JP2019093528A - 入出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアームの位置及び姿勢によらず、入力点を視認及び操作可能とし、また、出力点を視認可能とする。【解決手段】軸心周りに設けられた１つ以上の入力点（電極１１１）を有し、軸心周りにおける当該入力点が存在しない間隔が１８０度未満であり、ロボットアームに設けられる入力器（静電センサ１１）と、軸心周りに設けられた１つ以上の出力点（発光素子１２１）を有し、軸心周りにおける当該出力点が存在しない間隔が１８０度未満であり、ロボットアームに設けられる出力器（発光部１２）と、入力点に対する操作（接触）に応じて出力器を制御する制御部１３とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、ロボットアームに設けられる入出力装置に関する。

従来から、ロボットアームに対する教示方法として、ダイレクトティーチが実用されている（例えば特許文献１，２参照）。

特開平５−１９２８８５号公報 特開平１０−１５６７７２号公報

また、ロボットアームには、周面の特定箇所に、例えばダイレクトティーチをイネーブル状態とするため等の目的で操作ボタン等を有する入力器が設けられている場合がある。なお、操作ボタンは、個数が増えるとコストの増大に繋がるため、通常は１つもしくは複数の機能に対して１つだけ設けられる。しかしながら、この構成では、ロボットアームの手先の位置及び姿勢によっては、操作ボタンがユーザに対して反対側若しくは操作し難い方向又は位置を向いてしまい、ユーザが操作ボタンを操作し難くなる場合がある。
また、ロボットアームには、上記と同様に、周面の特定箇所に、ダイレクトティーチがイネーブル状態であるか否か等のロボットアームの状態を示す情報を出力する発光素子等を有する出力器が設けられている場合がある。しかしながら、この構成では、ロボットアームの手先の位置及び姿勢によっては、発光素子がユーザに対して反対側を向いてしまい、ユーザがダイレクトティーチがイネーブル状態であるか否かを確実に確認できなくなる場合がある。

また、ロボットアームの根元側（固定部分）に操作器及び表示器を設け、ロボットアームの先端側の位置及び姿勢によらず操作器及び表示器とユーザとの位置関係を保つ方法もある。しかしながら、この方法では、ユーザがティーチング時等にロボットハンド付近を操作する場合等のように、ユーザが操作器及び表示器から離れた位置で作業を行うような場合に、上記と同様の課題が生じる。

一方、ロボットアームに対するダイレクトティーチは、ロボットアームの動作を決定する重要な作業であるため、利便性の更なる向上が求められている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ロボットアームの位置及び姿勢によらず、ユーザにより操作される入力点を視認及び操作可能とし、また、情報を出力する出力点が視認可能な入出力装置を提供することを目的としている。

この発明に係る入出力装置は、軸心周りに設けられ、ユーザにより操作される１つ以上の入力点を有し、軸心周りにおける当該入力点が存在しない間隔が１８０度未満であり、ロボットアームに設けられる入力器と、軸心周りに設けられ、情報を出力する１つ以上の出力点を有し、軸心周りにおける当該出力点が存在しない間隔が１８０度未満であり、ロボットアームに設けられる出力器と、入力点に対する操作に応じて出力器を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、ロボットアームの位置及び姿勢によらず、ユーザにより操作される入力点を視認及び操作可能となり、また、情報を出力する出力点を視認可能となる。

この発明の実施の形態１に係る入出力装置の構成例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る入出力装置の構成例を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係る入出力装置の組立例を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る入出力装置の別の組立例を示す分解斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る入出力装置１の構成例を示す斜視図である。図１では、入出力装置１の他に、ロボットアーム２、ロボットハンド（エンドエフェクタ）３及びロボットコントローラ４も図示している。
入出力装置１は、ロボットアーム２に設けられ、ロボットアーム２に対する入力（例えば、ダイレクトティーチをイネーブル状態とする要求の入力）を受付け、且つ、情報（例えば、当該ダイレクトティーチがイネーブル状態であるかを示す情報）を出力する。以下では、入出力装置１が、ロボットアーム２とロボットハンド３との間に設けられる場合を示す。また、入出力装置１には、ロボットアーム２の動作を制御するロボットコントローラ４が接続される。

入出力装置１は、図２に示すように、静電センサ（入力器）１１、ＬＥＤ等の発光部（出力器）１２及び制御部１３を備えている。また、図２に示す入出力装置１では、入出力装置１をロボットアーム２に取付けるための取付け部１４、及び、入出力装置１にロボットハンド３を取付けるための取付け部１５も設けられている。

静電センサ１１は、ユーザにより接触（操作）される１つ以上の電極（入力点）１１１、及び、電極１１１の静電容量を検出する容量検出部１１２を有する。図２に示す入出力装置１では、電極１１１が１つ設けられた場合を示している。
電極１１１は、入出力装置１の軸心周りに設けられている。また、入力器は、入出力装置１の軸心周りにおける電極１１１が存在しない間隔が１８０度未満となるように構成されている。

ここで、電極１１１が単一である場合には、電極１１１は、入出力装置１の軸心周りに１８０度以上に渡って面状に設けられる。また、電極１１１が複数である場合には、電極１１１は、入出力装置１の軸心周りに１８０度以下の間隔で設けられる。
また図２に示す入出力装置１では、電極１１１を取付け部１４及び取付け部１５から電気的に絶縁するための絶縁部材１６が設けられている。

発光部１２は、光を発光する１つ以上の発光素子（出力点）１２１を有する。また、発光部１２は、発光素子１２１の種類によっては、制御部１３からの出力信号を受けて発光素子１２１を駆動する駆動回路１２２を有する。図２に示す入出力装置１では、発光素子１２１が２つ設けられ、また、駆動回路１２２が設けられた場合を示している。
発光素子１２１は、入出力装置１の軸心周りに設けられている。また、出力器は、入出力装置１の軸心周りにおける発光素子１２１が存在しない間隔が１８０度未満となるように構成されている。

ここで、発光素子１２１が単一である場合には、発光素子１２１は、入出力装置１の軸心周りに１８０度以上に渡って面状に設けられる。この場合、発光素子１２１として例えば面発光ＬＥＤを用いることができる。また、発光素子１２１が複数である場合には、発光素子１２１は、入出力装置１の軸心周りに１８０度以下の間隔で設けられる。この場合、発光素子１２１として例えば通常の点発光のＬＥＤを用いることができる。

制御部１３は、静電センサ１１の電極１１１に対する接触（操作）に応じて発光部１２を制御する。この制御部１３は、比較部１３１、判定部１３２及び出力部１３３を有している。なお、制御部１３は、システムＬＳＩ等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等により実現される。

比較部１３１は、静電センサ１１の容量検出部１１２により検出された静電容量を予め設定された閾値と比較する。これにより、比較部１３１は、静電センサ１１の電極１１１に対する物体の接触有無を検出する。

判定部１３２は、比較部１３１による比較結果に基づいて、入力状態（ユーザが電極１１１に接触している状態）であるか否かを判定し、ロボットアーム２に対するダイレクトティーチをイネーブル状態とするか否か等のようなロボットアーム２の動作又は状態の変更の要否等、また、出力部１３３の状態の変更の要否等を判定する。この際、例えば、判定部１３２は、比較部１３１により電極１１１に対する物体の接触が有ると規定回数連続又は規定時間持続して検出された場合に、確実にユーザが電極１１１に接触していると判定して入力状態であると判定するよう設定されてもよい。また、例えば、判定部１３２は、電極１１１に対するユーザによる接触が有った後は、接触が無くなった後も入力状態であると判定を継続するオルタネイト動作を行うよう設定されてもよい。また、例えば、判定部１３２は、電極１１１に対するユーザによる接触が継続されている間のみ入力状態であると判定するモーメンタリ動作を行うよう設定されてもよい。
また、例えば、判定部１３２は、比較部１３１による比較結果から、ユーザが電極１１１に２回連続して接触する操作（ダブルタップ）を検出し、この操作に応じて、何等かのロボットアーム２の動作又は状態の変更の要否等、又は、出力部１３３の状態の変更の要否等を判定してもよい。

出力部１３３は、判定部１３２による判定結果に基づいて発光部１２を制御する。また、出力部１３３は、判定部１３２による判定結果を示す情報をロボットコントローラ４に通知する。

図３はこの発明の実施の形態１に係る入出力装置１の組立例を示す分解斜視図である。なお図３では、入出力装置１に加え、ロボットハンド３も図示されている。
図３に示す入出力装置１では、取付け部１４の下面にユニット１７が取付けられている。ユニット１７は、静電センサ１１の容量検出部１１２、発光部１２及び制御部１３を有する。なお、取付け部１４の上面は、ロボットアーム２の先端に取付けられる。これにより、入出力装置１は、ロボットアーム２と同一（略同一の意味を含む）軸心上に配置される。

また図３では、絶縁部材１６が、環状の上側絶縁部材１６１及び環状の下側絶縁部材１６２に分割されている。上側絶縁部材１６１を透明又は半透明に構成すれば、発光素子１２１をユニット１７の内側に搭載しても内部で発光していることを外から確認できる。そして、ユニット１７は、この上側絶縁部材１６１により覆われる。
また、上側絶縁部材１６１の外側には、静電センサ１１の電極１１１が配置される。図３では、電極１１１が環状である場合を示している。また、電極１１１には、入出力装置１の軸心周りに１８０度以下の間隔で、溝部１１３が設けられている。上側絶縁部材１６１は溝部１１３によって一部が外部に露出し、発光部１２により発光された光が、透明又は半透明である上側絶縁部材１６１を介して外部に出射可能となっている。また、電極１１１は、下側絶縁部材１６２により上側絶縁部材１６１とともに挟み込まれることで、取付け部１４及び取付け部１５から電気的に絶縁される。これにより、静電センサ１１を使用した場合、ロボットアーム２又はロボットハンド３の静電容量の影響を受けず、電極１１１の静電容量が安定する。

また、下側絶縁部材１６２には、取付け部１５の上面が取付けられる。なお、取付け部１５の下面には、ロボットハンド３が取付けられる。

次に、実施の形態１に係る入出力装置１の動作例について、図１〜３を参照しながら説明する。なお以下では、入出力装置１が、ロボットアーム２に対するダイレクトティーチをイネーブル状態とする要求の入力を受付け、且つ、当該ダイレクトティーチがイネーブル状態であるかを示す情報を出力する場合を示す。
まず、ユーザにより静電センサ１１の電極１１１に触れられると、電極１１１の静電容量が変化し、比較部１３１が、容量検出部１１２により検出された静電容量を閾値と比較することで、電極１１１に対する物体の接触が有ると判定する。そして、判定部１３２は、比較部１３１による比較結果に基づいて、入力状態であるか否かを判定し、ロボットアーム２に対するダイレクトティーチをイネーブル状態とするか否かを判定する。

そして、判定部１３２がダイレクトティーチをイネーブル状態とすると判定すると、出力部１３３は、ユーザがダイレクトティーチがイネーブル状態であることを認識可能なように発光部１２を発光させ、また、ロボットコントローラ４に対して判定結果を示す情報を出力する。この際、出力部１３３は、例えば、発光部１２を消光状態から発光状態に切替えてもよいし、また、発光部１２が複数の色の光を発光可能である場合には、発光部１２による発光色を変えてもよい。これにより、発光部１２は光を発光し、また、ロボットコントローラ４はダイレクトティーチをイネーブル状態とする。その後、ユーザは、ロボットアーム２に対するダイレクトティーチを実行する。

ここで、実施の形態１に係る入出力装置１では、入力器が、入出力装置１の軸心周りに設けられた１つ以上の電極１１１を有し、且つ、入出力装置１の軸心周りにおける電極１１１が存在しない間隔が１８０度未満となるように構成されている。そのため、ロボットアーム２の位置及び姿勢がどのような状態であっても、ユーザの位置から静電センサ１１の電極１１１が見える。よって、静電センサ１１に対するユーザ操作が容易となる。
また、実施の形態１に係る入出力装置１では、出力器が、入出力装置１の軸心周りに設けられた１つ以上の発光素子１２１を有し、且つ、入出力装置１の軸心周りにおける発光素子１２１が存在しない間隔が１８０度未満となるように構成されている。そのため、ロボットアーム２の位置及び姿勢がどのような状態であっても、ユーザの位置から発光部１２の発光素子１２１が見える。よって、ユーザがダイレクトティーチがイネーブル状態であるか否かを確実に確認できる。

なお図３では、入出力装置１がロボットアーム２の先端側に設けられる場合を示した。しかしながら、これに限らず、入出力装置１は、ロボットアーム２の根元から先端までのうちの何れかの箇所に設けられる構成であればよい。
一方で、ロボットアーム２に対するダイレクトティーチでは、ユーザは、ロボットハンド３の近くに触れることが多い。そのため、図３に示すように、入出力装置１がロボットアーム２の先端側に設けられることで、操作性が向上して作業の効率化を図ることができる。

なお、図３に示す構成では、電極１１１が単一である場合を示した。一方、電極１１１が複数である場合、例えば図４に示すような構成とすることができる。
また、判定部１３２は、例えば、複数の電極１１１に対してユーザによる接触が有る場合のみに、入力状態であると判定してもよい。これにより、ユーザによる誤操作を抑制可能となったり、複数の電極１１１を時間的にまたがるようなユーザによる操作が行われた場合スマートフォンのスワイプのような操作であると判定して、その操作に応じてロボットアーム２の状態を変更することが可能となる。

なお上記では、図１に示すように、入出力装置１が円柱形状に構成された場合を示した。しかしながら、入出力装置１の形状はこれに限らず、例えば、入出力装置１が角柱形状に構成されてもよい。

また上記では、静電センサ１１、発光部１２及び制御部１３が一体に構成された場合を示した。しかしながら、これに限らず、容量検出部１１２、駆動回路１２２及び制御部１３は、電極１１１及び発光素子１２１とは別体とし、例えばロボットコントローラ４に内蔵させてもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、軸心周りに設けられた１つ以上の入力点（電極１１１）を有し、軸心周りにおける当該入力点が存在しない間隔が１８０度未満であり、ロボットアーム２に設けられる入力器（静電センサ１１）と、軸心周りに設けられた１つ以上の出力点（発光素子１２１）を有し、軸心周りにおける当該出力点が存在しない間隔が１８０度未満であり、ロボットアーム２に設けられる出力器（発光部１２）と、入力点に対する操作（接触）に応じて出力器を制御する制御部１３とを備えたので、ロボットアーム２の位置及び姿勢によらず、入力点を視認及び操作可能となり、また、出力点を視認可能となる。

なお上記では、入力器として静電センサ１１を用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、入力器は、軸心周りに設けられ、ユーザにより操作される１つ以上の入力点を有し、軸心周りにおける当該入力点が存在しない間隔が１８０度未満であるものであればよく、例えば感圧センサ又は押しボタンスイッチを用いてもよい。

なお、入力器として感圧センサを用いた場合には、上記の電極１１１は感圧シート等に置き換えられ、また、上記の容量検出部１１２は、感圧シート等における電気抵抗の変化又は静電容量の変化を検出する検出部に置き換えられる。
また、入力器として押しボタンスイッチが用いられた場合には、比較部１３１は不要となる。

また上記では、出力器として発光部１２を用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、出力器は、軸心周りに設けられ、情報を出力する１つ以上の出力点を有し、軸心周りにおける当該出力点が存在しない間隔が１８０度未満であるものであればよく、例えばユーザの聴覚に対して情報を出力するサウンダ又はスピーカ等を用いてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 入出力装置
２ ロボットアーム
３ ロボットハンド
４ ロボットコントローラ
１１ 静電センサ（入力器）
１２ 発光部（出力器）
１３ 制御部
１４ 取付け部
１５ 取付け部
１６ 絶縁部材
１７ ユニット
１１１ 電極（入力点）
１１２ 容量検出部
１１３ 溝部
１２１ 発光素子（出力点）
１２２ 駆動回路
１３１ 比較部
１３２ 判定部
１３３ 出力部
１６１ 上側絶縁部材
１６２ 下側絶縁部材

Claims (6)

1. 軸心周りに設けられ、ユーザにより操作される１つ以上の入力点を有し、軸心周りにおける当該入力点が存在しない間隔が１８０度未満であり、ロボットアームに設けられる入力器と、
   軸心周りに設けられ、情報を出力する１つ以上の出力点を有し、軸心周りにおける当該出力点が存在しない間隔が１８０度未満であり、前記ロボットアームに設けられる出力器と、
   前記入力点に対する操作に応じて前記出力器を制御する制御部と
   を備えた入出力装置。
2. 前記入力点は、単一であり、軸心周りに１８０度以上に渡って面状に設けられた
   ことを特徴とする請求項１記載の入出力装置。
3. 前記入力点は、複数であり、軸心周りに１８０度以下の間隔で設けられた
   ことを特徴とする請求項１記載の入出力装置。
4. 前記出力点は、単一であり、軸心周りに１８０度以上に渡って面状に設けられた
   ことを特徴とする請求項１記載の入出力装置。
5. 前記出力点は、複数であり、軸心周りに１８０度以下の間隔で設けられた
   ことを特徴とする請求項１記載の入出力装置。
6. 前記入力器及び前記出力器は、前記ロボットアームの先端側に設けられる
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れか１項記載の入出力装置。

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