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JP-2026076685-A - ロボットの制御システム、飛行装置、ロボットの制御プログラム

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Abstract

【課題】環境条件を問わず、作業対象の状態によって自立的に作業を実行する。 【解決手段】ドローン１４に吊り下げるように人型ロボット１０を搭載した飛行装置１２を用い、当該人型ロボット１０のＡＩ制御によって、ロボットツール２８Ｌ、２８Ｒ、３０ＥＸＡ、３０ＥＸＢ、３０ＥＸＣによる仕事制御を実行する。これにより、作業員が実行するには危険な、高所や劣悪な環境下においても、危険回避のための対策を施すことなく、ドローン１４の飛行機能によって、対象物（風力発電設備２０の回転翼２２Ａ）の近くまで移動させるだけで、細かい作業はＡＩ制御によって実行することができる。 【選択図】図１

Inventors

  • 孫 正義

Assignees

  • ソフトバンクグループ株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (5)

  1. ドローンに取り付けられたロボットを対象物に対峙させ、前記対象物に対する作業を実行させるロボットの制御システムであって、 少なくとも作業の対象物の位置を特定するセンサと、 前記対象物に対する仕事種を判定する判定部と、 前記判定部で判定された仕事種に対応するツールを前記ロボットに装着させる動作を制御し、前記センサの検出結果に基づいて前記仕事種に応じた作業を制御する制御部と、 を有するロボットの制御システム。
  2. 前記ロボットが、人型ロボットである、請求項１記載のロボットの制御システム。
  3. 前記判定部が、前記ツールに搭載された、前記対象物の画像を撮影して当該対象物の種類を識別するカメラ、及び、前記対象物の位置を特定するモーションプロセシングユニットを備えたセンサ部からの情報で判定する、請求項１記載のロボットの制御システム。
  4. 三次元的に稼働する腕部の手首部位で着脱可能であり、対象物に対する仕事種に応じてツールを装着し、前記対象物に対する仕事を実行する飛行装置であって、 推進力により所定位置までの飛行、及び対象物に対峙した状態でのホバリングが可能なドローンと、 前記ドローンに取り付けられ、少なくとも作業の対象物及び前記ツールの位置を特定するセンシングユニットを備え、前記対象物に対峙した状態で、前記対象物に対する仕事種に応じてツールを装着して作業を自立して実行するロボット部と、 を有する飛行装置。
  5. コンピュータを請求項１～請求項３の何れか１項記載の前記判定部、前記制御部として動作させる、ロボットの制御プログラム。

Description

本発明は、ロボットの制御システム、飛行装置、ロボットの制御プログラムに関する。 作業者が作業対象に近づくことが困難な、高所や劣悪環境下において、ロボットを代用することが提案されている。 特許文献１では、足場を設置したり、高所作業となる点検車輛を使用したりすることなく、構造物の下面に位置し、狭隘な空間や段差を有した被点検面であっても点検することが可能な構造物点検システムが提案されている。特許文献１の構造物点検システムは、飛行ロボットと、遠隔制御装置とを備え、飛行ロボットは、足場を設置したり、高所作業となる点検車輛を使用したりすることなく、構造物の下面に位置し、狭隘な空間や段差を有した被点検面であっても点検することができる。 また、特許文献２には、案内部材に沿って移動する移動ロボットであって、案内部材に接触することで移動ロボットの移動方向を案内部材に沿った方向に制限する接触部と、案内部材に沿った方向の推進力を発生させる推進部と、電線を支持する支持部と、を備える移動ロボットが提案されている。 特開２０２０－７９０２２号公報特開２０２３－１１７２７１号公報 本実施の形態に係るロボットを搭載した飛行装置が風力発電設備に関わる作業を実行しているときの斜視図である。（Ａ）は本実施の形態に係る人型ロボットの正面図、（Ｂ）は本実施の形態に係る人型ロボットの斜視図である。本実施の形態に係る人型ロボットにロボットツールを装着した状態を示す平面図である。本実施の形態に係る人型ロボットの機能構成の一例を概略的に示す図である。人型ロボットの全体の動作に連動し、把持部によって荷物を把持する際の把持制御の手順を示すフローチャートである。ロボットツール適用処理サブルーチンの詳細を示す制御フローチャートである。変形例に係る飛行装置に取り付けられたロボット部の斜視図であり、（Ａ）はアーム２本構造、（Ｂ）はアーム１本構造である。Ｃｅｎｔｒａｌ Ｂｒａｉｎとして機能するコンピュータのハードウェア構成の一例を概略的に示す図である。 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 図１は、本実施の形態に係る飛行装置１２が示されている。飛行装置１２は、ドローン１４と、ロボット部（本実施の形態では人型ロボット１０）を備え、人型ロボット１０は、ドローン１４から吊り下げられた状態で保持されている。 ドローン１２は、自立飛行する飛行物体の一種であり、本体１４Ａと、本体１４Ａの四隅に取り付けられたプロペラ１４Ｂとで構成されており、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）で自分の位置を常に把握しながら自立飛行が可能である。一部又は全部をオペレータの遠隔操作により飛行する場合もある。 なお、ドローン１４に限らず、目的の位置で停止（ホバリング）可能であれば、複数のプロペラが付いたマルチコプターであってもよい。 本体１４Ａは、飛行制御を実行するための駆動系、制御系のデバイスが内蔵されている。また、本体１４Ａを覆うケーシングの下部には、カメラ１４Ｃが搭載され、かつ、脚部を介して、人型ロボット１０を吊り下げた状態で保持するための保持プレート１４Ｄが設けられている。カメラ１４Ｃは、ドローン１４の飛行軌跡をモニタリングする役目を有する。 ここで、ドローン１４に吊り下げされた状態の、本実施の形態の人型ロボット１０は、ドローン１４の飛行により、作業対象（本実施の形態では、風力発電設備２０の回転翼２２Ａ）に接近させることで、例えば、人型ロボット１０が備えるＡＩ（Artificial intelligence）機能によって、作業（例えば、回転翼２２Ａの故障診断、メンテナンス、修理、組み立て等）を実行する。 ここで、ドローン１４は、プロペラ１４Ｂの回転によって揚力及び推進力を得ることができるが、比較的風力が強い環境では、飛行が不安定となる。 この飛行不安定を解消するべく、人型ロボット１０は一対の翼部１０Ａを備えている。ドローン１４は、人型ロボット１０と連携し、対象物（風力発電設備２０の回転翼２２Ａ）へ向かうために推進力を持たせるとき（特に比較的飛行が不安定となる高速飛行中）は、一対の翼部１０Ａを拡げることで、安定した飛行を実現する（図１の矢印Ａ、Ｂで示す、飛行移動中の状態）。 一方、対象物に到着した場合は、推進力は不要であり、揚力で現在位置を保持すればよく、また、作業の邪魔になるため、人型ロボット１０は翼部１０Ａを格納する（図１の矢印Ｃで示す対象物到着及び作業中の状態）。 図２（Ａ）及び（Ｂ）は、ドローン１４に搭載された人型ロボット１０の正面図及び斜視図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、人型ロボット１０は、上半身部２４、下半身部２５及び腕部２６Ｌ、２６Ｒを備え、図１に示す風力発電設備２０のような、高所や劣悪な環境下で作業の対象物（本実施の形態では、風力発電設備２０の回転翼２２Ａ）に対して作業を行う。 言い換えれば、作業員（オペレータ）は、地上面に待機して飛行装置１２に作業を指示（一部操作を含む）するのみであり、高所等へ出向くことが不要となる。 上半身部２４に取り付けられた腕部２６Ｌ、２６Ｒは上半身部２４の左右に回動自在に取り付けられている。また、腕部２６Ｌ、２６Ｒの先端（手首）には作業対象に対して所定の作業を実行するためのロボットツール２８Ｌ、２８Ｒ（詳細後述）が取り付けられている。なお、腕部は２本に限定されるものではなく、１本あるいは３本以上であってもよい。 人型ロボット１は、人型ロボット１０内に実装された制御システム３０(図４参照)によりその駆動が制御される。 （ロボットツール２８Ｌ、２８Ｒの構造） 図３（Ａ）に示される如く、人間で言えば左手に相当する、腕部２６Ｌの先端（手首）に取り付けられたロボットツール２８Ｌは、人間の同様の手の構造とされ（Intelligent Hand System）、主として、ロボットツール２８Ｒでの作業の際に、回転翼２２Ａを押さえる等の補助作業を行う。 また、図３（Ａ）に示される如く、人間で言えば右手に相当する、腕部２６Ｒの先端（手首）に取り付けられたロボットツール２８Ｒは、特定の作業を実行するツールである。 ロボットツール２８Ｌ、２８Ｒは、腕部２６Ｌ、２６Ｒに対して、ユニバーサルジョイント構造で連結されており、それぞれ、三次元的に回転自在に取り付けられている。より詳しくは、手首の回転（ひねり）、及び、手首の上下動作（コッキング）が可能であり、さらに、必要に応じて手首の伸縮動作を可能としてもよい。 また、少なくとも腕部２６Ｒに装着されたロボットツール２８Ｒは、腕部２６Ｒに対して着脱可能であり、後述する、ロボットツール３０ＥＸと取り替えることが可能となっている。 腕部２６Ｒは、指示された作業を実行するためのツールに取り替えられる。一方、腕部２６Ｌは、指示された作業の実行を補助する役目（例えば、回転翼２２Ａを支える、或いは回転翼２２Ａを動かないように押さえる等）を有する補助作業ツールという位置付けとなる。 なお、腕部２６Ｌ、２６Ｒの機能は、左右逆であってもよい。また、腕部２６Ｌに装着されたロボットツール２８Ｌは、本実施の形態では着脱対象としていないが（人の指の動作に特化）、ロボットツール２８Ｒと同様に、着脱可能としてもよい。 （ロボットツール２８Ｌ） 図３に示される如く、本実施の形態に係るロボットツール２８Ｌは、所謂人間の掌に相当する基部として掌部を備え、掌部には、各々複数の関節を備えた５本の指部が取り付けられている。なお、本実施の形態では、ロボットツール２８Ｌの指の数を５本としているが、３本指などの数の異なる指構造であってもよい。 掌部には、掌センサ３２が取り付けられている。本実施の形態に係る掌センサ３２を構成する高解像度カメラは、撮影した画像情報に基づき、撮影された対象物の属性（（形状、大きさ、硬さ、材質等））が何であるかを識別する。 言い換えると、高解像度カメラは、回転翼２２Ａの種類（形状、大きさ、硬さ等）を特定するための情報を取得する役目を有する。 一方、高解像度カメラと共に、本実施の形態の掌センサ３２を構成するＭｏＰＵは、１０００フレーム／秒以上のフレームレートで撮影された回転翼２２Ａの画像から、撮影された回転翼２２Ａの動き（この場合、腕部２６Ｌ、２６Ｒとの間の相対的な動きとなる。）を示す動き情報を、例えば１０００フレーム／秒以上のフレームレートで出力する。なお、移動中の回転翼２２Ａを検知する場合、フレームレートを上げて、固定物（非稼働中の回転翼２２Ａ）を検知する場合、フレームレートを下げるようにしてもよい。 ＭｏＰＵは、回転翼２２Ａの存在位置を示す点の、所定の座標軸に沿った動きのベクトル情報を動き情報として出力する。すなわち、ＭｏＰＵから出力される動き情報には、撮影された回転翼２２Ａの属性を識別するために必要な情報は含まれておらず、当該回転翼２２Ａの中心点（又は重心点）の座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）上の動き（移動方向と移動速度）を示す情報のみが含まれている。 すなわち、ロボットツール２０が回転翼２２Ａに接近するときの軌跡を精度よく案内することができる。 高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ３２から出力された情報は、情報処理装置３４（図４参照）に供給される。情報処理装置３４は、本発明の判定部、及び制御部として機能する。 なお、掌センサ３２（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）は、最も作業に近い場所として示したが、掌に取り付けることが必須ではない。例えば、手の甲や手首に高解像度カメラ及びＭｏＰＵを、取り付けてもよい。また、俯瞰で作業を把握するためには、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを、図３に示す人型ロボット１０の頭部に取り付けるようにしてもよい。さらに、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを複数の位置に取り付けてもよい。 図４に示される如く、情報処理装置３４は、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２３２らの情報により、高精度に回転翼２２Ａの位置を特定し、ロボットツール２８Ｌが把持するときの指部の広がり度合い、掴むときの強度（吸着機能であれば吸着力）等を演算し、腕部２６Ｌ及びロボットツール２８Ｌの微小な動きを、精度よくコントロールすることができる。 （ロボットツール２８Ｒ、及び、ロボットツール３０ＥＸ） 本実施の形態では、回転翼２２Ａに対する仕事種としては点検、修理であり、例えば、重量物把持、ドライバーによる螺子の締め付けや取り外し、汚れ拭き取り等がある。 この場合、ロボットツール２８Ｒで各種仕事に対応する工具を把持して、回転翼２２Ａに対峙することも可能であるが、把持状態の維持制御（把持部と把持している工具との相対位置制御等）の負担が大きい。 そこで、本実施の形態では、腕部２６Ｒに装着された基本ツールであるロボットツール２８Ｒ(図３（Ａ）参照)に代えて、回転翼２２Ａに対する仕事種に応じて、図３（Ｂ）～（Ｃ）に示すように、ロボットツール３０ＥＸ（本実施の形態では、３０ＥＸＡ、３０ＥＸＢ、３０ＥＸＣの３種類）を具備しておき、必要に応じて、ロボットツール２８Ｒから、ロボットツール３０ＥＸ（Ａ～Ｃ）に交換して、回転翼２２Ａの把持とは別の仕事種に応じた仕事を実行する構成とした。 （ロボットツール３０ＥＸの保管例） 図２に示される如く、人型ロボット１０は、上半身部２４の下部（所謂、腰位置）にベルト３５が装着され、ベルト３５には、３個のロボットツール３０ＥＸＡ、３０ＥＸＢ、３０ＥＸＣの各々を着脱可能に保持するホルダ（図示省略）が取り付けられている。 図２では、３個のロボットツール３０ＥＸ（Ａ～Ｃ）としているが、ロボットツール２８Ｒに代えて装着可能なロボットツール３０ＥＸの数