JPH09300257A

JPH09300257A - マニュアルマニピュレータの操作制御装置

Info

Publication number: JPH09300257A
Application number: JP12189796A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Furuno; 義紀古野; Kunio Kashiwagi; 邦雄柏木; Tooru Kurenuma; 榑沼　　透
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】マニピュレータの速度ゲインと速度制限値と
の設定作業を簡略化し、作業効率を向上可能なマニュア
ルマニピュレータの操作制御装置を実現する。【解決手段】切換装置8は選択したモード信号をモー
ド切換スイッチ9に供給し、スイッチ9により高速、低速
モード等を切り換える。モードパラメータ設定部10は限
界速度と操作ゲインとの複数種の組合わせを記憶しスイ
ッチ9でモードに応じた限界速度、操作ゲインを同時に
入力変換部13に供給する。操作装置7の誘導信号を乗算
部132に入力し操作ゲインと乗算し目標速度ベクトルを
算出しスイッチ134と比較部133に供給する。比較部133
は上限速度及び下目標値算出部131からの下目標値と目
標速度とを比較し、目標速度が上限及び下目標値の範囲
内となるようにスイッチ134を切り換える。スイッチ134
の出力は速度演算部14に送られ各軸毎の目標角速度が算
出され油圧制御器15の駆動信号に変換され制御器15に供
給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設作業用操作形
マニピュレータの操作制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設作業を行うためのハンドリングマニ
ュアルマニピュレータに限らずロボットのアーム先端を
誘導して、このロボットに作業を教示する方法として、
例えば、力制御に基づくロボットの直接教示方法があ
る。

【０００３】この直接教示方法は、教示作業者（オペレ
ータ）がロボットのアーム先部に設けられた手先効果器
に力を加え、この加えられた力をリスト部に備えた力セ
ンサで検出する。この力センサが出力する力信号に基づ
き、あらかじめ定められた演算式により、制御手段が、
力制御を行い、手先効果器に加えられた力に応じるよう
にロボットのアームの動作を制御する。そして、制御手
段は、手先効果器の移動速度と移動方向とを決定し、手
先効果器を目標とする位置に誘導して教示データを記憶
する。

【０００４】この教示方法において、操作者の誘導操作
感を作業状況に応じて任意に変更できるように、操作力
に対する誘導速度のゲインを変更可能にした例が、特開
平３−１２３９０７号公報に記載されている。これは、
操作力に対する誘導速度ゲインを大とし、軽い操作力で
高速に手先効果器を移動させるモードと、操作力に対す
る誘導速度ゲインを小とし、重い操作力で低速で手先効
果器を移動させるモードとを備え、これらのモードを教
示作業中に任意に変更できるようにしたものである。

【０００５】これによって、教示作業の初期段階におい
て、軽い操作力で高速に手先効果器を移動して、概略的
にその位置決めを行い、教示作業の最終段階において、
重い操作力で手先効果器を移動して、高精度の位置決め
を実行することができる。

【０００６】また、直接教示方法において、特開平４−
３４４５０５号公報には、ロボット本体の可動部先端の
移動速度の最大値をあらかじめ設定してある制限速度値
に抑える速度制限手段を設け、この速度制限手段による
速度制御を実現したものが記載されている。これによっ
て、操作者の誤操作による位置決め誤差が大となること
を抑制している。

【０００７】ロボットの手先効果器を操作レバーとし、
この操作レバーとロボットのアーム先部から力センサと
を一緒に取り外し、且つ、取り外した場所に把持装置を
取り付ければ、力センサで構成される操作装置を持つ操
作形ハンドリングマニピュレータとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術は、操作者の操作感を決定する誘導速度ゲイン（以
降、誘導速度ゲインと呼ぶ）の設定と、ロボットアーム
先部の移動速度の制限値の設定とは、それぞれ独立に行
われていた。

【０００９】その結果、軽い操作力で且つ高速にマニピ
ュレータの手先を誘導できるように誘導速度ゲインを大
きく設定し、同じく速度制限値を大きく設定して作業を
行った後に、マニピュレータの手先が対象物近くにきた
とき、衝突をさけるため速度制限値のみを小さく設定し
た場合、マニピュレータの手先の速度が、すぐに速度の
制限値に到達してしまう。

【００１０】したがって、例えば、ハンドリングしてい
る対象物をある枠にはめ込む作業を行う場合、微操作を
しづらくし、マニピュレータの手先の位置決め精度が低
レベルとなってしまう。

【００１１】一方、重い操作力で且つ低速にマニピュレ
ータの手先を誘導できるように誘導速度ゲインを小さく
設定し、同じく速度制限値を小さく設定して微操作を要
する作業を終了したあと、高速にもと位置までマニピュ
レータを移動させたいとき、速度制限値のみ大きく設定
したとすると、なかなか手先の速度が操作レバーの操作
量に対して上昇しないので、作業の能率があがらない。

【００１２】また、上記の状態にならないように作業
中、または、作業前に誘導速度ゲインと速度制限値を別
々に適当に設定することは可能であるが、２種類の設定
作業に時間がかかり、はめ込み作業など高速から低速に
切り換えたいときに時間がかかっているとマニピュレー
タの手先が、目的の位置から大きく移動してしまい、教
示作業が困難となってしまう場合もある。

【００１３】本発明の目的は、マニピュレータの手先を
誘導しハンドリングマニピュレータを移動させる作業に
おいて、オペレータの誘導操作感と速度制限値とを同時
に変更可能とし、煩雑な誘導速度ゲインと速度制限値と
の双方の設定作業を簡略化して、作業効率を向上可能な
マニュアルマニピュレータの操作制御装置を実現するこ
とである。

【００１４】さらに、操作モードを作業に応じて安全な
範囲で自由に変更することができるマニュアルマニピュ
レータの操作制御装置を実現することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成される。３自由度以上の
作業腕と、１自由度以上有し、その端部に作業具を取付
可能な手首機構とを備えたマニュアルマニピュレータを
操作する操作制御装置において、作業腕及び手首機構の
動作を指示する操作手段と、作業腕及び手首機構の所定
の複数の移動速度を決定する値と、所定の複数の移動速
度にそれぞれ対応する複数の限界速度とを記憶する記憶
手段と、作業腕及び手首機構の所定の複数の移動速度の
うちの一つを選択する移動速度選択手段と、移動速度選
択手段により選択された移動速度に応じた限界速度値
と、移動速度を決定する値とを記憶手段から取り出し、
取りだした限界速度及び移動速度を決定する値と、操作
手段から指示された作業腕及び手首機構の動作とに基づ
いて、作業腕及び手首機構の動作を制御する動作制御手
段とを備える。

【００１６】好ましくは、上記マニュアルマニピュレー
タの操作制御装置において、操作手段は移動可能であ
り、この操作手段が、作業腕の端部近辺に位置するとき
には、動作制御手段は、記憶手段に記憶された複数の移
動速度を決定する値のうち、低速度の移動速度を決定す
る値と、この低速度の移動速度に対応する限界速度値と
を取り出し、取りだした移動速度決定値及び限界速度値
と操作手段から指示された作業腕及び手首機構の動作と
に基づいて、動作を制御する。また、好ましくは、上記
マニュアルマニピュレータの操作制御装置において、複
数の移動速度は、高速、中速、低速の３つの速度であ
る。

【００１７】また、好ましくは、上記マニュアルマニピ
ュレータの操作制御装置において、作業腕の関節角度を
検出し、検出した関節角度から予め定めた低速領域に作
業腕の端部が位置するか否かを判断する領域判別手段
を、さらに備え、領域判別手段により、作業腕の端部が
低速領域に位置すると判別されたときには、動作制御手
段は、記憶手段に記憶された複数の移動速度を決定する
値のうち、低速度の移動速度を決定する値と、この低速
度の移動速度に対応する限界速度値とを取り出し、取り
だした移動速度決定値及び限界速度値と操作手段から指
示された作業腕及び手首機構の動作とに基づいて、動作
を制御する。

【００１８】また、好ましくは、上記マニュアルマニピ
ュレータの操作制御装置において、作業腕の端部を撮像
する撮像手段と、この撮像手段からの作業腕の画像か
ら、予め定めた低速領域に作業腕の端部が位置するか否
かを判断する領域判別手段を、さらに備え、領域判別手
段により、作業腕の端部が低速領域に位置すると判別さ
れたときには、動作制御手段は、記憶手段に記憶された
複数の移動速度を決定する値のうち、低速度の移動速度
を決定する値と、この低速度の移動速度に対応する限界
速度値とを取り出し、取りだした移動速度決定値及び限
界速度値と操作手段から指示された作業腕及び手首機構
の動作とに基づいて、動作を制御する。

【００１９】また、好ましくは、上記マニュアルマニピ
ュレータの操作制御装置において、操作手段からの動作
指示が、作業腕の端部が作業対象物から離間する方向へ
の移動であるときには、動作制御手段は、記憶手段に記
憶された複数の移動速度を決定する値のうち、高速度の
移動速度を決定する値と、この高速度の移動速度に対応
する限界速度値とを取り出し、取りだした移動速度決定
値及び限界速度値と操作手段から指示された作業腕及び
手首機構の動作とに基づいて、動作を制御する。

【００２０】本発明によるマニュアルマニピュレータの
操作制御装置では、限界速度と移動速度を決定する値と
を同時に切り換えるように構成したので、限界速度を変
化させても良好な操作感で作業腕等を誘導操作でき、か
つ、上記２種類のパラメータ（移動速度、限界速度）の
設定を別々に設定する必要をなくしたので、設定作業の
時間を短縮できる。

【００２１】また、マニピュレータの手先に操作装置を
位置させると、マニピュレータの制御装置に信号が行
き、高速モードから低速モードに自動的に切り替わるよ
うにしたので、作業対象物の近くで誘導操作を行って
も、操作感を損なうことなく鋭角正確に誘導できる。

【００２２】また、マニピュレータの手先に操作装置を
位置させた状態で誘導操作を行うに当たって、中速モー
ドにより誘導操作を行えるように構成すれば、低速モー
ドよりも高速で誘導できるようにしたので、作業の効率
をあげることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態
は、本発明を把持装置などで把持した対象物の移動、は
め込み作業及び据え置き作業に用いる建設作業用マニュ
アルマニピュレータの操作制御装置に適用した場合の例
である（以下、建設作業用マニピュレータとする）。

【００２４】図１は、本発明の第１の実施形態である建
設作業用マニュアルマニピュレータの操作制御装置の制
御ブロック図である。この建設作業用マニュアルマニピ
ュレータは、レバーなどの操作装置の入力によって駆動
する操作形マニピュレータである。

【００２５】図１において、運転席を有する建設作業用
マニュアルマニピュレータ本体１は、アームやブーム及
びスイングなど複数の自由度を有する作業腕２と、ロー
ルやピッチ及びヨーなどの１自由度以上を有する手首機
構部３とで構成され、この手首機構部３には、把持装置
４ａなどの作業具４が設置できるようになっている。

【００２６】作業腕２と手首機構部３とには油圧シリン
ダなどの駆動装置が設けられ、各関節部は決められた範
囲内で稼働する機能を有する。また、各関節部には、図
示しない角度計が設置され各関節部の角度を検出する。
この角度は、制御装置６内の速度演算部１４にフィード
バックされる。

【００２７】制御装置６は、コンピュータやアクチュエ
ータを制御するための方向切換弁や方向切換弁を制御す
るための比例電磁弁などの制御手段で構成されている。
コンピュータは、各関節（軸）の回転速度を制御するた
めの演算プログラムを有し、操作装置７の方向と操作量
に応じて各軸の目標角速度を算出する。

【００２８】この目標角速度に値する駆動電流を油圧制
御器１５内部の比例電磁弁におくり、比例電磁弁を動作
させることにより方向切換弁を通してアクチュエータを
制御する。操作装置７は、６方向の操作力を検出できる
６軸力センサを有する操作レバーを１つ以上有し、マニ
ピュレータの誘導信号を制御装置６に入力する。

【００２９】この信号は、任意に設定できる操作座標系
１６のＸＹＺ方向そして各軸まわりの回転方向の操作力
と操作方向の信号であり、６軸の操作ベクトル＜Ｆ＞で
表される。この操作装置７の信号によって把持装置４ａ
で把持した対象物を水平および垂直移動させたり、把持
装置４ａの姿勢を変化させたりすることができる。

【００３０】また、操作装置７は、必要に応じてオペレ
ータが所持する携帯用のものとして構成できるし、運転
席や作業腕２の先端に設置する移動設置形操作装置７ａ
のように固定設置用のものとして構成することもでき
る。

【００３１】また、モード切換装置（移動速度選択手
段）８は、選択されたモードを示す信号を、入力変換部
１３の手前に設けられたモード切換スイッチ９に供給す
る。この切り換えスイッチ９の切り換えにより高速モー
ドと低速モードなど複数のモードの切換を実現する。モ
ード切換装置８は、釦またはトグルスイッチなどで構成
され、オペレータの手動操作によってモードが切り替わ
るようになっている。

【００３２】次に、制御装置６の内部の構成を説明す
る。また、モードパラメータ設定部１０には、限界速度
と操作ゲイン（移動速度を決定する値）とが限界速度記
憶部１１と操作ゲイン記憶部１２とに一対で記憶されて
おり、複数種の限界速度と操作ゲインとの組み合わせが
記憶されている。モード切換スイッチ９により、そのモ
ードに対応した一対の上限速度Ｖmaxの記憶部１１と操
作ゲインＫの記憶部１２とに記憶された内容が、同時に
入力変換部１３に送られるようになっている。

【００３３】モードパラメータ設定部１０からの操作ゲ
インＫは、スイッチ９を介して、乗算部１３２に供給さ
れる。また、モードパラメータ設定部１０からの上限速
度Ｖmaxは、スイッチ１３４の入力端子に供給される。

【００３４】また、モードパラメータ設定部１０からの
上限速度Ｖmaxは、下目標値算出部１３１に供給され、
下目標値＜Ｖmin＞が算出され、この算出された下目標
値＜Ｖmin＞は、比較部１３３に供給されるとともに、
スイッチ１３４の入力端子に供給される。操作装置７か
らの誘導信号＜Ｆ＞は、入力変換部１３の乗算部１３２
に入力される。乗算部１３２では、モードパラメータ設
定部１０からの操作ゲインＫと誘導信号＜Ｆ＞とを乗算
し、目標速度ベクトル＜Ｖ＞を算出する。そして、算出
された目標速度ベクトル＜Ｖ＞は、スイッチ１３４に入
力端子に供給されるとともに、比較部１３３に供給され
る。

【００３５】比較部１３３には、モードパラメータ設定
部１０から上限速度ベクトル＜Ｖmax＞が供給されてお
り、この上限速度ベクトル＜Ｖmax＞と目標速度ベクト
ル＜Ｖ＞とを比較する。そして、＜Ｖmax＞が＜Ｖ＞よ
り小（＜Ｖmax＞＜＜Ｖ＞）の場合は、＜Ｖ＞＝＜Ｖmax
＞として、＜Ｖmax＞を目標速度ベクトルとして選択す
るように、選択スイッチ１３４に切り換え指令信号を供
給する。

【００３６】また、＜Ｖmax＞が＜Ｖ＞より大（＜Ｖmax
＞＞＜Ｖ＞）の場合は、目標速度ベクトル＜Ｖ＞を下目
標値＜Ｖmin＞と比較し、＜Ｖ＞が＜Ｖmin＞より小（＜
Ｖmin＞＞＜Ｖ＞）の場合、＜Ｖ＞＝＜Ｖmin＞を目標速
度ベクトルとして選択するように、選択スイッチ１３４
に切り換え指令信号を供給する。

【００３７】そのほかの場合は、乗算器１３２からの目
標速度ベクトル＜Ｖ＞を選択するように、選択スイッチ
１３４に切り換え指令信号を供給し、目標速度ベクトル
＜Ｖ＞＝Ｋ＜Ｆ＞をそのまま目標速度ベクトルとして出
力する。

【００３８】これらの出力値＜Ｖ＞は、スイッチ１３４
から速度演算部１４に送られる。この速度演算部１４に
おいては、角度計５の角度偏差を差分し、座標系１６に
基づく速度ベクトル＜Ｖａ＞に変換されたものと＜Ｖ＞
が比較され、速度ベクトル＜△Ｖ＞が算出される。

【００３９】次に、この算出された速度ベクトル＜△Ｖ
＞とヤコビの逆行列Ｊ^-1とが乗算され、各軸ごとの目標
角速度＜θn＞が算出される。算出された目標角速度＜
θn＞は、油圧制御器１５を駆動するための信号に変換
され、この油圧制御器１５に供給される。油圧制御器１
５は、マニピュレータの各回転軸を駆動する油圧シリン
ダなど油圧アクチュエータを駆動する方向切換弁と、そ
の流量と方向を切り換えるためのパイロット圧力を制御
するため比例電磁弁などで構成されている。

【００４０】本実施例の場合、速度演算部１４からの信
号は比例電磁弁に送られる。

【００４１】図２は、油圧制御器１５の油圧回路の一例
を示す概略構成図であり、複数の油圧アクチュエータの
うちの一つを動作させるものを例として示す図である。
図２において、油圧ポンプ５０は、各関節を駆動する油
圧アクチュエータである油圧シリンダ５５に油を供給す
る為のポンプである。この油圧シリンダ５５に供給され
る油の流量は、方向切り換え弁５４で制御される。

【００４２】この方向切り換え弁５４はパイロット部５
４Ｒと５４Ｌとで構成され、ここに作用する油圧によっ
て方向切り換え弁５４の弁開度を変化させ、油圧シリン
ダ５５に供給する流量を決定する。弁開度を変化させる
為の比例電磁弁が５６と５７とである。

【００４３】比例電磁弁５６と５７とは、パイロット用
ポンプ５１からの油圧を変化させながらパイロット部５
４Ｒと５４Ｌとにそれぞれ油圧を供給する。比例電磁弁
５６及び５７は、制御装置６と信号線５８を介して接続
され、制御装置６から油圧を変化させる為の電流が供給
される。

【００４４】５３は供給する油や戻ってきた油を貯めて
おくタンクである。また、原動機５２は、油圧ポンプ５
０とパイロット用ポンプ５１を駆動する。この図２に示
した油圧制御器１５により、油圧アクチュエータである
油圧シリンダ５５の動作が制御され、作業腕２が動作さ
れる。

【００４５】次に、図３及び図４は、モードを切り換え
たときの目標速度Ｖと操作力Ｆとの関係を示す。通常
は、速度ベクトル＜Ｖ＞と操作ベクトル＜Ｆ＞を用いる
が説明を簡単にするためある一方向のスカラ値を用い
る。この例では、低速モードと高速モードとの２種類の
モードを切り換えられるようにモード切換スイッチ９が
構成されている。

【００４６】まず、低速モードを選択すると、予めモー
ドパラメータ設定部１０に格納されている最高速度限界
値ＶＬmaxと操作ゲインＫＬとの一対のパラメータ記憶
部を選択するように、切り換えスイッチ９がスイッチン
グされ、入力変換部１３に入力される。その結果、図３
に示すような、狭い範囲の速度限界（ＶＬmaxとＶＬmi
n）を有し、しかも操作ゲインＫＬが小であるため、作
業腕２等は、操作力に対して緩やかな速度変化で移動さ
れる。

【００４７】次に、高速モードを選択すると、最高速度
限界値ＶＨmaxと操作ゲインＫＨが格納された一対のパ
ラメータ記憶部を選択するように、切り換えスイッチ９
がスイッチングされ、入力変換部１３に入力される。そ
の結果、図４に示すような、広い範囲の速度限界（ＶＨ
maxとＶＨmin）を有し、操作ゲインＫＨが大であるた
め、作業腕２等は、操作力に対して急な速度変化で移動
される。

【００４８】次に、本発明をハンドリングマニピュレー
タのハンドリング作業に適用した場合の動作例を図５及
び図６を用いて説明する。図５は、ハンドリングマニピ
ュレータの作業腕２の先端部分に操作装置７ａを設置
し、操作装置７ａをオペレータが操作することにより作
業対象物２１を誘導し、棚２０の間に据えつける作業を
示す。この作業の場合、対象物２１が棚２０に衝突しな
いように誘導するために微操作が必要となってくる。そ
こで、モード切換装置８のモードを低速モードに切り換
え、微操作を行う。

【００４９】反対に、図６に示すように、棚２０に据え
付けられた対象物２０を棚２１から取り出し、退避させ
る場合は、高速で移動させたいのでモード切換装置８の
モードを高速モードに切り換え、高速に対象物を誘導す
る。このときは、作業腕２の先端部に取り付けた作業装
置７ａは使用せず、運転席または、作業対象から離れた
位置から操作する。作業腕２が高速で動作するため、操
作者が操作装置７ａを正確に操作できない可能性がある
ためである。

【００５０】上記のような作業をする場合、自動的に操
作装置７ａのモードを切り換える方法もある。つまり、
操作装置７ａは、作業腕２の先端部分に取り付けられた
と同時に切換信号を発信し、制御装置６内部のモード切
換スイッチ９を高速モードから自動的に低速モードに切
り換える。

【００５１】また、低速モードと高速モードの間に中速
モードを追加し、オペレータが作業対象物の近くで、操
作装置７ａにより操作している時でも、容易に操作可能
な限界速度と操作ゲインで誘導できるようにすることも
できる。そして、操作装置７ａを作業腕２の先端部分か
ら取り外したときには、制御装置６のモード切換スイッ
チ９が操作装置７ａが取り外されたと判断し、低速モー
ドまたは中速モードから高速モードに自動的に切り換え
る。

【００５２】操作装置７ａからモード切り換えスイッチ
９に供給される切り換え信号は、電流値や電圧値でもよ
いし、０や１のデジタル信号でもよい。また、中速モー
ドを選択するための操作手段は、操作装置７ａ本体に釦
やトグルスイッチを設けて、そのスイッチを押している
間のみ、中速モードとなる構成とすることも可能であ
る。

【００５３】以上のように、本発明の第１の実施形態に
よれば、速度ゲイン及びその速度ゲインに応じた速度限
界値を一対とする複数種類の速度ゲイン及び速度限界値
とを、モードパラメータ設定部１０に記憶し、オペレー
タの操作により、複数種類の速度ゲイン及び速度限界値
を同時に選択して、これに従って、操作を実行するよう
に構成したので、煩雑な誘導速度ゲインと速度制限値の
双方の設定作業を簡略化して、作業効率を向上可能なマ
ニュアルマニピュレータの操作制御装置を実現すること
ができる。

【００５４】図７は、本発明の第２の実施形態である建
設作業用マニュアルマニピュレータの操作制御装置の制
御ブロック図である。この図７に示す例の場合には、角
度計５からの各関節角度からの角度信号が供給され、こ
の供給された角度から作業腕２の端部が、予め定めた低
速領域に位置しているのか、高速領域等に位置している
のかを判別し、判別した領域に応じてモード切換スイッ
チ９を切り換える領域判別部１７が追加されている。

【００５５】この領域判別部１７により、操作者が、低
速、高速等の速度切り換えを指令する必要無く、自動的
に適切な速度及び速度ゲインを選択する。ただし、この
場合、領域判別部１７によりモード切換スイッチ９が自
動的に切り換えられた後、モード切換装置８を用いて、
操作者により、適時、モードを切り換えることが可能で
ある。

【００５６】以上のように、本発明の第２の実施形態に
よれば、速度ゲイン及びその速度ゲインに応じた速度限
界値を一対とする複数種類の速度ゲイン及び速度限界値
とを、モードパラメータ設定部１０に記憶し、予め定め
た低速領域、高速領域等に応じて、自動的に、複数種類
の速度ゲイン及び速度限界値を同時に選択して、これに
従って、操作を実行することができるとともに、必要に
応じて操作者の操作に応じても、速度ゲイン及び速度限
界値を同時に選択できるように構成したので、煩雑な誘
導速度ゲインと速度制限値の双方の設定作業を簡略化し
て、さらに作業効率を向上可能なマニュアルマニピュレ
ータの操作制御装置を実現することができる。

【００５７】図８は、本発明の第３の実施形態である建
設作業用マニュアルマニピュレータの操作制御装置の制
御ブロック図である。この図８に示す例の場合には、手
首機構３等の適切な箇所に撮像手段１８が設定され、こ
の撮像手段１８により撮像された画像が領域判別部１７
に供給される。そして、撮像手段１８からの画像に基づ
いて、領域判別部１７は、作業腕２の端部が、予め定め
た低速領域に位置しているのか、高速領域等に位置して
いるのかを判別し、判別した領域に応じてモード切換ス
イッチ９を切り換える領域判別部１７が追加されてい
る。

【００５８】この領域判別部１７により、操作者が、低
速、高速等の速度切り換えを指令する必要無く、自動的
に適切な速度及び速度ゲインを選択する。ただし、この
場合、図７の例と同様に、領域判別部１７によりモード
切換スイッチ９が自動的に切り換えられた後、モード切
換装置８を用いて、操作者により、適時、モードを切り
換えることが可能である。以上説明した本発明の第３の
実施形態においても、第２の実施形態と同様な効果を得
ることができる。

【００５９】なお、上述した実施形態においては、３種
類のモード（高速、中速、低速）のみ使用したが、その
他の複数のモードを備えるように構成することも可能で
ある。

【００６０】また、上述した実施形態においては、建設
作業用のハンドリングマニピュレータを対象としたが、
手首機構３の先部に、その他の作業具を付けてその他の
作業を行う場合にも適用できる。たとえば、ドリルを手
首機構３の先部に取り付け、地面、または壁などに穴を
あけたりする作業にも適用することができる。

【００６１】また、上述した実施形態においては、操作
装置として６軸力を検出できる力センサで構成した操作
レバーを用いたが、ジョイスティック等ほかの操作手段
でも実現できる。

【００６２】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、次のような効果がある。複数種類の速度ゲイン
（移動速度を決定する値）及び速度限界値とを、記憶部
に記憶し、操作者の操作又は自動的に、複数種類の速度
ゲイン及び速度限界値のうちの適切な速度ゲイン及び速
度限界値を同時に選択して、これに従って、操作を実行
するように構成したので、煩雑な誘導速度ゲインと速度
制限値の双方の設定作業を簡略化して、作業効率を向上
可能なマニュアルマニピュレータの操作制御装置を実現
することができる。

【００６３】また、操作者の操作ストロークを損なうこ
となく、つまり、良好な操作感で作業に応じて効率的に
マニピュレータの誘導操作を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である建設作業用マニ
ュアルマニピュレータ操作制御装置の制御ブロック図で
ある。

【図２】図１の例における油圧制御器の油圧回路の一例
を示す図である。

【図３】低速モードに切り換えたときの目標速度Ｖと操
作力Ｆとの関係を示す図である。

【図４】高速モードに切り換えたときの目標速度Ｖと操
作力Ｆとの関係を示す図である。

【図５】建設作業用マニュアルマニピュレータを実際に
ハンドリング作業に用いたときの説明図である。

【図６】建設作業用マニュアルマニピュレータを実際に
ハンドリング作業に用いたときの説明図である。

【図７】本発明の第２の実施形態である建設作業用マニ
ュアルマニピュレータ操作制御装置の制御ブロック図で
ある。

【図８】本発明の第３の実施形態である建設作業用マニ
ュアルマニピュレータ操作制御装置の制御ブロック図で
ある。

【符号の説明】

１建設作業用マニュアルマニピュレー
タ本体２作業腕３手首機構４作業具４ａ把持装置５角度計６制御装置７操作装置８モード切換装置１０モードパラメータ設置部１１限界速度記憶部１２操作ゲイン記憶部１３入力変換部１４速度演算部１５油圧制御器１７領域判別部１８撮像手段１３１下目標値算出部１３２乗算器１３３比較部１３４スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３自由度以上の作業腕と、１自由度以上
有し、その端部に作業具を取付可能な手首機構とを備え
たマニュアルマニピュレータを操作する操作制御装置に
おいて、上記作業腕及び手首機構の動作を指示する操作手段と、上記作業腕及び手首機構の所定の複数の移動速度を決定
する値と、上記所定の複数の移動速度にそれぞれ対応す
る複数の限界速度とを記憶する記憶手段と、上記作業腕及び手首機構の上記所定の複数の移動速度の
うちの一つを選択する移動速度選択手段と、上記移動速度選択手段により選択された移動速度に応じ
た限界速度値と、移動速度を決定する値とを上記記憶手
段から取り出し、取りだした限界速度及び移動速度を決
定する値と、上記操作手段から指示された上記作業腕及
び手首機構の動作とに基づいて、上記作業腕及び手首機
構の動作を制御する動作制御手段と、を備えることを特徴とするマニュアルマニピュレータの
操作制御装置。
【請求項２】請求項１記載のマニュアルマニピュレー
タの操作制御装置において、上記操作手段は移動可能で
あり、この操作手段が、上記作業腕の端部近辺に位置す
るときには、上記動作制御手段は、上記記憶手段に記憶
された複数の移動速度を決定する値のうち、低速度の移
動速度を決定する値と、この低速度の移動速度に対応す
る限界速度値とを取り出し、取りだした移動速度決定値
及び限界速度値と上記操作手段から指示された上記作業
腕及び手首機構の動作とに基づいて、動作を制御するこ
とを特徴とするマニュアルマニピュレータの操作制御装
置。
【請求項３】請求項１又は２記載のマニュアルマニピ
ュレータの操作制御装置において、上記複数の移動速度
は、高速、中速、低速の３つの速度であることを特徴と
するマニュアルマニピュレータの操作制御装置。
【請求項４】請求項１記載のマニュアルマニピュレー
タの操作制御装置において、上記作業腕の関節角度を検
出し、検出した関節角度から予め定めた低速領域に作業
腕の端部が位置するか否かを判断する領域判別手段を、
さらに備え、上記領域判別手段により、作業腕の端部が
低速領域に位置すると判別されたときには、上記動作制
御手段は、上記記憶手段に記憶された複数の移動速度を
決定する値のうち、低速度の移動速度を決定する値と、
この低速度の移動速度に対応する限界速度値とを取り出
し、取りだした移動速度決定値及び限界速度値と上記操
作手段から指示された上記作業腕及び手首機構の動作と
に基づいて、動作を制御することを特徴とするマニュア
ルマニピュレータの操作制御装置。
【請求項５】請求項１記載のマニュアルマニピュレー
タの操作制御装置において、上記作業腕の端部を撮像す
る撮像手段と、この撮像手段からの作業腕の画像から、
予め定めた低速領域に作業腕の端部が位置するか否かを
判断する領域判別手段を、さらに備え、上記領域判別手
段により、作業腕の端部が低速領域に位置すると判別さ
れたときには、上記動作制御手段は、上記記憶手段に記
憶された複数の移動速度を決定する値のうち、低速度の
移動速度を決定する値と、この低速度の移動速度に対応
する限界速度値とを取り出し、取りだした移動速度決定
値及び限界速度値と上記操作手段から指示された上記作
業腕及び手首機構の動作とに基づいて、動作を制御する
ことを特徴とするマニュアルマニピュレータの操作制御
装置。
【請求項６】請求項１記載のマニュアルマニピュレー
タの操作制御装置において、上記操作手段からの動作指
示が、上記作業腕の端部が作業対象物から離間する方向
への移動であるときには、上記動作制御手段は、上記記
憶手段に記憶された複数の移動速度を決定する値のう
ち、高速度の移動速度を決定する値と、この高速度の移
動速度に対応する限界速度値とを取り出し、取りだした
移動速度決定値及び限界速度値と上記操作手段から指示
された上記作業腕及び手首機構の動作とに基づいて、動
作を制御することを特徴とするマニュアルマニピュレー
タの操作制御装置。