JP5163299B2 - ロボット制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、マニピュレータを有するロボット装置を手動操作により制御するためのロボット制御装置に関する。

従来、マニピュレータを備えたロボット装置が提案されており、また、このようなロボット装置のマニピュレータの動作を手動操作により制御するための入力部を持つ操作装置を備えたロボット制御装置が提案されている。

このような操作装置を備えたロボット制御装置によるロボット装置の制御においては、操作者がロボット装置の可動範囲内に進入して手動操作を行う場合が想定される。すなわち、特許文献１に記載されているように、操作者とロボット装置とが協働して作業を行うような、人間共存型のロボット装置が提案されている。例えば、重量物を搬送するような場合には、操作者が直接ロボット装置を操作することにより、従来のティーチング・プレイバックでは搬送の困難な対象物の搬送や位置決めを行うことができる。このようなロボット装置を制御する場合には、操作者がロボット装置の可動範囲内に進入することになる。

このようなロボット制御装置においては、操作者の意図しない操作によるロボット装置の動作を防止するため、手動操作のための入力部のほか、イネーブルスイッチを備えることが一般的である。イネーブルスイッチとは、例えば、操作子が押された状態でのみ、他の入力装置によるロボット装置の操作を可能とし、操作子が押されない状態では、ロボット装置の操作を不可能とするためのスイッチである。

非特許文献１には、「産業用ロボット−安全要求事項−第１部：ロボット」として、操作装置をロボット装置の可動部に設置して手動操作を行う場合には、入力部のほかに、非常停止スイッチ及び３点式イネーブルスイッチを備えた操作装置をロボット装置のマニピュレータの手先効果器に近接させて設置し、ロボット装置を直接操作する構成が記載されている。

このようなイネーブルスイッチとしては、特許文献２にも記載されているように、非操作位置（初期位置）、中間位置（第１の押圧位置）及び押込み位置（第２の押圧位置）の３点動作が可能となっている３点式スイッチを用いることが提案されている。このような３点式スイッチをイネーブルスイッチとして用いた場合には、ロボット制御装置は、操作子を中間位置とした状態においてのみ、ロボット装置が操作可能となり、操作子を押込み位置まで押込んだ状態、または、操作子を離した状態においては、ロボット装置が操作不可能となるように構成される。

特許３８７２３８７号公報 特開２００３−３２３８３２公報 ＪＩＳ Ｂ ８４３３−１（５．１０．３ ハンドガイド）

ところで、前述のようなロボット制御装置に備えられる操作装置においては、ロボット装置のマニピュレータを操作するための入力部（釦、レバー等）と、マニピュレータの手先に取付けられた手先効果器を操作するための入力部との両方を設ける必要がある。

そして、これら複数の入力部を１箇所に集中して隣接させて配置すると、片手で操作した場合であっても、誤って隣接する入力部を操作してしまうなど、操作者の意図しない操作を行ってしまう場合がある。このような、操作者の意図しない操作が行われてしまうと、操作者が混乱し、作業効率が低下してしまう。

また、可動部分に操作装置を取り付けたロボット装置において操作者の意図しない操作を行ってしまった場合には、可動部に取付けられた操作装置も操作者の意図に反して移動するため、操作者の混乱はより大きなものとなる。このような、いわゆる「人間共存ロボット」においては、操作者の操作に基づくロボット装置の移動先を予測して、ロボット装置が周囲の構造物に接触することを防止したものが提案されている。しかし、このような提案は、操作者の意図しない操作を防ぐことによって手動操作の操作効率を向上させるものではない。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、イネーブルスイッチと、複数の入力部とを有するロボット制御装置において、操作者の意図に反する操作が行われることを防止して、手動操作の操作性を向上させたロボット制御装置を提供することにある。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係るロボット制御装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
本発明に係るロボット制御装置は、ロボット装置の動作を制御するロボット制御装置であって、操作子を有しこの操作子が初期位置と操作位置との少なくとも２つのポイントのいずれかとなされるイネーブルスイッチと、ロボット装置のマニピュレータを操作するための第１の入力部と、ロボット装置のマニピュレータに設けられた手先効果器を操作するための第２の入力部と、イネーブルスイッチの操作子が操作位置であるときにロボット装置の手動操作を可能とし第１の入力部に対する操作に応じてマニピュレータを制御し第２の入力部に対する操作に応じて手先効果器を制御する制御手段とを備え、イネーブルスイッチ、第１の入力部及び第２の入力部のいずれの２つをとっても、操作者が片手で同時に操作できない距離、すなわち、その２つのうち少なくとも一方が手で握って操作する操作桿である場合には、その一方を正常な姿勢で握った状態で指を伸ばしても届かない１００ｍｍ以上の距離、その２つが両方とも指で操作する押釦である場合には、その２つを片手の二本の指で同時に操作できない２５０ｍｍ以上の距離だけ離間されていることを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有するロボット制御装置において、イネーブルスイッチ、第１の入力部及び第２の入力部は、ロボット装置のマニピュレータ可動部に設置されていることを特徴とするものである。

本発明に係る複数の入力部を備えたロボット制御装置においては、構成１を有することにより、イネーブルスイッチ、第１の入力部及び第２の入力部のいずれの２つをとっても、操作者が片手で同時に操作できない距離、すなわち、その２つのうち少なくとも一方が手で握って操作する操作桿である場合には、その一方を正常な姿勢で握った状態で指を伸ばしても届かない１００ｍｍ以上の距離、その２つが両方とも指で操作する押釦である場合には、その２つを片手の二本の指で同時に操作できない２５０ｍｍ以上の距離だけ離間されているので、両手を使用したとしても、イネーブルスイッチ、第１の入力部及び第２の入力部の３つを同時に操作することはできない。そのため、手先効果器の操作中にマニピュレータが操作されること、及び、マニピュレータの操作中に手先効果器が操作されることが防止され、作業効率の向上を図ることができる。

また、本発明に係る複数ロボット制御装置においては、構成２を有することにより、手先効果器の操作中にマニピュレータが操作されることによってイネーブルスイッチ、第１の入力部及び第２の入力部が移動してしまうことが防止されるため、操作者は、手先効果器の操作に集中することができ、作業効率の向上を図ることができる。

すなわち、本発明は、イネーブルスイッチと、複数の入力部とを有するロボット制御装置において、操作者の意図に反する操作が行われることを防止して、手動操作の操作性を向上させたロボット制御装置を提供することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るロボット制御装置を装着したロボット装置の構成を示す模式的な側面図である。

本発明に係るロボット制御装置によって制御されるロボット装置は、例えば、図１に示すように、マニピュレータ１を有し、このマニピュレータ１により、対象物１０１の把持、運搬、加工及び他の部材への組立が可能となされているものである。

マニピュレータ１は、複数のアクチュエータ（駆動装置）とリンク（剛体の構造物）とによって構成されている。すなわち、各リンク間は、回動（屈曲）、または、旋回可能な関節２ａ，２ｂ，２ｃを介して接続されており、それぞれアクチュエータによって相対駆動されるようになっている。各アクチュエータは、ロボット制御装置を構成する制御手段（コンピュータ）３によって制御される。

このマニピュレータ１において、第１のリンク（基端部のリンク）１ａは、基台部４に対し、基端側を第１の関節２ａを介して接続されて設置されている。この第１のリンク１ａの先端側には、第２の関節２ｂを介して、第２のリンク１ｂの基端側が接続されている。第２のリンク１ｂの先端側には、第３の関節２ｃを介して、第３のリンク１ｃの基端側が接続されている。

第３のリンク１ｃの先端側（以下、「手先」という。）には、対象物１０１を把持したり加工したりする手先効果器５が設けられている。この手先効果器５は、制御手段３によって制御される。

そして、本発明に係るロボット制御装置は、制御手段３と、この制御手段３に接続された操作装置６とから構成される。

図２は、本発明に係るロボット制御装置の第１の実施の形態における操作装置の構成を示す斜視図である。

操作装置６は、この実施の形態においては、図２に示すように、ロボット装置の可動部（マニピュレータ１）に取り付けられている。ただし、この操作装置６は、ロボット装置から離れた位置に設置して用いてもよい。

この操作装置６は、イネーブルスイッチ７と、ロボット装置を手動操作するための入力装置８とを備えている。入力装置８は、例えば、ボタン、レバー、または、操作桿等からなり、マニピュレータ１を操作するための第１の入力部８ａと、手先効果器５を操作するための第２の入力部８ｂとからなる。

イネーブルスイッチ７は、操作子１０を有している。この操作子１０は、初期位置（以下、非操作位置という。）と、図２中矢印Ａで示すように、初期位置よりも押圧された第１の押圧位置（以下、中間位置という。）と、第１の押圧位置よりも押圧された第２の押圧位置（以下、押込み位置という。）との３つのポイントのいずれかとなされるようになっている。なお、操作子１０は、外力が加えられない場合には、非操作位置に復帰するようになっている。

そして、制御手段３は、イネーブルスイッチ７の操作子１０が中間位置であるときに、ロボット装置のマニピュレータ１の手動操作を可能とする。この手動操作は、入力装置８を操作することによって行われる。

入力装置８においては、第１の入力部８ａと第２の入力部８ｂとは、片手では同時に操作できない程度に離間されている。また、これら第１及び第２の入力部８ａ，８ｂのいずれも、イネーブルスイッチ７とは片手で同時に操作できない程度にイネーブルスイッチ７から離間されている。片手で操作できない程度に離間されているとは、第１及び第２の入力部８ａ，８ｂ及びイネーブルスイッチ７のうちいずれか二つを選んだとき、その二つのうち少なくとも一方が操作桿のような手で握って操作する形態のものであれば、その一方を正常な姿勢で握った状態で指を伸ばしても届かない距離、例えば、１００ｍｍ程度、あるいは、それ以上離間されていることを意味している。また、その二つが両方とも押釦のような指で操作する形態のものであれば、その二つを片手の二本の指で同時に操作できない距離、例えば、２５０ｍｍ程度、あるいは、それ以上離間されていることを意味している。

片手で同時に操作できない距離だけ離間されていることによって、操作者が一方の手で第１及び第２の入力部８ａ，８ｂ及びイネーブルスイッチ７のいずれか一つを操作している場合において、他のいずれか一つを同時に操作するには他の手を用いる必要があり、一方の手（片手）のみで第１及び第２の入力部８ａ，８ｂ及びイネーブルスイッチ７のうちどの二つであっても同時に操作することはできない。

このロボット制御装置によりロボット装置を手動操作するときには、イネーブルスイッチ７は必ず操作しなければならないので、一方の手によってイネーブルスイッチ７を操作し、他方の手によって第１及び第２の入力部８ａ，８ｂのいずれか一つを操作することになる。したがって、第１及び第２の入力部８ａ，８ｂが同時に操作されることはない。すなわち、手先効果器５の操作中にマニピュレータ１が操作されることはなく、また、マニピュレータ１の操作中に手先効果器５が操作されることはない。

操作者は、一方の片手でイネーブルスイッチ７を操作して操作子１０を中間位置とした状態で、他方の手で第１、または、第２の入力部８ａ，８ｂを操作することにより、ロボット装置を手動操作することができる。第１の入力部８ａにより、マニピュレータ１を操作することができ、第２の入力部８ｂにより、手先効果器５を動作させ、対象物１０１の把持及び解放を行うことができる。

そして、操作者がイネーブルスイッチ７の操作子１０を離して、操作子１０が非操作位置へ移動した場合、または、操作者が操作子１０をさらに押し、操作子１０が押込み位置へ移動した場合には、ロボット装置は、手動操作不可能となる。また、例えば、自動運転中など、ロボット装置が操作装置６による手動操作を受け付けない状態であるときには、操作者がイネーブルスイッチ７の操作子１０を押して中間位置へ移動させたとしても、ロボット装置は手動操作可能とならない。

〔その他の実施の形態〕
本発明に係るロボット制御装置においては、イネーブルスイッチ７は、３点式スイッチに限定されない。すなわち、このロボット制御装置においては、操作子が非操作位置（初期位置）と操作位置（押込み位置）とのいずれかとなされる２点式スイッチをイネーブルスイッチとして用いてもよい。

また、本発明に係るロボット制御装置においては、入力装置８の第１の入力部８ａとしては、操作レバー以外の種々の形式を採用することができ、例えば、押し釦やタッチパネルのような形式であってもよい。同様に、手先効果器５を動作させるための第２の入力部８ｂは、押し釦以外の形式を採用することができ、例えば、切り替えスイッチやジョグダイヤル等のような形式であってもよい。

さらに、このロボット制御装置においては、入力装置８として、十分な広さを有するタッチパネルに、マニピュレータ１のための操作部と、手先効果器５のための操作部とを、片手で同時に操作できないだけの距離を離して設置するようにしてもよい。

また、手先効果器５が複数存在する場合においては、第２の入力部８ｂを追加して設置することができる。この場合においても、複数の第２の入力部８ｂのそれぞれは、イネーブルスイッチ７及び第１の操作部８ａに対して、片手で同時に操作できない距離に離間させて設置することにより、操作者が隣接する入力部に触れることにより意図しない操作を行うことを防ぐことができ、作業効率を向上させることができる。

ロボット装置のマニピュレータ１の移動方向が複数ある場合においては、それぞれの移動方向に対応する複数の入力部を、互いに離間させて設置するようにしてもよい。この場合にも、操作者が隣接する入力部に触れることにより意図しない操作を行うことを防ぐことができ、作業効率を向上させることができる。

さらに、このロボット制御装置において、操作装置６には、ＪＩＳ Ｂ ８４３３−１において規定されているような、ロボット装置を非常停止させるための非常停止スイッチを設けてもよい。この非常停止スイッチは、他の入力部と同時に操作できるように近接して設置してもよい。

本発明に係るロボット制御装置において、操作装置６は、必ずしもロボット装置の可動部に取り付けらさている必要はない。すなわち、操作装置６は、ケーブル等を介して制御手段３に接続し、ロボット装置から離間した位置に設置してもよい。この場合には、操作装置６は、可搬式とすることができる。また、操作装置６は、ロボット装置の可動部以外の部分に取り付けてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るロボット制御装置を装着したロボット装置の構成を示す模式的な側面図である。 本発明に係るロボット制御装置の第１の実施の形態における操作装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ マニピュレータ
１ａ 第１のリンク
１ｂ 第２のリンク
１ｃ 第３のリンク
２ａ 第１の関節
２ｂ 第２の関節
２ｃ 第３の関節
３ 制御手段
５ 手先効果器
６ 操作装置
７ イネーブルスイッチ
８ 入力装置
８ａ 第１の入力部
８ｂ 第２の入力部
１０ 操作子
１０１ 対象物

Claims (2)

1. ロボット装置の動作を制御するロボット制御装置であって、
   操作子を有し、この操作子が、初期位置と操作位置との少なくとも２つのポイントのいずれかとなされるイネーブルスイッチと、
   前記ロボット装置のマニピュレータを操作するための第１の入力部と、
   前記ロボット装置のマニピュレータに設けられた手先効果器を操作するための第２の入力部と、
   前記イネーブルスイッチの操作子が前記操作位置であるときに、ロボット装置の手動操作を可能とし、前記第１の入力部に対する操作に応じて、前記マニピュレータを制御し、前記第２の入力部に対する操作に応じて、前記手先効果器を制御する制御手段と
   を備え、
   前記イネーブルスイッチ、前記第１の入力部及び前記第２の入力部のいずれの２つをとっても、操作者が片手で同時に操作できない距離、すなわち、その２つのうち少なくとも一方が手で握って操作する操作桿である場合には、その一方を正常な姿勢で握った状態で指を伸ばしても届かない１００ｍｍ以上の距離、その２つが両方とも指で操作する押釦である場合には、その２つを片手の二本の指で同時に操作できない２５０ｍｍ以上の距離だけ離間されている
   ことを特徴とするロボット制御装置。
2. 前記イネーブルスイッチ、前記第１の入力部及び前記第２の入力部は、前記ロボット装置のマニピュレータ可動部に設置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。

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