行比较，在两 者之差在预定的误差范围内的情况下，视为两者一致，将一致信息和时刻 一同向控制参数设定部21输出。控制参数设定部21以来自上述比较部15 的一致信息为基础，将第二机器人手臂5—2的控制模式从阻抗控制模式 变更为位置控制模式，另外，以位置控制模式的目标位置(退避位置)为 由作业数据库20存储的第二机器人手臂5—2的手指位置，并向控制部22 输出。因此，基于来自控制参数设定部21的输出，由控制部22将第二机 器人手臂5—2的控制模式从阻抗控制模式切换为位置控制模式。在将第 二机器人手臂5—2变更为位置控制模式以后，即使人4不操作第二机器 人手臂5—2，也可以使第二机器人手臂5_2自动地在控制部22的控制下 退避到退避位置。
如上所述，当人4 一次使第二机器人手臂5—2退避到不碍事的位置 后，在接着使其退避的情况下，只需要小的力，第二机器人手臂5 — 2此后就可以在位置控制模式下自动地退避。
另外，在想要从退避后的位置恢复到原来的位置的情况下，通过比较 部15将退避后的实际位置和存储于作业状态信息数据库45的位置进行比
较，在存储的数据和时间序列倒着一致的情况下，由比较部15判断为想
要从退避场所返回，将存储的状态信息按时间序列的倒顺序，且将手指位
置和力信息向控制参数设定部21输出。
如上所述，当人4使第二机器人手臂5—2在阻抗控制模式下退避到 人4易作业的位置时，在接着使其退避的情况下，人4只施以小的力，就 可以使第二机器人手臂5—2自动地退避到人4易作业的位置，作业效率 高，可以提供实现易操作的机器人控制的控制装置。 (第四实施方式)
本发明第四实施方式的机器人手臂的控制装置的基本构成和第一实 施方式的情况同样，因此省略共同部分的说明，以下，只对不同的部分进 行详细地说明。
图17是表示构成擦拭扫除作业的机器人系统1或机器人系统2的控 制装置主体部11和控制对象即机器人手臂5的详细构成的图。
输入输出IF24、电动机驱动器25、机器人手臂5、进度管理部29、 显示部9、控制部22、进度管理部29和第一实施方式的情况同样，因此 省略其说明。
图18表示擦拭扫除作业的作业数据库20。具体地和第一实施方式同 样，构成具有作为识别作业的作业识别信息之一例的作业ID号码、作 为识别其作业中的各个工序的工序识别信息之一例的工序ID号码、与相 当于工序ID号码的工序相关的信息、关于其工序中的对象物的对象信息、 进行其工序的操作信息、以及其工序所需要的预计的时间即预测时间、其 工序中进行烹调的分量。图18中，作业ID0002中的工序IDOOOl具有"请 将海绵状擦子安装在第二机器人手臂5—2上"，作为作业的状态，为图19A 的状态，即人4将海绵状擦子46安装在第二机器人手臂5 — 2的手部30 上的状态。另外，工序ID0002具有"请按下擦拭扫除开始按钮"，成为图 19B的状态，即人4按压操作盘13的擦拭扫除开始按钮的状态。
控制参数设定部21基于作业顺序信息和关于进度的信息，进行将机器人手臂5的控制模式在位置控制模式和阻抗控制模式之间切换的设定。
位置控制模式和第一实施方式同样地，为机器人手臂5基于目标轨道 生成部55的手指位置及姿势目标矢量指令而工作的模式，具体地为进行 搅和作业或擦拭扫除等作业时动作的模式。
阻抗控制模式为机器人手臂5根据从人4等施加在机器人手臂5的力 而工作的模式，例如，为在如图1B所示人4和机器人手臂5协作进行搬 运的作业的情况下，或在如图1A所示人4直接拿着机器人手臂5将机器 人手臂5引导到作业场所时使其工作的模式。
例如图18所示，在人4和第二机器人手臂5—2协作进行擦拭扫除作 业的情况下，即，如工序ID0002的指示所示，在第二机器人手臂5—2以 位置控制模式将海绵状擦子46按压在作业台7的表面进行擦拭扫除作业 时，人4为了使用由第二机器人手臂5—2正在进行擦拭扫除作业的场所 (例如，水槽等)，有时中止擦拭扫除作业。在那种情况下，从数据输入 IF26输入停止命令，当将其停止命令从进度管理部29输入控制参数设定 部21时，从控制参数设定部21经由控制部22使第二机器人手臂5—2的 作业停止，并且控制参数设定部21在停止作业时，将第二机器人手臂5 一2的控制模式从位置控制模式切换到阻抗控制模式的指令向控制部22 输出。因此，基于来自控制参数设定部21的输出，由控制部22将第二机 器人手臂5—2的控制模式从位置控制模式切换到阻抗控制模式。
其结果是，在由中止命令停止的第二机器人手臂5—2把持的海绵状 擦子46碍事时，通过将第二机器人手臂5—2的控制模式切换到阻抗控制 模式，则只是人4直接把持第二机器人手臂5_2并使其移动，就可以简 单地将第二机器人手臂5—2退避到退避位置。
如上所述，具备作业数据库20、控制参数设定部21、进度管理部29、 控制部22，由此，在人4操纵机器人手臂5的情况下，在人4想使机器人 手臂5移动的情况下，可以迅速地使其移动。
另外，在上述第一 第四实施方式中，作业顺序信息通过互联网28 进行收集，但也可以从SD卡等存储器或DVD等媒介进行收集。
另外，上述第一 第四实施方式的控制参数设定部21设定中止搅和 后的机械阻抗参数，但也可以基于直接示教等人4操作机器人手臂5的作业，由控制参数设定部21设定。
另外，在上述第一 第四实施方式中，在机器人手臂5的控制装置105 中，也可以通过调整位置误差补偿部56的放大项，来实现将上述机器人 手臂5的机械阻抗的值模拟控制为有别于手指的方向的机械阻抗设定值。
另外，上述第二实施方式中，也可以在人4的技能低的情况下，将作 业顺序信息数据库17的预测时间设定成大的值。
另外，上述实施方式中，以机器人手臂5为例进行了说明，但本发明 不局限于臂，也可以应用于通过车轮而移动的移动机器人，或两足步行机 器人、多足步行机器人等，关于移动机器人和人的接触，发挥同样的效果。
另外，通过将上述种种实施方式中任意的实施方式适当组合，可以实 现各自具有的效果。
产业上的可利用性
本发明应用于作为进行人和家庭用机器人等机器人协作进行家庭内 作业时的机器人手臂的动作控制的机器人手臂的控制装置及控制方法、具 有机器人手臂的控制装置的机器人、及机器人手臂的控制程序。另外，不 局限于家庭用机器人，也可适用于工业用机器人或生产设备等的可动机构 的机器人手臂的控制装置及控制方法、具有机器人手臂的控制装置的机器 人、及机器人手臂的控制程序。
本发明参照附图对优选的实施方式进行了充分的记述，但对该技术熟 练的人们来说，可进行种种变形或修正是不言而喻的。那种变形或修正只 要不脱离附带的本发明的请求的范围，应该理解为包括在其中。
权利要求
1、一种机器人手臂的控制装置，其具有作业顺序信息采集机构，其采集包括人和所述机器人手臂协作的多道工序的家庭内作业的顺序信息；进度管理机构，其基于由所述作业顺序信息采集机构采集到的所述家庭内作业的顺序信息，管理所述家庭内作业的进度信息；控制参数设定机构，其基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息，设定所述机器人手臂的控制参数；控制机构，其基于由所述控制参数设定机构所设定的所述控制参数，控制所述机器人手臂的动作。
2、 如权利要求l所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述控制参数设定机构基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息以如下方式设定所述机器人手臂的控制参数，即，基于所述家庭内作业的顺序信息和所述进度信息，将所述机器人手臂的控制模式在位置控制模式、和使所述机器人手臂随着所述人的力而移动的模式之间进行切换。
3、 如权利要求l所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述家庭内作业的顺序信息是包括所述人和所述机器人手臂协作的烹调作业工序的烹调作业的顺序信息，所述控制参数设定机构基于所述顺序信息的进度信息设定所述机器人手臂的控制参数，以将所述机器人手臂的控制模式在位置控制模式、和使所述机器人手臂随着所述人的力而移动的模式之间进行切换。
4、 如权利要求1所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述家庭内作业的顺序信息包括所述烹调作业的顺序信息、处于所述机器人手臂的控制装置的周边且在所述烹调作业的顺序信息中使用的所述烹调装置的识别信息和动作信息。
5、 如权利要求1所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述控制参数设定机构基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息，设定所述机器人手臂的机械阻抗设定值，所述控制机构将所述机器人手臂的机械阻抗的值控制为所述控制参数设定机构所设定的所述机械阻抗设定值，来控制所述机器人手臂的动作。
6、 如权利要求5所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述控制参数设定机构基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息，独立地设定所述机器人手臂的手指的平移方向及旋转方向的六维方向的机械阻抗设定值。
7、 如权利要求6所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述家庭内作业的顺序信息为记述有烹调方法的烹调作业的顺序信息，包括烹调方法的顺序信息和成为所述烹调方法的烹调作业的对象的食品信息，所述控制参数设定机构基于所述烹调作业的进度信息，使将成为所述烹调作业的对象的所述食品信息设定为易碎或具有粘性时的所述机器人手臂的机械阻抗的值、与将成为所述烹调作业的对象的所述食品信息设定为不易碎或粘性少时的所述机器人手臂的机械阻抗的值相比，分别高地设定粘性及刚性。
8、 如权利要求6所述的机器人手臂的控制装置，其中，通过所述控制参数设定机构和所述控制机构控制与所述机器人手臂不同的另一机器人手臂的动作，且独立于所述机器人手臂进行控制，所述烹调作业的顺序信息还具有所述多个机器人手臂各自的操作对象的有无信息，所述控制参数设定机构将未成为所述操作对象的机器人手臂的机械阻抗的值设定为，与成为所述操作对象的机器人手臂的机械阻抗的值相比粘性及刚性升高。
9、 如权利要求6所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述烹调作业的顺序信息的进度信息还具有所述顺序信息中包含的多道烹调工序的经过时间信息，所述控制参数设定机构分别与所述经过时间的合计值的大小成比例地设定所述机器人手臂的机械阻抗的值的粘性及刚性的大小。
10、 如权利要求1所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述作业顺序信息采集机构除采集所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息以外，还采集和所述机器人手臂协作的所述人的家庭内作业状态的信息即作业状态信息，所述控制参数设定机构基于所述家庭内作业的顺序信息、所述家庭内作业的进度信息以及所述作业状态信息，设定所述控制参数。
11、 如权利要求io所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述作业状态信息包括关于所述人的位置的信息、或关于所述人的利手的信息、或所述人的利手的手指的把持状态、或关于所述人的履行家庭内作业时的能力即技能信息的信息。
12、 如权利要求10所述的机器人手臂的控制装置，其中，所述作业状态信息包括关于所述人和所述机器人手臂协作进行所述家庭内作业时施加的力的信息、和根据该力而移动的所述机器人手臂的手指位置。
13、 如权利要求12所述的机器人手臂的控制装置，其中，还具有比较机构，该比较机构将关于所述力的信息及所述机器人手臂的所述手指位置、和当前的关于所述人的力的信息及所述机器人手臂的所述手指位置按时间序列进行比较，在由所述比较机构比较为两者一致的情况下，由所述控制参数设定部，将所述机器人手臂的控制模式从所述机器人手臂随着所述人的力而移动的模式切换到位置控制模式。
14、 如权利要求l所述的机器人手臂的控制装置，其中，还具有显示所述家庭内作业的顺序信息及所述家庭内作业的进度信息的显示机构。
15、 一种机器人手臂的控制方法，其中，由作业顺序信息采集机构采集包括人和所述机器人手臂协作的多道工序的家庭内作业的顺序信息，进而由进度管理机构管理所述家庭内作业的进度信息，由控制参数设定机构基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息设定所述机器人手臂的控制参数，由控制机构基于所述设定的控制参数控制所述机器人手臂的动作。
16、 一种机器人，其具有所述机器人手臂；控制所述机器人手臂的动作的权利要求1 14中任一项所述的机器人手臂的控制装置。
17、 一种机器人手臂的控制程序，该机器人手臂的控制程序能够通过计算机来执行，其具有采集包括人和所述机器人手臂协作的工序的家庭内作业的顺序信息的步骤；管理所述家庭内作业的进度信息的步骤；基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息，设定所述机器人手臂的控制参数的步骤；基于所述设定的控制参数，控制所述机器人手臂的动作的步骤。
18、 一种控制机器人手臂的集成电路，其具有作业顺序信息采集机构，其采集包括人和所述机器人手臂协作的工序的家庭内作业的顺序信息；进度管理机构，其基于所述家庭内作业的顺序信息，管理所述家庭内作业的进度信息；控制参数设定机构，其基于所述家庭内作业的顺序信息和所述家庭内作业的进度信息，设定所述机器人手臂的控制参数；控制机构，其基于由所述控制参数设定机构所设定的所述控制参数，控制所述机器人手臂的动作。
全文摘要
本发明提供一种机器人手臂的控制装置，该机器人手臂的控制装置基于采集家庭内作业的顺序信息的作业顺序信息采集机构(20、23)、管理所述作业的进度信息的进度管理机构(29)、基于作业顺序信息与进度信息设定机器人手臂的控制参数的控制参数设定机构(21)、以及控制参数设定机构(21)的控制参数，控制机器人手臂的动作。
文档编号B25J13/00GK101687321SQ20088000409
公开日2010年3月31日 申请日期2008年6月26日 优先权日2007年7月5日
发明者冈崎安直, 津坂优子 申请人:松下电器产业株式会社