The 28th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence, 2014
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ッ
析 用い 双腕 ボッ
作業改善
Human- Double Arm Robot Interaction for Assembly Task Based on Therblig Analysis
石井
誉仁
*1渕澤
志
*1稲
周
*2山口
高
*2 Takahito Ishii Masashi Fuchizawa Shuhei Inada Takahira Yamaguchi*1
慶應義塾大学理
学研究科
Graduate School of Science and Technology, Keio University
*2
慶應義塾大学理
学部
Faculty of Science and Technology, Keio University
Here is discussed how to interact double arm robot with humans based on Therblig analysis in assembly task. Humans take vocabulary set related with Therblig symbols and built-in software controls double arm robot movement, specifying Therblig symbols with physical parameter set. The case study for soy sauce bottle assembly task shows us the coordination between Therblig vocabulary and physical parameter set enables Human Double Arm Robot Interaction.
1.
じめに
従来，産業用 ボッ 動作 教示 場合， ン ッ ， わ ，人間 動作 教え( ン )， ボッ 動作 再生 ッ 方式 基本原理
． ，近 セン 発遉 応 ， ン ン 先 生 い 確定事象 例えば，対象 物 傾 認識 ， 握 掴 挟 動作 適応的 変更さ ， ボッ 研究開発 進 ． 特 近 ，専用 ボッ 汎用 ボッ 実現 目指 ，
BAXTER，NEXTAGE う 双腕 ボッ 開発 関心
， ボッ HW(hardware) SW(software) 再利用性 議
論 開始さ い ． わ ， 場環境 含 組立作業内 容 変化 場合，産業用 ボッ 対応 ば， 変更コ 多大 ，再利用性 高い双腕 ボッ ， コ 移行 いう期待 あ ．
う ，固定動作 柔軟動作 移行 あ 組立 ボッ あ ， 高 組立作業 遂行 ，人 ボ ッ 協調関係 基 く組立作業環境 必要 あ 考え，
IE(Industrial Engineering) 人(作業者) 動作 析理論
あ ッ 析 起点 ，人 ッ 析記号 背景 ボッ 助言 え， ボッ 詳細情報 追加さ
ッ 析記号実行 動作 ， 協調環境 構築 ．
現在，通貨処理機器大手 あ 埼玉 場 ，13
双腕 ボッ NEXTAGE ， コ ン 精緻 制御さ ，組立作業 実用化さ い ． ，
NEXTAGE 人 互い 対話 通 相互 助 合い
協働作業 言い難い．本稿 ，人 ボッ 協働環境 ，多様 確実環境 ボッ 作業 能
考え， ， ッ 析 境界面 ，人 ボッ 協働環境 い 考察 ．
2.
組立作業におけ
HRI
本研究 双腕 ボッ 組立作業
構成 ッ 析，動作 ン 属性 詳細化，語彙 関連付 述 ．
2.1 サーブリッ 分析
ッ 析 ，生産 内 作業 析 作業改 善 目的 ， 考案 動作作業 析 う
あ ．人(作業者) 動作 基本要素( ッ )
割 ， 個 ， 要素 関連さ 析 ， 効率的 方法 設定 ．一般的 ，動作 17
ッ 割さ ， 作業 必要 考え 動作 第 1
類，必要 作業 遅 動作 第2類， 事 行わ い
い動作 第3類 3 類さ (表1)． 析
主 方法 ， 類 動作手順 要 動作 排除 手順変更 検討 行い，無駄 少 い効率的 作業 改善 目的 い [藤 78]．
本研究 ボッ 実装 ， ッ 析 本来 使用方法 あ 析手法 使用法 く ッ
いう記号 動作単 枠組 構成的 使用 動作 ン 行 い ．
表 1 サー ッ の分類
連絡先：石井誉仁,渕澤 志,山口高 ，稲 周 慶應義塾大学理 学部
〒223-8522 神奈川県横浜市港北区日吉3-14-1 TEL:045-566-1614
{tk.1218.tk@z2, ma-ftzw@z7}.keio.jp, [email protected]
〒
神奈川県横浜市港北区日吉
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2.2 サーブリッ 記号 実行
ボッ 作業 実行 組込 ソ ボッ 制御 必要 あ ． 本研究 2.2 説明
ッ 析 記号理論 基 ， ボッ 作業 必 要 TE(手 伸ば )，G( )，PP(前置 )，TL(運ぶ) ，
A(組合わ )， RL(放 ) 6 動作要素 焦点 当 ，
ボッ 用 動作要素 変更 ，作業 実行 状態 落 込 ． ，汎用性 持 組立動作 実現 ，
制約 対象物 制約 考え うえ 必要 属性 最適化 基本動作 言的 実装 (表
2)． ，組立作業 対象 変更さ 場合 属性
変更 記号 意味 範 内 確実 環境 対応 得 動作 実行 能 ． ， 属性
自 的決定 ば作業 自動 行う いう 通 言え ．
TE2，TL2 TE，TL動作時 発生 害物 会費動 作 表 動作要素 あ ．人間 作業 TE 動作 行
う ，手 持 い ぶ い う 手 動 い ． ，手 目的 場所 運ぶ動作 害物 避 動作 同時 行 い ． ， 害物 避 動作 目的 場所 手 伸ば 動作 準備動作
え，TE2，TL2 定義 ．A 動作 置 く 押 込 回 込 動 遊う複数 作業内容
，動 決 い 記号 動作 表 ． 回 込 動作 記号 動作 表 う 場 合， 回 ， 放 ， 回 手 元 戻 ，
再 ， いう流 何 表現 煩 雑 い，改善 検討 くく う．
回 込 動作 SC いう一 動作 定義 ． ， 人間 作業 TE 手 伸ば 目的物 対 手 向 合わ 動作 同時 行 い ， ボッ 作業
い 動作 PP 表 ，TE 手 標移動
表 動作 ．
次 ，属性 値 い TE 記号 例 詳 く説明 ． TE 手 対象物 延ば 動作 あ ， ボッ
TE 実行さ 場合 記号 意味 い
ば ，人間 同様 簡単 対象物 手 延ば い． ， ッ 記号 ボッ 理解
ン 必要 く ． 回 人 作業 無意識 行 い 動作 必要 情報 ，必要 属性
，対象物 置情報，持 手 ，延ば 経路，移動 速さ ボッ 理解 数値 文 列 用 意 ， 属性 情報 適 動作 選択 ，人 意味 TE い記号 同 意味 ボッ 動く う 構築
い ( 1)．
2.3 サーブリッ 記号 関連語彙
ボッ 作業 ，動作 計画 動作 う前段階 必要 く ．本研究 ， 部 人
わ う 対話 修正 構
築 ． ，対話 作業 修正 関 説明 ．
対話 2.2 述 属性
対 語彙セッ 用意 語彙セッ 属性 ン 人間 世界 言葉 ボッ 理解 動作 対 応付 対話 動作 連携 実現 (表 3)． 対応表 ， 属性 変化さ 人 対話 伝え 情報 あ ，例えば持 方 い 横 近 対話 場 合 横 動作 ボッ 断 う い ．
次 ，対話 対応 言葉 動作
修正 実装 ．修正 ボッ
作業 結果 人 見 ， 失敗原因 言葉 教示 動作内容変更 処理 ． 記号 属性
対 対話 用意 ，対話 通 記号 属 性 値 特定 ，特定 箇所 変更 能 い ( 2)． 用意 対話 人
曖昧 言葉 表現 抑制 役割 ， 部
う い 修正部 明確 ， ボッ 理 解 言葉 対話 担 い ． ，教示 方法 人 対応付 語彙 直接話 成 立 い ． 例 TE い 持 方 変化さ い場合 ，人 持 方 変え ボッ 伝え ，対応付 語彙
持 方 能動作 あ 横 ， 正面 ， 選択肢 ボッ 列挙 ，人 選択肢 能動作
図 1 TEの属性と値 表 2 記号と属性パ メータ
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選択 話 変更 い箇所 ボッ 伝え 変 更箇所 特性 変更 ．
，本研究 作業 修正 ン ン 関 ，1 記号 終わ 段階 修正 ン ン
処理 採用 い ． ン ン処理 場合 ，記号 1単 終了 段階 ， ン 行う 失敗箇所 複数あ ， 1 解決 い 失敗箇所 特定 容易 ，修正 時間 ッ 処理 比 短く 理 あ ． ，人 細 くセ ン い 失敗原因 特定 負担 軽減 い
ッ あ ．逆 ッ 処理 場合 ，対話 教示 方法 非常 曖昧 表現 ， ン ン処理 作業
修正 時間 う 回 採用 ．
3.
ーススタ ィ
3.1 使用ロボッ
本研究 使用 ボッ い 説明 ． ，人型 ボッ 双腕 半身 ボッ 連携 使用 組立作業 実現 ．人型 ボッ ，当研究 対話 動作 融合 HRI(Human-Robot interaction) 実現 研究
使用さ い ボッ あ Aldebaran 社製 NAO 用
い ，特徴 人間 い動作 対話能力 あ いう
点 優 い 言え [Kobayashi 11]． ，双腕 半身型
ボッ 川 業製 HIRONX 用い ，HIRONX 最
大 特徴 大型 ッ 備え い ，NAO
対照的 実世界 ン ン 能力 優 い いう点 あ ．本研究 用い い い ， ， ン
搭載 ，画像処理 加え 制御 能 あ ．
2 用途 異 ボッ 特徴 活 ソ ッ
2 ボッ 連携 組立 実現 ．
3.2 実験環境
本研究 ，2章 述 う ッ 構造的 利用 基本 動作 言的 構築 ，音声対応 人 協調的 作業 う 組立作業 ボッ 実装 ．
，構築 利用 ， ボッ 一般的 協力 簡単 組立作業 醤油差 組
立 ビ 行う( 3)．
図 3 ーススタディシナ オ
3.3 ーススタ ィ
記 ，実験 醤油差 組立作業 中 ， 人 協力的 作業指示 作業 変更 流 示 ．
，会話文 処理 既 研究 対話 音声 ン 使用 ，形態素処理 定型文 ン 自然言語処理 対話 実現 い ．表3 対応表 あ
語彙 人 発言 内容 形態素処理 ，対応 語彙 あ 場合 目的 発言 処理 う い ． ， ボッ 尋 質問 対 答え ン 限
，汎用的 会話 い．例えば，手 延ば 動作 修正 ， 持 方 延ば 方 含 言葉 対 応 ， う少 右 動 う 会話
い ボッ 質問 対 適 返答 必要 あ ．
発話，NAO NAO 発話，HIRO)
HIRONX 作業 示 ．
NAO) HIRO 何 組 立 う?
) 醤油差 組 立 ．
<<HIRONX 作業内容 命 送信 ，組立内容 作業
実行>>
HIRO) 醤油差 筒 対 手 掴 う
<<記号 1単 実行完了 NAO 送信>>
NAO) HIRO 作業 ?
) い ．
NAO) HIRO 作業 直 ば い?
) 持 方 直 ．
NAO) 持 方 ， 横 ， 正面 あ
． 変更 ?
) 横 ．
<<修正 作業内容 変更箇所 特定 ，目的
変更内容 変更 >>
HIRO) 作業内容 変更 動作 実行 ，醤油差 横
掴 ．
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図 4 HIRONXの作業修正への展開
次 手 醤油差 筒 掴 一方 右手 動作 い い 右手 同時 動 う 作業 修正 流 示 ．
HIRO) 手 筒 横 掴 ．
<<HIRONX 1記号単 終了 命 NAO 送信
>>
NAO) HIRO 作業 ?
) い
NAO) 部 直 ?
) 両手作業 ．
NAO) 了解．
<< 修正 作業内容 変更箇所 特定 ，目的
変更内容 満 変更>>
HIRO 作業内容 変更 動作 実行 ，両手同時 作 業 行う．
<<HIRONX 両手同時 作業 実行 ，組立作業 完了
>>
図 5 HIRONXの両手作業への展開
4.
おわ に
本稿 ，IE(Industrial Engineering) ッ
利用 ，詳細情報 追加さ ッ 析記号実行
ボッ 動作 環境 構築 ，組立作 業 人 協調的 行う 構築 試 ． ，
ッ 析 構成的 用い 実装 組 込 ，対話 音声 ン 既 研究 利用 ，
ボッ 間 協調 組立作業 行う 実現 い ． ， 延長線 ， ッ 析 本来 利用方 法 あ 作業改善 ， ボッ 人間 対話 行い，作業
時間 短縮縮小 能 あ 確認 ． 本研究 提案 ， ン ッ 実世界 いう 完全 環境 柔軟 対応 再利用性 高い 考え ，人 ボッ ン ン 通 協調的 作業 実行 有意性 示 言え ．
課題 ，記号内 暗黙的 動作要素 検討 人 教示 ボッ 教示 実現
あ ． ，画像処理技術 利用 決定 半自 的 組立作業 実現 作業手順 計画 組立作業 改善 自動化 双腕 ボッ
作業 実現 必要 あ 考え ．最 ，本研究 組立作業 いう 1 取
，当研究 SOA 基 く異機種 ボッ 連携
検討 い ，本研究 SOA内 検討 組立作業 含
ボッ 連携 ビ 検討 いく予定 あ [樋川 14]．
参考文献
[Kobayashi 11] Shotaro Kobayashi， Susumu Tamagawa，
Takeshi Morita and Takahira Yamaguchi: Intelligent Humanoid Robot with Japanese Wikipedia Ontology and Robot Action Ontology， HRI2011 (6th International Conference on Human-Robot Interaction)， pp．417-424 (2011)．
[藤 78] 藤 彰久，"新版IE 基礎"，建帛社．
[樋川 14] 樋川暁，小川 ，森 一郎，山口高 ，" ン
SOA 基 く ボッ 協調 ビ 構築
