JP5370757B2 - Manual operating device and signal processing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボット等を用いた手動操作装置とその信号処理方法に関する。 The present invention relates to a manual operation device using a robot or the like and a signal processing method thereof.
自動車等の自動生産システムでは、重量物や長尺物のワークの組立等、複数の作業員を必要とする作業が多数存在する。そこで、このような複数の作業員を必要とする作業の省人化のため、ハンドガイド装置を持つロボットやアクチュエータを有するパワーアシスト装置を用いる研究・開発が進められている（例えば特許文献１〜４、非特許文献１，２）。
In an automatic production system such as an automobile, there are many operations that require a plurality of workers, such as assembling heavy or long workpieces. Therefore, research and development using a power assist device having a robot having a hand guide device or an actuator is being promoted in order to save labor in operations requiring a plurality of workers (for example,
図１は従来のハンドガイドシステムの模式図である。この図に示すように、従来のハンドガイドシステムは、ロボット１（又はアクチュエータ）の手先に、グリッパ・加工機等のエンドエフェクタ２と、人が操作する操作装置３とを備え、作業員４が操作装置３を用いて、ロボット１及びエンドエフェクタ２を操作するようになっている。なお、この図において、１ａはロボット制御装置、５はワーク、６は組付対象である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional hand guide system. As shown in this figure, the conventional hand guide system includes an
図２は、従来の操作装置の模式図、図３は従来のハンドガイド用入力デバイスの模式図である。図２に示すように、従来の操作装置３は、通常、入力デバイス７、イネーブルスイッチ８、表示灯・スイッチ９、等を備える。
FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional operating device, and FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional hand guide input device. As shown in FIG. 2, the
組立等の作業では、ワーク５は規定された方向からでないと組み付けられないため、ワーク５の進路を修正しつつ、決められた位置および方向で組み付けなくてはならない。入力デバイス７に必要な軸数は作業内容や装置構成に依存するが、特別な限定や制約がない場合は空間６自由度の位置と方向を決定できる６軸入力デバイスが望ましい。また作業性の観点から、限定された軸入力を持つデバイスを複数用意して持ち変えて作業するのに対し、入力デバイス７は、１デバイスかつ１通りの持ち方で６軸入力が可能なデバイスであることが望ましい。更にハンドガイドシステムのような、人とロボットが協働するシステムでは、安全上の観点から、片手は安全を担保するためのイネーブルスイッチ８の操作に利用するため、片手のみで操作可能であることが望ましい。そこで、図２、図３に示すように、従来から入力デバイス７として、６軸の力覚センサ７ａにグリップ７ｂを設けたデバイスが用いられている。
In work such as assembly, since the
図４は、従来の入力デバイス７の問題点を示す説明図である。
多軸同時入力は、単軸入力（ボタン・レバー操作等）に比べて、操作できる自由度が多い反面、操作者の意図と違う方向にも入力が受け付けられることがある。図３のようなデバイスで入力する場合に、例えば、図４のように操作者がｘ並進のみを意図して、入力Ｆｉｎを加えても、入力／検出点位置が異なるため、デバイス側ではＦｘ（ｘ軸並進）とＴθｙ（ｙ軸回り回転）を検出する（入力が干渉する）。
この場合、入力／検出点距離Ｌが固定ならば補正により入力点での入力を導出できるが、Ｌは操作者の手の大きさ、力を込める位置（指先、掌底等）等の個人差・時間毎に変化するため、完全に補正することは困難となる。更に実際には操作入力を加えた後、エンドエフェクタ２が動き、入力デバイス７も動くため、その動特性や遅れ等と、人がグリップを握ることで構成される閉リンク系により、更にそれらの悪影響が増幅して現れることも懸念される。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing problems of the
Multi-axis simultaneous input has a greater degree of freedom of operation than single-axis input (button / lever operation, etc.), but input may be received in directions different from the operator's intention. When entering in the device as shown in FIG. 3, for example, with the intention of the operator as shown in FIG. 4 x translation only, be added to the input F in, since the input / detection point positions are different, the device side is F x (x-axis translation) and T θy (y-axis rotation) are detected (input interferes).
In this case, if the input / detection point distance L is fixed, the input at the input point can be derived by correction, but L is an individual difference such as the size of the hand of the operator and the position where the force can be applied (fingertip, palm bottom, etc.)・ Because it changes with time, it is difficult to correct it completely. Furthermore, after the operation input is actually applied, the
このような問題点に対しては特許文献４（未公開）では一連の作業を複数の作業工程に分割し、工程毎に自由度に制限または非制限を設定・制御することで対処している。しかしながら例えば工程分割の結果、干渉が多い軸同士（説明図の例ではｘとθｙのような軸）であるが、同時に動かした方が本来、作業効率が良好である場合でも、干渉を避けるために作業工程を分ける必要がある１つ工程が増え、結果として作業時間が掛かる・作業効率が落ちるといった場合が考えられる。 In Patent Document 4 (unpublished), such a problem is dealt with by dividing a series of work into a plurality of work processes, and setting or controlling a restriction or non-restriction for each process. . However, for example, there are axes that have a lot of interference as a result of the process division (in the example of the explanatory diagram, axes such as x and θy). There is an increase in the number of processes that need to be divided into two processes, resulting in increased work time and reduced work efficiency.
本発明は上述した要望を満たすために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、片手で６軸入力ができ、並進入力のみを回転入力から完全に分離でき、意図に反した手振れ等による並進入力を抑制して回転入力することでき、かつ意図的に並進入力と回転入力を同時にできる手動操作装置とその信号処理方法を提供することにある。 The present invention has been devised to meet the above-described needs. That is, the object of the present invention is to allow 6-axis input with one hand, to completely separate only the translation input from the rotation input, to be able to perform the rotation input while suppressing the translation input due to unintentional hand shake or the like, It is another object of the present invention to provide a manual operation device capable of simultaneous translation input and rotation input and a signal processing method thereof.
本発明によれば、片手操作で、直交３軸の並進入力ｘ，ｙ，ｚと該３軸まわりの回転入力θｘ，θｙ，θｚを入力でき、該各並進入力と各回転入力をそれぞれ検出する入力デバイスと、
該入力デバイスで検出された各並進入力と各回転入力をそれぞれ信号処理してロボット制御部にそれぞれ出力する信号処理装置とを備え、
該信号処理装置は、回転入力の絶対値が所定の第１閾値以上でありかつ並進入力の絶対値が所定の第２閾値未満である場合に、並進入力に対する感度を低減する感度調節部を有し、
前記入力デバイスは、手で握る棒状のグリップと、前記グリップの頂部に設置され指による操作量を回転３軸に変換して取得する回転３軸用の入力検出手段とを有し、
前記回転３軸用の入力検出手段は、前記グリップの頂部上面に片手の親指で操作するように取付けられ２軸まわりの回転入力を検出する２軸ポインティングデバイスと、前記グリップの頂部前面に前記片手の親指以外の指で操作するように取付けられ１軸まわりの回転入力を検出する１軸ポインティングデバイスとを有する、ことを特徴とする手動操作装置が提供される。
According to the present invention, it is possible to input orthogonal three-axis translation inputs x, y, and z and rotation inputs θx, θy, and θz around the three axes by one-hand operation, and detect each of the translation inputs and each rotation input. An input device;
A signal processing device that performs signal processing on each translation input and rotation input detected by the input device and outputs the signals to the robot control unit, respectively.
The signal processing device includes a sensitivity adjustment unit that reduces the sensitivity to translational input when the absolute value of the rotational input is equal to or greater than a predetermined first threshold and the absolute value of the translational input is less than a predetermined second threshold. And
The input device includes a rod-shaped grip that is gripped by a hand, and an input detection unit for rotating three axes that is obtained by converting an operation amount by a finger into a rotating three axis that is installed at the top of the grip.
The input detecting means for the three rotation axes is attached to the top surface of the top of the grip so as to be operated with the thumb of one hand, and detects a rotational input about two axes, and the one hand on the front of the top of the grip. There is provided a manual operation device including a single-axis pointing device that is attached so as to be operated by a finger other than the thumb of the user and detects a rotational input about one axis .
本発明の実施形態によれば、前記入力デバイスは、さらに、前記グリップの下端に設置され手による操作量を並進３軸に変換して取得する並進３軸用の入力検出手段を有する。
According to an embodiment of the present invention, the input device further includes a translational triaxial input detection unit that is installed at a lower end of the grip and obtains an operation amount converted by a hand into the translational triaxial.
前記並進３軸用の入力検出手段は、直交３軸の並進入力ｘ，ｙ，ｚを検出する３軸力覚センサである。
Said input detecting means for the translational three axes are orthogonal three axes of translation input x, y, Ru 3-axis force sensors der to detect the z.
また本発明によれば、上記の手動操作装置を準備し、
前記信号処理装置により、回転入力の絶対値が所定の第１閾値以上でありかつ並進入力の絶対値が所定の第２閾値未満である場合に、並進入力に対する感度を低減する、ことを特徴とする手動操作装置の信号処理方法が提供される。
According to the present invention, the above-mentioned manual operation device is prepared,
When the absolute value of the rotational input is greater than or equal to a predetermined first threshold and the absolute value of the translation input is less than a predetermined second threshold, the sensitivity to the translation input is reduced by the signal processing device. A signal processing method for a manually operated device is provided.
上記本発明の装置と方法によれば、信号処理装置が感度調節部を有し、回転入力の絶対値が所定の第１閾値以上でありかつ並進入力の絶対値が所定の第２閾値未満である場合に、並進入力に対する感度を低減する。
従って、回転操作の際、操作者の意図に反して、手振れ等により並進入力が発生する場合でも、回転入力の絶対値が所定の第１閾値以上であれば、並進入力に対する感度を低減して、並進入力を抑制しながら、回転入力ができる。
また、回転操作の際、並進入力の絶対値が所定の第２閾値以上である場合は、操作者が意図的に並進入力をしたと判断できるので、並進入力に対する感度低減を実施しない（感度低減演算を停止する）ことで、操作者の意図通りに並進入力と回転入力ができる。
According to the apparatus and method of the present invention, the signal processing apparatus has the sensitivity adjustment unit, the absolute value of the rotational input is equal to or greater than the predetermined first threshold value, and the absolute value of the translational input is less than the predetermined second threshold value. In some cases, the sensitivity to translational input is reduced.
Therefore, even when translational input occurs due to hand movement or the like against the operator's intention during the rotational operation, if the absolute value of the rotational input is greater than or equal to the predetermined first threshold, the sensitivity to translational input is reduced. Rotational input is possible while suppressing translational input.
In addition, if the absolute value of the translation input is greater than or equal to a predetermined second threshold value during the rotation operation, it can be determined that the operator has intentionally performed the translation input, and thus sensitivity reduction for the translation input is not performed (sensitivity reduction). By stopping the calculation, translation input and rotation input can be performed as intended by the operator.
また、前記入力デバイスが、３軸力覚センサに取付けられた棒状のグリップを有し、２軸ポインティングデバイスがグリップの頂部上面に取付けられ、１軸ポインティングデバイスがグリップの頂部前面に取付けられているので、片手で６軸入力を可能とし、かつ並進操作のみを行う際は、指を離すことで完全に回転を分離した入力を受け付けることが可能となる。
The input device has a rod-like grip attached to a triaxial force sensor, the biaxial pointing device is attached to the top surface of the grip, and the monoaxial pointing device is attached to the top surface of the grip. Therefore, when 6-axis input is possible with one hand and only translation operation is performed, it is possible to receive input with completely separated rotation by releasing the finger.
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図５は、本発明による手動操作装置の全体構成図である。この図において、本発明の手動操作装置は、入力デバイス１０と信号処理装置２０を備える。
本発明による手動操作装置は、この例ではハンドガイド装置であるが、これに限定されず、マニプレータなど用の遠隔操作装置であってもよい。
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a manual operation device according to the present invention. In this figure, the manual operation device of the present invention includes an
The manual operation device according to the present invention is a hand guide device in this example, but is not limited thereto, and may be a remote operation device for a manipulator or the like.
入力デバイス１０は、３軸力覚センサ１２、棒状のグリップ１４、２軸ポインティングデバイス１６、および１軸ポインティングデバイス１８を備える。
３軸力覚センサ１２は、直交３軸の並進入力ｘ，ｙ，ｚを検出する。
棒状のグリップ１４は、３軸力覚センサ１２に下端が取付けられ上方に延び片手で握るようになっている。
２軸ポインティングデバイス１６は、グリップ１４の頂部上面に片手の親指で操作するように取付けられ、２軸（ｘ，ｙ軸）まわりの回転入力θｘ，θｙを検出する。
１軸ポインティングデバイス１８は、グリップ１４の頂部前面に片手の親指以外の指（例えば人指し指、中指）で操作するように取付けられ、１軸（ｚ軸）まわりの回転入力θｚを検出する。
The
The
The rod-shaped
The
The
なお、本出願における「ポインティングデバイス」には、指での方向操作に適した「ポンティングスティック」とレバーによる方向入力が行える「ジョイスティック」を含むものとする。 The “pointing device” in the present application includes a “ponting stick” suitable for a direction operation with a finger and a “joystick” capable of inputting a direction with a lever.
上述した入力デバイス１０により、操作員の片手操作で、直交３軸の並進入力ｘ，ｙ，ｚと該３軸まわりの回転入力θｘ，θｙ，θｚを入力でき、かつ各並進入力と各回転入力をそれぞれ検出することができる。
With the
図５の入力デバイス１０では、直交３軸の並進入力ｘ，ｙ，ｚを検出するセンサとして３軸力覚センサ１２をロボット１（もしくはエンドエフェクタ）上に設置し、このセンサ上にグリップ１４を設置している。このグリップ１４を片手で握り、手・腕により並進３軸の入力操作を行う。
またこの例では、グリップ１４の頂部に更に回転指令するセンサとして、エンドエフェクタに設定するツール座標と感覚的に合う配置として、親指等で操作しやすいグリップ頂部上面に小型の２軸ポインティングデバイス１６を設置し、人差し指等で操作しやすいグリップ頂部前面に、小型の１軸ポインティングデバイス１８を配置している。
２軸ポインティングデバイス１６と１軸ポインティングデバイス１８は、コンピュータ等で使用されるカーソル移動用のデバイス（ジョイスティック等）であり、力や変位を検出する。この構成により、グリップ１４を片手で握りながら、親指と人差し指等により回転３軸の入力操作を行う。従ってこの構成により、片手（腕）で６軸入力が可能となる。
In the
Further, in this example, as a sensor for commanding further rotation to the top of the
The two-
なお、本出願において、入力デバイスは上述した例に限定されず、手で握る棒状のグリップと、該グリップの下端に設置され手による操作量を並進３軸に変換して取得する並進３軸用の入力検出手段と、前記グリップの頂部に設置され指による操作量を回転３軸に変換して取得する回転３軸用の入力検出手段とを有するものであればよい。 In the present application, the input device is not limited to the above-described example, but for a translational three-axis that is obtained by converting a bar-shaped grip that is gripped by a hand and an operation amount that is installed at the lower end of the grip into a translational three-axis. And an input detection means for rotating three axes that is installed on the top of the grip and converts an operation amount by a finger into three rotating axes.
例えば、下段の並進３軸の場合、３軸力覚センサを使わずとも、１番下にｚ軸入力を検出する１軸ロードセル（力覚検出器）、その上にシリアルに所謂、ｘ，ｙを動かすようなジョイスティック（変位検出手段）の組合せ等を設置して、並進３軸を取得するなどでも実現できる。またもちろん３軸とも変位を検出することでもできる。上段の回転３軸に関しても、例えば上１軸・２軸ポインティングデバイスの配置を入れ替えて親指では１軸操作、その他（人差し指等）で２軸操作でもよく、３軸全て親指範囲内に配置して、１指で操作する、親指１軸、人差し指１軸、中指１軸など３軸を全て別指に負担させるような構成もありうる。またポインティングデバイスでなくとも、例えば小型ジョイスティック、モーメンタリ（自動復帰型）スイッチ（押している間のみ動くなど）、小型（３軸）力覚センサ（指を引っ掛けるような構造が必要となる）、２軸力覚センサ＋１軸ロードセルなど、各種形態が考えられる。 For example, in the case of the lower three translational axes, a single-axis load cell (force sensor) that detects the z-axis input is used at the bottom without using a three-axis force sensor, and so-called x and y are serially provided on the load axis (force sensor). It can also be realized by installing a combination of joysticks (displacement detection means) or the like that move the movement and acquiring three translational axes. Of course, the displacement can also be detected for all three axes. Regarding the upper three rotation axes, for example, the arrangement of the upper and second axis pointing devices may be changed so that the thumb can operate with one axis, and the other (forefinger etc.) can operate with two axes. There may be a configuration in which all three axes such as a thumb axis, an index finger axis, and a middle finger axis that are operated with one finger are borne by another finger. Even if it is not a pointing device, for example, a small joystick, a momentary (automatic return type) switch (moves only while pressed), a small (3-axis) force sensor (a structure that hooks a finger is required), 2-axis Various forms such as a force sensor + 1 axis load cell are conceivable.
図６は、本発明による手動操作装置の信号処理装置の第１実施形態図である。この図は回転操作入力の有無により、並進の各々正規化・特性変換・不感帯・入力制限のブロックに対して、入力に対する感度を低減するような設定値変更する場合のブロック図を示している。 FIG. 6 is a first embodiment of the signal processing device of the manual operation device according to the present invention. This figure shows a block diagram in the case where the set value is changed so as to reduce the sensitivity to input with respect to the translation normalization, characteristic conversion, dead band, and input restriction blocks depending on the presence / absence of a rotation operation input.
この図において、本発明による信号処理装置２０は、回転入力θｘ，θｙ，θｚにそれぞれ対応する回転指令演算部２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚと、並進入力ｘ，ｙ，ｚにそれぞれ対応する並進指令演算部２４Ｘ，２４Ｙ，２４Ｚとを有し、それぞれ信号処理してロボット制御部３０（ロボットの制御装置）にそれぞれ出力するようになっている。
すなわち信号処理装置２０は、入力デバイス１０により取得された力や変位信号を処理することで、ロボットに対する位置や速度指令を生成する。
In this figure, the
That is, the
この例において、回転指令演算部２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚおよび並進指令演算部２４Ｘ，２４Ｙ，２４Ｚは、それぞれ、正規化部２３ａ、特性変換部２３ｂ、物理変換部２３ｃ、不感帯部２３ｄ、および入力制限部２３ｅを有する。また、並進指令演算部２４Ｘ，２４Ｙ，２４Ｚは、さらに変化率制限部２５を有する。
信号処理装置２０は、センサ１２，１６，１８から信号を各軸（ｘ，ｙ，ｘ，θｘ，θｙ，θｚ）毎に、正規化部２３ａによりダイナミックレンジを調整する。また同様に、特性変換部２３ｂにより操作しやすい適切な入出力特性を付与する。例えばｏｕｔ＝ｉｎ２とすることで、低域でより低速化し、高域で高い速度変化率を与える等の特性を付与する。また、不感帯部２３ｄによりノイズ・誤動作防止等のためのゼロ入力近傍での不感帯を設定する。さらに、入力制限部２３ｅにより上・下限値を設定し、物理変換部２３ｃにより物理量を変換する。さらに、変化率制限部２５により入力データの変化率を制限する。
上述した構成により、回転入力θｘ，θｙ，θｚと並進入力ｘ，ｙ，ｚに対し、それぞれロボット制御部３０に適合するデータに信号処理し、ロボット制御装置３０に指令する構成となっている。
In this example, the rotation
The
With the configuration described above, the rotation input θx, θy, θz and the translation input x, y, z are each subjected to signal processing on data suitable for the
図６において、本発明による信号処理装置２０は、さらに感度調節部２６を有する。
この例において、感度調節部２６は、回転入力θｘ，θｙ，θｚの少なくとも１つが０でない場合に、設定値変更信号２６ａを並進指令演算部２４Ｘ，２４Ｙ，２４Ｚの正規化部２３ａ、特性変換部２３ｂ、不感帯部２３ｄ、および入力制限部２３ｅに出力し、並進入力ｘ，ｙ，ｚに対する感度を低減するようになっている。
なお、本発明はこの構成に限定されず、感度調節部２６により、回転入力θｘ，θｙ，θｚのいずれかまたはすべてが所定の第１閾値未満である場合に、並進入力ｘ，ｙ，ｚのいずれかまたはすべてに対する感度を低減するように構成してもよい。
In FIG. 6, the
In this example, when at least one of the rotational inputs θx, θy, and θz is not 0, the
Note that the present invention is not limited to this configuration, and when the
図７は、並進入力特性の変更例を示す図である。この図において（Ａ）は不感帯拡大、（Ｂ）は小入力部の感度低減、（Ｃ）はダイナミックレンジ縮小、（Ｄ）は制限値縮小の例であり、それぞれ実線は変更前、破線は変更後である。
これらの措置により、入力が干渉する余地がある回転入力時には、操作者の意図に反した、例えば手振れ等の並進入力を抑制する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of changing the translation input characteristic. In this figure, (A) is the dead zone expansion, (B) is the sensitivity reduction of the small input section, (C) is the dynamic range reduction, and (D) is the example of the limit value reduction. Later.
By these measures, translation input such as hand shake, which is contrary to the operator's intention, is suppressed during rotation input where there is room for input interference.
上述した信号処理装置２０により、図５の入力デバイス１０で並進操作のみを行う場合に、指を離すことで完全に回転を分離して入力を受け付けることが可能となる。また回転操作を行う際は、手と指は一体のため、手を固定もしくは意図した方向に力を加えながら、指を動かすことになり、指操作により手も動かしてしまうことが考えられる（例えば手振れ等）。ただし、この手の誤入力は比較的小さいものと考えられることから、感度調節部２６により、操作中は回転操作を受け付けたことを検出し、回転操作入力の有無もしくは、レベルによって、並進入力演算のうち、入力に対する感度を低減することができる。
When only the translation operation is performed with the
図８は、本発明による手動操作装置の信号処理装置の第２実施形態図である。この図において、本発明による信号処理装置２０は、さらに並進入力ｘ，ｙ，ｚにそれぞれ対応する並進指令判定部２７Ｘ，２７Ｙ，２７Ｚを有する。
各並進指令判定部２７Ｘ，２７Ｙ，２７Ｚは、それぞれ上述した正規化部２３ａ、特性変換部２３ｂ、物理変換部２３ｃ、および不感帯部２３ｄを有する。また、各並進指令判定部２７Ｘ，２７Ｙ，２７Ｚは、さらに、絶対値変換部２８ａと出力制限部２８ｂとを有する。
絶対値設定部２８ａは、入力データを絶対値に変換し、出力制限部２８ｂは入力データが所定の設定値より大きい場合のみ信号を出力する。
FIG. 8 is a second embodiment of the signal processing device of the manual operation device according to the present invention. In this figure, the
Each of the translation
The absolute
図８において、本発明による信号処理装置２０は、さらに入力判定部２９を有する。この図は、並進操作入力のレベルにより、入力に対する感度を低減する処理を停止するブロック図である。
この例において、入力判定部２９は、回転入力θｘ，θｙ，θｚの少なくとも１つが０でない場合であっても、並進入力ｘ，ｙ，ｚの少なくとも１つが所定の設定値より大きい場合に、入力判定信号２９ａを並進指令演算部２４Ｘ，２４Ｙ，２４Ｚの正規化部２３ａ、特性変換部２３ｂ、不感帯部２３ｄ、および入力制限部２３ｅに出力し、並進入力ｘ，ｙ，ｚに対する感度低減を無効にするようになっている。
なお、本発明はこの構成に限定されず、感度調節部２６と入力判定部２９により、回転入力θｘ，θｙ，θｚの絶対値のいずれかまたはすべてが所定の第１閾値以上であり、かつ並進入力ｘ，ｙ，ｚの絶対値のいずれかまたはすべてが所定の第２閾値未満である場合に、並進入力ｘ，ｙ，ｚのいずれかまたはすべてに対する感度を低減するように構成してもよい。
また、用途によっては第1閾値と第2閾値のいずれかを許容してもよい。
In FIG. 8, the
In this example, the
Note that the present invention is not limited to this configuration, and any or all of the absolute values of the rotational inputs θx, θy, and θz are greater than or equal to a predetermined first threshold and are translated by the
Depending on the application, either the first threshold value or the second threshold value may be allowed.
図８では、感度調節部２６による回転操作入力の有無判定と、入力判定部２９による並進操作入力レベルが一定値以上であるかの判定の両判定結果から、並進入力ｘ，ｙ，ｚに対する感度を低減する処理を有効又は無効にするようになっている。
In FIG. 8, the sensitivity with respect to the translation inputs x, y, and z is determined based on both determination results of the presence / absence of the rotation operation input by the
なお図６と図８の例では、どれか１つの回転入力があった場合、すべての並進軸を変更するようになっているが、個別に判定し、干渉影響の高い軸のみ変更してもよい。また、回転操作の有無によって切り替えを行っているが、回転操作入力のレベルによって、並進入力感度の低減を段階的又は連続的に変更してもよい。
また同様に図８の例では、回転入力があり、かつどれか１つ並進入力があった場合、全並進軸の変更を中止するようになっているが、上述のように個別判定に対応した軸のみ変更してもよい。また、回転操作入力のレベルの段階値・連続値及び、並進操作入力のレベルの段階値・連続値の組合せから、並進入力感度の低減を段階的又は連続的に変更してもよい。
In the examples of FIGS. 6 and 8, all translation axes are changed when there is any one rotation input. However, even if only the axis having a high interference influence is changed, it is determined individually. Good. Moreover, although switching is performed depending on the presence / absence of the rotation operation, the reduction of the translation input sensitivity may be changed stepwise or continuously depending on the level of the rotation operation input.
Similarly, in the example of FIG. 8, when there is a rotation input and any one translation input, the change of all the translation axes is stopped, but as described above, the individual determination is supported. Only the axis may be changed. The reduction of the translation input sensitivity may be changed stepwise or continuously from the combination of the step value / continuous value of the rotational operation input level and the step value / continuous value of the translation operation input level.
上述した本発明の装置と方法によれば、信号処理装置２０が感度調節部２６を有し、回転入力θｘ，θｙ，θｚの絶対値が所定の第１閾値以上でありかつ並進入力ｘ，ｙ，ｚの絶対値が所定の第２閾値未満である場合に、並進入力ｘ，ｙ，ｚに対する感度を低減する。
従って、回転操作の際、操作者の意図に反して、手振れ等により並進入力が発生する場合でも、回転入力の絶対値が所定の第１閾値以上であれば、並進入力に対する感度を低減して、並進入力を抑制しながら、回転入力ができる。
また、回転操作の際、並進入力が所定の第２閾値以上である場合は、操作者が意図的に並進入力をしたと判断できるので、並進入力に対する感度低減を実施しない（感度低減演算を停止する）ことで、操作者の意図通りに並進入力と回転入力ができる。
According to the apparatus and method of the present invention described above, the
Therefore, even when translational input occurs due to hand movement or the like against the operator's intention during the rotational operation, if the absolute value of the rotational input is greater than or equal to the predetermined first threshold, the sensitivity to translational input is reduced. Rotational input is possible while suppressing translational input.
In addition, if the translation input is greater than or equal to a predetermined second threshold during the rotation operation, it can be determined that the operator has intentionally performed the translation input, so sensitivity reduction for the translation input is not performed (sensitivity reduction calculation is stopped). By doing so, translation input and rotation input can be performed as intended by the operator.
また、入力デバイス１０が、３軸力覚センサ１２に取付けられた棒状のグリップ１４を有し、２軸ポインティングデバイス１６がグリップ１４の頂部上面に取付けられ、１軸ポインティングデバイス１８がグリップ１６の頂部前面に取付けられているので、片手で６軸入力を可能とし、かつ並進操作のみを行う際は、指を離すことで完全に回転を分離した入力を受け付けることが可能となる。
Further, the
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
１０ 入力デバイス、１２ ３軸力覚センサ、
１４ グリップ、
１６ ２軸ポインティングデバイス、
１８ １軸ポインティングデバイス、
２０信号処理装置、
２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚ 回転指令演算部、
２３ａ 正規化部、２３ｂ 特性変換部、
２３ｃ 物理変換部、２３ｄ 不感帯部、
２３ｅ 入力制限部、
２４Ｘ，２４Ｙ，２４Ｚ 並進指令演算部、
２５ 変化率制限部、２６ 感度調節部、
２６ａ 設定値変更信号、
２７Ｘ，２７Ｙ，２７Ｚ 並進指令判定部、
２８ａ 絶対値変換部、２８ｂ 出力制限部、
２９ 入力判定部、２９ａ 入力判定信号、
３０ ロボット制御部
10 input devices, 12 3-axis force sensor,
14 grips,
16 2-axis pointing device,
18 single axis pointing device,
20 signal processing device,
22X, 22Y, 22Z Rotation command calculation unit,
23a normalization unit, 23b characteristic conversion unit,
23c physical conversion part, 23d dead zone part,
23e input restriction unit,
24X, 24Y, 24Z Translation command calculation unit,
25 change rate limiting unit, 26 sensitivity adjusting unit,
26a Setting value change signal,
27X, 27Y, 27Z Translation command determination unit,
28a absolute value converter, 28b output limiter,
29 input determination unit, 29a input determination signal,
30 Robot controller
Claims (4)
該入力デバイスで検出された各並進入力と各回転入力をそれぞれ信号処理してロボット制御部にそれぞれ出力する信号処理装置とを備え、
該信号処理装置は、回転入力の絶対値が所定の第１閾値以上でありかつ並進入力の絶対値が所定の第２閾値未満である場合に、並進入力に対する感度を低減する感度調節部を有し、
前記入力デバイスは、手で握る棒状のグリップと、前記グリップの頂部に設置され指による操作量を回転３軸に変換して取得する回転３軸用の入力検出手段とを有し、
前記回転３軸用の入力検出手段は、前記グリップの頂部上面に片手の親指で操作するように取付けられ２軸まわりの回転入力を検出する２軸ポインティングデバイスと、前記グリップの頂部前面に前記片手の親指以外の指で操作するように取付けられ１軸まわりの回転入力を検出する１軸ポインティングデバイスとを有する、ことを特徴とする手動操作装置。 An input device that can input the translation inputs x, y, and z of the orthogonal three axes and the rotation inputs θx, θy, and θz around the three axes with one hand operation, and detects each of the translation inputs and each of the rotation inputs,
A signal processing device that performs signal processing on each translation input and rotation input detected by the input device and outputs the signals to the robot control unit, respectively.
The signal processing device includes a sensitivity adjustment unit that reduces the sensitivity to translational input when the absolute value of the rotational input is equal to or greater than a predetermined first threshold and the absolute value of the translational input is less than a predetermined second threshold. And
The input device includes a rod-shaped grip that is gripped by a hand, and an input detection unit for rotating three axes that is obtained by converting an operation amount by a finger into a rotating three axis that is installed at the top of the grip.
The input detecting means for the three rotation axes is attached to the top surface of the top of the grip so as to be operated with the thumb of one hand, and detects a rotational input about two axes, and the one hand on the front of the top of the grip. And a one-axis pointing device that is mounted so as to be operated by a finger other than the thumb of the first and detects a rotational input about one axis .
前記信号処理装置により、回転入力の絶対値が所定の第１閾値以上でありかつ並進入力の絶対値が所定の第２閾値未満である場合に、並進入力に対する感度を低減する、ことを特徴とする手動操作装置の信号処理方法。
A manual operation device according to claim 1 is prepared,
When the absolute value of the rotational input is greater than or equal to a predetermined first threshold and the absolute value of the translation input is less than a predetermined second threshold, the sensitivity to the translation input is reduced by the signal processing device. Signal processing method for manual operation device.
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