JP5547457B2

JP5547457B2 - 動作入力装置

Info

Publication number: JP5547457B2
Application number: JP2009265755A
Authority: JP
Inventors: 貴志和田; 徹田中
Original assignee: KYOKKO ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: KYOKKO ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: JP2011104760A

Description

本発明は、動作入力装置に関し、特に手で把持するものに関する。

産業ロボット等のロボット教示装置の操作器としては、ロボットに必要な動作パターンをプログラム入力するための操作端末であるティーチペンダントが多く用いられる。ティーチペンダントには多数のキーやボタンがあり、片手で保持しつつ他方の手で入力するものが多い。

多数のキー等を有するティーチペンダントを片手で長時間保持すると疲労が生じるので、時々他方の手に持ち替える必要がある。この持ち替えの際には操作が中断し、とっさの事態に対応できないという問題が生じる。

この問題を解決する方法として持ち替えの際には、一定状態となるまで操作を禁止状態とする提案がなされている（特許文献１及び特許文献２）。

しかし、禁止状態が重なると操作効率が悪化するという問題がある。一方、電子化や、別の操作手段との組み合わせにより、操作器であるティーチペンダントを小型軽量化することが可能となった。小型軽量化により片手で操作でき、操作者の持ち手の負担を軽くすると共に、他方の手により別の作業や危険防止の動作が可能となった。

また、近年においては、ティーチングの対象であるロボットの異常動作時に、ロボットを強制的に停止させるための安全装置として、ティーチングペンダントにイネーブルスイッチを配置することも多い。

特開２００２−３５５７８１号公報

特開２００２−８３５２２号公報

ロボット教示装置の操作器を片手で操作するためには、操作器を安定的に保持しつつ操作できることが必要である。

また、従来の配置された操作ボタンを押したり、タッチパネルの操作用アイコンをタップして操作する方法では、操作者の手の大きさによっては指が届かなかったり、手前過ぎて押しにくいという場合があり、無理に操作をしようとして保持している手が動き操作器を落下させるおそれもある。したがって、手の大きさ等身体的な条件に関わらずに操作器を容易に操作できることが必要である。

さらには、イネーブルスイッチを用いる場合、イネーブルスイッチの開閉動作や所定の状態維持を無理なく的確に行う必要がある。

本発明はこれらの問題点を克服するためになされた。

本発明に係る動作入力装置は、掌及び指で把持する把持部であって、イネーブルスイッチを有する把持部、入力面を有する入力センサ部であって、前記入力面に制御対象の動作を制御するための制御情報が入力される入力センサ部、を有する動作入力装置であって、前記入力センサ部は、前記入力面に前記制御情報を第一指によって入力することができる位置に配置されていること、を特徴とする。

これにより、使用者は、掌及び指で動作入装置を保持しつつ、第一指によって入力センサ部の入力面に制御情報を入力することができる。よって、イネーブルスイッチを利用する状況において、効率的な制御情報の入力を行うことができる。また、第一指は、その他の指とは離れた場所にあり、他の指と向きが異なるため、制御面への制御情報の入力は第一指で行い、把持部の把持は他の指及び掌で行うようにすることで、最も制御情報の入力がしやすく、かつ、最も安定して把持部を把持することができる。

本発明に係る動作入力装置では、前記入力センサ部は、基準位置設定状態において、前記入力面に前記第一指が配置された状態を基準位置とし、前記基準位置からの前記第一指の移動量又は移動位置を前記制御情報とすること、を特徴とする。

これにより、使用者の手の大きさにかかわらず、使用者が把持部を把持したときに、第一指が自然に配置される位置を基準位置とすることができる。つまり、使用者の手の大きさに左右かかわらず、制御情報の入力を容易かつ効率的に行うことができる。また、無理なく第一指によって入力面へ制御情報を入力できるので、入力している間も把持部を把持している手が回転したり、把持部の把持が緩んだりすることがなく、確実に把持部を把持することができる。

本発明に係る動作入力装置は、さらに、前記入力センサ部の前記入力面に重ねて配置される表示部であって、前記制御情報を入力する際の補助となる補助情報を表示する表示部、を有する。これにより、効率的に制御情報の入力を行うことができる。

本発明に係る動作入力装置では、前記表示部は、前記補助情報として、前記基準位置を直接的又は間接的に表示すること、を特徴とする。

これにより、基準位置を中心とした制御情報の入力を容易に行うことができる。また、基準位置を確認することができるので、基準位置を変更することが必要であるか否かの判断を容易に行うことができる。

本発明に係る動作入力装置では、前記イネーブルスイッチが所定の状態にあるときを前記基準位置設定状態とすること、を特徴とする。これにより、基準位置を容易に設定することができる。

本発明に係る動作入力装置では、前記把持部は、さらに、当該把持部を把持する指が配置される凹部、を有する。これにより、把持部を容易に把持でき、また、安定した把持力を与えることができる。

本発明に係る動作入力装置では、前記凹部は、指を挿入する入口が、指が配置する奥の形状に比して小さく形成されていること、を特徴とする。

これにより、イネーブルスイッチを操作する際に特定の指が疲労等で浮き上がってくることを防止することができる。また、イネーブルスイッチを継続的に一定の力で操作することが可能となり、効率的な制御情報の入力が可能となる。

本発明に係る動作入力装置は、さらに、制御対象の動作を即時に停止させる緊急停止ボタンを有する。これにより、片手で容易に制御対象の動作を即時に停止させることができる。

本発明に係る動作入力装置の一実施形態であるティーチング装置１の斜視図である。ティーチング装置１を把持した状態を示す図である。ティーチング装置１の外観を示す図であり、Ａは上面図、Ｂは左側面図、Ｃは正面図、及び、Ｄは底面図である。入力部１３１の構成の概略を示す図である。表示制御部１３７に表示される制御情報としての各矢印Ａ１〜Ａ４が表示された状態を示す図であり、Ａは手の小さい使用者の場合、Ｂは手の大きい使用者の場合を示している。動作入力装置の他の実施例を示す図である。動作入力装置の他の実施例を示す図である。動作入力装置の他の実施例を示す図である。動作入力装置の他の実施例を示す図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。

本発明に係る動作入力装置の一実施形態であるロボットに動作を教示するためのティーチング装置１について図１に示す斜視図を用いて説明する。ティーチング装置１を用いた入力された情報は、接続線Ｗを介して所定の制御装置（図示せず）に入力される。制御装置は、予め定められた処理を行い、ロボットに動作を教示するための情報を生成する。

ティーチング装置１は、把持部１１及び操作部１３を有している。使用者は、ティーチング装置１を使用する際に、把持部１１を掌及び第二指〜第五指を用いて把持する。ティーチング装置１を、掌及び第二指〜第五指を用いて把持した状態を図２に示す。

図１に戻って、把持部１１は、イネーブルスイッチ１１１を有している。イネーブルスイッチ１１１は、使用者が把持部１１を把持したときに第二指〜第五指が位置する配置されている（図２参照）。

ここで、イネーブルスイッチ１１１について簡単に説明する。イネーブルスイッチは、あらかじめ定められた位置に保持されている限りロボットの作動を可能にするための手動操作装置である（ＪＩＳＢ８４３３（産業用マニピュレーティングロボット−安全性）３．２．３項参照）。イネーブルスイッチ１１１は、スイッチの位置として、スイッチが押し込まれていない第１位置、スイッチが完全に押し込まれた第２位置、スイッチが所定量だけ押し込まれた第３位置を有している。イネーブルスイッチ１１１では、第３位置をあらかじめ定められた位置としている。以下においては、イネーブルスイッチ１１１において、スイッチが第１位置にある状態を第１状態、第２位置にある状態を第２状態、第３位置にある状態を第３状態とする。イネーブルスイッチ１１１を用いることによって、使用者の明確な操作意思がある場合にのみ、ティーチング装置１によるロボットへのティーチングが可能となる。つまり、第３状態としている場合にのみ、ティーチング装置１を用いたティーチングが有効となり、ロボットへのティーチングが可能となる。なお、イネーブルスイッチは、デッドマンスイッチとも呼ばれる。

図１に戻って、操作部１３は、把持部１１を使用者が把持したときの第二指側に、把持部１１に続いて配置されている。ここで、ティーチング装置１の上面図、左側面図、正面図、底面図を、それぞれ図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄに示す。図３Ｂ〜図３Ｄに示すように、操作部１３は、把持部１の中心軸Ｃ１１に対して直交する中心軸Ｃ１３に沿って配置されている。

図１に戻って、操作部１３は、入力部１３１及び緊急停止ボタン１３９を有している。入力部１３１は、操作部１３において把持部１１が配置されている側とは反対側に位置する面Ｐ１３に配置されている。これにより、図２に示すように、把持部１１を掌及び第二指〜第五指で把持しながら、入力部１３１への第一指による操作が可能となる。

入力部１３１の構成について、図４を用いて説明する。入力部１３１は、タッチパッド１３３、液晶ディスプレイ１３５及び表示制御部１３７を有している。使用者は、第一指の動作によって、タッチパッド１３３の入力面Ｐ１３１に制御対象であるとロボットの動作を制御するための制御情報を入力する。

タッチパッド１３３は、ティーチング装置１を使用する際に手の小さい使用者であっても、手の大きい使用者であっても、入力面Ｐ１３１へ入力動作を容易に行うことが可能となるよう、所定の大きさを有している。このようにタッチパッド１３３の入力面Ｐ１３１を構成することによって、使用者の指の長さ等、個体毎の差異を吸収することが可能となる。

液晶ディスプレイ１３５は、タッチパッド１３３に重ねて配置されている。液晶ディスプレイ１３５には、第一指による入力面Ｐ１３１への入力に際して補助となる入力補助情報が表示される。

表示制御部１３７は、液晶ディスプレイ１３５の下部に配置される。表示制御部１３７は、所定のロジック回路等によって構成されている。

表示制御部１３７は、図５Ａに示すように、設定された基準位置を中心に、上方向矢印Ａ１、右方向矢印Ａ２、下方向矢印Ａ３、及び左方向矢印Ａ４を表示する。上方向矢印Ａ１、右方向矢印Ａ２、下方向矢印Ａ３、及び左方向矢印Ａ４は、制御対象であるロボットの前進、右方向へ移動、後退、左方向へ移動させる際に、使用者が入力しやすいように、補助情報として表示される。

なお、ロボットの前進等の移動は、制御情報である基準位置からの第一指の移動量に基づいて算出される。制御情報からのロボットの動作の算出は、ティーチング装置１に演算手段を配置するようにしてもよいし、ティーチング装置１とは別体の演算装置により算出するようにしてもよい。

ここで、基準位置とは、使用者が把持部１１を把持した際に、第一指が自然に配置される位置を意味する。このように、基準位置を中心に各矢印Ａ１〜Ａ４を表示することによって、各矢印Ａ１〜Ａ４の中心が基準位置であることを、間接的に表示することができる。また、各矢印Ａ１〜Ａ４を表示することによって、使用者の入力動作を補助することができる。

表示制御部１３７は、基準位置によって、各矢印Ａ１〜Ａ４を表示する位置を変更する。例えば、手の小さい使用者の場合には、図５Ａのように入力面Ｐ１３１の下側に各矢印Ａ１〜Ａ４を表示し、手の大きな使用者の場合には、図５Ｂのように入力面Ｐ１３１の左上側に各矢印Ａ１〜Ａ４を表示する。このように、使用者の基準位置によって、入力補助情報の表示位置を変更することによって、使用者により容易な入力動作を可能とする。

なお、基準位置の設定方法を以下において説明する。使用者は、イネーブルスイッチ１１１を操作して第２状態（スイッチが最も押し込まれた状態）として、基準位置設定状態とする。基準位置設定状態において、使用者は、第一指を入力面Ｐ１３１に配置する。第一指が配置された入力面Ｐ１３１の位置が基準位置として設定される。

なお、基準位置の設定は、一度に限られるのではなく、使用に際して基準位置が適切でないと使用者が判断すれば、イネーブルスイッチ１１１を操作し直して、新たに基準位置を設定すればよい。新たに基準位置設定状態に入るためのイネーブルスイッチ１１１の動作としては、イネーブルスイッチ１１１を第１状態とする、第２状態とする、第１状態から第２状態とする等、予め所定の動作を定めておけば、いずれの動作でもよい。

図１に戻って、緊急停止ボタン１３９は、面Ｐ１３上に配置されている。緊急停止ボタン１３９は、ティーチング対象であるロボットの近傍に人がいる場合やロボットが誤動作をした場合に、ロボットの動作を緊急に停止させるためのボタンである。

緊急停止ボタン１３９は、イネーブルスイッチ１１１及びタッチパッド１３３とは別系統の接続線により、所定の制御装置に接続する。このように、緊急停止ボタン１３９と所定の制御装置との接続をイネーブルスイッチ１１１及びタッチパッド１３３とは別系統とすることによって、イネーブルスイッチ１１１等が誤動作した場合等、ティーチングが不可能となった場合に、ティーチングを終了し、ロボットの動作を緊急に停止させることが可能となる。よって、ティーチング装置１を用いたティーチングの安全性を高めることができる。

［その他の実施例］
（１）入力面Ｐ１３１の位置：前述の実施例１においては、入力面Ｐ１３１は、把持部１１の中心軸Ｃ１１に対して直交する中心軸Ｃ１３に沿って配置される操作部１３の所定の面Ｐ１３に配置されるとしたが、入力面Ｐ１３１が制御情報を第一指によって入力できる位置に配置されていれば、例示のものに限定されない。例えば、図６に示すように、把持部１１の中心軸Ｃ１１に対して所定角度だけ回転して配置される操作部１３の面Ｐ１３に、入力面Ｐ１３１を配置するようにしてもよい。

また、例えば、図７に示すように、把持部１１の中心軸Ｃ１１に対して傾斜して配置される操作部１３の傾斜面Ｐ１３に、入力面Ｐ１３１を配置するようにしてもよい。

このように、所定の角度だけ回転した操作部１３や傾斜して配置される操作部１３に入力面Ｐ１３１を設けることによって、把持部１１を把持したときの自然な位置に第一指を配置することが可能となる。

（２）入力面Ｐ１３１の形状：前述の実施例１においては、入力面Ｐ１３１は、平面状の面Ｐ１３に配置されるとしたが、入力面Ｐ１３１が制御情報を第一指によって入力できる位置に配置されていれば、例示のものに限定されない。例えば、図８に示すように、湾曲した面Ｐ１３に、入力面Ｐ１３１を配置するようにしてもよい。

（３）補助情報の表示：前述の実施例１においては、補助情報として矢印Ａ１〜Ａ４を表示するとしたが、補助情報を表示するものであれば例示のものに限定されない。例えば、図９に示すように、所定の操作項目を表示するようにしてもよい。この場合、タッチパッド１３３には、基準位置からの第一指の移動位置が制御情報として入力され、当該位置に対応づけられた操作項目が選択されることになる。また、図９Ａに示すように、入力面Ｐ１３１の下側に操作項目を表示し、手の大きな使用者の場合には、図９Ｂのように、入力面Ｐ１３１の左上側に操作項目を表示する。

（４）液晶ディスプレイ１３５：前述の実施例１においては、液晶ディスプレイ１３５を配置するとしたが、液晶ディスプレイ１３５を配置しなくてもよい。

（５）イネーブルスイッチ１１１の状態切換：前述の実施例１においては、第二指〜第五指を用いて把持部１１を把持し、イネーブルスイッチ１１１を操作するとしたが、把持部１１を確実に把持し、また、イネーブルスイッチ１１１を確実に操作できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、イネーブルスイッチ１１１を第二指のみ、第二指と第三指等、特定の指を用いて操作するようにしてもよい。

また、イネーブルスイッチ動作させる特定の指を納めるための凹部を把持部１１に設けるようにしてもよい。これにより、把持部１１の把持をようにするとともに、イネーブルスイッチ１１１を特定の状態に維持することが容易となる。なお、凹部の形状は、指の形状に適合することが好ましいが、特に限定されるものではない。

さらに、把持部１１に設けた凹部の形状を奥に比して入口が狭い形状とすることによって、凹部の奥に比してせり出した入口がイネーブルスイッチの開閉を行う特定の指が疲労等で浮き上がってくることを防止できる。したがって、イネーブルスイッチを所定の状態に維持することが可能となり、効率的にティーチング作業を行うことができる。また、ティーチング装置１の落下を防止することも可能となる。なお、凹部の入口の形状は、使用者がイネーブルスイッチを第１状態（スイッチが押し込まれていない状態）としたいという意思を有する場合に、その指の動きを妨げないようなものとする。脱力による指の浮き上がりを防止しつつ、意思を持った指の移動には影響がないように、凹部の入口の形状を形成する。

さらに、イネーブルスイッチ１１１は、３つの状態を切り換えできるものとしたが、２つの状態、その他４つ以上の状態を切り換えできるものであってもよい。

（６）緊急停止ボタン１３９：前述の実施例１においては、ティーチング装置１は、緊急停止ボタン１３９を有するとしたが、緊急停止ボタン１３９を有さなくともよい。この場合、例えば、イネーブルスイッチ１１１を第３の状態以外の状態となった場合には、ティーチング装置１を用いたティーチングを無効とし、ロボットの動作を即時に停止させるようにすることによって、安全性を確保することができる。

（７）緊急停止ボタン１３９の独立性：前述の実施例１においては、緊急停止ボタン１３９は、イネーブルスイッチ１１１及びタッチパッド１３３とは別系統の接続線により、所定の制御装置に接続するとしたが、同系統の接続線により接続するようにしてもよい。

本発明に係る動作検出は、例えば、ロボットに所定の動作を教示するティーチング装置として用いることができる。

１・・・・・ティーチング装置
１１・・・・・把持部
１１１・・・・・イネーブルスイッチ
１３・・・・・操作部
Ｐ１３・・・・・面
１３１・・・・・入力部
Ｐ１３１・・・・・入力面
１３３・・・・・タッチパッド
１３５・・・・・液晶ディスプレイ
１３７・・・・・表示制御部
１３９・・・・・緊急停止ボタン

Claims

掌及び指で把持する把持部であって、イネーブルスイッチを有する把持部、
入力面を有する入力センサ部であって、前記入力面に制御対象の動作を制御するための制御情報が入力される入力センサ部、
を有する動作入力装置であって、
前記入力センサ部は、
前記入力面に前記制御情報を第一指によって入力することができる位置に配置されており、
前記入力センサ部は、
基準位置設定状態において、前記入力面に前記第一指が配置された状態を基準位置とし、前記基準位置からの前記第一指の移動量又は移動位置を前記制御情報とすること、
を特徴とする動作入力装置。
請求項１に係る動作入力装置において、さらに、
前記入力センサ部の前記入力面に重ねて配置される表示部であって、前記制御情報を入力する際の補助となる補助情報を表示する表示部、
を有する動作入力装置。
請求項２に係る動作入力装置において、
前記表示部は、
前記補助情報として、前記基準位置を直接的又は間接的に表示すること、
を特徴とする動作入力装置。
請求項１〜請求項３に係る動作入力装置のいずれかにおいて、
前記イネーブルスイッチが所定の状態にあるときを前記基準位置設定状態とすること、
を特徴とする動作入力装置。
請求項１〜請求項４に係る動作入力装置のいずれかにおいて、
前記把持部は、さらに、
当該把持部を把持する指が配置される凹部、
を有すること、
を特徴とする動作入力装置。
請求項５に係る動作入力装置において、
前記凹部は、
指を挿入する入口が、指が配置する奥の形状に比して小さく形成されていること、
を特徴とする動作入力装置。
請求項１〜請求項６に係る動作入力装置のいずれかにおいて、さらに、
制御対象の動作を即時に停止させる緊急停止ボタン、
を有する動作入力装置。