JP7792883B2 - Robot remote operation control device, robot remote operation control method, and program - Google Patents
Robot remote operation control device, robot remote operation control method, and programInfo
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Description
本発明は、ロボット遠隔操作制御装置、ロボット遠隔操作制御方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a robot remote control control device, a robot remote control control method, and a program.
一般的なロボットの場合は、頭部に前方を撮影する撮影装置を備えている(例えば特許文献1参照)。このようなロボットを遠隔操作する場合は、ロボットの頭部に取り付けられた魚眼カメラを用いて、操作者の視点に近い画像を操作者に提示していた(例えば特許文献2参照)。 Generally, robots are equipped with a camera mounted on their heads that captures images of what is in front of them (see, for example, Patent Document 1). When remotely controlling such robots, a fisheye camera attached to the robot's head is used to present the operator with an image close to the operator's viewpoint (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2等に記載の従来の技術では、ロボットの動作中、ロボットの頭部に搭載された画像を操縦に用いた場合、ロボットの身体が操作者の視界を遮ってしまい、物体の操作を正常に行えない場合があった。 However, with the conventional technology described in Patent Document 2 and elsewhere, when an image mounted on the robot's head is used to control the robot while it is in operation, the robot's body can sometimes block the operator's view, making it impossible to operate an object properly.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、操作者の操作に対する違和感を低減できるロボット遠隔操作制御装置、ロボット遠隔操作制御方法、およびプログラムを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a robot remote operation control device, a robot remote operation control method, and a program that can reduce the operator's sense of discomfort when operating the robot.
(1)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御装置は、ロボットを操作者が遠隔操作するロボット遠隔操作制御において、前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得する空間情報センサと、前記ロボットの存在する空間を前記空間情報から再現した空間再現画像を前記操作者に提示する画像出力部と、前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算するロボット姿勢計算部と、前記空間情報と前記ロボット姿勢計算部が計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算し、前記ロボットの身体による空間遮蔽を消した画像を空間再現画像として描画する空間再現画像描画部と、を備えるロボット遠隔操作制御装置である。 (1) In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a robot remote operation control device in which an operator remotely controls a robot, the device comprising: a spatial information sensor that acquires spatial information of the space in which the robot exists; an image output unit that presents the operator with a spatial reproduction image that reproduces the space in which the robot exists from the spatial information; a robot posture calculation unit that calculates the posture of the robot based on a three-dimensional model of the robot and the spatial information; and a spatial reproduction image rendering unit that calculates how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the information calculated by the robot posture calculation unit, and renders an image in which spatial occlusion by the robot's body is removed as a spatial reproduction image.
(2)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御装置は、ロボットを操作者が遠隔操作するロボット遠隔操作制御において、前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得する空間情報センサと、前記ロボットの存在する空間を前記空間情報から再現した空間再現画像を前記操作者に提示する画像出力部と、前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算し、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算するロボット姿勢計算部と、前記空間情報と前記ロボット姿勢計算部が計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算し、前記操作者の任意の視点の画像を空間再現画像として描画する空間再現画像描画部と、を備えるロボット遠隔操作制御装置である。 (2) In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a robot remote operation control device in which an operator remotely controls a robot, the robot remote operation control device comprising: a spatial information sensor that acquires spatial information of the space in which the robot exists; an image output unit that presents the operator with a spatial reproduction image that reproduces the space in which the robot exists from the spatial information; a robot posture calculation unit that calculates the posture of the robot based on a three-dimensional model of the robot and the spatial information, and calculates how the robot appears from the operator's viewpoint; and a spatial reproduction image rendering unit that calculates how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the information calculated by the robot posture calculation unit, and renders an image from any viewpoint of the operator as a spatial reproduction image.
(3)また、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御装置は、前記空間再現画像描画部が、前記空間情報と前記ロボット姿勢計算部が計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算して、前記ロボットの身体が前記操作者の視界を遮蔽しているか否かを判別し、前記ロボットの身体が前記操作者の視界を遮蔽している場合に、前記操作者の任意の視点の画像を空間再現画像として描画する、上記(1)に記載のロボット遠隔操作制御装置である。 (3) Furthermore, a robot remote operation control device according to one aspect of the present invention is the robot remote operation control device described in (1) above, in which the spatial reproduction image rendering unit calculates how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the information calculated by the robot posture calculation unit, determines whether the robot's body is blocking the operator's view, and, if the robot's body is blocking the operator's view, renders an image from any viewpoint of the operator as a spatial reproduction image.
(4)また、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御装置は、前記ロボットを操作する操作者の状態の操作者状態情報を取得する情報取得部を更に備え、前記ロボット姿勢計算部は、前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報センサと前記操作者状態情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算する、上記(1)から(3)のうちのいずれか1つに記載のロボット遠隔操作制御装置である。 (4) Furthermore, a robot remote operation control device according to one aspect of the present invention is a robot remote operation control device described in any one of (1) to (3) above, further comprising an information acquisition unit that acquires operator status information on the status of an operator operating the robot, and the robot posture calculation unit calculates the posture of the robot based on a three-dimensional model of the robot, the spatial information sensor, and the operator status information.
(5)また、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御装置は、前記空間情報センサが、位置が既知であり、時系列にデータを取得し、タイムスタンプを付与する、上記(1)から(4)のうちのいずれか1つに記載のロボット遠隔操作制御装置である。 (5) Furthermore, a robot remote operation control device according to one aspect of the present invention is a robot remote operation control device described in any one of (1) to (4) above, in which the spatial information sensor has a known position, acquires data in a time series, and assigns a timestamp.
(6)また、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御装置は、前記空間再現画像描画部が、前記空間情報と教師データである前記操作者の視点の画像を用いて学習したモデルを用いて、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算する、上記(1)から(5)のうちのいずれか1つに記載のロボット遠隔操作制御装置である。 (6) Furthermore, a robot remote operation control device according to one aspect of the present invention is a robot remote operation control device described in any one of (1) to (5) above, in which the spatial reproduction image rendering unit calculates how the robot appears from the operator's viewpoint using a model learned using the spatial information and images from the operator's viewpoint, which are training data.
(7)また、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御装置は、前記操作者状態情報に基づき前記ロボットの操作量を決定する操作量決定部、を更に備える、上記(4)に記載のロボット遠隔操作制御装置である。 (7) Furthermore, a robot remote operation control device according to one aspect of the present invention is the robot remote operation control device described in (4) above, further comprising an operation amount determination unit that determines the operation amount of the robot based on the operator state information.
(8)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御方法は、ロボットを操作者が遠隔操作するロボット遠隔操作制御装置が、前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得し、前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算し、前記空間情報と前記ロボットの姿勢を計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算し、前記ロボットの身体による空間遮蔽を消した画像を空間再現画像として描画して前記操作者に提示する、ロボット遠隔操作制御方法である。 (8) To achieve the above-mentioned object, one aspect of the present invention provides a robot remote operation control method in which a robot remote operation control device, in which an operator remotely controls a robot, acquires spatial information of a space in which the robot exists, calculates the posture of the robot based on a three-dimensional model of the robot and the spatial information, calculates how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the calculated posture of the robot, and renders an image in which spatial occlusion by the robot's body has been eliminated as a spatial reproduction image and presents it to the operator.
(9)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るロボット遠隔操作制御方法は、ロボットを操作者が遠隔操作するロボット遠隔操作制御装置が、前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得し、前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算し、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算し、前記空間情報と前記ロボットの姿勢を計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算し、前記操作者の任意の視点の画像を空間再現画像として描画して前記操作者に提示する、ロボット遠隔操作制御方法である。 (9) In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a robot remote operation control method in which a robot remote operation control device, in which an operator remotely controls a robot, acquires spatial information of a space in which the robot exists, calculates the posture of the robot based on a three-dimensional model of the robot and the spatial information, calculates how the robot will appear from the operator's viewpoint, calculates how the robot will appear from the operator's viewpoint based on the spatial information and the calculated posture of the robot, and renders an image from any viewpoint of the operator as a spatial reproduction image and presents it to the operator.
(10)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプログラムは、ロボットを操作者が遠隔操作するロボット遠隔操作制御装置のコンピュータに、前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得させ、前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算させ、前記空間情報と前記ロボットの姿勢を計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算させ、前記ロボットの身体による空間遮蔽を消した画像を空間再現画像として描画して前記操作者に提示させる、プログラムである。 (10) To achieve the above object, one aspect of the present invention provides a program that causes a computer of a robot remote control control device, which is used by an operator to remotely control a robot, to acquire spatial information about the space in which the robot exists, calculate the posture of the robot based on a three-dimensional model of the robot and the spatial information, calculate how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the calculated posture of the robot, and render an image in which spatial occlusion by the robot's body has been eliminated as a spatial reproduction image and present it to the operator.
(11)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプログラムは、ロボットを操作者が遠隔操作するロボット遠隔操作制御装置のコンピュータに、前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得させ、前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算し、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算させ、前記空間情報と前記ロボットの姿勢を計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算させ、前記操作者の任意の視点の画像を空間再現画像として描画して前記操作者に提示させる、プログラムである。 (11) In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a program that causes a computer of a robot remote operation control device, in which an operator remotely controls a robot, to acquire spatial information of the space in which the robot exists, calculate the posture of the robot based on a three-dimensional model of the robot and the spatial information, calculate how the robot appears from the operator's viewpoint, calculate how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the calculated posture of the robot, and render an image from any viewpoint of the operator as a spatial reproduction image and present it to the operator.
上述した(1)~(11)によれば、ロボットの身体による遮蔽を消去することにより、操作者の操作に対する違和感を低減できる。 According to (1) to (11) above, by eliminating the obstruction caused by the robot's body, the operator's sense of discomfort when operating the robot can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「XXに基づいて」とは、「少なくともXXに基づく」ことを意味し、XXに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「XXに基づいて」とは、XXを直接に用いる場合に限定されず、XXに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「XX」は、任意の要素(例えば、任意の情報)である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, the scale of each component is appropriately changed so that each component can be recognized.
In all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals are used for components having the same functions, and repeated explanations will be omitted.
Furthermore, in this application, "based on XX" means "based on at least XX," and includes cases where it is based on other elements in addition to XX. Furthermore, "based on XX" is not limited to cases where XX is used directly, but also includes cases where it is based on XX that has been calculated or processed. "XX" is any element (for example, any information).
[概要]
本実施形態では、ロボットを遠隔操作する場合、ロボットの身体(例えばハンドやエンドエフェクタ)によって作業対象の対象物体等が遮られても、遮られてないように精製した画像を操作者に提供する。提供する画像は、既知情報であるロボットの姿勢、ロボットの三次元モデル情報、撮影装置の取り付け位置情報等を用いて合成する。
本実施形態によれば、ロボットの身体による遮蔽を消去することにより、操作者の操作に対する違和感を低減することができる。
[overview]
In this embodiment, when a robot is remotely operated, even if the robot's body (e.g., a hand or end effector) blocks the target object being worked on, an image that appears unblocked is provided to the operator. The image provided is synthesized using known information such as the robot's posture, three-dimensional model information of the robot, and information on the installation position of the imaging device.
According to this embodiment, by eliminating the obstruction caused by the robot's body, it is possible to reduce the sense of discomfort felt by the operator when operating the robot.
[ロボット遠隔操作制御システムの構成]
ロボット遠隔操作制御システムの構成例を説明する。
図1は、本実施形態に係るロボット遠隔操作制御システムの構成例を示す図である。図1に示すように、ロボット遠隔操作制御システム9は、例えば、ロボット1と、第2撮影部2(空間情報センサ)と、HMD3と、操作検出部4と、ロボット遠隔操作制御装置5と、ロボットモデル記憶部6を備える。
[Configuration of robot remote operation control system]
An example of the configuration of a robot remote operation control system will be described.
1 is a diagram showing an example of the configuration of a robot remote operation control system according to this embodiment. As shown in Fig. 1, the robot remote operation control system 9 includes, for example, a robot 1, a second image capturing unit 2 (spatial information sensor), an HMD 3, an operation detection unit 4, a robot remote operation control device 5, and a robot model storage unit 6.
ロボット1は、例えば、第1撮影部11(空間情報センサ)と、センサ12(空間情報センサ)と、アーム13と、エンドエフェクタ14と、駆動部15を備える。 The robot 1 includes, for example, a first image capture unit 11 (spatial information sensor), a sensor 12 (spatial information sensor), an arm 13, an end effector 14, and a drive unit 15.
ロボット遠隔操作制御装置5は、例えば、取得部51と、操作量決定部52と、ロボット姿勢計算部53と、空間再現画像描画部54と、制御部55と、記憶部56と、画像出力部57を備える。
取得部51は、例えば、画像取得部511と、センサ情報取得部512と、操作者情報取得部513(情報取得部)を備える。
The robot remote operation control device 5 includes, for example, an acquisition unit 51 , an operation amount determination unit 52 , a robot posture calculation unit 53 , a spatial reproduction image drawing unit 54 , a control unit 55 , a memory unit 56 , and an image output unit 57 .
The acquisition unit 51 includes, for example, an image acquisition unit 511, a sensor information acquisition unit 512, and an operator information acquisition unit 513 (information acquisition unit).
ロボット1は、例えば、片腕アームロボット、双腕アームロボット、および多腕アームロボット、アームロボット等のうちのいずれかである。 Robot 1 is, for example, a single-arm robot, a double-arm robot, a multi-arm robot, an arm robot, etc.
第1撮影部11は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)撮影装置またはCMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)撮影装置である。第1撮影部11は、例えば、魚眼レンズまたは広角レンズ等を備える。第1撮影部11は、例えば、ロボット1の頭部やエンドエフェクタ14に取り付けられている。第1撮影部11は、例えば、RGB(赤緑青)画像を撮影するRGBカメラと深度画像を撮影する深度カメラを備えている。第1撮影部11が撮影する画像は、ロボットの存在する空間の空間情報である。なお、ロボット1に取り付けられている第1撮影部11の位置は、既知であり、例えばロボットモデル記憶部6に記憶されている。第1撮影部11は、時系列にデータを取得し、タイムスタンプを付与する。 The first image capture unit 11 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image capture device or a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image capture device. The first image capture unit 11 is equipped with, for example, a fisheye lens or a wide-angle lens. The first image capture unit 11 is attached, for example, to the head or end effector 14 of the robot 1. The first image capture unit 11 is equipped with, for example, an RGB camera that captures RGB (red-green-blue) images and a depth camera that captures depth images. The images captured by the first image capture unit 11 are spatial information of the space in which the robot exists. The position of the first image capture unit 11 attached to the robot 1 is known and is stored, for example, in the robot model storage unit 6. The first image capture unit 11 acquires data in chronological order and assigns a timestamp.
センサ12は、例えば6軸センサである。また、センサ12は、アーム13の各関節や、エンドエフェクタ14の各関節の関節角度を検出する。センサ12は、ロボット1の関節に取り付けられている関節トルクセンサである。このように、センサ12は、ロボット1が使用するセンサ情報を検出する。なお、第1撮影部11もセンサ12の1つであってもよい。センサ12は、時系列にデータを取得し、タイムスタンプを付与する。 The sensor 12 is, for example, a six-axis sensor. The sensor 12 also detects the joint angles of each joint of the arm 13 and each joint of the end effector 14. The sensor 12 is a joint torque sensor attached to the joints of the robot 1. In this way, the sensor 12 detects sensor information used by the robot 1. Note that the first image capture unit 11 may also be one of the sensors 12. The sensor 12 acquires data in chronological order and assigns a timestamp.
アーム13は、先端にエンドエフェクタ14が接続されている。 An end effector 14 is connected to the tip of the arm 13.
エンドエフェクタ14は、少なくとも2つの指部を備える。エンドエフェクタ14が備える指の数は、3つ以上であってもよい。 The end effector 14 has at least two fingers. The end effector 14 may have three or more fingers.
第2撮影部2は、例えばロボット1の作業環境に設置されている。第2撮影部2は、例えば、RGB(赤緑青)画像を撮影するRGBカメラと深度画像を撮影する深度カメラを備えている。第2撮影部2が撮影する画像は、ロボットの存在する空間の空間情報である。なお、第2撮影部2の設置位置は、既知であり、例えばロボットモデル記憶部6に記憶されている。第2撮影部2は、時系列にデータを取得し、タイムスタンプを付与する。 The second image capture unit 2 is installed, for example, in the working environment of the robot 1. The second image capture unit 2 is equipped, for example, with an RGB camera that captures RGB (red-green-blue) images and a depth camera that captures depth images. The images captured by the second image capture unit 2 are spatial information of the space in which the robot exists. The installation position of the second image capture unit 2 is known and is stored, for example, in the robot model storage unit 6. The second image capture unit 2 acquires data in chronological order and assigns a timestamp.
HMD3は、操作者が頭部に装着する、例えばヘッドマウントディスプレイである。HMD3は、例えば、操作者に画像を提示する画像表示部31と、操作者の視線を検出する視線検出部32と、ロボット遠隔操作制御装置5と情報の送受信を行う通信部(不図示)等を備える。 The HMD 3 is, for example, a head-mounted display worn by the operator on the head. The HMD 3 includes, for example, an image display unit 31 that presents images to the operator, a gaze detection unit 32 that detects the operator's gaze, and a communication unit (not shown) that transmits and receives information to and from the robot remote operation control device 5.
操作検出部4は、操作者の操作指示を検出する。操作検出部4は、例えば、データグローブ等である。 The operation detection unit 4 detects operation instructions from the operator. The operation detection unit 4 is, for example, a data glove.
ロボットモデル記憶部6は、例えばロボット1の三次元形状モデル(含む寸法等)を記憶する。 The robot model storage unit 6 stores, for example, a three-dimensional shape model of the robot 1 (including dimensions, etc.).
ロボット遠隔操作制御装置5は、ロボットの存在する空間の空間情報と、ロボット1を操作する操作者の状態を示す操作者状態情報と、ロボットモデルとを用いて、ロボット1の身体による空間遮蔽を消した画像を空間再現画像として描画する。 The robot remote operation control device 5 uses spatial information about the space in which the robot exists, operator status information indicating the status of the operator operating the robot 1, and a robot model to render an image in which spatial occlusion caused by the body of the robot 1 has been eliminated as a spatial reproduction image.
画像取得部511は、第1撮影部11が撮影した画像と、第2撮影部2が撮影した画像を取得する。 The image acquisition unit 511 acquires images captured by the first image capture unit 11 and the second image capture unit 2.
センサ情報取得部512は、センサ12からセンサ12が検出したエンドエフェクタ14の各関節の関節角度を取得する。なお、センサ情報取得部512が、なお、撮影部(第1撮影部11、第2撮影部2)が撮影した画像をセンサ情報として取得してもよい。あるいは、センサ情報取得部512は、操作検出部4が検出した操作者状態情報をセンサ情報として取得してもよい。 The sensor information acquisition unit 512 acquires the joint angles of each joint of the end effector 14 detected by the sensor 12 from the sensor 12. The sensor information acquisition unit 512 may also acquire images captured by the image capture unit (first image capture unit 11, second image capture unit 2) as sensor information. Alternatively, the sensor information acquisition unit 512 may acquire operator state information detected by the operation detection unit 4 as sensor information.
操作者情報取得部513は、例えば、操作検出部4から、ロボット1を操作する操作者の状態の操作者状態情報を取得する。操作者状態情報によって、ロボット1をどのように動作させたいか、またはどのようにロボット1に動作してほしいかが分かる。なお、操作者情報取得部513は、視線検出部32が検出した視線情報も取得するようにしてもよい。 The operator information acquisition unit 513 acquires operator status information about the status of the operator operating the robot 1, for example, from the operation detection unit 4. The operator status information indicates how the operator wants the robot 1 to operate, or how the operator wants the robot 1 to operate. The operator information acquisition unit 513 may also acquire gaze information detected by the gaze detection unit 32.
操作量決定部52は、操作者状態情報に基づいてロボット1の操作量を決定する。 The operation amount determination unit 52 determines the operation amount of the robot 1 based on the operator state information.
ロボット姿勢計算部53は、ロボット1の三次元モデルと、センサ情報取得部512が取得した情報を用いてロボットの姿勢を計算する。または、ロボット姿勢計算部53は、ロボット1の三次元モデルと、センサ情報取得部512が取得した情報と、操作者情報取得部513が取得した情報を用いてロボットの姿勢を計算する。 The robot posture calculation unit 53 calculates the posture of the robot using a three-dimensional model of the robot 1 and information acquired by the sensor information acquisition unit 512. Alternatively, the robot posture calculation unit 53 calculates the posture of the robot using a three-dimensional model of the robot 1, information acquired by the sensor information acquisition unit 512, and information acquired by the operator information acquisition unit 513.
空間再現画像描画部54は、空間情報と、ロボット姿勢計算部53が計算した情報から、操作者視点のロボットの見え方を計算し、ロボット1の身体が操作者の視界を遮っているか否かを判別する。ロボット1の身体が操作者の視界を遮っている場合、空間再現画像描画部54は、空間情報と、ロボット姿勢計算部53が計算した情報から、ロボット1の身体による空間遮蔽を消した画像を空間再現画像として描画する。空間再現画像描画部54は、生成した画像をHMD3に提供する。 The spatial reproduction image drawing unit 54 calculates how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the information calculated by the robot posture calculation unit 53, and determines whether the body of robot 1 is blocking the operator's view. If the body of robot 1 is blocking the operator's view, the spatial reproduction image drawing unit 54 draws an image from which the spatial occlusion caused by the body of robot 1 has been removed as a spatial reproduction image based on the spatial information and the information calculated by the robot posture calculation unit 53. The spatial reproduction image drawing unit 54 provides the generated image to the HMD 3.
制御部55は、操作量決定部52が決定した操作量に基づいて、ロボット1の動作を制御する。 The control unit 55 controls the operation of the robot 1 based on the operation amount determined by the operation amount determination unit 52.
記憶部56は、例えば、ロボット1の制御に必要な値、プログラム等を記憶する。記憶部56は、取得された情報を一時的に記憶する。 The memory unit 56 stores, for example, values, programs, etc. necessary for controlling the robot 1. The memory unit 56 temporarily stores acquired information.
画像出力部57は、ロボットの存在する空間を空間情報から再現した空間再現画像を操作者に見せるために、HMD3に出力する。 The image output unit 57 outputs a spatial reproduction image, which recreates the space in which the robot exists from the spatial information, to the HMD 3 so that the operator can see it.
[ロボットの構成例]
まず、ロボットの例と、カメラの設置箇所の例を説明する。
図2は、本実施形態に係るロボットの例とカメラの設置箇所の例を示す図である。
ロボット1は、例えば、ボディ16、頭部17、アーム13(13L、13R)、ハンド(エンドエフェクタ)14(14L、14R)を備える。なお、以下の説明では、エンドエフェクタ14を、ハンド14とも言う。
ハンド14は、例えば掌の甲側の手首に第1撮影部11a、11bが設置されている。頭部17は、第1撮影部11c、11dを備える。
また、ロボット1の作業空間に、第2撮影部2が設置されている。
[Robot configuration example]
First, an example of a robot and an example of a camera installation location will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a robot according to this embodiment and an example of the installation location of a camera.
The robot 1 includes, for example, a body 16, a head 17, arms 13 (13L, 13R), and hands (end effectors) 14 (14L, 14R). In the following description, the end effectors 14 are also referred to as hands 14.
The hand 14 has first image capturing units 11a and 11b attached to the wrist on the back side of the palm, for example. The head 17 has first image capturing units 11c and 11d.
In addition, a second imaging unit 2 is installed in the working space of the robot 1 .
なお、ロボット1の頭部の第1撮影部11c、11dが、第2撮影部2であってもよい。
なお、図2に示した例では、ハンド14が指部を5つ備える例を示したが、指部は2つ以上であればよい。また、図2では、両腕のロボットの例を示したが、片腕であってもよい。また、撮影部の数は一例であり、これに限らない。また、撮影部は、掌、指先、手首の全のうち、少なくとも1つであってもよく、ハンド14に複数備えていてもよい。
The first image capturing units 11 c and 11 d on the head of the robot 1 may be the second image capturing unit 2 .
In the example shown in Fig. 2, the hand 14 has five fingers, but the number of fingers may be two or more. Also, in Fig. 2, an example of a robot with two arms is shown, but the robot may have one arm. The number of image capturing units is merely an example and is not limited to this. The image capturing unit may be at least one of the palm, fingertips, and wrist, or multiple units may be provided on the hand 14.
[取得するデータ形式]
次に、ロボット遠隔操作制御装置5が取得するデータ形式例を説明する。
図3は、本実施形態に係る関節角度情報のデータ形式例を示す図である。図3のように、関節角度情報には、タイムスタンプが関連付けられている。
図4は、本実施形態に係る画像情報のデータ形式例を示す図である。図4のように、画像情報には、タイムスタンプが関連付けられている。
なお、関節角度情報、画像情報は、記憶部56が、例えば一時的に記憶する。
[Data format to be acquired]
Next, an example of the format of data acquired by the robot remote operation control device 5 will be described.
3 is a diagram showing an example of a data format of joint angle information according to this embodiment. As shown in FIG. 3, a timestamp is associated with the joint angle information.
4 is a diagram showing an example of the data format of image information according to this embodiment. As shown in FIG. 4, a timestamp is associated with the image information.
The joint angle information and image information are stored, for example, temporarily, in the storage unit 56 .
[操作量決定部が行う処理例]
次に、操作量決定部52が行う処理の例を説明する。
操作量決定部52は、操作者情報取得部513が取得した操作者状態情報に基づいて、ロボット1の操作量を決定する。なお、操作量決定部52は、例えば、画像取得部511が取得した画像を用いて、対象物体、対象物体の位置、対象物体の形状等を推定して、推定した対象物体に関する情報も用いてロボット1の操作量を決定するようにしてもよい。また、操作量決定部52は、操作者情報取得部513が取得した操作者状態情報に基づいて、作業に関するタクソノミー情報(例えば参考文献1参照)を推定し、推定したタクソノミー情報も用いてロボット1の操作量を決定するようにしてもよい。
[Example of processing performed by the manipulated variable determination unit]
Next, an example of the processing performed by the operation amount determiner 52 will be described.
The operation amount determination unit 52 determines the operation amount of the robot 1 based on the operator state information acquired by the operator information acquisition unit 513. Note that the operation amount determination unit 52 may, for example, estimate the target object, its position, its shape, etc., using the image acquired by the image acquisition unit 511, and determine the operation amount of the robot 1 using the estimated information about the target object as well. Furthermore, the operation amount determination unit 52 may estimate taxonomy information (see, for example, Reference 1) related to the task based on the operator state information acquired by the operator information acquisition unit 513, and determine the operation amount of the robot 1 using the estimated taxonomy information as well.
参考文献1;Thomas Feix, Javier Romero,他,“The GRASP Taxonomy of Human GraspTypes” IEEE Transactions on Human-Machine Systems ( Volume: 46, Issue: 1, Feb.2016),IEEE,p66-77 Reference 1: Thomas Feix, Javier Romero, et al., “The GRASP Taxonomy of Human GraspTypes” IEEE Transactions on Human-Machine Systems (Volume: 46, Issue: 1, Feb.2016), IEEE, p66-77
[ロボット姿勢計算部が行う処理例]
次に、ロボット姿勢計算部53が行う処理の例を説明する。
ロボット姿勢計算部53は、センサ情報取得部512が取得した関節角度情報(含むタイムスタンプ)と、ロボットモデル記憶部6が記憶する三次元形状モデルを用いて、ロボット1の姿勢を例えば所定時間毎に計算する。なお、ロボット姿勢計算部53は、作業に応じてアーム13やエンドエフェクタ14の姿勢を計算し、例えばボディ16や頭部17等の姿勢を計算しなくてもよい。
[Example of processing performed by the robot posture calculation unit]
Next, an example of the processing performed by the robot posture calculation unit 53 will be described.
The robot posture calculation unit 53 calculates the posture of the robot 1, for example, at predetermined time intervals, using the joint angle information (including timestamps) acquired by the sensor information acquisition unit 512 and the three-dimensional shape model stored in the robot model storage unit 6. Note that the robot posture calculation unit 53 calculates the posture of the arm 13 and the end effector 14 depending on the task, and does not necessarily need to calculate the posture of the body 16, head 17, etc.
[空間再現画像描画部が行う処理例]
次に、空間再現画像描画部54が行う処理の例を説明する。
図5は、本実施形態に係る空間再現画像描画部が行う処理の例を説明するための図である。空間再現画像描画部54は、空間情報とロボット姿勢情報から、ロボット1の身体による空間遮蔽を消した画像を空間再現画像として描画する。より具体的には、まず、空間再現画像描画部54は、操作者の視点におけるロボットの見え方を計算する。空間再現画像描画部54は、計算した操作者の視点におけるロボットの見え方が、操作者の視界を遮っている場合、取得された画像を用いて、視界が遮られてない画像に変換して提示する。
[Example of processing performed by the spatial reproduction image rendering unit]
Next, an example of the processing performed by the spatial reproduction image drawing unit 54 will be described.
5 is a diagram illustrating an example of processing performed by the spatial reproduction image rendering unit according to this embodiment. The spatial reproduction image rendering unit 54 renders, as a spatial reproduction image, an image in which spatial occlusion by the body of the robot 1 has been eliminated, based on the spatial information and the robot posture information. More specifically, the spatial reproduction image rendering unit 54 first calculates how the robot appears from the operator's viewpoint. If the calculated appearance of the robot from the operator's viewpoint obstructs the operator's view, the spatial reproduction image rendering unit 54 uses the acquired image to convert it into an image in which the view is not obstructed, and presents it.
なお、空間再現画像描画部54は、学習済みモデルを備えるようにしてもよい。図6は、本実施形態に係る空間再現画像描画部が備えるモデルの入出力の例を示す図である。
モデル541は、予め画像情報と関節角度情報とロボットモデル情報を入力して、提供画像を教師データとして提供画像を出力するように学習さえるようにしてもよい。そして、空間再現画像描画部54は、操作時に学習済みモデルに画像情報と関節角度情報とロボットモデル情報を入力して、提供画像を出力させるようにしてもよい。なお、モデルは、例えばDNN(Deep Neural Network)やRNN(Recurrent Neural Network)等のネットワークで構成されていてもよい。
The spatial reproduction image drawing unit 54 may be provided with a trained model. Fig. 6 is a diagram showing an example of input and output of a model provided in the spatial reproduction image drawing unit according to this embodiment.
The model 541 may be trained by inputting image information, joint angle information, and robot model information in advance, and outputting a provided image using the provided image as training data. The spatial reproduction image rendering unit 54 may input image information, joint angle information, and robot model information to the trained model during operation, and output a provided image. The model may be configured using a network such as a deep neural network (DNN) or a recurrent neural network (RNN).
[処理手順例]
次に、ロボット遠隔操作制御システム9が行う処理手順例を説明する。図7は、本実施形態に係るロボット遠隔操作制御システムが行う処理手順のフローチャートである。
[Example of processing procedure]
Next, a description will be given of an example of a processing procedure performed by the robot remote operation control system 9. Fig. 7 is a flowchart of a processing procedure performed by the robot remote operation control system according to this embodiment.
(ステップS1)画像取得部511は、第1撮影部11が撮影した画像と、第2撮影部2が撮影した画像を取得する。 (Step S1) The image acquisition unit 511 acquires the image captured by the first image capture unit 11 and the image captured by the second image capture unit 2.
(ステップS2)センサ情報取得部512は、センサ12が検出したセンサ情報(含む関節角度情報)を取得する。 (Step S2) The sensor information acquisition unit 512 acquires sensor information (including joint angle information) detected by the sensor 12.
(ステップS3)操作者情報取得部513は、HMD3と操作検出部4から操作者状態情報を取得する。 (Step S3) The operator information acquisition unit 513 acquires operator status information from the HMD 3 and the operation detection unit 4.
(ステップS4)ロボット姿勢計算部53は、センサ情報取得部512が取得した情報に基づいて、ロボット1の姿勢を計算する。なお、ロボット姿勢計算部53は、操作者状態情報に基づいて、ロボット1の姿勢を計算するようにしてもよい。または、ロボット姿勢計算部53は、センサ情報取得部512が取得した情報と、操作者状態情報に基づいて、ロボット1の姿勢を計算するようにしてもよい。 (Step S4) The robot posture calculation unit 53 calculates the posture of the robot 1 based on the information acquired by the sensor information acquisition unit 512. Note that the robot posture calculation unit 53 may also calculate the posture of the robot 1 based on operator status information. Alternatively, the robot posture calculation unit 53 may calculate the posture of the robot 1 based on the information acquired by the sensor information acquisition unit 512 and the operator status information.
(ステップS5)空間再現画像描画部54は、取得した情報、ロボットの三次元形状モデルを用いて、操作者の視点におけるロボットの見え方を計算する。 (Step S5) The spatial reproduction image rendering unit 54 uses the acquired information and the three-dimensional shape model of the robot to calculate how the robot will appear from the operator's viewpoint.
(ステップS6)空間再現画像描画部54は、計算した操作者の視点におけるロボットの見え方において、操作者の視界をロボット1の身体(アーム13、エンドエフェクタ14、頭部17、ボディ等)が遮っているか否かを判別する。空間再現画像描画部54は、作者の視界をロボット1の身体が遮っている場合(ステップS6;YES)、ステップS7の処理に進める。空間再現画像描画部54は、作者の視界をロボット1の身体が遮っていない場合(ステップS6;NO)、ステップS9の処理に進める。 (Step S6) The spatial reproduction image drawing unit 54 determines whether the body of the robot 1 (arm 13, end effector 14, head 17, body, etc.) is blocking the operator's field of view in the calculated view of the robot from the operator's viewpoint. If the body of the robot 1 is blocking the creator's field of view (Step S6; YES), the spatial reproduction image drawing unit 54 proceeds to processing of Step S7. If the body of the robot 1 is not blocking the creator's field of view (Step S6; NO), the spatial reproduction image drawing unit 54 proceeds to processing of Step S9.
(ステップS7)空間再現画像描画部54は、取得された画像を、操作者の視点の画像に変換する。なお、空間再現画像描画部54は、例えば学習済みのモデルを用いて、取得された画像を、操作者の視点の画像に変換するようにしてもよい。 (Step S7) The spatial reproduction image rendering unit 54 converts the acquired image into an image from the operator's viewpoint. Note that the spatial reproduction image rendering unit 54 may convert the acquired image into an image from the operator's viewpoint, for example, using a trained model.
(ステップS8)空間再現画像描画部54は、取得した画像に基づいて生成した操作者の視点における見え方の画像に変換した画像を合成することで、ロボット1の身体による遮蔽を消すように操作者の視点の画像を合成する。 (Step S8) The spatial reproduction image rendering unit 54 synthesizes an image from the operator's viewpoint so as to eliminate occlusion by the robot 1's body by synthesizing an image converted from the acquired image into an image of how it would appear from the operator's viewpoint.
(ステップS9)ロボット1の身体が操作者の視界を遮っていない場合、空間再現画像描画部54は、取得した画像に基づいて生成した操作者の視点における見え方の画像を、画像出力部57によって操作者に提供する。ロボット1の身体が操作者の視界を遮っている場合、空間再現画像描画部54は、取得した画像に基づいて生成した操作者の視点における見え方の画像に変換した画像を合成した画像を、画像出力部57によって操作者に提供する。 (Step S9) If the body of the robot 1 does not obstruct the operator's field of view, the spatial reproduction image drawing unit 54 provides the operator with an image of how it appears from the operator's viewpoint, generated based on the acquired image, via the image output unit 57. If the body of the robot 1 obstructs the operator's field of view, the spatial reproduction image drawing unit 54 provides the operator with an image of how it appears from the operator's viewpoint, generated based on the acquired image and converted into an image of how it appears from the operator's viewpoint, via the image output unit 57.
なお、図7に示した操作手順は一例であり、これに限らない。例えば、ステップS1~S3の処理は、この順に限らず、または同時に並行に行ってもよい。 Note that the operational procedure shown in Figure 7 is an example and is not limited to this. For example, the processing of steps S1 to S3 does not have to be in this order, or may be performed simultaneously in parallel.
[操作者の視界を遮っているか否かの判別方法]
ここで、操作者の視界を遮っているか否かの判別方法の一例を説明する。
ロボット遠隔操作制御装置5は、対象物体を把持する前、撮影された画像から、対象物体の位置や状態を把握することができる。また、ロボット遠隔操作制御装置5は、センサ情報取得部512が取得する情報、ロボットモデル記憶部6が記憶するロボット1の三次元モデルから、ロボットの姿勢等を把握できる。
[Method for determining whether the operator's field of vision is obstructed]
Here, an example of a method for determining whether or not the operator's field of vision is obstructed will be described.
The robot remote operation control device 5 can grasp the position and state of the target object from the captured image before grasping the target object. The robot remote operation control device 5 can also grasp the posture of the robot from the information acquired by the sensor information acquisition unit 512 and the three-dimensional model of the robot 1 stored in the robot model storage unit 6.
ロボット遠隔操作制御装置5は、これらの情報とロボット1の三次元モデルと撮影された画像を用いて、操作者の視界の画像を作成する。ロボット遠隔操作制御装置5は、対象物体の位置、ロボット1のアーム13、エンドエフェクタ14の位置や姿勢の情報に基づいて、生成した操作者の視界の画像において、操作者の視界をロボット1の身体を遮っているか否かを判別する。 The robot remote operation control device 5 uses this information, a three-dimensional model of the robot 1, and the captured image to create an image of the operator's field of view. Based on information on the position of the target object and the position and orientation of the robot 1's arm 13 and end effector 14, the robot remote operation control device 5 determines whether the body of the robot 1 is blocking the operator's field of view in the generated image of the operator's field of view.
図8は、ロボットの腕が操作者の視線を遮っている状態の画像例を示す図である。図8は、ロボット1の腕、ハンドが作業を行っている状態を、ロボットの三次元モデルを用いて描画した画像の一例である。例えば、腕やハンドによって対象物体が遮られることで、操作者の視線を遮っている状態の例である。 Figure 8 shows an example image of a state in which the arm of a robot blocks the line of sight of an operator. Figure 8 is an example of an image drawn using a three-dimensional model of the robot, showing the arm and hand of robot 1 performing a task. For example, this is an example of a state in which the arm or hand blocks the line of sight of the operator by blocking the target object.
図9は、ロボットの腕が操作者の視線を遮っている状態の画像例を示すイメージ図である。図9の例では、右のハンド14Rによって対象物体objが遮られている。このように、操作者の視界が遮られた画像を提供されても、操作者は、対象物体objが遮られているため、把持操作指示を行えないか、または把持操作指示を行いにくい。 Figure 9 is an image diagram showing an example of an image in which the robot's arm is blocking the operator's line of sight. In the example of Figure 9, the target object obj is blocked by the right hand 14R. Even if an image in which the operator's field of view is blocked is provided, the operator will be unable to issue a grasp operation instruction, or will find it difficult to issue a grasp operation instruction, because the target object obj is blocked.
このため、本実施形態では、このように操作者の視線が遮られている場合に、取得した画像に基づいて、生成したロボット1によって遮蔽された部分を消すように操作者の視点における見え方の画像に変換した画像を合成する。図10は、遮蔽された部分を消すように合成した画像の一例のイメージ図である。ロボット遠隔操作制御装置5は、図10のように、対象物体objが手のひら等で遮られている部分を、取得した画像やロボット1の三次元モデルを用いて、遮られていないように画像を生成する。なお、ロボット遠隔操作制御装置5は、例えば、遮っている手のひらの部分を半透明にして対象物体objが見えるように画像を生成するようにしてもよい。 For this reason, in this embodiment, when the operator's line of sight is blocked in this way, an image is synthesized based on the acquired image, converted by the generated robot 1 into an image that appears from the operator's viewpoint so as to erase the blocked portion. Figure 10 is an illustration of an example of an image synthesized to erase the blocked portion. As shown in Figure 10, the robot remote operation control device 5 generates an image in which the portion of the target object obj that is blocked by a palm or the like is not blocked, using the acquired image and a three-dimensional model of the robot 1. Note that the robot remote operation control device 5 may, for example, generate an image in which the blocking palm portion is made semi-transparent so that the target object obj can be seen.
以上のように本実施形態では、既知のロボット1の詳細な三次元形状情報と、取得したタイムスタンプ付きのロボット1の各関節角度の情報と、取得したタイムスタンプ付きの画像を用いて、操作者視線の遮蔽を消去した画像を生成して合成するようにした。 As described above, in this embodiment, detailed three-dimensional shape information of the known robot 1, acquired time-stamped information on the angles of each joint of the robot 1, and acquired time-stamped images are used to generate and synthesize an image in which any obstructions to the operator's line of sight have been removed.
これにより、本実施形態によれば、ロボットの身体による遮蔽を消去することにより、操作者の操作に対する違和感を低減できる。 As a result, according to this embodiment, by eliminating the obstruction caused by the robot's body, the operator's sense of discomfort when operating the robot can be reduced.
また、ロボット1の身体形状は操作者の身体形状と異なるため、ロボット1の頭部に搭載されている第1撮影部11が撮影した画像では、ロボット1の腕等によって視界が遮蔽され操作に違和感があった。本実施形態によれば、このような違和感を低減することができる。 Furthermore, because the body shape of the robot 1 is different from that of the operator, in images captured by the first image capture unit 11 mounted on the head of the robot 1, the view is obstructed by the arms of the robot 1, making operation feel strange. This embodiment can reduce this sense of strangeness.
[変形例]
上述した例では、操作者の視点の画像を提供する例を説明したが、提供する画像は、これに限らない。ロボット遠隔操作制御装置5は、撮影部(第1撮影部11、第2撮影部2)の位置と姿勢情報が既知であるため、取得した情報を用いて任意の視点の画像を合成して提供することも可能である。ロボット遠隔操作制御装置5は、例えば、図11のように、ロボット1の身体を消した状態の見え方の画像を提供することも可能である。
[Modification]
In the above example, an image from the operator's viewpoint is provided, but the image to be provided is not limited to this. Since the robot remote operation control device 5 already knows the position and orientation information of the image capturing units (first image capturing unit 11, second image capturing unit 2), it is also possible to synthesize and provide an image from any viewpoint using the acquired information. For example, the robot remote operation control device 5 can also provide an image of the robot 1 with its body hidden, as shown in FIG. 11 .
図11は、ロボットの身体を消した状態の見え方の画像の一例を示す図である。図11の例では、例えば、テーブル上に置かれているいくつかの物体と、右手の指部、左手のグリッパー以外のアーム等を消去した画像の例である。 Figure 11 shows an example of an image with the robot's body removed. In the example of Figure 11, for example, several objects placed on a table and the arms other than the fingers on the right hand and the gripper on the left hand have been removed.
以上のように変形例では、既知のロボット1の詳細な三次元形状情報と、取得したタイムスタンプ付きのロボット1の各関節角度の情報と、取得したタイムスタンプ付きの画像を用いて、任意の視点の画像を生成するようにした。 As described above, in this modified example, an image from an arbitrary viewpoint is generated using detailed three-dimensional shape information of the known robot 1, acquired time-stamped information on the angles of each joint of the robot 1, and acquired time-stamped images.
なお、任意の視点の画像の提供は、例えば、操作者がHMD3や操作検出部4の視線検出結果を操作に基づいて、行うようにしてもよい。 Note that an image from an arbitrary viewpoint may be provided, for example, by the operator operating the HMD 3 or the line of sight detection results of the operation detection unit 4 based on the operation.
なお、本発明におけるロボット遠隔操作制御装置5の機能の全てまたは一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりロボット遠隔操作制御装置5が行う処理の全てまたは一部を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 In addition, a program for implementing all or part of the functions of the robot remote operation control device 5 of the present invention may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be loaded into a computer system and executed to perform all or part of the processing performed by the robot remote operation control device 5. Note that the term "computer system" as used here includes hardware such as an OS and peripheral devices. It also includes a WWW system equipped with a homepage provision environment (or display environment). Furthermore, "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, as well as storage devices such as hard disks built into computer systems. Furthermore, "computer-readable recording medium" also includes devices that retain a program for a certain period of time, such as volatile memory (RAM) within a computer system that acts as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 The above program may also be transmitted from a computer system that stores the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium, or by transmission waves within the transmission medium. Here, the "transmission medium" that transmits the program refers to a medium that has the function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The above program may also be one that realizes part of the above-mentioned functions. Furthermore, it may be a so-called differential file (differential program) that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded on the computer system.
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。 The above describes the form for carrying out the present invention using an embodiment, but the present invention is in no way limited to such an embodiment, and various modifications and substitutions can be made without departing from the spirit of the present invention.
9…ロボット遠隔操作制御システム、1…ロボット、2…第2撮影部、3…HMD、4…操作検出部、5…ロボット遠隔操作制御装置、6…ロボットモデル記憶部、11…第1撮影部、12…センサ、13…アーム、14…エンドエフェクタ、15…駆動部、31…画像表示部、32…視線検出部、51…取得部、52…操作量決定部、53…ロボット姿勢計算部、54…空間再現画像描画部、55…制御部、56…記憶部、511…画像取得部、512…センサ情報取得部、513…操作者情報取得部、541…モデル 9...Robot remote operation control system, 1...Robot, 2...Second image capture unit, 3...HMD, 4...Operation detection unit, 5...Robot remote operation control device, 6...Robot model memory unit, 11...First image capture unit, 12...Sensor, 13...Arm, 14...End effector, 15...Drive unit, 31...Image display unit, 32...Gaze detection unit, 51...Acquisition unit, 52...Operation amount determination unit, 53...Robot posture calculation unit, 54...Spatial reproduction image drawing unit, 55...Control unit, 56...Memory unit, 511...Image acquisition unit, 512...Sensor information acquisition unit, 513...Operator information acquisition unit, 541...Model
Claims (8)
前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得する空間情報センサと、
前記ロボットの存在する空間を撮像する撮像部により撮像された画像を取得する画像取得部と、
前記ロボットの存在する空間を前記空間情報から再現した空間再現画像を前記操作者に提示する画像出力部と、
前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算するロボット姿勢計算部と、
前記空間情報と前記ロボット姿勢計算部が計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算し、前記ロボットの見え方に基づいて、前記ロボットの身体が操作者の視界を遮っているかを判定し、視界を遮っていると判定した場合の前記ロボットの身体による空間遮蔽を消して、前記画像取得部により取得された画像に変換した画像を空間再現画像として描画する空間再現画像描画部と、を備え、
前記空間再現画像描画部は、前記視界を遮っている前記ロボットの身体の部分を半透明にした画像を生成する、
ロボット遠隔操作制御装置。 In robot remote control, an operator remotely controls a robot.
a spatial information sensor for acquiring spatial information of a space in which the robot exists;
an image acquisition unit that acquires an image captured by an imaging unit that captures an image of a space where the robot exists;
an image output unit that presents to the operator a spatial reproduction image in which the space in which the robot exists is reproduced from the spatial information;
a robot posture calculation unit that calculates a posture of the robot based on the three-dimensional model of the robot and the spatial information;
a spatial reproduction image drawing unit that calculates how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the information calculated by the robot posture calculation unit, determines whether the body of the robot is blocking the operator's field of view based on the appearance of the robot, removes the spatial occlusion caused by the body of the robot when it is determined that the field of view is blocked , and draws an image converted from the image acquired by the image acquisition unit as a spatial reproduction image ,
the spatial reproduction image rendering unit generates an image in which the parts of the robot's body that are blocking the view are semi-transparent.
Robot remote control device.
請求項1に記載のロボット遠隔操作制御装置。 the spatial reproduction image drawing unit calculates how the robot appears from the operator's viewpoint based on the spatial information and the information calculated by the robot posture calculation unit, determines whether the body of the robot is blocking the operator's field of view, and, if the body of the robot is blocking the operator's field of view, draws an image from an arbitrary viewpoint of the operator as a spatial reproduction image.
The robot remote control device according to claim 1 .
前記ロボット姿勢計算部は、前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報センサと前記操作者状態情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算する、
請求項1または2に記載のロボット遠隔操作制御装置。 an information acquisition unit that acquires operator status information about a status of an operator operating the robot;
the robot posture calculation unit calculates the posture of the robot based on the three-dimensional model of the robot, the spatial information sensor, and the operator state information;
The robot remote control device according to claim 1 or 2 .
請求項1に記載のロボット遠隔操作制御装置。 The spatial information sensor has a known position, acquires data in a time series, and assigns a time stamp to the data.
The robot remote control device according to claim 1 .
請求項1に記載のロボット遠隔操作制御装置。 the spatial reproduction image rendering unit calculates how the robot appears from the operator's viewpoint using a model trained using the spatial information and an image from the operator's viewpoint, which is training data;
The robot remote control device according to claim 1 .
請求項3に記載のロボット遠隔操作制御装置。 further comprising an operation amount determination unit that determines an operation amount of the robot based on the operator state information;
The robot remote control device according to claim 3 .
前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得し、
前記ロボットの存在する空間を撮像する撮像部により撮像された画像を取得し、
前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算し、
前記空間情報と前記ロボットの姿勢を計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算し、前記ロボットの見え方に基づいて、前記ロボットの身体が操作者の視界を遮っているかを判定し、視界を遮っていると判定した場合の前記ロボットの身体による空間遮蔽を消して、前記撮像部により撮像された画像に変換し、さらに、前記視界を遮っている前記ロボットの身体の部分を半透明にした画像を生成して空間再現画像として描画して前記操作者に提示する、
ロボット遠隔操作制御方法。 A robot remote control control device that allows an operator to remotely control a robot,
acquiring spatial information of the space in which the robot exists;
acquiring an image captured by an imaging unit that captures an image of a space in which the robot exists;
calculating a posture of the robot based on the three-dimensional model of the robot and the spatial information;
From the spatial information and the calculated information of the posture of the robot, how the robot appears from the viewpoint of the operator is calculated, and based on how the robot appears, it is determined whether the body of the robot is blocking the field of view of the operator, and if it is determined that the field of view is blocked, the spatial occlusion caused by the body of the robot is eliminated and converted into an image captured by the imaging unit, and further an image is generated in which the part of the body of the robot that is blocking the field of view is made semi-transparent, and the image is rendered as a spatial reproduction image and presented to the operator.
A method for remotely controlling a robot.
前記ロボットの存在する空間の空間情報を取得させ、
前記ロボットの存在する空間を撮像する撮像部により撮像された画像を取得させ、
前記ロボットの三次元モデルと前記空間情報に基づいて前記ロボットの姿勢を計算させ、
前記空間情報と前記ロボットの姿勢を計算した情報から、前記操作者の視点による前記ロボットの見え方を計算させ、前記ロボットの見え方に基づいて、前記ロボットの身体が操作者の視界を遮っているかを判定し、視界を遮っていると判定した場合の前記ロボットの身体による空間遮蔽を消して、前記撮像部により撮像された画像に変換し、さらに、前記視界を遮っている前記ロボットの身体の部分を半透明にした画像を生成して空間再現画像として描画して前記操作者に提示させる、
プログラム。 The computer of the robot remote control control device, which allows the operator to remotely control the robot,
acquiring spatial information of a space in which the robot exists;
acquiring an image captured by an imaging unit that captures an image of a space in which the robot exists;
calculating a posture of the robot based on the three-dimensional model of the robot and the spatial information;
From the spatial information and the calculated information of the posture of the robot, how the robot appears from the viewpoint of the operator is calculated, and based on how the robot appears, it is determined whether the body of the robot is blocking the field of view of the operator, and if it is determined that the field of view is blocked, the spatial occlusion caused by the body of the robot is eliminated and converted into an image captured by the imaging unit, and further an image is generated in which the part of the body of the robot that is blocking the field of view is made semi-transparent, and the image is rendered as a spatial reproduction image and presented to the operator.
program.
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