JP6710919B2 - ロボット操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットを操作するためのロボット操作装置に関する。

例えば産業用のロボットシステムにおいては、ロボットを手動により動作させること（以下、手動操作と称する）が可能となっている。この場合、ユーザは、ロボットを制御するコントローラに接続されたロボット操作装置（いわゆるティーチングペンダント）などを用いて、手動でロボットの操作を行っている。そして、従来のロボット操作装置の場合、ユーザの操作を入力する入力手段として例えば機械的なスイッチ等で構成された専用の操作キーが各種設けられていた（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−１４２４８０号公報

さて、近年では、入力手段としてタッチパネルを備えたロボット操作装置もでてきており、タッチパネルを操作することで、二次元方向の操作が入力可能になっている。この場合、表示部にボタン等を表示したり、表示するボタンの種類を変更したりすることにより、様々な操作に対応することが可能となる。
ところで、従来のロボット操作装置には、アームを比較的大きく動かす動作モード（以下、連続動作モードと称する）と、アームを最小単位または微小単位で動かす動作モード（以下、インチングモードと称する）が存在しており、大まかに位置決めするときには連続動作モードでアームを動かすことができ、精密に位置決めするときにはインチングモードに切り替えてアームを動かすことができるため、効率的に位置決め作業等を行うことができていた。

そのため、タッチパネルを備えたロボット操作装置に対してもそのような動作モードを備えることが求められているが、作業効率を向上させるために、各動作モードが容易に切り替え可能であることも求められている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作モードを容易に切り替えることができるロボット操作装置を提供することにある。

請求項１に記載した発明では、ロボット操作装置は、タッチパネルと、該ロボット操作装置に対する操作態様を検出する操作態様検出部と、操作態様検出部により検出された操作態様に基づいて、アームを連続的に動作させる連続動作モードと、アームを所定の動作単位で動作させるインチングモードとに動作モードを切り替える動作モード切替部と、を備えている。

そして、タッチパネルに入力されたユーザの操作を操作態様として操作態様検出部で検出するものであり、タッチパネルに予め定められた動きで入力される第１操作と、第１操作とは異なる動きで入力される第２操作とを検出し、動作モード切替部は、検出された操作態様に予め対応付けられている動作モードに切り替える。

これにより、タッチパネルに対して２つの動かし方のいずれかを入力するという簡単な操作で、容易にインチングモードと連続動作モードとを切り替えることができる。
また、タッチパネルを指でなぞるというユーザの操作に基づいて動作モードを切り替えることができるため、すなわち、最初の入力位置からの指の動かし方によって動作モードを切り替えることができるため、ロボットから目を離さなくても動作モードを切り替えるための操作を入力することができ、安全性を向上させることができる。

この場合、請求項２の発明のように、第１操作としてタッチパネル上の任意の２箇所に操作が入力され、各入力位置が互いに近づくように動く縮小操作を予め定め、第２操作としてタッチパネル上の任意の２箇所に操作が入力され、各入力位置が互いに離間するように動く拡大操作を予め定めることにより、複雑な操作を入力することなく、動作モードを切り替えることができる。
この場合、最初に操作を入力する位置は任意であることから、ロボットから目を離さなくても動作モードを切り替えるための操作を入力することができ、安全性を向上させることができる。

請求項３記載の発明では、連続動作モードにおいて縮小操作が入力された場合、アームの動作量または動作速度が予め設定されている下限値を下回るときにインチングモードに切り替え、インチングモードにおいて拡大操作が入力された場合、動作単位が予め設定されている上限値を上回るときに連続動作モードに切り替える。

通常の作業においてインチングモードは、まずロボットの動作速度が相対的に速い（または、動作量が相対的に大きい）ダイナミックな位置移動を行い、次にある程度精密な位置移動となる相対的に動作速度が遅い（または、動作量が相対的に小さい）ファインな位置移動を行ったあとの、最後の微調整として行われるケースが多い。このため、連続動作モードにおける動作速度（または動作量）の管理制御の延長上にインチングモードへの切り替え制御を設置することで、つまり、動作速度や動作量を変える操作の延長上で動作モードの切り替えを行うことにより、ファインな位置制御における動作速度（または動作量）の調整をしながらそのまま微調整となるインチングモードへ突入できるようになるので、作業者は連続した操作感覚で作業ができるようになり、操作性を向上させることができる。

請求項４記載の発明では、連続動作モードにおいては、拡大操作が入力された場合にはアームの動作量または動作速度を増加させるとともに、縮小操作が入力された場合には、アームの動作量または動作速度が前記下限値を上回るときにはアームの動作量または動作速度を減少させる一方、アームの動作量または動作速度が前記下限値を下回るときには前記インチングモードに切り替える、また、インチングモードにおいては、縮小操作が入力された場合には動作単位を減少させるとともに、拡大操作が入力された場合には、動作単位が上限値を上回るときには連続動作モードに切り替える一方、動作単位が上限値を下回るときには当該動作単位を増加させる。

これにより、連続動作モードにおいては、一回の操作に対するアームの動作量や動作速度を容易に切り替えることが可能となり、作業効率を向上させることができる。また、インチングモードにおいても、一回の操作に対する動作単位を変更することが可能となり、作業効率を向上させることができる。
そして、動作モードの切り替えと動作態様の切り替えとを、拡大操作および縮小操作という共通の操作態様にて実現しているため、複雑な操作が不要となり、また、複数の操作態様を覚える必要もなくなるため、操作性を向上させることができる。つまり、連続動作モードでは動作量や動作速度を縮小していけばインチングモードになり、インチングモードでは動作単位を拡大していけば連続動作になるといった、ユーザが感覚的にも理解し易い操作態様を提供することができる。

請求項５に記載した発明では、ロボット操作装置は、タッチパネルと、ロボット操作装置の姿勢変化を検出するセンサと、ロボット操作装置に対する操作態様を検出する操作態様検出部と、操作態様検出部により検出された操作態様に基づいて、アームを連続的に動作させる連続動作モードと、アームを所定の動作単位で動作させるインチングモードとに動作モードを切り替える動作モード切替部と、を備えている。
そして、操作態様検出部は、センサで検出される該ロボット操作装置の姿勢変化をその変化方向とともに検出し、動作モード切替部は、操作態様検出部によって検出された姿勢変化に予め対応付けられている動作モードに切り替える。

これにより、ロボット操作装置の姿勢を変化させるという簡単な操作で、容易にインチングモードと連続動作モードとを切り替えることができる。
また、姿勢を変化させるという操作態様により動作モードを切り替えることができるため、ロボットから目を離さなくても、動作モードを切り替えるための操作を入力することができ、安全性を向上させることができる。

請求項６に記載した発明では、連続動作モードにおいて、当該連続動作モードに対応付けられている方向への姿勢変化が検出された場合には、アームの動作量または動作速度を増加させる。また、インチングモードに対応付けられている方向への姿勢変化が検出された場合には、アームの動作量または動作速度が予め設定されている下限値を上回るときにはアームの動作量または動作速度を減少させる一方、アームの動作量または動作速度
が下限値を下回るときにはインチングモードに切り替える。

また、インチングモードにおいては、当該インチングモードに対応付けられている方向への姿勢変化が検出された場合には、動作単位を減少させる。そして、連続動作モードに対応付けられている変化方向への姿勢変化が検出された場合には、動作単位が予め設定されている上限値を上回るときには連続動作モードに切り替える一方、動作単位が上限値を下回るときには当該動作単位を増加させる。

これにより、連続動作モードにおいては、一回の操作に対するアームの動作量や動作速度を容易に切り替えることが可能となり、作業効率を向上させることができる。また、インチングモードにおいても、一回の操作に対する動作単位を変更することが可能となり、作業効率を向上させることができる。
そして、動作モードの切り替えと動作態様の切り替えとを、姿勢の変化という共通の操作態様にて実現しているため、複雑な操作が不要となり、また、複数の操作態様を覚える必要もなくなるため、操作性を向上させることができる。
さらに、連続動作モードでは動作量や動作速度を縮小していけばインチングモードになり、インチングモードでは動作単位を拡大していけば連続動作になるといった、ユーザが感覚的にも理解し易い操作態様を提供することができる。

請求項７に記載した発明では、ロボット操作装置は、タッチパネルと、ロボット操作装置の傾きを検出するセンサと、ロボット操作装置に対する操作態様を検出する操作態様検出部と、操作態様検出部により検出された操作態様に基づいて、アームを連続的に動作させる連続動作モードと、アームを所定の動作単位で動作させるインチングモードとに動作モードを切り替える動作モード切替部と、を備えている。

そして、操作態様検出部は、センサで検出される該ロボット操作装置の予め設定されている基準値を超える姿勢変化を操作態様として検出し、動作モード切替部は、操作態様検出部によって基準値を超える姿勢変化が検出された場合、現在の動作モードが連続動作モードであればインチングモードに切り替える一方、現在の動作モードがインチングモードであれば連続動作モードに切り替える。

これにより、一度の操作で動作モードを切り替えることが可能となり、作業効率を向上させることができる。
また、現在の動作モードから異なる動作モードに切り替えるため、例えば上記した拡大操作や縮小操作の操作態様や動作量や動作速度を変更する操作態様と組み合わせた場合において迅速に動作モードの切り替えが可能となり、作業効率をより一層向上させることができる。

請求項８に記載した発明では、動作モード切替部は、該ロボット操作装置の姿勢変化が予め設定されている判定時間内に検出された場合、動作モードを切り替える。
ロボット操作装置は、基本的にはユーザが持って操作する。そのため、ユーザが動作モードを切り替えようとした場合以外であっても、振動等により意図しない姿勢変化が検出されるおそれがある。そして、例えばユーザがインチングモードであると思って操作した際に、実際には連続動作モードに切り替わっていたような場合には、ユーザの想定よりも大きくアームが動作してしまうおそれがある。
そこで、上記したように姿勢変化が検出された時間に基づいて動作モードの切り替えを判定することにより、単なる振動を動作モードの切り替え操作として誤検出してしまうおそれを低減することができる。

請求項９に記載した発明では、動作モード切替部は、該ロボット操作装置の姿勢変化が判定時間内に複数回検出された場合に、動作モードを切り替える。
このように複数回の姿勢変化の検出により動作モードの切り替えを判定することにより、振動を動作モードの切り替え操作として誤検出してしまうおそれをより一層低減することができる。

第１実施形態によるロボット操作装置を適用したロボットシステムを模式的に示す図 ロボット操作装置の電気的構成を模式的に示す図 動作モードを切り替える操作態様を模式的に示す図 第２実施形態によるロボット操作装置に対応付けられている座標系を模式的に示す図 ロボット操作装置の回転方向を示す図 動作モードを切り替える操作態様を模式的に示す図

以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１から図４を参照しながら説明する。

図１に示すように、ロボットシステム１は、垂直多関節型のロボット２、ロボット２を制御するコントローラ３、コントローラ３に接続されたロボット操作装置４を備えている。このロボットシステム１は、一般的な産業用のものを想定している。

ロボット２は、いわゆる６軸の垂直多関節型ロボットとして周知の構成を備えており、ベース５上に、Ｚ方向の軸心を持つ第１軸（Ｊ１）を介してショルダ６が水平方向に回転可能に連結されている。ショルダ６には、Ｙ方向の軸心を持つ第２軸（Ｊ２）を介して上方に延びる下アーム７の下端部が垂直方向に回転可能に連結されている。下アーム７の先端部には、Ｙ方向の軸心を持つ第３軸（Ｊ３）を介して第一上アーム８が垂直方向に回転可能に連結されている。第一上アーム８の先端部には、Ｘ方向の軸心を持つ第４軸（Ｊ４）を介して第二上アーム９が捻り回転可能に連結されている。第二上アーム９の先端部には、Ｙ方向の軸心を持つ第５軸（Ｊ５）を介して手首１０が垂直方向に回転可能に連結されている。手首１０には、Ｘ方向の軸心を持つ第６軸（Ｊ６）を介してフランジが捻り回転可能に連結されている。以下、第６軸を、便宜的に手先軸とも称する。

ベース５、ショルダ６、下アーム７、第一上アーム８、第二上アーム９、手首１０およびフランジは、ロボット２のアームとして機能し、アームの先端となるフランジには、図示は省略するが、ハンド（エンドエフェクタとも呼ばれる）が取り付けられる。ハンドは、例えば図示しないワークを保持して移送したり、ワークを加工する工具等が取り付けられたりする。ロボット２に設けられている各軸（Ｊ１〜Ｊ６）には、それぞれに対応して駆動源となるモータ（図示省略）が設けられている。

コントローラ３は、ロボット２の制御装置であり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等で構成されたコンピュータからなる制御手段においてコンピュータプログラムを実行することで、ロボット２を制御している。具体的には、コントローラ３は、インバータ回路等から構成された駆動部を備えており、各モータに対応して設けられているエンコーダで検知したモータの回転位置に基づいて例えばフィードバック制御によりそれぞれのモータを駆動する。

ロボット操作装置４は、接続ケーブルを介してコントローラ３に接続されている。ロボット操作装置４は、コントローラ３との間で有線式あるいは無線式でデータ通信を行う。このとき、ユーザがロボット操作装置４に対して入力した各種の操作は、操作情報としてコントローラ３に送信される。

ロボット操作装置４は、ユーザが携帯あるいは手に所持して操作可能な程度の大きさに形成されている。このロボット操作装置４は、図２に示すように、制御部１１、表示部１２、タッチパネル１３、慣性センサ１４、通信部１５、およびスピーカ１６等を備えている。制御部１１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータで構成されており、ロボット操作装置４の全体を制御する。例えば、制御部１１は、記憶部（図示省略）に記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、ロボット２の起動や姿勢制御、各種のパラメータの設定等を実行する。

また、制御部１１は、操作態様検出部１１ａおよび動作モード切替部１１ｂを備えている。
操作態様検出部１１ａは、ロボット操作装置４に対する操作態様を検出する。より具体的には、本実施形態の場合、操作態様検出部１１ａは、タッチパネル１３にユーザが操作を入力した際の操作態様を検出する。

動作モード切替部１１ｂは、操作態様検出部１１ａにより検出された操作態様に基づいて、アームを連続的に動作させる連続動作モードと、アームを所定の動作単位で動作させるインチングモードとのいずれかに動作モードを切り替える。連続動作モードでは、タッチ操作時の操作距離（ユーザがタッチパネル１３上をなぞった距離）やその向きに応じて、ロボット２の移動距離（動作量に相当する）や、ロボット２の移動速度（動作速度に相当する）あるいは移動方向等が変化する。一方、インチングモードでは、１回のタッチ操作に応じて、予め定められている距離（動作単位に相当する）でロボット２が移動する。

表示部１２は、例えば液晶ディスプレイ等で構成されており、その表示面に対応してタッチパネル１３が設けられている。この表示部１２には、ロボット２の操作画面が表示される。ユーザは、ボタン等が表示されている位置に触れたりタッチパネル１３上をなぞったりする操作（以下、ユーザによるタッチパネル１３に対する操作を、タッチ操作と総称する）を入力することにより、ロボット２を手動操作することができる。

例えば、ユーザは、ロボット操作装置４を用いてロボット２の姿勢制御等を行うことができる。また、ユーザは、ロボット２をマニュアル操作すなわち手動操作で動作させることにより、目標位置の設定、移動軌跡の設定、手先の向きの設定等、各種の教示作業も行うことができる。このとき、表示部１２には、例えばメニュー画面、設定入力画面、状況表示画面などが必要に応じて表示される。

慣性センサ１４は、ロボット操作装置４の姿勢の変化を検出するセンサである。慣性センサ１４の詳細については、後述する第２実施形態で説明する。本実施形態の場合、慣性センサ１４は３軸の加速度センサで構成されており、予め設定されている座標系（後述する図４参照）の各軸方向に対する加速度を検出することで、ロボット操作装置４の姿勢および姿勢の変化を検出する。なお、慣性センサ１４は、速度センサや角速度センサ、複数の加速度センサ、あるいはそれらの組み合わせで構成してもよい。
スピーカ１６は、ユーザが行った操作に対する応答等を音声によりユーザに報知する。例えば、スピーカ１６は、後述する動作モードが切り替わったこと等をユーザに報知する。

次に、上記した構成の作用について説明する。
まず、操作態様検出部１１ａで検出する操作態様について説明する。
操作態様検出部１１ａは、２箇所に操作が入力され、その入力位置が互いに近づくようになぞられる操作（第１操作に相当する。以下、縮小操作と称する）を検出する。具体的には、図３（Ａ）に示すように、点線で示す点Ｐ１、点Ｐ２に操作が入力され、タッチパネル１３から指が離れること無く移動し、黒丸で示す点Ｐ１、点Ｐ２に指が移動したような操作態様である。本実施形態では、縮小操作は、インチングモードへの切り替えに対応付けられている。なお、最初に操作を入力する位置は、任意である。

また、操作態様検出部１１ａは、２箇所に操作が入力され、その入力位置が互いに離間するようになぞられる操作（第２操作に相当する。以下、拡大操作を称する）を検出する。具体的には、図３（Ｂ）に示すように、点線で示す点Ｐ１、点Ｐ２に操作が入力され、タッチパネル１３から指が離れること無く移動し、黒丸で示す点Ｐ１、点Ｐ２に指が移動したような操作態様である。本実施形態では、拡大操作は、連続動作モードへの切り替えに対応付けられている。

そして、動作モード切替部１１ｂは、操作態様検出部１１ａで検出された操作が縮小操作か拡大操作かに基づいて、各操作に対応付けられている動作モードに切り替える。具体的には、本実施形態の場合には、動作モード切替部１１ｂは、縮小操作が検出された場合には動作モードをインチングモードに切り替え、拡大操作が検出された場合には動作モードを連続動作モードに切り替える。なお、縮小操作と拡大操作に対応付ける動作モードは逆でもよい。
これにより、容易にインチングモードと連続動作モードとを切り替えることができるようになる。この場合、指で操作する操作態様により動作モードを切り替わるため、ロボット２から目を離さなくても操作を入力することができる。

ところで、連続動作モードでは、タッチパネル１３を指でなぞった距離に応じてアームを連続的に動作させる。このとき、動作速度や動作量（アームが動作する距離）が固定値であると、比較的大きく動作させる場合には何回も操作を入力する必要がある一方、比較的小さく動作させたい場合には微調整が困難になる。
そのため、動作速度や動作量を変更できることが望ましい。また、可能な限りロボット２を見たままで、可能な限り簡単な操作で動作速度や動作量を変更できることが望ましい。また、インチングモード時にも、動作単位を変更できることが望ましい。

そこで、動作モード切替部１１ｂは、上記した縮小操作および拡大操作を、連続動作モードでは動作速度や動作量を変更する操作としても扱い、インチングモードでは動作単位を変更する操作としても扱っている。
具体的には、連続動作モード時の動作速度や動作量に対しては、予め下限値が設定されている。この下限値は、連続動作モード時に許容される動作速度や動作量の下限を示す。また、インチングモード時の動作単位には、予め上限値が設定されている。この上限値は、インチングモード時に許容される動作単位の上限を示す。

そして、連続動作モード時には、動作モード切替部１１ｂは、拡大操作が入力された場合には、動作速度や動作量を大きくする。これに対して、動作モード切替部１１ｂは、縮小操作が入力された場合には、その操作により変更された後の動作速度や動作量が下限値を下回ると判定すると、動作モードをインチングモードに切り替える。一方、動作モード切替部１１ｂは、縮小操作により変更された後の動作速度や動作量が下限値を上回ると判定すると、つまり、動作量や動作速度を下げても下限値を下回らないと判定すると、動作速度や動作量を小さくする。

また、インチングモード時には、動作モード切替部１１ｂは、縮小操作が入力された場合には、動作単位を小さくする。これに対して、動作モード切替部１１ｂは、拡大操作が入力された場合において、その操作により変更された後の動作単位が上限値を超えないと判定すると、つまり、動作単位を大きくしても上限値を超えないと判定すると、動作単位を大きくする。一方、動作モード切替部１１ｂは、拡大操作により変更された後の動作単位が上限値を上回ると判定すると、動作モードを連続動作モードに切り替える。
これにより、簡単な操作で、各動作モードにおける動作態様（動作速度、動作量、動作単位）を変更することができる。

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
ロボット操作装置４は、入力されたユーザの操作がタッチパネル上での動きが予め定められている第１操作（実施形態における縮小操作）であるか、第１操作とは異なる動きで入力される第２操作（実施形態における拡大操作）であるかを検出し、検出した操作態様に予め対応付けられている動作モードに切り替える。

これにより、２つの動き方で入力される簡単な操作で、容易にインチングモードと連続動作モードとを切り替えることができる。
具体的には、ロボット操作装置４は、タッチパネル１３上の２箇所に操作が入力されて各入力位置が互いに近づくようになぞられる縮小操作と、タッチパネル１３上の２箇所に操作が入力されて各入力位置が互いに離間するようになぞられる拡大操作とを検出し、拡大操作または縮小操作が検出されると、検出された操作態様に予め対応付けられている動作モードに切り替える。これにより、簡単な操作で、容易にインチングモードと連続動作モードとを切り替えることができる。

また、指でなぞるような操作態様により動作モードを切り替わるため、また、最初に操作を入力する位置は任意であり、その入力位置からの変化によって動作モードを切り替えているため、ロボット２から目を離さなくても、動作モードを切り替えるための操作を入力することができる。

また、ロボット操作装置４は、連続動作モードにおいて拡大操作が入力された場合には、アームの動作量または動作速度を増加させる。そして、ロボット操作装置４は、縮小操作が入力された場合には、動作量または動作速度が予め設定されている下限値を上回るときにはアームの動作量または動作速度を減少させる一方、下限値を下回るときにはインチングモードに切り替える。

これにより、連続動作モード時において、一回の操作に対するアームの動作量や動作速度を容易に切り替えることが可能となり、作業効率を向上させることができる。
また、ロボット操作装置４は、インチングモードにおいて拡大操作が入力された場合には、動作単位が上限値を上回るときには連続動作モードに切り替える一方、動作単位が上限値を下回るときには動作単位を増加させる。そして、ロボット操作装置４は、縮小操作が入力された場合には、動作単位を減少させる。

これにより、インチングモード時において、一回の操作に対する動作単位を変更することが可能となり、作業効率を向上させることができる。
また、拡大操作と縮小操作とを動作モードの切り替えと動作態様の切り替えとに利用しているため、操作が共通化され、操作性を向上させることができる。この場合、連続動作モードでは動作量や動作速度を縮小していけばインチングモードになり、インチングモードでは動作単位を拡大していけば連続動作になるといった、ユーザが感覚的にも理解し易い操作態様を提供することができる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について図４から図６を参照しながら説明する。本実施形態では、動作モードを切り替える他の手法について説明する。
ロボット操作装置４は、図４に示すように、互いに直交する３つの座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が設定されている。具体的には、Ｘ軸は、ロボット操作装置４を把持した状態でパネル平面の左右方向（図示左右方向）に延びて設けられており、Ｙ軸は、ロボット操作装置４を把持した状態でパネル平面の上下方向（図示上下方向）に延びて設けられており、Ｚ軸は、ロボット操作装置４を把持した状態でパネル平面の垂直方向（紙面に垂直）に延びて設けられている。なお、本実施形態では、ロボット操作装置４を縦長に把持した状態を基本としているが、縦長に把持した状態を基本とした場合でも基本的な考えは共通する。

また、ロボット操作装置４の姿勢の変化として、各軸を中心としてロボット操作装置４を回転した場合の回転方向（姿勢の変化方向）が設定されている。具体的には、Ｘ軸を中心としてロボット操作装置４を前方側に傾けた際の傾き方向（回転方向）がＹ＋方向として設定され、ロボット操作装置４を手前側に傾けた際の傾き方向がＹ−方向として設定されている。

また、Ｙ軸を中心としてロボット操作装置４を右前方側に傾けた際の傾き方向がＸ＋方向として設定され、ロボット操作装置４を左前方側に傾けた際の傾き方向がＸ−方向として設定されている。
また、図示は省略するが、Ｚ軸を中心としてロボット操作装置４を右回り（把持した状態において時計回り）に傾けた際の傾き方向がＺ＋方向として設定され、ロボット操作装置４を左回り（把持した状態において反時計回り）に傾けた際の傾き方向がＺ−方向として設定されている。なお、各回転方向の正負は、任意に設定できる。

さて、前述のように、連続動作モードとインチングモードとを切り替えることができれば、使い勝手がさらに向上すると考えられる。
そこで、本実施形態では、ロボット操作装置４の姿勢変化に基づいて、動作モードを切り替えている。
ロボット操作装置４は、Ｙ−方向への姿勢変化に対して連続動作モードが対応付けられており、Ｙ＋方向への姿勢変化に対してインチングモードが対応付けられている。なお、姿勢変化と動作モードとの対応付けは一例であり、逆であってもよいし、他の方向への姿勢変化に対応付けてもよい。

そして、操作態様検出部１１ａは、慣性センサ１４で検出されるロボット操作装置４の姿勢変化を、その変化方向とともに操作態様として検出し、動作モード切替部１１ｂは、予め設定されている基準値を超える姿勢変化が検出された場合、その変化方向に予め対応付けられている動作モードに切り替える。
具体的には、図５に矢印Ｓにて示すように、ロボット操作装置４を静止状態（実線にて示す状態）から一旦手前側（Ｙ−方向）に姿勢を変化させた状態（点線にて示す状態）とし、その後に再び元の状態（実線にて示す状態）に戻すような操作が行われたとする。

この場合、本実施形態では、ロボット操作装置４は、Ｙ−方向に姿勢変化したことになる。そのため、動作モード切替部１１ｂは、動作モードを、Ｙ−方向の姿勢変化に対応付けられている連続動作モードに切り替える。
このように、ロボット操作装置４を手前に扇ぐような操作により、動作モードが切り替わる。したがって、簡単な操作で動作モードを切り替えることができる。なお、図示は省略するが、ロボット操作装置４がＹ＋方向に姿勢変化する操作が行われた場合には、動作モードは、インチングモードに切り替わる。

ところで、ロボット操作装置４は、基本的にはユーザが持って操作していることから、動作モードを切り替えるとき以外であっても、振動等により意図しない姿勢変化が検出される可能性がある。このとき、例えば、ユーザがインチングモードであると思って操作し、実際には連続動作モードに切り替わっていたような場合には、ユーザの想定よりも大きくアームが動作することになる。

そこで、本実施形態では、動作モードの切り替え操作と、持ち運んでいるときの単純な振動とを判定可能としている。
具体的には、ロボット操作装置４には、図６に示すように、慣性センサ１４で検出するＹ−方向およびＹ＋方向の加速度に対して、それぞれしきい値（基準値に相当する。本実施形態では加速度の絶対値）が設定されている。また、図６に示すグラフＧは、図５に示した矢印Ｓで示す操作が行われたときの加速度の変化を示している。

この図６の場合、加速度の変化つまりはロボット操作装置４の姿勢変化は、まずＹ−方向においてしきい値（Ｙ−側しきい値）を超える大きさで観測された後、Ｙ＋方向にしきい値（Ｙ＋側しきい値）を超える大きさで観測され、最終的に静止状態（加速度＝０）に戻っている。

このとき、Ｙ−側しきい値を超えてからＹ＋側しきい値を超えるまでの経過時間がＴ１であったとすると、動作モード切替部１１ｂは、経過時間（Ｔ１）が、予め設定されている判定期間以内であるかを判定する。そして、動作モード切替部１１ｂは、経過時間が判定期間であれば、動作モードを切り替えるための操作が入力されたとして、動作モードを切り替える。一方、動作モード切替部１１ｂは、加速度がしきい値を超えなかった場合、および、経過時間が判定期間を超えている場合には、単に振動しているとして動作モードを切り替えない。

これにより、ユーザが意図した動作モードの切り替えと、ユーザが意図しない振動とを区別でき、意図せずに動作モードが切り替わることが防止される。
ところで、連続動作モードでは、アームの動作速度や動作量（アームが動作する距離）が固定値であると、比較的大きく動作させる場合には何回も操作を入力する必要がある一方、比較的小さく動作させたい場合には微調整が困難になる。

そのため、動作速度や動作量を変更できることが望ましい。また、可能な限りロボット２を見たままで、可能な限り簡単な操作で動作速度や動作量を変更できることが望ましい。また、インチングモード時にも、動作単位を変更できることが望ましい。
そこで、動作モード切替部１１ｂは、上記したＹ−方向への姿勢変化およびＹ＋方向への姿勢変化を、連続動作モードでは動作速度や動作量を変更する操作としても扱い、インチングモードでは動作単位を変更する操作としても扱っている。

具体的には、連続動作モード時の動作速度や動作量に対しては、予め下限値が設定されている。この下限値は、連続動作モード時に許容される動作速度や動作量の下限を示す。また、インチングモード時の動作単位には、予め上限値が設定されている。この上限値は、インチングモード時に許容される動作単位の上限を示す。

そして、連続動作モード時には、動作モード切替部１１ｂは、Ｙ−方向への姿勢変化が検出された場合には、動作速度や動作量を大きくする。これに対して、動作モード切替部１１ｂは、Ｙ＋方向への姿勢変化が検出された場合には、その操作により変更された後の動作速度や動作量が下限値を下回ると判定すると、動作モードをインチングモードに切り替える。一方、動作モード切替部１１ｂは、Ｙ＋方向への姿勢変化により変更された後の動作速度や動作量が下限値を上回ると判定すると、つまり、動作量や動作速度を下げても下限値を下回らないと判定すると、動作速度や動作量を小さくする。

また、インチングモード時には、動作モード切替部１１ｂは、Ｙ＋方向への姿勢変化が入力された場合には、動作単位を小さくする。これに対して、動作モード切替部１１ｂは、Ｙ−方向への姿勢変化が入力された場合において、その操作により変更された後の動作単位が上限値を超えないと判定すると、つまり、動作単位を大きくしても上限値を超えないと判定すると、動作単位を大きくする。一方、動作モード切替部１１ｂは、Ｙ−方向への姿勢変化により変更された後の動作単位が上限値を上回ると判定すると、動作モードを連続動作モードに切り替える。
これにより、簡単な操作で、各動作モードにおける動作態様（動作速度、動作量、動作単位）を変更することができる。

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
ロボット操作装置４は、姿勢変化の方向（変化方向）を予め動作モードに対応付け、その変化方向への姿勢変化が検出されると、検出された変化方向に対応付けられている動作モードに切り替える。これにより、簡単な操作で、容易にインチングモードと連続動作モードとを切り替えることができる。

また、ロボット操作装置４は、連続動作モードにおいて、当該連続動作モードに対応付けられている変化方向への姿勢変化を検出した場合には、アームの動作量または動作速度を増加させる。そして、ロボット操作装置４は、インチングモードに対応付けられている変化方向への姿勢変化を検出した場合には、動作量または動作速度が予め設定されている下限値を上回るときにはアームの動作量または動作速度を減少させる一方、下限値を下回るときにはインチングモードに切り替える。

これにより、連続動作モード時において、一回の操作に対するアームの動作量や動作速度を容易に切り替えることが可能となり、作業効率を向上させることができる。
また、ロボット操作装置４は、インチングモードにおいて連続動作モードに対応付けられている変化方向への姿勢変化を検出した場合には、動作単位が上限値を上回るときには連続動作モードに切り替える一方、動作単位が上限値を下回るときには動作単位を増加させる。そして、ロボット操作装置４は、インチングモードに対応付けられている変化方向への姿勢変化を検出した場合には、動作単位を減少させる。

これにより、インチングモード時において、一回の操作に対する動作単位を変更することが可能となり、作業効率を向上させることができる。
また、動作モードの切り替えと動作態様の切り替えとを共通の操作態様としているので、ユーザが操作を理解し易くなる。これにより、連続動作モードでは動作量や動作速度を縮小していけばインチングモードになり、インチングモードでは動作単位を拡大していけば連続動作になるといった、ユーザが感覚的にも理解し易い操作態様を提供することができる。
また、本実施形態では、姿勢変化が予め設定されている判定時間内に検出された場合に動作モードを切り替えるようにしているので、誤検出するおそれを低減することができる。

この場合、１回の姿勢変化の検出に基づいて動作モードを切り替えるのではなく、姿勢変化が複数回検出されたことに基づいて動作モードを切り替える構成としてもよい。これにより、誤検出するおそれをさらに低減することができる。また、予め設定されている判定時間内に姿勢変化が複数回検出された場合に動作モードを切り替える構成とすることで、誤検出するおそれをより一層低減することができる。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態のロボット操作装置の構成は第２実施形態と共通する。
本実施形態のロボット操作装置４では、操作態様検出部１１ａは、慣性センサ１４により予め設定されている基準値を超える姿勢変化を操作態様として検出し、動作モード切替部１１ｂは、操作態様検出部１１ａによって基準値を超える姿勢変化が検出された場合には、現在の動作モードが連続動作モードであればインチングモードに切り替える一方、現在の動作モードがインチングモードであれば連続動作モードに切り替える。

このような構成により、ユーザは、一度の操作で動作モードを切り替えることが可能となり、作業効率を向上させることができる。
この場合、予め設定されている判定時間内に姿勢変化が検出された場合に動作モードを切り替えるようにしてもよい。これにより、誤検出するおそれを低減することができる。

また、１回の姿勢変化の検出に基づいて動作モードを切り替えるのではなく、姿勢変化が複数回検出されたことに基づいて動作モードを切り替える構成としてもよい。これにより、誤検出するおそれをさらに低減することができる。また、予め設定されている判定時間内に姿勢変化が複数回検出された場合に動作モードを切り替える構成とすることで、誤検出するおそれをより一層低減することができる。

なお、動作モードに対応付ける姿勢変化の変化方向は、任意に設定することができる。この場合、例えば第１実施形態や第２実施形態と組み合わせることにより、本実施形態の効果がより顕著になる。すなわち、例えば連続動作モードにおいて比較的動作量や動作速度が大きい状態からインチングモードに直ぐに切り替えたい場合には、第１実施形態であれば複数回の縮小操作、第２実施形態であれば複数回のＹ＋方向へ姿勢変化を入力することになるが、動作モードを切り替えるための変化方向として例えばＺ＋方向を対応付けておけば、比較的動作量や動作速度が大きい状態から１回の操作でインチングモードに切り替えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用することができる。本発明は、例えば次のように変形あるいは拡張することができる。
第１実施形態では、拡大操作や縮小操作で動作量や動作速度あるいは単位動作を変更可能とする構成を併せて例示したが、動作量や動作速度あるいは単位動作を変更せず、単に動作モードを切り替える構成としても勿論よい。
第２実施形態では、姿勢変化の検出に応じて動作量や動作速度あるいは単位動作を変更可能とする構成を併せて例示したが、動作量や動作速度あるいは単位動作を変更せず、単に動作モードを切り替える構成であっても勿論よい。

ロボット操作装置４の操作対象としては、実施形態で例示した６軸垂直多関節型のロボット２に限らず、４軸の水平多関節型ロボットでもよい。
実施形態ではロボット操作装置４をロボット専用のロボット操作装置４で構成したが、これに限らず、汎用のタブレット型端末（いわゆるタブレットＰＣ）やスマートフォン（多機能携帯電話）等にロボット制御用のアプリケーションを導入してロボット操作装置４としてもよい。このような構成であっても、上記したロボット操作装置４と同等の機能を実現することができ、同様の効果を得ることができる。
各図で示したロボット操作装置４と人の手との対比は一例であり、ロボット操作装置４の大きさや形状を限定するものではない。また、ロボット操作装置４の上下左右は、画面の縦横の向きとは関係なく、任意に定義することができる。

図面中、２はロボット、４は操作装置（ロボット操作装置）、１３はタッチパネル、１４は慣性センサ、１１ａは操作態様検出部、１１ｂは動作モード切替部を示す。

Claims (2)

1. ロボットを操作するためのロボット操作装置であって、
   タッチパネルと、
   該ロボット操作装置に対する操作態様を検出する操作態様検出部と、
   前記操作態様検出部により検出された操作態様に基づいて、アームを連続的に動作させる連続動作モードと、アームを所定の動作単位で動作させるインチングモードとに動作モードを切り替える動作モード切替部と、を備え、
   前記操作態様検出部は、前記タッチパネルに入力されたユーザの操作を前記操作態様として検出するものであり、前記タッチパネル上の任意の位置に予め定められた動きで入力される第１操作と、前記第１操作とは異なる動きで任意の位置に入力される第２操作とを検出し、
   前記動作モード切替部は、前記操作態様検出部によって前記第１操作または前記第２操作が検出されると、検出された操作態様に予め対応付けられている動作モードに切り替え、
   前記第１操作は、前記タッチパネル上の任意の２箇所に操作が入力され、各入力位置を互いに近づくように動かす縮小操作であり、
   前記第２操作は、前記タッチパネル上の任意の２箇所に操作が入力され、各入力位置を互いに離間するように動かす拡大操作であり、
   前記動作モード切替部は、前記連続動作モードにおいて前記縮小操作が入力された場合、アームの動作量または動作速度が予め設定されている下限値を下回るときに前記インチングモードに切り替え、前記インチングモードにおいて前記拡大操作が入力された場合、前記動作単位が予め設定されている上限値を上回るときに前記連続動作モードに切り替えるロボット操作装置。
2. 前記動作モード切替部は、
   前記連続動作モードにおいて、前記拡大操作が入力された場合にはアームの動作量または動作速度を増加させるとともに、前記縮小操作が入力された場合には、アームの動作量または動作速度が前記下限値を上回るときにはアームの動作量または動作速度を減少させる一方、アームの動作量または動作速度が前記下限値を下回るときには前記インチングモードに切り替え、
   前記インチングモードにおいて、前記縮小操作が入力された場合には前記動作単位を減少させるとともに、前記拡大操作が入力された場合には、前記動作単位が前記上限値を上回るときには前記連続動作モードに切り替える一方、前記動作単位が前記上限値を下回るときには当該動作単位を増加させる請求項１記載のロボット操作装置。

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