JPH01234184A - 遠隔操作ロボットの教示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野］ この発明は、例えば宇宙空間のように地上と遠く離れた
所で無人作業を行う遠隔操作ロボットの教示装置に関す
る。

（従来の技術） 近年宇宙空間の様に特殊な作業環境で無人作業を実施す
ることが可能な遠隔操作ロボットの必要性が望まれてい
る。

ところで、この様な遠隔操作ロボットを実現させるため
Ｉこ、例えば従来のマスタースレーブ（Ｍ／Ｓ）方式の
遠隔操作ロボットを利用することが考えられる。この場
合、宇宙空間の作業用アームをステレオカメラ等でとら
えその画像を地上のデイスプレィで確紹しながら教示用
アームの操作を行うものとなる。しかしながら、地上で
、しかも近距離で制御するのとは異なり、宇宙空間と地
上とでは通信時間の遅れから来る無駄時間があるため、
教示用アームを操作してから作業用アームが動きその動
きが地上のデイスプレィに表示されるまで１秒以上の遅
れの出る恐れがある。従って、作業者は教示用アームで
教示した１秒以上も前の作業動作をみながら教示を行う
ことになり、安定した制御が困難になる恐れがある。そ
こで作業を行うアームと作業環境を形状モデルで作成し
これを計算機上で仮想的に動かし作業を事前に教示する
方法が考えられるが形状モデルの表示を視覚にそこで、
この発明は予め宇宙空間での作業を、地上で視覚だけで
はなく力覚でも確認しながら教示することが可能な遠隔
操作ロボットの教示装置の提供を目的とする。

上記問題を解決するためにこの発明は、作業用アームと
、作業教示用に設けられた教示用アームと、作業用アー
ム及び作業環境の形状モデルを作成する立体形状モデル
作成手段と、前記教示用アーム及び前記作業用アームの
動作を各々のアームに付属する各種センサからの情報を
もとに前記形状モデルの位置姿勢を演算しシミュレート
する演、算手段と、この形状モデルの動きを表示するグ
ラフィックデイスプレィとをそなえてなる遠隔操作ロボ
ットの教示装置において、前記教示用アームは、教示作
業中に前記作業用アームの形状モデルと前記作業環境の
形状モデルとが干渉した時に前記教示用アームの各軸の
回転に制動をかけるための制動機構を備えてなる購成−
とした。

（作用） 立体形状モデル作成手段で作業用アーム及び作業環境の
形状モデルを作成し、これら形状モデルを演算手段によ
って実作業位置にシミュレートし、グラフィックデイス
プレィ上に表示する。従って作業者は表示用アームで作
業用アームの動きを教示するとき、グラフィ、クディス
プレイに表示された形状モデルの動きをリアルタイムで
見ながら行うことができ、かつ万−教示中に前記作業用
アームの形状モデルと前記作業環境の形状モデルとが干
渉した時に教示アーム各軸の回転を制動装置を使用して
制動をかけることによって干渉を操作者に力覚で知らせ
ることができるため容易にかつ安全に教示作業を実施す
ることが可能である。

（実施例） 以下、この発明の詳細な説明する。第１図はこの発明の
一実施例に掛る遠隔操作ロボットの教示装置Ａを示す概
念図である。すなわち、この教示装置Ａは地上側に備え
られているもので、教示用アーム１と計算機３とグラフ
ィックデイスプレィ５と画像処理装置７とを備えている
。

前記教示用アームｌは２本備えられており、宇宙側の２
本の作業用アーム９の動作を教示するためのもので、ア
ームの動きが逐次計算機３に送られるようになっている
。この教示用アーム１にはグラフィックデイスプレィ５
において、作業用アーム９と作業環境との後述する形状
モデルが相互に干渉した場合に計算機３からの信号によ
って教示用アーム１各軸の回転に制動をかけるための図
示しない制動装置が備えられている。作業用アーム９は
計算機３からの信号によって、サーボコントローラ１１
を介して制御されるようになっている。前記計算機３は
内部に立体形状モデル作成手段１３を備えており、この
立体形状モデル作成手段１３で作業用アーム９とその宇
宙空間での作業環境の形状モデルを作成する。この場合
、作業環境としては関連機器９作業対象物、障害物等が
ある。また、計算機３は教示用アーム１の動きが逐次計
算機３に送れるようになっている。この教示用アーム１
には計算機３内において、作業用アーム９の形状モデル
と作業環境の形状モデルが相互に干渉した場合に計算機
３からの信号によって教示用アーム１各軸の回転に制動
をかけるための制動機病が備えられている。作業用アー
ム９は計算機３からの信号によって、サーボコントロー
ラ１を介して制御されるようになっている。

前記計算機３は内部に立体形状モデル作成手段１３を備
えており、この立体形状モデル作成手段１３で作業用ア
ーム９とその宇宙空間での作業環境の形状モデルを作成
する。この場合、作業環境としては関連機器１作業対象
物、障害物等がある。

また、計算機３は教示用アーム１の動きや、ボジシ１ン
エンコーダ等の各種センナ１５等からの情報をもとに作
業用アーム９及び作業環境の形状モデルを実作業環視位
置にシミュレートしたり、作業用アーム９の動特性の計
算を行う演算手段を備えている。なお、立体形状モデル
作成手段１３は計算機３とは別個の計算機で構成するこ
ともできる。

前記グラフィックデイスプレィ５は、前記形状モデルを
表示する。

前記画像処理装置７は前記作業用アーム９の動きを捕え
る宇宙側のステレオカメラ１７からの画像信号をもとに
作業用アーム９とその作業環境の位ａ関係を演算処理し
てもとめ、これを計１Ｘ機３に送る。

次に、この教示装置を用いて遠隔操作ロボットの作業用
アーム９に動作を教示する手順を説明する。

まず、計算機３内に立体形状モデル作成手段１３を用い
て作業用アーム９と作業環境要素、例えば関連機器１作
業対象物、それに障害物等との立体形状モデルを構築し
ておく。

次に、宇宙側のステレオカメラ１７の映像を画像処理し
た作業環境の位置情報や各枝センサ１５等のセンサ情報
をもとに前記立体形状モデルを実作業環境位置に対応し
て配置したモデルをシミュレートし、これを地上側のグ
ラフィックデイスプレィ５に表示する。

次に、このグラフィックデイスプレィ５の表示画面を見
ながら教示用アーム１を操作して所望の教示作業を行う
。このとき、作業用アーム９に同一の作業を実行させる
のに必要なアーム各関節の目標値データが自動的に作成
され、計算機３１１こ記憶される。同時にグラフィック
デイスプレィ５にはモデル化された作業用アーム９と作
業環境との動きがリアルタイムで表示され、作業者はそ
の動きを見ながら、極めて容易に教示作業を行わせるこ
とができる。また、計算機３内において、作業用アーム
９のモデルと、関連機器１作業対象物。

障害物等の作業環境のモデルとが干渉した場合には計算
機３が教示用アームｌの制動機構に指令を出し、モデル
どおし干渉している間アーム各軸に制動をかける。第２
図はその制動機１１１２３の一例で回転軸２０に付いた
ディスク２１をパット２２で押え付ける方法がある。た
だし制動力はアーム回転軸２０が完全に口、りするほど
は必要なく操作者に操作力の増加を認識させる程度でよ
い。そして干渉がなくなると計算機３の指令で制動が消
滅する。なお、制動はこのような継続的なものでなく、
単発的１間欠的なものでよい。教示作業が終了すると計
算機３では、教示データをもとに自動的にこの動作に最
適な制御パラメータを決定し、教示データと共にこれを
作業用アーム９に送り、所望の作業を実行させる。

作業用アーム９での作業が開始されると、作業用アーム
９の動きとタイミングをとりながらグラフィックデイス
プレィ５に前記形状モデルを用いてその動作を表示する
。

〔発明の効果〕

以上より明らかなようにこの発明によれば、教示作業に
作業用アームの形状モデルと作業環境の形状モデルとが
干渉した時ｌご教示アーム各軸の回転に制動をかけるた
めの制動機構を備えているため、作業用アームと作業環
境が衝突するような誤った教示を未然に防ぐことができ
る。なお、この他に操作者ｉこ力覚を与える方法として
モータを使用した力制御が考えられるが、構造の簡単な
ことコストの低さと言う点で本発明の万がメリットがあ
る。

【図面の簡単な説明】

Ｗ、１図はこの発明の一実施例にかかる遠隔操作ロボッ
トの教示装置を示す概念図、第２図は制動機構の一例を
示す概略図である。 ｌ・・・教示用アーム、３・・・計算機、５・・・グラ
フィ、クディスプレイ、９・・・作業用アーム、１３・
・・立体形状モデル作成手段、１５・・・各種センサ、
Ａ・・・教示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業用アームと、この作業用アームの作業教示用に設け
   られた教示用アームと、作業用アーム及び作業環境の形
   状モデルを作成する立体形状モデル作成手段と、前記教
   示用アーム及び前記作業用アームの動きを各々のアーム
   に付属する各種センサからの情報をもとに前記形状モデ
   ルの位置姿勢を演算シミュレートする演算手段と、この
   形状モデルを表示するグラフィックディスプレイとを備
   えてなる遠隔操作ロボットにおいて、前記教示用アーム
   は、教示作業中に前記作業用アームの形状モデルと前記
   作業環境の形状モデルとが干渉した時に前記教示アーム
   各軸の回転に制動をかけ干渉があったことを操作者に知
   らせるための制動機構を備えてなる遠隔操作ロボットの
   教示装置。