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機器人裝置、其控制方法和計算機程序與流程

文檔序號:12041043閱讀:298來源:國知局
機器人裝置、其控制方法和計算機程序與流程
本申請涉及在用戶的實際生活環(huán)境中工作的機器人裝置(以下簡稱為“機器人”),例如,像家政、安樂、護理或援助一樣的生活支持,并且涉及其控制方法和計算機程序。具體地講,本技術(shù)涉及與用戶使用其來執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移互動(也就是說,遞送操作)的機器人,并且涉及其控制方法和計算機程序。

背景技術(shù):
相關(guān)技術(shù)已知設計用于執(zhí)行日常任務并且安裝在工廠中的機器人。近年來,逐漸地實現(xiàn)了能夠執(zhí)行各種類型的操作的機器人。后者的機器人應用于諸如福利、護理和援助的領(lǐng)域,并且例如,此類機器人獲取所需物體并將其遞送給生理殘疾人士。然而,如果機器人在不考慮用戶的身體特征的情況下執(zhí)行遞送操作,就可能給接收物體的用戶造成不必要的負擔。例如,如果機器人試圖從左側(cè)將物體遞送給身體的左側(cè)存在殘疾的用戶,那么就會給用戶造成負擔。在最壞的情況下,用戶就很難接收物體。此外,即使當用戶是身體健全的人時,如果機器人試圖從用手習慣的相反側(cè)將物體遞送給這個人,那么用戶就可能很有壓力。存在用戶無法接收物體的風險,因此物體可能掉落并且損壞。另外,如果機器人在不考慮接收物體的用戶的手的位置或高度的情況下將物體遞送給用戶,那么對于高個子的用戶在不彎腰的情況下就很難接收物體,因此給用戶造成物理上的不便。因此,提出了一種通信機器人。該機器人基于用戶與機器人之間的距離或用戶看著機器人的時間周期來確定與用戶的親密度,并且這樣更新了互動參數(shù),使得互動優(yōu)化(例如參見日本未實審的專利申請公開No.2006- 247780)。盡管以上描述的通信機器人也可以更新通信參數(shù),但是機器人不考慮用戶站立或坐等的姿態(tài)以及用戶的用手習慣。因此,即使在通信機器人與用戶建立了優(yōu)化的互動的過程中是高效的,但是一旦建立了優(yōu)化的關(guān)系,就不會執(zhí)行不給用戶造成負擔的舒適的互動。此外,提出了與用戶的操作同步并且進一步改變同步關(guān)系的機器人(例如,參見日本未實審的專利申請公開No.2005-342873)。然而,詞語“同步”是指“約定(engagement)”,因此在本質(zhì)上不同于考慮用戶身體特征或在不對用戶造成負擔的情況下執(zhí)行的互動。此外還提出了對話機器人,該機器人使用無線標簽或紅外標簽識別用戶及用戶的方向,并提供適合于該用戶的服務和內(nèi)容(例如,參見日本未實審的專利申請公開No.2007-268696)。然而,即使當用戶在其不處于機器人面前的時候表示對機器人的方向的興趣時,或當用戶沒有面對機器人的方向時,對話機器人也提供適合于用戶的服務和內(nèi)容,因此在本質(zhì)上不同于在考慮用戶身體特征(諸如面對用戶的方向)的情況下執(zhí)行的互動。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
希望提供一種能在不給用戶造成過大負擔的情況下與用戶執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移互動的卓越的機器人及其控制方法和計算機程序。根據(jù)本技術(shù)的第一實施例,提供了一種機器人,所述機器人包括:接收臂確定單元,其從用戶的左臂或右臂中確定在遞送物體中使用的接收臂;手位置計算單元,其計算所述接收臂的手的當前位置;遞送操作單元,其在使用所述手位置計算單元計算的所述接收臂的手的位置處執(zhí)行物體遞送操作。根據(jù)本技術(shù)的第二實施例,根據(jù)第一實施例的機器人的接收臂確定單元可以基于身體特征信息確定所述用戶的接收臂,所述身體特征信息涉及所述用戶的優(yōu)勢臂、手臂是否存在殘疾或容易執(zhí)行物體接收操作的手臂。根據(jù)本技術(shù)的第三實施例,根據(jù)第二實施例的機器人還可以對于各個用戶包括用戶身體特征數(shù)據(jù)庫中的身體特征信息(涉及優(yōu)勢臂、手臂是否存在殘疾、或容易執(zhí)行物體接收操作的手臂)作為事先的知識。此外,接 收臂確定單元可以參考用戶身體特征數(shù)據(jù)庫獲取身體特征信息(涉及執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移的所述用戶的優(yōu)勢臂、手臂是否存在殘疾、或容易執(zhí)行物體接收操作的手臂)。根據(jù)本技術(shù)的第四實施例,根據(jù)第一實施例的機器人可以還包括:用戶身高信息獲取單元,其獲取涉及所述用戶的身高的信息;用戶姿態(tài)確定單元,其確定所述用戶的當前姿態(tài)。此外,所述手位置計算單元可基于所述用戶的身高和所述用戶的當前姿態(tài)計算所述接收臂的手的當前位置。根據(jù)本技術(shù)的第五實施例,根據(jù)第四實施例的機器人可以對于各個用戶還包括用戶身體特征數(shù)據(jù)庫中的身體特征信息(涉及身高)作為事先的知識,此外,所述手位置計算單元可以參考用戶身體特征數(shù)據(jù)庫獲取所述身體特征信息(涉及執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移的用戶的身高)。根據(jù)本技術(shù)的第六實施例,根據(jù)第四實施例的機器人可以還包括每個姿態(tài)的身體模型,即站立、躺臥或坐。此外,所述手位置計算單元可以通過將使用所述用戶身高信息獲取單元獲取的所述用戶的身高應用于與(使用所述用戶姿態(tài)確定單元確定的)所述用戶的當前姿態(tài)相對應的身體模型來計算所述接收臂的手的當前位置。根據(jù)本技術(shù)的第七實施例,根據(jù)第四實施例的機器人可以還包括計算所述用戶的面部位置的面部位置計算單元。此外,所述用戶姿態(tài)確定單元可以通過將使用所述用戶身高信息獲取單元獲取的所述用戶的身高與所述用戶的面部位置進行比較來確定所述用戶的姿態(tài)是否是站立。根據(jù)本技術(shù)的第八實施例,根據(jù)第七實施例的機器人可以還包括檢測所述用戶的面部姿態(tài)的面部姿態(tài)檢測單元。此外,當所述用戶的姿態(tài)不是站立時,所述用戶姿態(tài)確定單元可以基于使用所述面部姿態(tài)檢測單元檢測的所述用戶的面部姿態(tài)確定所述用戶的姿態(tài)是躺臥還是坐。根據(jù)本技術(shù)的第九實施例,根據(jù)第一實施例的機器人可以還包括:移動單元,其移動所述機器人的位置;臂部分,其能抓取所述物體。此外,所述遞送操作單元可以執(zhí)行使用所述移動單元來向所述用戶的接收臂移動的操作,并且可以將使用所述臂部分抓取的物體送到所述接收臂的手的位置處。根據(jù)本技術(shù)的第十實施例,根據(jù)第四實施例的機器人可以還包括涉及所述機器人的周圍環(huán)境的環(huán)境地圖。此外,所述用戶姿態(tài)確定單元可以通過參照所述用戶所處位置的環(huán)境的環(huán)境地圖而確定所述用戶的當前位置。此外,根據(jù)本技術(shù)的第十一實施例,提供了一種機器人控制方法,所述機器人控制方法包括:確定用戶的左臂或右臂作為用于遞送物體的接收臂;計算所述接收臂的手的當前位置;在使用所述手位置計算單元計算的所述接收臂的手的位置處執(zhí)行物體遞送操作。此外,根據(jù)本技術(shù)的第十二實施例,提供了一種計算機程序,所述計算機程序以計算機可讀格式編寫以控制機器人并使計算機用作:接收臂確定單元,其從用戶的左臂或右臂確定用于遞送物體的接收臂;手位置計算單元,其計算所述接收臂的手的當前位置;遞送操作單元,其在使用所述手位置計算單元計算的所述接收臂的手的位置處執(zhí)行物體遞送操作。根據(jù)本技術(shù)的第十二實施例的計算機程序定義了一種計算機程序,所述計算機程序以計算機可讀格式編寫,使得在所述計算機中執(zhí)行預定的處理。換句話講,當根據(jù)本技術(shù)的第十二實施例的計算機程序在所述計算機上執(zhí)行時,在所述計算機上呈現(xiàn)協(xié)同操作,可以獲得與根據(jù)本技術(shù)的第一實施例的機器人相同的操作效果。根據(jù)本申請中公開的本技術(shù),可以提供一種能在不對用戶造成過大負擔的情況下通過考慮用戶身體特征與用戶執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移互動的卓越的機器人及其控制方法和計算機程序。根據(jù)本申請中公開的技術(shù),機器人可以確定用戶的優(yōu)勢臂,并且可以確定:由于偏癱或骨折,身體的右側(cè)還是身體的左側(cè)對于用戶而言更容易操作(或,善于操作)。此外,可以在遞送物體的同時,基于身體特征考慮用戶容易接收物體的方向以及用戶的手達到的并且用戶容易接收物體的高度時,身體特征諸如用戶的身高和用戶的當前姿態(tài)(坐在沙發(fā)上或睡在床上)。根據(jù)本申請中公開的技術(shù),用戶能夠以放松的姿態(tài)(不會疲勞)接收物體。也就是說,當從機器人接收物體時,用戶可以在負擔減少的情況下與機器人執(zhí)行自然的互動。使用基于隨后將進行描述的實施例或附圖的更加詳細的描述,說明書中公開的技術(shù)的其他目的、特征和優(yōu)點將會變得清晰。附圖說明圖1為圖示了可以應用本申請中公開的技術(shù)的機器人外觀的視圖;圖2為示意性地圖示了可以應用本申請中公開的技術(shù)的機器人的關(guān)節(jié)的自由度(DOF)的配置的視圖;圖3為示意性地圖示了圖1中示出的機器人的控制系統(tǒng)的配置的視圖;圖4為示意性地圖示了使得機器人實施物體轉(zhuǎn)移互動的功能配置的視圖;圖5為圖示了使得機器人實施物體轉(zhuǎn)移互動的處理過程(當從用戶接收到轉(zhuǎn)移物體的指令時到當機器人來到用戶旁邊時所執(zhí)行的)的流程圖;圖6為圖示了使得機器人實施物體轉(zhuǎn)移互動的處理過程(用戶姿態(tài)推測)的流程圖;圖7為圖示了使得機器人實施物體轉(zhuǎn)移互動的處理過程(當假定了用戶的手的位置時到當遞送了物體時所執(zhí)行的)的流程圖;圖8為圖示了用戶身體特征數(shù)據(jù)庫的配置的示例的視圖;圖9A為圖示了當用戶躺臥時用戶面部姿態(tài)的視圖;圖9B為圖示了當用戶站立或坐時用戶面部姿態(tài)的視圖;圖10A為圖示了個人站立身體模型的圖示;圖10B為圖示了個人躺臥身體模型的圖示;圖10C為圖示了個人坐身體模型的圖示;圖11A和11B為圖示了機器人將物體送到站立的用戶的優(yōu)勢臂的手的位置的情形和機器人將物體送到坐的用戶的優(yōu)勢臂的手的位置的情形的視圖,以及;圖12為圖示了機器人將物體送到站立的用戶的未受傷的一側(cè)(容易接收物體的一側(cè))的手的位置的視圖。具體實施方式以下將參照附圖詳細描述本申請中公開的技術(shù)的實施例。圖1示出了可以應用本申請中公開的技術(shù)的機器人100的外觀。機器人100具有多個聯(lián)接件使用關(guān)節(jié)連接的聯(lián)接結(jié)構(gòu),并且各關(guān)節(jié)使用致動器操作。此外,圖2示意性地示出了機器人100的關(guān)節(jié)配置的自由度(DOF)。盡管圖中示出的機器人100安裝在時刻動態(tài)變化的諸如家庭的周圍環(huán)境中,并且被配置成執(zhí)行生活支持,諸如家務活或護理,機器人100可以安裝在工廠中并且可以執(zhí)行日常任務。圖中示出的機器人100為雙臂型,并且包括面對基座部分的雙驅(qū)動輪101R和101L作為移動部分。各個驅(qū)動輪101R和101L分別由繞著俯仰軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪致動器102R和102L驅(qū)動。同時,在圖2中,參考數(shù)字151、152和153表示實際不存在的欠致動關(guān)節(jié),分別對應于相對于機器人100的地面的X方向(縱向)的平移自由度、Y方向(橫向)的平移自由度和繞著偏航軸的旋轉(zhuǎn)自由度,并且示出了在虛擬世界中機器人100的移動。移動部分通過腕關(guān)節(jié)連接到上主體。腕關(guān)節(jié)由繞著俯仰軸旋轉(zhuǎn)的腕關(guān)節(jié)俯仰軸致動器103驅(qū)動。上主體包括兩個(右側(cè)和左側(cè))臂部分和通過頸關(guān)節(jié)連接的頭部分。各右側(cè)和左側(cè)臂部分具有總共7個DOF,包括3DOF肩關(guān)節(jié),2DOF肘關(guān)節(jié)和2DOF腕關(guān)節(jié)。3DOF肩關(guān)節(jié)由肩關(guān)節(jié)俯仰軸致動器104R或104L、肩關(guān)節(jié)橫滾軸致動器105R或105L以及肩關(guān)節(jié)偏航軸致動器106R或106L驅(qū)動。2DOF肘關(guān)節(jié)由肘關(guān)節(jié)俯仰軸致動器107R或107L以及肘關(guān)節(jié)偏航軸致動器108R或108L驅(qū)動。2DOF腕關(guān)節(jié)由腕關(guān)節(jié)橫滾軸致動器109R或109L以及腕關(guān)節(jié)俯仰軸致動器110R或110L驅(qū)動。此外,2DOF頸關(guān)節(jié)由頸關(guān)節(jié)俯仰軸致動器111和頸關(guān)節(jié)偏航軸致動器112驅(qū)動。此外,各右側(cè)和左側(cè)臂部分的末端的1DOF手關(guān)節(jié)由手關(guān)節(jié)橫滾軸致動器113R或113L驅(qū)動。在實施例中,當驅(qū)動手關(guān)節(jié)橫滾軸致動器113R或113L時,可以使用手指來實施抓取物體的操作。同時,盡管圖中示出的機器人100包括彼此相對的兩輪型移動部分,但是本申請中公開的技術(shù)要點并不局限于彼此相對的兩輪型移動部分。例 如,可以將本申請中公開的技術(shù)以相同的方式應用于包括腿型移動部分的機器人100。除了用于測量關(guān)節(jié)角度的編碼器、用于生成扭矩的電機以及用于驅(qū)動電機的電流控制型電機驅(qū)動器之外,用于獲得足夠的生成力的減速齒輪附接到各軸的致動器上。此外,用于對致動器執(zhí)行驅(qū)動控制的微型計算機設置在致動器上(圖2中均未示出兩者)。在主機上執(zhí)行機器人100的動態(tài)算法,并且生成關(guān)節(jié)致動器的扭矩或關(guān)節(jié)角度的目標控制值。目標控制值被傳送到設置在致動器上的控制微型計算機,并且用于控制在控制微型計算機上執(zhí)行的致動器。此外,各關(guān)節(jié)致動器是基于力控制方法或位置控制方法控制的。圖3示意性地示出了圖1中示出的機器人100的控制系統(tǒng)的配置。機器人100包括控制單元310、輸入/輸出單元320和驅(qū)動單元330,控制單元310一般控制總體操作并且執(zhí)行其他數(shù)據(jù)處理。以下將會描述各單元。輸入/輸出單元320包括照相機321、距離傳感器322和麥克風323作為輸入單元,照相機對應于機器人100的眼睛,麥克風對應于機器人100的耳朵。此外,輸入/輸出單元320包括對應于機器人100的嘴的揚聲器324作為輸出單元。這里,照相機321是立體照相機,并且可以執(zhí)行定位操作。此外,距離傳感器322包括空間傳感器,例如,諸如激光測距儀。此外,機器人100可以(例如)通過從麥克風323輸入用戶的語音而接收任務指令。然而,機器人100可以包括以有線或無線方式或通過記錄介質(zhì)的另一個任務指令輸入單元(未示出)。此外,輸入/輸出單元320包括無線通信單元325。機器人100可以使用無線通信單元325通過通信路徑(諸如Wi-Fi(無線保真))與用戶的平板終端(未示出)執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。驅(qū)動單元330是用于實施機器人100的各關(guān)節(jié)的自由度的功能模型,并且包括安裝在各個軸(例如,各關(guān)節(jié)的橫滾軸、俯仰軸和偏航軸)上的多個驅(qū)動單元。各驅(qū)動單元被配置成組合了:電機331,其執(zhí)行繞著預定軸的旋轉(zhuǎn)運動;編碼器332,其檢測電機331的旋轉(zhuǎn)位置;驅(qū)動器333,其基于來自編碼器332的輸出適應性地控制電機331的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速 度??刂茊卧?10包括識別單元311、驅(qū)動控制單元312和環(huán)境地圖313。識別單元311基于從輸入/輸出單元320的輸入單元(也就是說,照相機321或距離傳感器322)獲得的信息識別周圍環(huán)境。例如,識別單元311提前構(gòu)造環(huán)境地圖313或基于照相機321的位置姿態(tài)信息和物體信息來更新環(huán)境地圖313,位置姿態(tài)信息是通過執(zhí)行假定照相機321的位置的自身位置假定處理而獲得的,物體信息是通過執(zhí)行圖像識別處理而獲得的,圖像識別處理是檢測來自使用照相機321拍攝的相片的物體。驅(qū)動控制單元312控制輸入/輸出單元320的輸出單元和驅(qū)動單元330的驅(qū)動。例如,驅(qū)動控制單元312控制驅(qū)動單元330,使得機器人100實施任務。這里,機器人100實施的任務包括與用戶進行物理互動,例如遞送用戶指定的物體,并且使得驅(qū)動輪致動器102R和102L或各臂部分的各關(guān)節(jié)致動器被驅(qū)動以便實施互動。如果機器人100在幾乎不考慮用戶身體特征的情況下執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移互動,那么就會對接收物體的用戶造成很大負擔。在最壞的情況下,很難將物體遞送給用戶。因此,在實施例中,機器人100在執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移互動時考慮了用戶身體特征,因此不會對用戶造成過大的負擔。圖4示意性地示出了使得機器人100實施物體轉(zhuǎn)移互動的功能配置?;旧?,圖中示出的功能塊分別實施為使用以上描述的識別單元311和驅(qū)動控制單元312執(zhí)行的處理。用戶識別單元401通過對使用照相機321拍攝的圖像執(zhí)行面部識別而識別用戶,并且輸出用戶識別信息(用戶ID)到用戶身高信息獲取單元402和優(yōu)勢臂確定單元403。作為修改,用戶擁有RFID標簽并且用戶識別單元401配備有標簽讀取器,因此可以從RFID標簽讀取用戶ID。用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404使用用戶ID來管理各用戶的身體特征。稍后將會詳細描述使用用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404來管理的身體特征。用戶身高信息獲取單元402查詢用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404有關(guān)用戶ID并且獲取用戶身高信息,用戶ID是從用戶識別單元401接收的。此外,優(yōu)勢臂確 定單元403查詢用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404有關(guān)用戶ID并且確定用戶的優(yōu)勢臂,用戶ID是從用戶識別單元401接收的。同時,用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404可以配備在機器人100中并且可以通過通信通道安裝在外部。移動路徑設計單元405設計用于靠近用戶的優(yōu)勢臂的移動路徑,用戶的優(yōu)勢臂是使用優(yōu)勢臂確定單元403確定的。此后,移動控制單元406控制驅(qū)動輪致動器102R和102L的驅(qū)動以便沿著使用移動路徑設計單元405設計的移動路徑移動。面部姿態(tài)檢測單元407通過對使用照相機321拍攝的圖像執(zhí)行面部檢測處理而檢測用戶的面部姿態(tài)。此外,面部位置計算單元408通過對使用照相機321拍攝的圖像執(zhí)行面部檢測處理來計算用戶的面部位置(高度)。用戶姿態(tài)確定單元409基于使用用戶身高信息獲取單元402獲取的用戶身高信息、使用面部姿態(tài)檢測單元407檢測的面部姿態(tài)以及使用面部位置計算單元408計算的面部位置來確定用戶的當前姿態(tài)??梢曰诿娌肯鄬τ谟脩舻纳砀叩漠斍拔恢茫ǜ叨龋┐_定用戶是否是站立。此外,當用戶不是站立時,可以考慮用戶躺臥的情況和用戶坐的情況?;诿娌孔藨B(tài)可以確定以上任一情況。同時,機器人100在執(zhí)行自身位置假定(以上描述的)的同時生成并且更新環(huán)境地圖313。用戶姿態(tài)確定單元409可以被配置成使用環(huán)境地圖313的信息來假定用戶的姿態(tài)。例如,當用戶的面部在床上時,就可能確定用戶有很大可能性是在睡覺。用戶手位置計算單元410基于用戶的姿態(tài)計算用戶的優(yōu)勢臂的手的當前位置,用戶的姿態(tài)是使用用戶姿態(tài)確定單元409確定的。如稍后所述,可以通過將用戶身高信息應用于各個姿態(tài)(也就是說,站立、躺臥和坐)的身體模型而計算用戶的手的位置,用戶身高信息是使用用戶身高信息獲取單元402獲取的。臂軌道設計單元411設計右側(cè)和左側(cè)臂部分的任意一個的軌道以便在使用用戶手位置計算單元410計算的用戶的手的位置處轉(zhuǎn)移物體。此后,臂控制單元412控制臂部分的各關(guān)節(jié)致動器的驅(qū)動,使得臂部分沿著使用 臂軌道設計單元411設計的臂部分的軌道移動。圖5至7以流程圖的形式示出了使得機器人100實施物體轉(zhuǎn)移互動的處理過程。這里,圖5示出了當從用戶接收到轉(zhuǎn)移物體的指令時到當機器人靠近用戶時所執(zhí)行的處理過程,圖6示出了假定用戶的姿態(tài)的處理過程,并且圖7示出了當假定用戶的手的位置時到當遞送了物體時所執(zhí)行的處理過程。首先,將參照圖5描述當從用戶接收到轉(zhuǎn)移物體的指令時到當機器人100靠近用戶時所執(zhí)行的處理過程。首先,在步驟S501中,機器人100從用戶接收拿取物體的指令。盡管從用戶接收指令的方法沒有在圖中示出,但是可以使用語音或來自面板終端的通信來執(zhí)行該方法。此外,在從用戶接收到指令的時間點,假設機器人100獲取了用戶的大致位置(當使用語音給出指令時,可以使用聲源方向假定技術(shù)獲取位置信息。此外,當用戶從平板終端給出指令時,可以使用通信獲取位置信息)。隨后,在步驟S502中,用戶識別單元401確定給出指令的用戶是否是已知的用戶。這里,當給出指令的用戶未知時(步驟S502中為否),在步驟S503中機器人100移動到用戶的附近。此后,在步驟S504中,用戶識別單元401通過使用由照相機321拍攝的圖像執(zhí)行面部識別或者通過使用無線標簽執(zhí)行個人識別來確定用戶ID。隨后,優(yōu)勢臂確定單元403查詢用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404有關(guān)從用戶識別單元401接收的用戶ID并且在步驟S505中獲取用戶優(yōu)勢臂信息,并且在步驟S506中確定優(yōu)勢臂。同時,這里所指的“優(yōu)勢臂”并不局限于優(yōu)勢臂的本意(稍后描述)。此后,如果用戶慣用右手(在步驟S506中為是),則在步驟S507中,移動路徑設計單元405設計移動路徑以便接近用戶的右臂,并且移動控制單元406使得機器人100沿著移動路徑移動到用戶的右臂側(cè)。此外,如果用戶慣用左手(在步驟S506中為否),則在步驟S508中,移動路徑設計單元405設計移動路徑以便接近用戶的左臂,并且移動控制單元406 使得機器人100沿著移動路徑移動到用戶的左臂側(cè)。圖8示出了用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404的配置的示例。圖中示出的用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404包括用戶數(shù)據(jù)801和各用戶的身體特征數(shù)據(jù)802,用戶數(shù)據(jù)是通過將用于識別用戶的用戶ID與涉及用戶的身體特征數(shù)據(jù)的指標相關(guān)聯(lián)而獲得的。各用戶的身體特征數(shù)據(jù)802包括涉及用戶的優(yōu)勢臂的優(yōu)勢臂信息和涉及用戶的身高的身高信息。優(yōu)勢臂信息不局限于優(yōu)勢臂的本意。例如,對于因為失調(diào)或麻痹而在身體操作上受限的用戶而言,可以理解的是,優(yōu)勢臂是用戶可以自由移動的一側(cè)的手臂。此外,對于因為骨折或物理損傷而在身體操作上暫時受限的用戶而言,可以理解的是,優(yōu)勢臂是用戶可以自由移動的一側(cè)的手臂、適合于接收物體的一側(cè)的手臂和可以容易接收物體的一側(cè)的手臂。盡管在圖8中優(yōu)勢臂信息簡單地表示為“右側(cè)或左側(cè)”,但是表示在優(yōu)勢臂相反側(cè)的手臂是否可以使用的信息,例如,“慣用右手但是左手有抓住能力”或“僅右手有抓住能力因為左手受傷了”,可以添加到優(yōu)勢臂信息中。例如,當因為環(huán)境中的障礙而難以從用戶的身體的右側(cè)執(zhí)行遞送時,就可能基于該信息來執(zhí)行確定是否可以接近用戶的身體的左側(cè)的應用。身高信息并不局限于用戶自身的身高。也就是說,身高信息可以是可用于假定用戶的手的位置并且涉及用戶的身體的尺寸特別是高度的信息。例如,可以使用簡單的配置,其中,通過將身高信息分類成成人和兒童兩類而對其進行管理。當執(zhí)行圖5至7中示出的處理過程時,就提前在用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404中登記優(yōu)勢臂信息和身高信息。然而,本申請中公開的技術(shù)要點并不局限于此。例如,由于將語音互動與用戶相組合,用戶就可以教導對應于優(yōu)勢臂信息和身高信息的信息,并且機器人可以獲取信息并且更新用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404。同時,存在在步驟S501中因為新用戶輸入指令而用戶識別單元401難以使用面部識別或無線標簽來確定用戶的情況。在這種情況下,可以進行如下配置使得默認的用戶(例如,“慣用右手并且170cm”)設置在用戶 身體特征數(shù)據(jù)庫404中,并且基于默認用戶執(zhí)行到用戶的移動。隨后,將參照圖6描述機器人100假定用戶的姿態(tài)的處理過程。在步驟S601中,面部姿態(tài)檢測單元407對使用照相機321拍攝的圖像執(zhí)行面部識別,并且在識別處理的過程中同時計算面部姿態(tài)。例如,已經(jīng)提前轉(zhuǎn)讓給本申請人的日本未經(jīng)審查的專利申請公開No.2005-284487公開了一種在執(zhí)行面部識別處理的同時計算面部姿態(tài)的方法。此外,在步驟S602中,面部位置計算單元408使用立體照相機在世界坐標系中計算用戶的面部位置。此外,在步驟S603中,用戶身體信息獲取單元402查詢用戶身體特征數(shù)據(jù)庫404有關(guān)用戶ID并且獲取用戶身體信息,用戶ID是從用戶識別單元401接收的。隨后,用戶姿態(tài)確定單元409基于使用用戶身體信息獲取單元402獲得用戶身體信息確定與用戶的當前姿態(tài)相對應的是三種類型的狀態(tài)中(也就是說,站立、睡覺和坐)的哪一種。因此,首先,在步驟S604中,檢查在步驟S602中獲取的面部位置(高度)是否差不多匹配用戶的身高。當面部位置(高度)差不多匹配用戶的身高(步驟S604為是)時,用戶姿態(tài)確定單元409就確定用戶的當前姿態(tài)是站立。另一方面,當面部位置(高度)不匹配用戶的身高(步驟S604為否)時,在步驟S605中,用戶姿態(tài)確定單元409將步驟S601中獲得的面部姿態(tài)的大小與預定的閾值進行比較以便確定兩種狀態(tài)中(也就是說,睡覺和坐)的哪一種對應于用戶的當前姿態(tài)。盡管相對于面部姿態(tài)有3個DOF,也就是說,橫滾、俯仰和偏航,但是這里使用照相機圖像的旋轉(zhuǎn)角度θ(橫滾角度)的絕對值。當旋轉(zhuǎn)角度θ的絕對值|θ|大于某一閾值θth(步驟S605中為是)時,則用戶姿態(tài)確定單元409可以確定用戶是躺臥的,如圖9A所示??商娲?,用戶姿態(tài)確定單元409可以基于用戶相對于環(huán)境地圖313是在床上的事實確定用戶是躺臥的。其原因在于,可以確定當用戶的面部在床上時用戶有很大的可能性是在睡覺。當旋轉(zhuǎn)角度θ的絕對值|θ|小于某一閾值θth(步驟S605中為否)時, 則用戶姿態(tài)確定單元409可以確定用戶是站立或坐的,如圖9B所示。由于已經(jīng)清楚面部位置(高度)不匹配身高(步驟S604中為否)并且用戶不是站立的,因此這里可以確定用戶是坐的??商娲?,用戶姿態(tài)確定單元409可以基于用戶相對于環(huán)境地圖313是在沙發(fā)上的事實確定用戶是坐的。隨后,將參照圖7描述當機器人100假定用戶的手的位置時到當機器人100遞送了物體時所執(zhí)行的處理過程。當在步驟S701中在執(zhí)行了圖6中示出的處理過程之后理解了用戶是站立的事實時,在步驟S702中,用戶手位置計算單元410基于圖10A中示出的個人站立身體模型和步驟S603中獲取的用戶身高信息來計算在步驟S506中確定的用戶的優(yōu)勢臂的手的當前位置,也就是說,站立的用戶可以容易地獲得物體的方向以及用戶的手達到的并且用戶可以容易地獲得物體的高度。此外,當步驟S703中在執(zhí)行了圖6中示出的處理過程之后理解了用戶是躺臥的事實時,在步驟S704中,用戶手位置計算單元410基于圖10B中示出的個人躺臥身體模型和步驟S603中獲取的用戶身高信息來計算在步驟S506中確定的用戶的優(yōu)勢臂的手的當前位置,也就是說,躺臥的用戶可以容易地獲得物體的方向以及用戶的手達到的并且用戶可以容易地獲得物體的高度。此外,當步驟S705中在執(zhí)行了圖6中示出的處理過程之后理解了用戶是坐下的事實時,在步驟S706中,用戶手位置計算單元410基于圖10C中示出的個人坐下身體模型和步驟S603中獲取的用戶身高信息來計算在步驟S506中確定的用戶的優(yōu)勢臂的手的當前位置,也就是說,坐的用戶可以容易地獲得物體的方向以及用戶的手達到的并且用戶可以容易地獲得物體的高度。使用在步驟S602中計算的世界坐標系中的用戶面部位置的姿態(tài),對使用用戶手位置計算單元410計算的用戶的優(yōu)勢臂的手的位置執(zhí)行坐標變換。臂軌道設計單元411設計右側(cè)和左側(cè)臂部分的任意一個的軌道以便將物體轉(zhuǎn)移到用戶的手的位置處。此后,在步驟S707中,臂控制單元412 控制優(yōu)勢臂部分的各關(guān)節(jié)致動器的驅(qū)動,使得臂部分沿著使用臂軌道設計單元411設計的臂部分的軌道移動并且送出物體。這里,將會描述在步驟S702、S704和S706中執(zhí)行的計算用戶的手的位置的方法。與機器人100執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移互動的用戶的基本姿態(tài)被分類成三種狀態(tài),也就是說,站立、躺臥和坐,并且在圖10A、10B和10C中分別考慮了與這些狀態(tài)相對應的個人身體模型。此后,當從用戶側(cè)觀察時,坐標系被設置成相對于各模型向前的x、向左的y和向上的z。在圖10A示出的個人站立身體模型中,在以下等式1中定義了基于面部位置的手的位置(Δx、Δy、Δz)。Δx=L×α1x+β1xΔz=-(L×α1z+β1z)然而,在以上等式1中,L是人的身高。此外,α和β是通過測量人體的尺寸獲得的參數(shù)?;谌Q于身高的參數(shù)α和不取決于身高的參數(shù)β,計算了優(yōu)勢臂的手的位置。以同樣的方式,在圖10B中示出的個人躺臥身體模型中,在以下等式2中定義了基于面部位置的手的位置(Δx、Δy、Δz)。Δx=L×α2x+β2xΔz=-(L×α2z+β2z)此外,在圖10C中示出的個人坐身體模型中,在以下等式3中定義了基于面部位置的手的位置(Δx、Δy、Δz)。Δx=L×α3x+β3xΔz=-(L×α3z+β3z)圖11A示出了當確定了用戶是站立時機器人100基于個人站立身體模型和用戶身高信息將物體送到用戶的手的位置的情形。如上所述,當身體的操作因為用戶原來的優(yōu)勢臂的骨折或物理損傷而 暫時受限時,相反側(cè)的手臂被確定為優(yōu)勢臂。圖12示出了機器人100將物體送到站立的用戶的未受傷的一側(cè)(容易接收物體的一側(cè))的手的位置。此外,圖11B示出了當確定了用戶是坐時機器人100基于個人坐身體模型和用戶身高信息將物體送到用戶的手的位置的情形。與將物體送到站立的用戶的情形(圖11A中示出)相比,可以理解的是,當物體送到坐的用戶時機器人100舉起物體的位置處的高度較低。如上所述,機器人100確定用戶的優(yōu)勢臂,或者確定由于偏癱或骨折是身體的右側(cè)或是身體的左側(cè)中的哪一側(cè)對于用戶而言更容易操作(或,善于操作)。此外,可以在遞送物體的同時,基于身體特征考慮用戶容易拿物體的方向以及用戶的手達到的并且用戶容易拿物體的高度,身體特征諸如用戶的身高或用戶的當前姿態(tài)(坐在沙發(fā)上或睡在床上)。因此,根據(jù)本申請中公開的技術(shù),用戶能夠以放松的姿態(tài)(不會疲勞)接收物體。當從機器人接收物體時,用戶可以在負擔減少的情況下與機器人執(zhí)行自然的互動。同時,本申請中公開的技術(shù)可以按照以下進行配置。(1)一種機器人裝置包括:接收臂確定單元,其從用戶的左臂或右臂確定用于遞送物體的接收臂;手位置計算單元,其計算所述接收臂的手的當前位置;遞送操作單元,其在使用所述手位置計算單元計算的所述接收臂的手的位置處執(zhí)行物體遞送操作。(2)在(1)所述的機器人裝置中,所述接收臂確定單元基于身體特征信息確定所述用戶的接收臂,所述身體特征信息涉及所述用戶的優(yōu)勢臂、手臂是否存在殘疾或容易執(zhí)行物體接收操作的手臂。(3)在(2)所述的機器人裝置中,所述身體特征信息被包括在用戶身體特征數(shù)據(jù)庫中作為事先的知識,所述身體特征信息涉及所述用戶的優(yōu)勢臂、所述手臂是否存在殘疾或各用戶容易執(zhí)行所述物體接收操作的手臂,并且所述接收臂確定單元參考所述用戶身體特征數(shù)據(jù)庫獲取所述身體特征信息,所述身體特征信息涉及執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移的所述用戶的優(yōu)勢臂、所述手臂是否存在殘疾或容易執(zhí)行所述物體接收操作的手臂。(4)如(1)所述的機器人裝置還包括:用戶身高信息獲取單元,其獲取涉及所述用戶的身高的信息;和用戶姿態(tài)確定單元,其確定所述用戶的當前姿態(tài)。所述手位置計算單元基于所述用戶的身高和所述用戶的當前姿態(tài)計算所述接收臂的手的當前位置。(5)在(4)所述的機器人裝置中,所述身體特征信息被包括在用戶身體特征數(shù)據(jù)庫中作為事先的知識,所述身體特征信息涉及各用戶的身高。所述手位置計算單元參考用戶身體特征數(shù)據(jù)庫獲取所述身體特征信息,所述身體特征信息涉及執(zhí)行物體轉(zhuǎn)移的用戶的身高。(6)在(4)所述的機器人裝置中,包括了每個姿態(tài)的身體模型,即站立、躺臥或坐。所述手位置計算單元通過將使用所述用戶身高信息獲取單元獲取的所述用戶的身高應用于與所述用戶的當前姿態(tài)相對應的身體模型而計算所述接收臂的手的當前位置,所述用戶的當前姿態(tài)是使用所述用戶姿態(tài)確定單元確定的。(7)如(4)所述的機器人裝置還包括:計算所述用戶的面部位置的面部位置計算單元。所述用戶姿態(tài)確定單元通過將使用所述用戶身高信息獲取單元獲取的所述用戶的身高與所述用戶的面部位置進行比較而確定所述用戶的姿態(tài)是否是站立。(8)如(7)所述的機器人裝置還包括:檢測所述用戶的面部姿態(tài)的面部姿態(tài)檢測單元。當所述用戶的姿態(tài)不是站立時,所述用戶姿態(tài)確定單元基于使用所述面部姿態(tài)檢測單元檢測的所述用戶的面部姿態(tài)確定所述用戶的姿態(tài)是否是躺臥或坐。(9)如(1)所述的機器人裝置還包括:移動單元,其移動所述機器人裝置的位置;以及臂部分,其能抓取所述物體。所述遞送操作單元執(zhí)行使用所述移動單元來向所述用戶的接收臂移動的操作,并且將使用所述臂部分抓取的物體送到所述接收臂的手的位置處。(10)如(4)所述的機器人裝置還包括:涉及所述機器人裝置的周圍環(huán)境的環(huán)境地圖。所述用戶姿態(tài)確定單元通過參照所述用戶所處位置的環(huán)境的環(huán)境地圖而確定所述用戶的當前位置。(11)一種機器人裝置控制方法包括:從用戶的左臂或右臂確定用于 遞送物體的接收臂;計算所述接收臂的手的當前位置;在使用所述手位置計算單元計算的所述接收臂的手的位置處執(zhí)行物體遞送操作。(12)一種計算機程序,所述計算機程序以計算機可讀格式編寫以控制機器人裝置并使計算機用作:接收臂確定單元,其從用戶的左臂或右臂確定用于遞送物體的接收臂;手位置計算單元,其計算所述接收臂的手的當前位置;遞送操作單元,其在使用所述手位置計算單元計算的所述接收臂的手的位置處執(zhí)行物體遞送操作。本公開包含涉及于2011年12月1日提交到日本專利局的日本優(yōu)先專利申請JP2011-263264中公開內(nèi)容的主題,該申請的整個內(nèi)容通過引用的方式并入與此??傊?,盡管以示例的形式描述了本申請中公開的技術(shù),但本申請中公開的內(nèi)容不應當進行限制性理解。為了確定本申請中公開的技術(shù)要點,應當參考權(quán)利要求書。
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