ロボット制御装置及びロボット操作用デバイス
【課題】ワークをツールでグリップしたロボットを、操作者がワークを直接動かすのと同じ感覚で操作者の意図する通りに、イネーブルスイッチの操作を併用しながらスムーズに操作できるようにすること。
【解決手段】ロボットのグリッパ１７でグリップしたワーク２１の対向する２面に、着脱ユニット６３の吸着盤６３ａを用いてロボット操作用デバイス６０のベース６１をそれぞれ固着する。ベース６１に力覚センサ６５を介して取り付けられた各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７を両手で把持した操作者が、操作ハンドル６７のイネーブルスイッチ６７ｂをオン操作しながら、ワーク２１を動かす操作力を各操作ハンドル６７にそれぞれ加える。各操作力を方向別に力覚センサ６５で検出してその検出信号をロボットの制御装置に出力し、制御装置は検出信号に基づいてロボットを動作させる。
【解決手段】ロボットのグリッパ１７でグリップしたワーク２１の対向する２面に、着脱ユニット６３の吸着盤６３ａを用いてロボット操作用デバイス６０のベース６１をそれぞれ固着する。ベース６１に力覚センサ６５を介して取り付けられた各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７を両手で把持した操作者が、操作ハンドル６７のイネーブルスイッチ６７ｂをオン操作しながら、ワーク２１を動かす操作力を各操作ハンドル６７にそれぞれ加える。各操作力を方向別に力覚センサ６５で検出してその検出信号をロボットの制御装置に出力し、制御装置は検出信号に基づいてロボットを動作させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークをツールでグリップするロボットの手動操作を制御するロボット制御装置と、そのロボットの手動操作に用いるロボット操作用デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の製造ライン等においては、作業員が一人では運べないほど大きく重たいワークを取り扱うことが多い。そのような作業の省力化を図るために、作業員によって操作可能なロボットやアクチュエータを有するハンドガイド装置やパワーアシスト装置の利用が進められている。
【０００３】
上述したハンドガイド装置やパワーアシスト装置では、装置によってワークの重力方向の荷重が負担されるだけでなく、ワークの姿勢や位置合わせがロボットやアクチュエータによって行われる。したがって、作業員は単にロボットやアクチュエータの操作を行えば良いことになる。そのような装置は、例えば、特許文献１〜３や非特許文献１に記載されている。
【０００４】
ところで、ハンドガイド装置やパワーアシスト装置における、ロボットやアクチュエータの操作部は、ロボットやアクチュエータの可動先端部に取り付けられるのが通常である。したがって、作業員はロボットやアクチュエータの可動範囲内に進入して操作部の操作デバイス（操作レバー等）の操作を行うことになる。このような場合に用いる操作部には、作業員の意図しないロボットやアクチュエータの動作を防止するため、イネーブルスイッチを設けることが求められる（例えば、非特許文献２）。
【０００５】
イネーブルスイッチとは、例えば、スイッチが押された状態でのみ、操作デバイスの操作によるロボットやアクチュエータの操作を可能とし、スイッチが押されない状態では、ロボットやアクチュエータの操作を不可能とするためのものである。このようなイネーブルスイッチとしては、特許文献４に記載されているように、初期位置（非押圧位置）、押圧位置（中間位置）及び押込み位置の３点動作が可能となっている３点式スイッチを用いることが提案されている。
【０００６】
このような３点式スイッチをイネーブルスイッチとして用いた場合には、スイッチを押圧位置とした状態においてのみ、操作デバイスの操作によるロボットやアクチュエータの操作が可能となり、スイッチを押込み位置まで押込んだ状態、または、スイッチを離した状態においては、操作デバイスの操作によるロボットやアクチュエータの操作が不可能となるように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８７２３８７号公報
【特許文献２】特開２００８−１９４７５８号公報
【特許文献３】特開２００８−２１３１１９号公報
【特許文献４】特開２００３−３２３８３２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】アイコクアルファ株式会社ホームページＲＨ事業部（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｋｏｋｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｒｈ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）
【非特許文献２】ＪＩＳ Ｂ ８４３３：２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、ロボットやアクチュエータの可動先端部に取り付けられる操作部は、ジョイスティック等の操作レバーを操作デバイスとすることが多い。したがって、ロボットやアクチュエータを動かすために作業員が操作レバーを操作する際には、作業員がワークを自分の手や工具、治具等を使って所望の姿勢や位置に動かすのとは異なる操作感覚が必要となる。
【００１０】
この感覚の違いを乗り越えて操作レバーの操作によりロボットやアクチュエータに意図する動作を行わせるために作業員は、ロボットやアクチュエータの操作の習熟に多大の時間と労力をかける必要がある。また、習熟した作業員にとっても、ワークを思い通りに所望の姿勢や位置へ精度良く動かすには、繊細で難しい操作を行わなければならず、その負担は決して軽いものではない。したがって、操作レバーの操作にイネーブルスイッチの操作を単に組み合わせただけでは、ロボットやアクチュエータを作業員の意図する通りにスムーズに操作することは難しい。
【００１１】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ワークをツールでグリップしたロボットを、操作者（作業員）がワークを直接動かすのと同じ感覚で操作者の意図する通りに、イネーブルスイッチの操作を併用しながらスムーズに操作できる環境を実現するロボット制御装置と、このロボット制御装置による制御を実現するのに用いて好適なロボット操作用デバイスとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明のロボットの制御装置は、
ワークをツールでグリップするロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、
前記ツール又は前記ワークに対する固着及び離脱が可能なハンドガイド装置と、
前記ツール又は該ツールにグリップされたワークに対して前記ハンドガイド装置が固着された状態で、該ハンドガイド装置から前記ツール又は前記グリップされたワークに伝達される、前記ハンドガイド装置の操作者による操作力の方向及び大きさを検出する操作力センサと、
前記操作力センサの出力信号に基づいて、該操作力センサが検出した前記操作力の方向及び大きさに応じた方向及び大きさで、前記ロボットを動作させる動作手段と、
を備えており、
前記ハンドガイド装置は、イネーブルオンとイネーブルオフとの少なくとも２つのポジションを有し前記操作者により操作されるイネーブルスイッチを含んでおり、
前記動作手段は、前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンであるときにのみ、前記操作力センサの出力信号に基づいて前記ロボットを動作させる、
ことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載した本発明のロボットの操作装置によれば、操作者がツール又はツールにグリップされたワークに固着されたハンドガイド装置に操作力を加えると、その操作力の方向及び大きさが操作力センサによって検出される。そして、検出された操作力の方向と大きさに応じて決定された操作内容で動作手段によりロボットが動作されて、ツール及びツールにグリップされたワークが、操作者の操作力の方向に操作力の大きさに応じた力で移動される。つまり、操作者によるハンドガイド装置の操作に倣ってツール及びツールにグリップされたワークが移動する。
【００１４】
このため、ロボットのツールやそのツールにグリップされたワークを動かすための操作者によるハンドガイド装置の操作感覚を、ワークを操作者が所望の姿勢や位置に動かす際の操作感覚と一致させることができる。
【００１５】
また、ハンドガイド装置をツール又はワークに固着させる際や、作業後にツール又はワークからハンドガイド装置を取り外す際にも、操作力センサは力を検出する。そこで、イネーブルスイッチを使用することで、ツール又はワークに対するハンドガイド装置の取り付け取り外し時に、操作力センサが検出する力に応じてロボットが動作することを抑制することができる。
【００１６】
さらに、請求項２に記載した本発明のロボットの制御装置は、請求項１記載のロボット制御装置において、前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出する固着センサをさらに備えており、該固着センサが前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出している間にのみ、前記操作力センサの出力信号に基づいて前記ロボットを動作させることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載した本発明のロボットの制御装置は、請求項１記載のロボットの制御装置において、ロボットのツールやツールにグリップされたワークといった固着対象に、ハンドガイド装置が固着されていることを、固着センサが検出していない間は、操作力センサが操作力の方向及び大きさを検出しても、それに基づくロボットの動作制御は行われない。
【００１８】
そのため、ハンドガイド装置がツール又はツールにグリップされたワークに対して正しく固着されておらず、ハンドガイド装置に操作者が加えた操作力がツールやワークに、操作者の意図通りに伝達されない状態で、操作力の方向及び大きさに応じてツールを動作させるロボット制御が行われてしまうのを、防止することができる。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、請求項３に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、
操作力センサによって検出される、ツール又は該ツールでグリップされるワークに伝達される操作者の操作力の方向及び大きさに基づいて、制御装置により動作制御されるロボットを操作するのに用いられるロボット操作用デバイスであって、
前記ツール又は前記ワークに対する固着及び離脱が可能なハンドガイド装置と、
前記ハンドガイド装置の操作者により操作され、イネーブルオンとイネーブルオフとの少なくとも２つのポジションを有するイネーブルスイッチと、
前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンとイネーブルオフとのいずれであるかを判別可能なポジション信号を、前記制御装置に出力する信号出力手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、操作者がツール又はツールにグリップされたワークに固着されたハンドガイド装置に操作力を加えると、その操作力の方向及び大きさが操作力センサによって検出される。そして、検出された操作力の方向と大きさに応じて決定された操作内容で動作されるロボットは、ツール及びツールにグリップされたワークにハンドガイド装置から加わる操作者の操作力の方向及び大きさに応じた力で、ワークを移動させることになる。つまり、操作者によるハンドガイド装置の操作に倣ってツール及びツールにグリップされたワークが移動する。
【００２１】
このため、ロボットのツールやそのツールにグリップされたワークを動かすための操作者によるハンドガイド装置の操作感覚を、ワークを操作者が所望の姿勢や位置に動かす際の操作感覚と一致させることができる。
【００２２】
また、ハンドガイド装置をツール又はワークに固着させる際や、作業後にツール又はワークからハンドガイド装置を取り外す際にも、操作力センサは力を検出する。そこで、イネーブルスイッチを使用することで、ツール又はワークに対するハンドガイド装置の取り付け取り外し時に、操作力センサが検出する力に応じてロボットが動作することを抑制することができる。
【００２３】
さらに、請求項４に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、請求項３に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、前記操作力センサをさらに備えており、該操作力センサが検出した、前記ツール又は該ツールにグリップされたワークに対して前記ハンドガイド装置が固着された状態で、該ハンドガイド装置から前記ツール又は前記グリップされたワークに伝達される、前記操作者による前記ハンドガイド装置の操作力の方向及び大きさを示す検出信号が、前記制御装置に出力されることを特徴とする。
【００２４】
請求項４に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、請求項３に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、ロボット操作用デバイスが操作力センサを有していることから、ハンドガイド装置からツール又はワークに操作者の操作力の方向及び大きさが、その操作力が伝わる経路上において操作力センサにより検出されることになる。このため、操作力センサが検出する操作者によるハンドガイド装置の操作力の方向及び大きさをより正確なものとし、ワークを動かすための操作者によるハンドガイド装置の操作感覚を、ワークを操作者が所望の姿勢や位置に動かす際の操作感覚とより正確に一致させることができる。
【００２５】
また、請求項５に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、請求項４に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、前記信号出力手段は、前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンであるときにのみ、前記検出信号を前記ポジション信号として前記制御装置に出力することを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、請求項４に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオフである場合には、操作者によるハンドガイド装置の操作力の方向及び大きさを示す操作力センサの検出信号がロボットの制御装置に出力されない。このため、イネーブルスイッチがオフ状態であるときに、イネーブルスイッチがオン状態でないにも拘わらず、ハンドガイド装置に操作者が加えた操作力の方向及び大きさに応じてロボットのツールが制御装置によって動作制御されてしまうのを、防止することができる。
【００２７】
さらに、請求項６に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、請求項４又は５に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出する固着センサをさらに備えており、該固着センサが前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出している間にのみ、前記検出信号が前記制御装置に出力されることを特徴とする。
【００２８】
請求項６に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、請求項４又は５に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、ロボットのツールやツールにグリップされたワークといった固着対象に、ハンドガイド装置が固着されていることを、固着センサが検出していない間は、操作力センサが操作力の方向及び大きさを検出しても、それに伴う検出信号の制御装置への出力は行われない。
【００２９】
そのため、ハンドガイド装置がツール又はツールにグリップされたワークに対して正しく固着されておらず、ハンドガイド装置に操作者が加えた操作力がツールやワークに、操作者の意図通りに伝達されない状態で、操作力センサが検出した力の方向及び大きさに応じてロボットのツールが制御装置によって動作制御されてしまうのを、防止することができる。
【００３０】
さらに、操作者によるハンドガイド装置の操作中に、ツール又はツールにグリップされたワークからハンドガイド装置が外れてしまって、固着センサがハンドガイド装置の固着対象に対する固着を検出しなくなった場合には、操作力センサの検出信号を制御装置に出力しなくすることにより、イネーブルスイッチがオン状態であっても、制御装置の制御によるロボットの動作を停止させることができる。
【００３１】
また、請求項７に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、請求項３、４、５又は６に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、前記操作者の左右の手にそれぞれ対応する２組で構成されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項７に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、請求項３、４、５又は６に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、左手用と右手用の２つのロボット操作用デバイスのハンドガイド装置を、ロボットのツール又はツールにグリップされたワークにそれぞれ固着する。そして、それぞれのロボット操作用デバイスのハンドガイド装置を操作者が左右の手でそれぞれ操作する。したがって、ハンドガイド装置を固着した固着対象（ツール又はツールにグリップされたワーク）には、操作者の左手による操作力と右手による操作力との合力が、各ハンドガイド装置を介して加わることになる。
【００３３】
これにより、操作者の両手による各ハンドガイド装置の操作に倣ってツール及びツールにグリップされたワークが移動される。つまり、ロボットが行うハンドガイド式の動作は、操作者の両手の動きに倣ったものとなる。このため、ツール又はツールにグリップされたワークを操作者が両手で動かす動作をしながらロボットの操作を行うことができる。
【００３４】
また、ワークの姿勢変更操作のために行う操作力センサへのモーメント入力を操作者が行いやすくなるように、ツール又はツールにグリップされたワークの両手で操作しやすい箇所に、ハンドガイド装置を固着することができるので、実際のワークの動きと操作者の操作感覚とをより一層一致させることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のロボットの操作方法及びロボット操作用デバイスによれば、ワークをツールでグリップしたロボットを、操作者がワークを直接動かすのと同じ感覚で操作者の意図する通りに、イネーブルスイッチの操作を併用しながらスムーズに操作できる環境を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図２】図１のロボット操作用デバイスの使用状態を示す概略構成図である。
【図３】図１のロボット操作用デバイスの電気的な概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図９】図６や図７及び図８のロボット操作用デバイスの電気的な概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図１は本発明の一実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【００３９】
図１中引用符号１０で示す本実施形態のロボットは、基台１１上に設置された多関節型アーム１３の先端にフランジ部１５を有している。フランジ部１５にはエンドエフェクタ（ツール）としてのグリッパ１７が取り付けられている。
【００４０】
このように構成された本実施形態のロボット１０においては、多関節型アーム１３に内蔵した不図示のロータリアクチュエータに、適切な制御値を与えることで、基台１１に対して多関節型アーム１３やフランジ部１５、グリッパ１７を適切な姿勢とする。これにより、ロボット１０は、自動動作エリア３０のワーク載置台３１に載置されたワーク２１をグリッパ１７でグリップして、自動動作エリア３０と仕切られたハンドガイドエリア４０のワーク載置台４１の上方に移送する。なお、本実施形態では、ワーク２１は、人力での搬送が困難な重量を有する矩形の金属塊であるものとする。
【００４１】
以上のように自動動作エリア３０からハンドガイドエリア４０にワーク２１を移送するロボット１０の動作は、ロボット１０の動作エリアから隔離して配置されたロボット１０の制御装置１９の制御によって自動的に実行される。この制御の内容は、制御装置１９に予め用意されている自動動作プログラムにおいて規定されている。
【００４２】
ハンドガイドエリア４０のワーク載置台４１の上方にワーク２１を移送した後の、ハンドガイドエリア４０におけるロボット１０の動作は、ハンドガイドエリア４０にいる操作者５０の動作に倣うハンドガイド方式で行われる。ロボット１０をハンドガイド方式で動作させるために、操作者５０が操作するロボット操作用デバイス６０（請求項中のハンドガイド装置に相当）がワーク２１に取り付けて使用される。
【００４３】
ロボット操作用デバイス６０は制御装置１９と有線又は無線（本実施形態では有線）で接続されており、操作者５０によるロボット操作用デバイス６０の操作に応じた信号が制御装置１９に出力される。制御装置１９はこのロボット操作用デバイス６０からの信号に基づいて、ロボット１０をハンドガイド方式で動作させる制御を行う。この制御の内容は、制御装置１９に予め用意されているハンドガイド動作プログラムにおいて規定されている。
【００４４】
次に、ロボット操作用デバイス６０の構成を説明する。図２は図１のロボット操作用デバイスの使用状態を示す概略構成図である。
【００４５】
図２に示すロボット操作用デバイス６０は、ベース６１と、ベース６１をワーク２１に対して固着及び離脱させる着脱ユニット６３（請求項中の着脱部に相当）と、ベース６１に力覚センサ６５（請求項中の操作力センサに相当）を介して取り付けられた操作ハンドル６７（請求項中の操作部に相当）と、信号ケーブル６９とを有している。
【００４６】
着脱ユニット６３は、本実施形態では、ワーク２１の面に吸着可能なサクションカップと呼ばれる公知の真空式の吸着盤６３ａを用いている。しかし、着脱ユニット６３の形式は、コイルの通電により発生する電磁力でワーク２１の面に磁着固定されるものや、ワーク２１の対向する２面を挟持するグリッパ等、真空吸着によるものには限定されない。
【００４７】
力覚センサ６５は、操作ハンドル６７からベース６１を介して着脱ユニット６３の固着先のワーク２１に伝わる操作者５０による操作ハンドル６７の操作力を方向別に検出する。本実施形態では、力覚センサ６５として６軸力覚センサを用いている。この力覚センサ６５は、力覚センサ６５に加わる力３成分（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とモーメント３成分（θｘ，θｙ，θｚ）をそれぞれ検出して、それぞれに応じた内容の信号を出力する。
【００４８】
操作ハンドル６７は、着脱ユニット６３のオンオフスイッチ６７ａとイネーブルスイッチ６７ｂとを有している。オンオフスイッチ６７ａとイネーブルスイッチ６７ｂはいずれも、押し込むとオン、離すとオフになる。オンオフスイッチ６７ａは、ロボット操作用デバイス６０を対象物（例えば、ワーク２１の面）に対して固着し、又は、固着を解除するためのスイッチである。そのため、本実施形態の場合、オンオフスイッチ６７ａのオンオフ操作は、ロボット操作用デバイス６０を固着する対象のワーク２１の面に吸着盤６３ａを押し当てた状態で行う。
【００４９】
オンオフスイッチ６７ａがオンの間は、ワーク２１の面に吸着盤６３ａが吸着して、着脱ユニット６３によりロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着される。オンオフスイッチ６７ａがオフの間は、ワーク２１の面に対する吸着盤６３ａの吸着が解除されて、着脱ユニット６３によるロボット操作用デバイス６０のワーク２１の面に対する固着が解除される。つまり、ロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面から外れる。
【００５０】
ワーク２１の面に対する吸着盤６３ａの吸着は、ベース６１に内蔵した後述のソレノイド６３ｂ（図３参照）の動作によって実現される。つまり、オンオフスイッチ６７ａがオンされると、ソレノイド６３ｂによって吸着盤６３ａに、ベース６１側に引き寄せる力が付与される。これにより、ワーク２１の面に押し当てた吸着盤６３ａの内側の空間が密閉減圧されて、ワーク２１の面に吸着盤６３ａが吸着する。
【００５１】
一方、オンされていたオンオフスイッチ６７ａがオフされると、ソレノイド６３ｂによって吸着盤６３ａに付与されていた、ベース６１側に引き寄せる力が付与されなくなる。これにより、ワーク２１の面に押し当てた吸着盤６３ａの内側の密閉空間が開放されて、ワーク２１の面に対する吸着盤６３ａの吸着が解除される。
【００５２】
イネーブルスイッチ６７ｂのオンオフ操作は、着脱ユニット６３によってロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着されている状態で行う。イネーブルスイッチ６７ｂがオンの間は、力覚センサ６５で検出した操作者５０の操作力の方向及び大きさを示す検出信号が、信号ケーブル６９から制御装置１９に出力される。
【００５３】
次に、ロボット操作用デバイス６０の電気的な構成を説明する。図３は図１のロボット操作用デバイスの電気的な概略構成を示すブロック図である。
【００５４】
ロボット操作用デバイス６０の主な電気的構成は、ベース６１内に収容されている。詳しくは、図３に示すように、着脱ユニット６３のソレノイド６３ｂの他、オンオフスイッチ６７ａのオンオフ状態に応じてソレノイド６３ｂを動作させるためのソレノイド駆動回路７１や、力覚センサ６５の検出信号を制御装置１９に出力又は出力停止させる検出信号出力回路７３等が、ベース６１内に収容されている。
【００５５】
このうち、ソレノイド駆動回路７１は、オンオフスイッチ６７ａがオンのときにソレノイド６３ｂに通電して、吸着盤６３ａがベース６１側に引き寄せられるようにプランジャ（図示せず）を移動させ、かつ、オンオフスイッチ６７ａがオフの時にソレノイド６３ｂへの通電を終了してプランジャを解放し、吸着盤６３ａをベース６１から離間させる。
【００５６】
さらに、ベース６１内には、ロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着された状態であるか否かを判別する固着センサ７５が収容されている。この固着センサ７５は、例えば、マイクロスイッチを用いて構成することができる。その場合、マイクロスイッチは、着脱ユニット６３によってロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着されると、スイッチオンとなり、固着が解除されるとスイッチオフとなるようにすることができる。そのように動作させるためには、マイクロスイッチを、ワーク２１への固着により吸着盤６３ａの吸着面（図示せず）がワーク２１に密着したときにオンとなり、その密着が解除されたときにオフとなる位置に配置すればよい。
【００５７】
また、その他にも、ロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着されたときの距離までワーク２１の面にベース６１が接近したことを検出する非接触の距離センサ等によって、固着センサ７５を構成することもできる。
【００５８】
検出信号出力回路７３（請求項中の信号出力手段に相当）は、イネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５が共にオンのときに、力覚センサ６５の検出信号を、イネーブルスイッチ６７ｂがオンとオフとのいずれであるかを判別可能なポジション信号を兼ねる信号として、信号ケーブル６９から制御装置１９に出力する。イネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５のどちらか一方だけでもオフの間は、検出信号出力回路７３は力覚センサ６５の検出信号を信号ケーブル６９から制御装置１９に出力しない。
【００５９】
本実施形態では、図１に示すハンドガイドエリア４０においてロボット１０を操作者５０が操作するために、上述したロボット操作用デバイス６０を２つ使用する。即ち、図２に示すように、各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７を操作者５０の両手で把持して、ワーク２１の対向する２面にそれぞれロボット操作用デバイス６０の吸着盤６３ａを押し当てる。この状態で、各操作ハンドル６７のオンオフスイッチ６７ａをそれぞれオン操作して、各ロボット操作用デバイス６０を対応するワーク２１の各面に固着する。
【００６０】
続いて、操作者５０は、各ロボット操作用デバイス６０のイネーブルスイッチ６７ｂをそれぞれオン操作し、そのままの状態で、ワーク２１が所望の姿勢及び位置に移動するように各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７をそれぞれ手で動かす。
【００６１】
すると、各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７に操作者５０の左右の手の操作力が伝わり、その操作力の方向及び大きさに応じた変位が各ロボット操作用デバイス６０の力覚センサ６５にそれぞれ発生する。そして、発生した変位に応じた各力覚センサ６５の検出信号が、それぞれのロボット操作用デバイス６０の検出信号出力回路７３から信号ケーブル６９を介して制御装置１９にそれぞれ出力される。
【００６２】
制御装置１９は、各検出信号が示す操作者５０の操作力の合力の方向及び大きさに応じた方向及び大きさでワーク２１及びグリッパ１７を移動させるための、多関節型アーム１３のロータリアクチュエータに与える制御値を、ハンドガイド動作プログラムにしたがって決定し、この制御値に基づいて多関節型アーム１３を動作させる。この結果、ワーク２１に固着した各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７を両手で把持した操作者５０の操作に倣って、ロボット１０が動作される。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、操作者５０が操作するロボット操作用デバイス６０を、ロボット１０により所望の姿勢や位置に動かす対象のワーク２１に固着し、オンオフスイッチ６７ａとイネーブルスイッチ６７ｂとをいずれもオン操作した状態で、ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７を介してワーク２１を動かす操作をすることで、この操作に倣ってロボット１０が動作される。
【００６４】
このため、ロボット１０のグリッパ１７にグリップされたワーク２１を動かすための操作者５０によるロボット操作用デバイス６０の操作感覚を、ワーク２１を操作者５０が所望の姿勢や位置に動かす際の操作感覚と一致させることができる。
【００６５】
また、ロボット操作用デバイス６０をワーク２１に固着させる際や、作業後にワーク２１からロボット操作用デバイス６０を取り外す際にも、力覚センサ６５は力を検出する。そこで、ロボット操作用デバイス６０のイネーブルスイッチ６７ｂを使用することで、ワーク２１に対するロボット操作用デバイス６０の取り付け取り外し時に、力覚センサ６５が検出する力に応じて制御装置１９の制御によりロボット１０が動作することを、抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、ロボット操作用デバイス６０を固着する場所を自由に選んでロボット１０を動かす操作を行うことができる。このため、操作者５０が操作しやすい場所を選んでロボット操作用デバイス６０を固着してロボット１０を動かす操作を操作者５０が行えるようにして、作業効率を向上させることができる。また、ロボット１０のグリッパ１７がグリップするワーク２１の品種が替わっても、着脱ユニット６３の吸着盤６３ａによりワーク２１にロボット操作用デバイス６０を固着して、ロボット１０の操作を容易に実行することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態によれば、固着センサ７５がワーク２１に対するロボット操作用デバイス６０の固着を検出していない状態では、力覚センサ６５が操作力を検出してもその検出力に対応する検出信号が検出信号出力回路７３からロボット１０の制御装置１９に出力されない。このため、操作ハンドル６７を操作者５０が操作してもその操作力がワーク２１に伝わらない状態で、操作力の方向及び大きさに応じてロボット１０が制御装置１９により動作制御されてしまうのを、防止することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、操作者５０が片手で操作するロボット操作用デバイス６０をワーク２１に２つ固着して使用する場合について説明した。しかし、操作者５０が両手で操作するロボット操作用デバイスをワーク２１に固着して使用するようにすることもできる。
【００６９】
そのように構成したのが、図４及び図５の説明図に示す本発明の他の実施形態に係るロボットの操作方法である。本実施形態の操作方法で用いるロボット操作用デバイス６０Ａ（請求項中のハンドガイド装置に相当）は、図４に示すように、ベース６１Ａを横長の矩形とし、その左右両端に力覚センサ６５を介して操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂをそれぞれ取り付けた点で、図２に示すロボット操作用デバイス６０と構成を異にしている。ベース６１Ａの左端の操作ハンドル６７Ａに対応する力覚センサ６５は、図５に図示されている。ベース６１Ａの右端の操作ハンドル６７Ｂに対応する力覚センサ６５は、図４及び図５における図示を省略している。
【００７０】
ベース６１Ａの左端の操作ハンドル６７Ａは、図２に示すロボット操作用デバイス６０と同様に、オンオフスイッチ６７ａとイネーブルスイッチ６７ｂとを有している。一方、ベース６１Ａの右端の操作ハンドル６７Ｂは、オンオフスイッチ６７ａを有しているが、イネーブルスイッチ６７ｂは有していない。
【００７１】
ベース６１Ａ内には、図３に示すロボット操作用デバイス６０と同様に、着脱ユニット６３のソレノイド６３ｂ、ソレノイド駆動回路７１、検出信号出力回路７３、及び、固着センサ７５等が収容されている。なお、検出信号出力回路７３は、２つの操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂに対応する２つの力覚センサ６５，６５に合わせて、２つ収容されている。
【００７２】
ソレノイド駆動回路７１は、操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂのオンオフスイッチ６７ａが両方ともオンのときにソレノイド６３ｂに通電して、吸着盤６３ａがベース６１側に引き寄せられるようにプランジャ（図示せず）を移動させ、かつ、両方のオンオフスイッチ６７ａがオフの時にソレノイド６３ｂへの通電を終了してプランジャを解放し、吸着盤６３ａをベース６１から離間させる。
【００７３】
各検出信号出力回路７３は、操作ハンドル６７Ａのイネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５が共にオンのときに、対応する力覚センサ６５の検出信号を信号ケーブル６９から制御装置１９に出力する。イネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５のどちらか一方だけでもオフの間は、各検出信号出力回路７３は対応する力覚センサ６５の検出信号を信号ケーブル６９から制御装置１９に出力しない。なお、本実施形態では、各検出信号出力回路７３の検出信号が共通の信号ケーブル６９を介して制御装置１９に出力される。
【００７４】
本実施形態では、図１に示すハンドガイドエリア４０においてロボット１０を操作者５０が操作するために、上述したロボット操作用デバイス６０Ａの各操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを操作者５０の両手で把持して、ワーク２１の面に吸着盤６３ａを押し当てる。この状態で、各操作ハンドル６７のオンオフスイッチ６７ａをそれぞれオン操作して、ロボット操作用デバイス６０Ａをワーク２１の面に固着する。
【００７５】
続いて、操作者５０は、操作ハンドル６７Ａのイネーブルスイッチ６７ｂをオン操作し、そのままの状態で、ワーク２１が所望の姿勢及び位置に移動するようにロボット操作用デバイス６０Ａの各操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを両手で動かす。
【００７６】
すると、ロボット操作用デバイス６０の各操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂに操作者５０の両手の操作力が伝わり、その操作力の方向及び大きさに応じた変位が各力覚センサ６５にそれぞれ発生する。そして、発生した変位に応じた各力覚センサ６５の検出信号が、それぞれの力覚センサ６５に対応する検出信号出力回路７３から信号ケーブル６９を介して制御装置１９にそれぞれ出力される。
【００７７】
制御装置１９は、各検出信号が示す操作者５０の操作力の合力の方向及び大きさに応じた方向及び大きさでワーク２１及びグリッパ１７を移動させるための、多関節型アーム１３のロータリアクチュエータに与える制御値を、ハンドガイド動作プログラムにしたがって決定し、この制御値に基づいて多関節型アーム１３を動作させる。この結果、ワーク２１に固着したロボット操作用デバイス６０Ａの各操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを両手で把持した操作者５０の操作に倣って、ロボット１０が動作される。
【００７８】
このような本実施形態によっても、先の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、操作者５０が両手で操作する２つの操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂが１つのベース６１Ａに取り付けられている。このため、先の実施形態のように操作者５０が両手の操作を別々のロボット操作用デバイス６０，６０に対して個別に行うのに比べて、操作者５０が両手の操作を一体的に行うことができる。
【００７９】
以上に説明した各実施形態では、操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂからベース６１，６１Ａを介して、着脱ユニット６３の固着先のワーク２１に伝わる操作者５０による操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂの操作力を、操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂとベース６１，６１Ａとの間に配置した力覚センサ６５で検出するものとした。
【００８０】
しかし、着脱ユニット６３の固着先のワーク２１に伝わる操作者５０による操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂの操作力を、ロボット１０のグリッパ１７及びフランジ部１５の直近の箇所において、力覚センサによって検出するようにしても良い。
【００８１】
そのような構成としたのが、図６や図７及び図８の説明図に示す、本発明の他の実施形態に係るロボットの操作方法である。まず、図６に示す実施形態のロボット操作用デバイス６０Ｂ（請求項中のハンドガイド装置に相当）では、図２に示すロボット操作用デバイス６０の力覚センサ６５を省略し、ベース６１に操作ハンドル６７を直接取り付けている。また、図７及び図８に示す実施形態のロボット操作用デバイス６０Ｃ（請求項中のハンドガイド装置に相当）では、図５に示すロボット操作用デバイス６０Ａの力覚センサ６５を省略し、ベース６１Ａに図４や図５の操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを直接取り付けている。そして、ロボット１０のフランジ部１５と多関節型アーム１３との間に力覚センサ１８を介設している。
【００８２】
この力覚センサ１８は、操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂからベース６１，６１Ａを介して着脱ユニット６３の固着先のワーク２１に伝わる操作者５０による操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂの操作力を方向別に検出する。本実施形態でも、力覚センサ１８として６軸力覚センサを用いている。この力覚センサ１８は、力覚センサ１８に加わる力３成分（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とモーメント３成分（θｘ，θｙ，θｚ）をそれぞれ検出して、それぞれに応じた内容の信号を出力する。
【００８３】
次に、上述のように構成したロボット１０及びロボット操作用デバイス６０Ｂ，６０Ｃの電気的な構成を、図９のブロック図を参照して説明する。
【００８４】
まず、ロボット操作用デバイス６０Ｂ，６０Ｃの主な電気的構成は、上述したように力覚センサ６５が省略された点を除けば、図３に示す実施形態のロボット操作用デバイス６０の電気的な構成と同じである。但し、イネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５が共にオンのときに検出信号出力回路７３が信号ケーブル６９から制御装置１９に出力するのは、イネーブルスイッチ６７ｂがオンとオフとのいずれであるかを示すポジション信号に変わる。
【００８５】
また、ロボット１０側では、ロボット操作用デバイス６０Ｂ，６０Ｃの検出信号出力回路７３から信号ケーブル６９を介して入力されるポジション信号が、イネーブルスイッチ６７ｂのオン状態を示すものであるときに、制御装置１９が、力覚センサ１８の検出信号に基づいて、多関節型アーム１３のロータリアクチュエータに与える制御値を決定する。この制御値は、力覚センサ１８の検出信号が示す操作者５０の操作力の方向及び大きさでワーク２１及びグリッパ１７を移動させるためのものであり、ハンドガイド動作プログラムにしたがって決定される。そして、制御装置１９は、決定した制御値に基づいて多関節型アーム１３を動作させる。この結果、ワーク２１に固着した各ロボット操作用デバイス６０Ｂ，６０Ｃの操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂを両手で把持した操作者５０の操作に倣って、ロボット１０が動作される。
【００８６】
上述した実施形態によっても、先に説明した２つの実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
なお、上述した各実施形態において設けた固着センサ７５は省略しても良い。また、上述した各実施形態では、操作者５０が両手で２つのロボット操作用デバイス６０，６０Ｂの操作ハンドル６７、又は、単一のロボット操作用デバイス６０Ａ，６０Ｃの２つの操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを操作して、ロボット１０の操作を行う場合について説明した。しかし、例えば、ロボット操作用デバイス６０，６０Ｂを１つだけワーク２１の面に固着して、その操作によってロボット１０を動かすようにしても良い。
【００８８】
さらに、上述した各実施形態では、ロボット操作用デバイス６０〜６０Ｃをワーク２１に固着して使用する場合を例に取って説明した。しかし、物理的に固着が可能である場合は、ワーク２１の代わりにグリッパ１７にロボット操作用デバイス６０〜６０Ｃを固着して使用するようにしてもよい。この場合でも、グリッパ１７はワーク２１をグリップしている限り、ワーク２１と常に一体の状態にあるので、ワーク２１にロボット操作用デバイス６０〜６０Ｃを固着して使用するのと同様の効果を得ることができる。
【００８９】
また、上述した各実施形態では、エンドエフェクタとしてグリッパ１７をフランジ部１５に取り付けたロボット１０の操作方法について説明した。しかし、本発明はワークをグリップするツールをエンドエフェクタとして使用するロボットの操作方法として広く適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０ ロボット
１１ 基台
１３ 多関節型アーム
１５ フランジ部
１７ グリッパ
１８ 力覚センサ
１９ 制御装置
２１ ワーク
３０ 自動動作エリア
３１ ワーク載置台
４０ ハンドガイドエリア
４１ ワーク載置台
５０ 操作者
６０ ロボット操作用デバイス
６０Ａ ロボット操作用デバイス
６０Ｂ ロボット操作用デバイス
６０Ｃ ロボット操作用デバイス
６１ ベース
６１Ａ ベース
６３ 着脱ユニット
６３ａ 吸着盤
６３ｂ ソレノイド
６５ 力覚センサ
６７ 操作ハンドル
６７Ａ 操作ハンドル
６７Ｂ 操作ハンドル
６７ａ オンオフスイッチ
６７ｂ イネーブルスイッチ
６９ 信号ケーブル
７１ ソレノイド駆動回路
７３ 検出信号出力回路
７５ 固着センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークをツールでグリップするロボットの手動操作を制御するロボット制御装置と、そのロボットの手動操作に用いるロボット操作用デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の製造ライン等においては、作業員が一人では運べないほど大きく重たいワークを取り扱うことが多い。そのような作業の省力化を図るために、作業員によって操作可能なロボットやアクチュエータを有するハンドガイド装置やパワーアシスト装置の利用が進められている。
【０００３】
上述したハンドガイド装置やパワーアシスト装置では、装置によってワークの重力方向の荷重が負担されるだけでなく、ワークの姿勢や位置合わせがロボットやアクチュエータによって行われる。したがって、作業員は単にロボットやアクチュエータの操作を行えば良いことになる。そのような装置は、例えば、特許文献１〜３や非特許文献１に記載されている。
【０００４】
ところで、ハンドガイド装置やパワーアシスト装置における、ロボットやアクチュエータの操作部は、ロボットやアクチュエータの可動先端部に取り付けられるのが通常である。したがって、作業員はロボットやアクチュエータの可動範囲内に進入して操作部の操作デバイス（操作レバー等）の操作を行うことになる。このような場合に用いる操作部には、作業員の意図しないロボットやアクチュエータの動作を防止するため、イネーブルスイッチを設けることが求められる（例えば、非特許文献２）。
【０００５】
イネーブルスイッチとは、例えば、スイッチが押された状態でのみ、操作デバイスの操作によるロボットやアクチュエータの操作を可能とし、スイッチが押されない状態では、ロボットやアクチュエータの操作を不可能とするためのものである。このようなイネーブルスイッチとしては、特許文献４に記載されているように、初期位置（非押圧位置）、押圧位置（中間位置）及び押込み位置の３点動作が可能となっている３点式スイッチを用いることが提案されている。
【０００６】
このような３点式スイッチをイネーブルスイッチとして用いた場合には、スイッチを押圧位置とした状態においてのみ、操作デバイスの操作によるロボットやアクチュエータの操作が可能となり、スイッチを押込み位置まで押込んだ状態、または、スイッチを離した状態においては、操作デバイスの操作によるロボットやアクチュエータの操作が不可能となるように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８７２３８７号公報
【特許文献２】特開２００８−１９４７５８号公報
【特許文献３】特開２００８−２１３１１９号公報
【特許文献４】特開２００３−３２３８３２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】アイコクアルファ株式会社ホームページＲＨ事業部（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｋｏｋｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｒｈ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）
【非特許文献２】ＪＩＳ Ｂ ８４３３：２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、ロボットやアクチュエータの可動先端部に取り付けられる操作部は、ジョイスティック等の操作レバーを操作デバイスとすることが多い。したがって、ロボットやアクチュエータを動かすために作業員が操作レバーを操作する際には、作業員がワークを自分の手や工具、治具等を使って所望の姿勢や位置に動かすのとは異なる操作感覚が必要となる。
【００１０】
この感覚の違いを乗り越えて操作レバーの操作によりロボットやアクチュエータに意図する動作を行わせるために作業員は、ロボットやアクチュエータの操作の習熟に多大の時間と労力をかける必要がある。また、習熟した作業員にとっても、ワークを思い通りに所望の姿勢や位置へ精度良く動かすには、繊細で難しい操作を行わなければならず、その負担は決して軽いものではない。したがって、操作レバーの操作にイネーブルスイッチの操作を単に組み合わせただけでは、ロボットやアクチュエータを作業員の意図する通りにスムーズに操作することは難しい。
【００１１】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ワークをツールでグリップしたロボットを、操作者（作業員）がワークを直接動かすのと同じ感覚で操作者の意図する通りに、イネーブルスイッチの操作を併用しながらスムーズに操作できる環境を実現するロボット制御装置と、このロボット制御装置による制御を実現するのに用いて好適なロボット操作用デバイスとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明のロボットの制御装置は、
ワークをツールでグリップするロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、
前記ツール又は前記ワークに対する固着及び離脱が可能なハンドガイド装置と、
前記ツール又は該ツールにグリップされたワークに対して前記ハンドガイド装置が固着された状態で、該ハンドガイド装置から前記ツール又は前記グリップされたワークに伝達される、前記ハンドガイド装置の操作者による操作力の方向及び大きさを検出する操作力センサと、
前記操作力センサの出力信号に基づいて、該操作力センサが検出した前記操作力の方向及び大きさに応じた方向及び大きさで、前記ロボットを動作させる動作手段と、
を備えており、
前記ハンドガイド装置は、イネーブルオンとイネーブルオフとの少なくとも２つのポジションを有し前記操作者により操作されるイネーブルスイッチを含んでおり、
前記動作手段は、前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンであるときにのみ、前記操作力センサの出力信号に基づいて前記ロボットを動作させる、
ことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載した本発明のロボットの操作装置によれば、操作者がツール又はツールにグリップされたワークに固着されたハンドガイド装置に操作力を加えると、その操作力の方向及び大きさが操作力センサによって検出される。そして、検出された操作力の方向と大きさに応じて決定された操作内容で動作手段によりロボットが動作されて、ツール及びツールにグリップされたワークが、操作者の操作力の方向に操作力の大きさに応じた力で移動される。つまり、操作者によるハンドガイド装置の操作に倣ってツール及びツールにグリップされたワークが移動する。
【００１４】
このため、ロボットのツールやそのツールにグリップされたワークを動かすための操作者によるハンドガイド装置の操作感覚を、ワークを操作者が所望の姿勢や位置に動かす際の操作感覚と一致させることができる。
【００１５】
また、ハンドガイド装置をツール又はワークに固着させる際や、作業後にツール又はワークからハンドガイド装置を取り外す際にも、操作力センサは力を検出する。そこで、イネーブルスイッチを使用することで、ツール又はワークに対するハンドガイド装置の取り付け取り外し時に、操作力センサが検出する力に応じてロボットが動作することを抑制することができる。
【００１６】
さらに、請求項２に記載した本発明のロボットの制御装置は、請求項１記載のロボット制御装置において、前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出する固着センサをさらに備えており、該固着センサが前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出している間にのみ、前記操作力センサの出力信号に基づいて前記ロボットを動作させることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載した本発明のロボットの制御装置は、請求項１記載のロボットの制御装置において、ロボットのツールやツールにグリップされたワークといった固着対象に、ハンドガイド装置が固着されていることを、固着センサが検出していない間は、操作力センサが操作力の方向及び大きさを検出しても、それに基づくロボットの動作制御は行われない。
【００１８】
そのため、ハンドガイド装置がツール又はツールにグリップされたワークに対して正しく固着されておらず、ハンドガイド装置に操作者が加えた操作力がツールやワークに、操作者の意図通りに伝達されない状態で、操作力の方向及び大きさに応じてツールを動作させるロボット制御が行われてしまうのを、防止することができる。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、請求項３に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、
操作力センサによって検出される、ツール又は該ツールでグリップされるワークに伝達される操作者の操作力の方向及び大きさに基づいて、制御装置により動作制御されるロボットを操作するのに用いられるロボット操作用デバイスであって、
前記ツール又は前記ワークに対する固着及び離脱が可能なハンドガイド装置と、
前記ハンドガイド装置の操作者により操作され、イネーブルオンとイネーブルオフとの少なくとも２つのポジションを有するイネーブルスイッチと、
前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンとイネーブルオフとのいずれであるかを判別可能なポジション信号を、前記制御装置に出力する信号出力手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、操作者がツール又はツールにグリップされたワークに固着されたハンドガイド装置に操作力を加えると、その操作力の方向及び大きさが操作力センサによって検出される。そして、検出された操作力の方向と大きさに応じて決定された操作内容で動作されるロボットは、ツール及びツールにグリップされたワークにハンドガイド装置から加わる操作者の操作力の方向及び大きさに応じた力で、ワークを移動させることになる。つまり、操作者によるハンドガイド装置の操作に倣ってツール及びツールにグリップされたワークが移動する。
【００２１】
このため、ロボットのツールやそのツールにグリップされたワークを動かすための操作者によるハンドガイド装置の操作感覚を、ワークを操作者が所望の姿勢や位置に動かす際の操作感覚と一致させることができる。
【００２２】
また、ハンドガイド装置をツール又はワークに固着させる際や、作業後にツール又はワークからハンドガイド装置を取り外す際にも、操作力センサは力を検出する。そこで、イネーブルスイッチを使用することで、ツール又はワークに対するハンドガイド装置の取り付け取り外し時に、操作力センサが検出する力に応じてロボットが動作することを抑制することができる。
【００２３】
さらに、請求項４に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、請求項３に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、前記操作力センサをさらに備えており、該操作力センサが検出した、前記ツール又は該ツールにグリップされたワークに対して前記ハンドガイド装置が固着された状態で、該ハンドガイド装置から前記ツール又は前記グリップされたワークに伝達される、前記操作者による前記ハンドガイド装置の操作力の方向及び大きさを示す検出信号が、前記制御装置に出力されることを特徴とする。
【００２４】
請求項４に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、請求項３に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、ロボット操作用デバイスが操作力センサを有していることから、ハンドガイド装置からツール又はワークに操作者の操作力の方向及び大きさが、その操作力が伝わる経路上において操作力センサにより検出されることになる。このため、操作力センサが検出する操作者によるハンドガイド装置の操作力の方向及び大きさをより正確なものとし、ワークを動かすための操作者によるハンドガイド装置の操作感覚を、ワークを操作者が所望の姿勢や位置に動かす際の操作感覚とより正確に一致させることができる。
【００２５】
また、請求項５に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、請求項４に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、前記信号出力手段は、前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンであるときにのみ、前記検出信号を前記ポジション信号として前記制御装置に出力することを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、請求項４に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオフである場合には、操作者によるハンドガイド装置の操作力の方向及び大きさを示す操作力センサの検出信号がロボットの制御装置に出力されない。このため、イネーブルスイッチがオフ状態であるときに、イネーブルスイッチがオン状態でないにも拘わらず、ハンドガイド装置に操作者が加えた操作力の方向及び大きさに応じてロボットのツールが制御装置によって動作制御されてしまうのを、防止することができる。
【００２７】
さらに、請求項６に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、請求項４又は５に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出する固着センサをさらに備えており、該固着センサが前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出している間にのみ、前記検出信号が前記制御装置に出力されることを特徴とする。
【００２８】
請求項６に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、請求項４又は５に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、ロボットのツールやツールにグリップされたワークといった固着対象に、ハンドガイド装置が固着されていることを、固着センサが検出していない間は、操作力センサが操作力の方向及び大きさを検出しても、それに伴う検出信号の制御装置への出力は行われない。
【００２９】
そのため、ハンドガイド装置がツール又はツールにグリップされたワークに対して正しく固着されておらず、ハンドガイド装置に操作者が加えた操作力がツールやワークに、操作者の意図通りに伝達されない状態で、操作力センサが検出した力の方向及び大きさに応じてロボットのツールが制御装置によって動作制御されてしまうのを、防止することができる。
【００３０】
さらに、操作者によるハンドガイド装置の操作中に、ツール又はツールにグリップされたワークからハンドガイド装置が外れてしまって、固着センサがハンドガイド装置の固着対象に対する固着を検出しなくなった場合には、操作力センサの検出信号を制御装置に出力しなくすることにより、イネーブルスイッチがオン状態であっても、制御装置の制御によるロボットの動作を停止させることができる。
【００３１】
また、請求項７に記載した本発明のロボット操作用デバイスは、請求項３、４、５又は６に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、前記操作者の左右の手にそれぞれ対応する２組で構成されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項７に記載した本発明のロボット操作用デバイスによれば、請求項３、４、５又は６に記載した本発明のロボット操作用デバイスにおいて、左手用と右手用の２つのロボット操作用デバイスのハンドガイド装置を、ロボットのツール又はツールにグリップされたワークにそれぞれ固着する。そして、それぞれのロボット操作用デバイスのハンドガイド装置を操作者が左右の手でそれぞれ操作する。したがって、ハンドガイド装置を固着した固着対象（ツール又はツールにグリップされたワーク）には、操作者の左手による操作力と右手による操作力との合力が、各ハンドガイド装置を介して加わることになる。
【００３３】
これにより、操作者の両手による各ハンドガイド装置の操作に倣ってツール及びツールにグリップされたワークが移動される。つまり、ロボットが行うハンドガイド式の動作は、操作者の両手の動きに倣ったものとなる。このため、ツール又はツールにグリップされたワークを操作者が両手で動かす動作をしながらロボットの操作を行うことができる。
【００３４】
また、ワークの姿勢変更操作のために行う操作力センサへのモーメント入力を操作者が行いやすくなるように、ツール又はツールにグリップされたワークの両手で操作しやすい箇所に、ハンドガイド装置を固着することができるので、実際のワークの動きと操作者の操作感覚とをより一層一致させることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のロボットの操作方法及びロボット操作用デバイスによれば、ワークをツールでグリップしたロボットを、操作者がワークを直接動かすのと同じ感覚で操作者の意図する通りに、イネーブルスイッチの操作を併用しながらスムーズに操作できる環境を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図２】図１のロボット操作用デバイスの使用状態を示す概略構成図である。
【図３】図１のロボット操作用デバイスの電気的な概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【図９】図６や図７及び図８のロボット操作用デバイスの電気的な概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図１は本発明の一実施形態に係るロボットの操作方法を説明するための説明図である。
【００３９】
図１中引用符号１０で示す本実施形態のロボットは、基台１１上に設置された多関節型アーム１３の先端にフランジ部１５を有している。フランジ部１５にはエンドエフェクタ（ツール）としてのグリッパ１７が取り付けられている。
【００４０】
このように構成された本実施形態のロボット１０においては、多関節型アーム１３に内蔵した不図示のロータリアクチュエータに、適切な制御値を与えることで、基台１１に対して多関節型アーム１３やフランジ部１５、グリッパ１７を適切な姿勢とする。これにより、ロボット１０は、自動動作エリア３０のワーク載置台３１に載置されたワーク２１をグリッパ１７でグリップして、自動動作エリア３０と仕切られたハンドガイドエリア４０のワーク載置台４１の上方に移送する。なお、本実施形態では、ワーク２１は、人力での搬送が困難な重量を有する矩形の金属塊であるものとする。
【００４１】
以上のように自動動作エリア３０からハンドガイドエリア４０にワーク２１を移送するロボット１０の動作は、ロボット１０の動作エリアから隔離して配置されたロボット１０の制御装置１９の制御によって自動的に実行される。この制御の内容は、制御装置１９に予め用意されている自動動作プログラムにおいて規定されている。
【００４２】
ハンドガイドエリア４０のワーク載置台４１の上方にワーク２１を移送した後の、ハンドガイドエリア４０におけるロボット１０の動作は、ハンドガイドエリア４０にいる操作者５０の動作に倣うハンドガイド方式で行われる。ロボット１０をハンドガイド方式で動作させるために、操作者５０が操作するロボット操作用デバイス６０（請求項中のハンドガイド装置に相当）がワーク２１に取り付けて使用される。
【００４３】
ロボット操作用デバイス６０は制御装置１９と有線又は無線（本実施形態では有線）で接続されており、操作者５０によるロボット操作用デバイス６０の操作に応じた信号が制御装置１９に出力される。制御装置１９はこのロボット操作用デバイス６０からの信号に基づいて、ロボット１０をハンドガイド方式で動作させる制御を行う。この制御の内容は、制御装置１９に予め用意されているハンドガイド動作プログラムにおいて規定されている。
【００４４】
次に、ロボット操作用デバイス６０の構成を説明する。図２は図１のロボット操作用デバイスの使用状態を示す概略構成図である。
【００４５】
図２に示すロボット操作用デバイス６０は、ベース６１と、ベース６１をワーク２１に対して固着及び離脱させる着脱ユニット６３（請求項中の着脱部に相当）と、ベース６１に力覚センサ６５（請求項中の操作力センサに相当）を介して取り付けられた操作ハンドル６７（請求項中の操作部に相当）と、信号ケーブル６９とを有している。
【００４６】
着脱ユニット６３は、本実施形態では、ワーク２１の面に吸着可能なサクションカップと呼ばれる公知の真空式の吸着盤６３ａを用いている。しかし、着脱ユニット６３の形式は、コイルの通電により発生する電磁力でワーク２１の面に磁着固定されるものや、ワーク２１の対向する２面を挟持するグリッパ等、真空吸着によるものには限定されない。
【００４７】
力覚センサ６５は、操作ハンドル６７からベース６１を介して着脱ユニット６３の固着先のワーク２１に伝わる操作者５０による操作ハンドル６７の操作力を方向別に検出する。本実施形態では、力覚センサ６５として６軸力覚センサを用いている。この力覚センサ６５は、力覚センサ６５に加わる力３成分（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とモーメント３成分（θｘ，θｙ，θｚ）をそれぞれ検出して、それぞれに応じた内容の信号を出力する。
【００４８】
操作ハンドル６７は、着脱ユニット６３のオンオフスイッチ６７ａとイネーブルスイッチ６７ｂとを有している。オンオフスイッチ６７ａとイネーブルスイッチ６７ｂはいずれも、押し込むとオン、離すとオフになる。オンオフスイッチ６７ａは、ロボット操作用デバイス６０を対象物（例えば、ワーク２１の面）に対して固着し、又は、固着を解除するためのスイッチである。そのため、本実施形態の場合、オンオフスイッチ６７ａのオンオフ操作は、ロボット操作用デバイス６０を固着する対象のワーク２１の面に吸着盤６３ａを押し当てた状態で行う。
【００４９】
オンオフスイッチ６７ａがオンの間は、ワーク２１の面に吸着盤６３ａが吸着して、着脱ユニット６３によりロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着される。オンオフスイッチ６７ａがオフの間は、ワーク２１の面に対する吸着盤６３ａの吸着が解除されて、着脱ユニット６３によるロボット操作用デバイス６０のワーク２１の面に対する固着が解除される。つまり、ロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面から外れる。
【００５０】
ワーク２１の面に対する吸着盤６３ａの吸着は、ベース６１に内蔵した後述のソレノイド６３ｂ（図３参照）の動作によって実現される。つまり、オンオフスイッチ６７ａがオンされると、ソレノイド６３ｂによって吸着盤６３ａに、ベース６１側に引き寄せる力が付与される。これにより、ワーク２１の面に押し当てた吸着盤６３ａの内側の空間が密閉減圧されて、ワーク２１の面に吸着盤６３ａが吸着する。
【００５１】
一方、オンされていたオンオフスイッチ６７ａがオフされると、ソレノイド６３ｂによって吸着盤６３ａに付与されていた、ベース６１側に引き寄せる力が付与されなくなる。これにより、ワーク２１の面に押し当てた吸着盤６３ａの内側の密閉空間が開放されて、ワーク２１の面に対する吸着盤６３ａの吸着が解除される。
【００５２】
イネーブルスイッチ６７ｂのオンオフ操作は、着脱ユニット６３によってロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着されている状態で行う。イネーブルスイッチ６７ｂがオンの間は、力覚センサ６５で検出した操作者５０の操作力の方向及び大きさを示す検出信号が、信号ケーブル６９から制御装置１９に出力される。
【００５３】
次に、ロボット操作用デバイス６０の電気的な構成を説明する。図３は図１のロボット操作用デバイスの電気的な概略構成を示すブロック図である。
【００５４】
ロボット操作用デバイス６０の主な電気的構成は、ベース６１内に収容されている。詳しくは、図３に示すように、着脱ユニット６３のソレノイド６３ｂの他、オンオフスイッチ６７ａのオンオフ状態に応じてソレノイド６３ｂを動作させるためのソレノイド駆動回路７１や、力覚センサ６５の検出信号を制御装置１９に出力又は出力停止させる検出信号出力回路７３等が、ベース６１内に収容されている。
【００５５】
このうち、ソレノイド駆動回路７１は、オンオフスイッチ６７ａがオンのときにソレノイド６３ｂに通電して、吸着盤６３ａがベース６１側に引き寄せられるようにプランジャ（図示せず）を移動させ、かつ、オンオフスイッチ６７ａがオフの時にソレノイド６３ｂへの通電を終了してプランジャを解放し、吸着盤６３ａをベース６１から離間させる。
【００５６】
さらに、ベース６１内には、ロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着された状態であるか否かを判別する固着センサ７５が収容されている。この固着センサ７５は、例えば、マイクロスイッチを用いて構成することができる。その場合、マイクロスイッチは、着脱ユニット６３によってロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着されると、スイッチオンとなり、固着が解除されるとスイッチオフとなるようにすることができる。そのように動作させるためには、マイクロスイッチを、ワーク２１への固着により吸着盤６３ａの吸着面（図示せず）がワーク２１に密着したときにオンとなり、その密着が解除されたときにオフとなる位置に配置すればよい。
【００５７】
また、その他にも、ロボット操作用デバイス６０がワーク２１の面に固着されたときの距離までワーク２１の面にベース６１が接近したことを検出する非接触の距離センサ等によって、固着センサ７５を構成することもできる。
【００５８】
検出信号出力回路７３（請求項中の信号出力手段に相当）は、イネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５が共にオンのときに、力覚センサ６５の検出信号を、イネーブルスイッチ６７ｂがオンとオフとのいずれであるかを判別可能なポジション信号を兼ねる信号として、信号ケーブル６９から制御装置１９に出力する。イネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５のどちらか一方だけでもオフの間は、検出信号出力回路７３は力覚センサ６５の検出信号を信号ケーブル６９から制御装置１９に出力しない。
【００５９】
本実施形態では、図１に示すハンドガイドエリア４０においてロボット１０を操作者５０が操作するために、上述したロボット操作用デバイス６０を２つ使用する。即ち、図２に示すように、各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７を操作者５０の両手で把持して、ワーク２１の対向する２面にそれぞれロボット操作用デバイス６０の吸着盤６３ａを押し当てる。この状態で、各操作ハンドル６７のオンオフスイッチ６７ａをそれぞれオン操作して、各ロボット操作用デバイス６０を対応するワーク２１の各面に固着する。
【００６０】
続いて、操作者５０は、各ロボット操作用デバイス６０のイネーブルスイッチ６７ｂをそれぞれオン操作し、そのままの状態で、ワーク２１が所望の姿勢及び位置に移動するように各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７をそれぞれ手で動かす。
【００６１】
すると、各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７に操作者５０の左右の手の操作力が伝わり、その操作力の方向及び大きさに応じた変位が各ロボット操作用デバイス６０の力覚センサ６５にそれぞれ発生する。そして、発生した変位に応じた各力覚センサ６５の検出信号が、それぞれのロボット操作用デバイス６０の検出信号出力回路７３から信号ケーブル６９を介して制御装置１９にそれぞれ出力される。
【００６２】
制御装置１９は、各検出信号が示す操作者５０の操作力の合力の方向及び大きさに応じた方向及び大きさでワーク２１及びグリッパ１７を移動させるための、多関節型アーム１３のロータリアクチュエータに与える制御値を、ハンドガイド動作プログラムにしたがって決定し、この制御値に基づいて多関節型アーム１３を動作させる。この結果、ワーク２１に固着した各ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７を両手で把持した操作者５０の操作に倣って、ロボット１０が動作される。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、操作者５０が操作するロボット操作用デバイス６０を、ロボット１０により所望の姿勢や位置に動かす対象のワーク２１に固着し、オンオフスイッチ６７ａとイネーブルスイッチ６７ｂとをいずれもオン操作した状態で、ロボット操作用デバイス６０の操作ハンドル６７を介してワーク２１を動かす操作をすることで、この操作に倣ってロボット１０が動作される。
【００６４】
このため、ロボット１０のグリッパ１７にグリップされたワーク２１を動かすための操作者５０によるロボット操作用デバイス６０の操作感覚を、ワーク２１を操作者５０が所望の姿勢や位置に動かす際の操作感覚と一致させることができる。
【００６５】
また、ロボット操作用デバイス６０をワーク２１に固着させる際や、作業後にワーク２１からロボット操作用デバイス６０を取り外す際にも、力覚センサ６５は力を検出する。そこで、ロボット操作用デバイス６０のイネーブルスイッチ６７ｂを使用することで、ワーク２１に対するロボット操作用デバイス６０の取り付け取り外し時に、力覚センサ６５が検出する力に応じて制御装置１９の制御によりロボット１０が動作することを、抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、ロボット操作用デバイス６０を固着する場所を自由に選んでロボット１０を動かす操作を行うことができる。このため、操作者５０が操作しやすい場所を選んでロボット操作用デバイス６０を固着してロボット１０を動かす操作を操作者５０が行えるようにして、作業効率を向上させることができる。また、ロボット１０のグリッパ１７がグリップするワーク２１の品種が替わっても、着脱ユニット６３の吸着盤６３ａによりワーク２１にロボット操作用デバイス６０を固着して、ロボット１０の操作を容易に実行することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態によれば、固着センサ７５がワーク２１に対するロボット操作用デバイス６０の固着を検出していない状態では、力覚センサ６５が操作力を検出してもその検出力に対応する検出信号が検出信号出力回路７３からロボット１０の制御装置１９に出力されない。このため、操作ハンドル６７を操作者５０が操作してもその操作力がワーク２１に伝わらない状態で、操作力の方向及び大きさに応じてロボット１０が制御装置１９により動作制御されてしまうのを、防止することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、操作者５０が片手で操作するロボット操作用デバイス６０をワーク２１に２つ固着して使用する場合について説明した。しかし、操作者５０が両手で操作するロボット操作用デバイスをワーク２１に固着して使用するようにすることもできる。
【００６９】
そのように構成したのが、図４及び図５の説明図に示す本発明の他の実施形態に係るロボットの操作方法である。本実施形態の操作方法で用いるロボット操作用デバイス６０Ａ（請求項中のハンドガイド装置に相当）は、図４に示すように、ベース６１Ａを横長の矩形とし、その左右両端に力覚センサ６５を介して操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂをそれぞれ取り付けた点で、図２に示すロボット操作用デバイス６０と構成を異にしている。ベース６１Ａの左端の操作ハンドル６７Ａに対応する力覚センサ６５は、図５に図示されている。ベース６１Ａの右端の操作ハンドル６７Ｂに対応する力覚センサ６５は、図４及び図５における図示を省略している。
【００７０】
ベース６１Ａの左端の操作ハンドル６７Ａは、図２に示すロボット操作用デバイス６０と同様に、オンオフスイッチ６７ａとイネーブルスイッチ６７ｂとを有している。一方、ベース６１Ａの右端の操作ハンドル６７Ｂは、オンオフスイッチ６７ａを有しているが、イネーブルスイッチ６７ｂは有していない。
【００７１】
ベース６１Ａ内には、図３に示すロボット操作用デバイス６０と同様に、着脱ユニット６３のソレノイド６３ｂ、ソレノイド駆動回路７１、検出信号出力回路７３、及び、固着センサ７５等が収容されている。なお、検出信号出力回路７３は、２つの操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂに対応する２つの力覚センサ６５，６５に合わせて、２つ収容されている。
【００７２】
ソレノイド駆動回路７１は、操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂのオンオフスイッチ６７ａが両方ともオンのときにソレノイド６３ｂに通電して、吸着盤６３ａがベース６１側に引き寄せられるようにプランジャ（図示せず）を移動させ、かつ、両方のオンオフスイッチ６７ａがオフの時にソレノイド６３ｂへの通電を終了してプランジャを解放し、吸着盤６３ａをベース６１から離間させる。
【００７３】
各検出信号出力回路７３は、操作ハンドル６７Ａのイネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５が共にオンのときに、対応する力覚センサ６５の検出信号を信号ケーブル６９から制御装置１９に出力する。イネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５のどちらか一方だけでもオフの間は、各検出信号出力回路７３は対応する力覚センサ６５の検出信号を信号ケーブル６９から制御装置１９に出力しない。なお、本実施形態では、各検出信号出力回路７３の検出信号が共通の信号ケーブル６９を介して制御装置１９に出力される。
【００７４】
本実施形態では、図１に示すハンドガイドエリア４０においてロボット１０を操作者５０が操作するために、上述したロボット操作用デバイス６０Ａの各操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを操作者５０の両手で把持して、ワーク２１の面に吸着盤６３ａを押し当てる。この状態で、各操作ハンドル６７のオンオフスイッチ６７ａをそれぞれオン操作して、ロボット操作用デバイス６０Ａをワーク２１の面に固着する。
【００７５】
続いて、操作者５０は、操作ハンドル６７Ａのイネーブルスイッチ６７ｂをオン操作し、そのままの状態で、ワーク２１が所望の姿勢及び位置に移動するようにロボット操作用デバイス６０Ａの各操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを両手で動かす。
【００７６】
すると、ロボット操作用デバイス６０の各操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂに操作者５０の両手の操作力が伝わり、その操作力の方向及び大きさに応じた変位が各力覚センサ６５にそれぞれ発生する。そして、発生した変位に応じた各力覚センサ６５の検出信号が、それぞれの力覚センサ６５に対応する検出信号出力回路７３から信号ケーブル６９を介して制御装置１９にそれぞれ出力される。
【００７７】
制御装置１９は、各検出信号が示す操作者５０の操作力の合力の方向及び大きさに応じた方向及び大きさでワーク２１及びグリッパ１７を移動させるための、多関節型アーム１３のロータリアクチュエータに与える制御値を、ハンドガイド動作プログラムにしたがって決定し、この制御値に基づいて多関節型アーム１３を動作させる。この結果、ワーク２１に固着したロボット操作用デバイス６０Ａの各操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを両手で把持した操作者５０の操作に倣って、ロボット１０が動作される。
【００７８】
このような本実施形態によっても、先の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、操作者５０が両手で操作する２つの操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂが１つのベース６１Ａに取り付けられている。このため、先の実施形態のように操作者５０が両手の操作を別々のロボット操作用デバイス６０，６０に対して個別に行うのに比べて、操作者５０が両手の操作を一体的に行うことができる。
【００７９】
以上に説明した各実施形態では、操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂからベース６１，６１Ａを介して、着脱ユニット６３の固着先のワーク２１に伝わる操作者５０による操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂの操作力を、操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂとベース６１，６１Ａとの間に配置した力覚センサ６５で検出するものとした。
【００８０】
しかし、着脱ユニット６３の固着先のワーク２１に伝わる操作者５０による操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂの操作力を、ロボット１０のグリッパ１７及びフランジ部１５の直近の箇所において、力覚センサによって検出するようにしても良い。
【００８１】
そのような構成としたのが、図６や図７及び図８の説明図に示す、本発明の他の実施形態に係るロボットの操作方法である。まず、図６に示す実施形態のロボット操作用デバイス６０Ｂ（請求項中のハンドガイド装置に相当）では、図２に示すロボット操作用デバイス６０の力覚センサ６５を省略し、ベース６１に操作ハンドル６７を直接取り付けている。また、図７及び図８に示す実施形態のロボット操作用デバイス６０Ｃ（請求項中のハンドガイド装置に相当）では、図５に示すロボット操作用デバイス６０Ａの力覚センサ６５を省略し、ベース６１Ａに図４や図５の操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを直接取り付けている。そして、ロボット１０のフランジ部１５と多関節型アーム１３との間に力覚センサ１８を介設している。
【００８２】
この力覚センサ１８は、操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂからベース６１，６１Ａを介して着脱ユニット６３の固着先のワーク２１に伝わる操作者５０による操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂの操作力を方向別に検出する。本実施形態でも、力覚センサ１８として６軸力覚センサを用いている。この力覚センサ１８は、力覚センサ１８に加わる力３成分（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とモーメント３成分（θｘ，θｙ，θｚ）をそれぞれ検出して、それぞれに応じた内容の信号を出力する。
【００８３】
次に、上述のように構成したロボット１０及びロボット操作用デバイス６０Ｂ，６０Ｃの電気的な構成を、図９のブロック図を参照して説明する。
【００８４】
まず、ロボット操作用デバイス６０Ｂ，６０Ｃの主な電気的構成は、上述したように力覚センサ６５が省略された点を除けば、図３に示す実施形態のロボット操作用デバイス６０の電気的な構成と同じである。但し、イネーブルスイッチ６７ｂと固着センサ７５が共にオンのときに検出信号出力回路７３が信号ケーブル６９から制御装置１９に出力するのは、イネーブルスイッチ６７ｂがオンとオフとのいずれであるかを示すポジション信号に変わる。
【００８５】
また、ロボット１０側では、ロボット操作用デバイス６０Ｂ，６０Ｃの検出信号出力回路７３から信号ケーブル６９を介して入力されるポジション信号が、イネーブルスイッチ６７ｂのオン状態を示すものであるときに、制御装置１９が、力覚センサ１８の検出信号に基づいて、多関節型アーム１３のロータリアクチュエータに与える制御値を決定する。この制御値は、力覚センサ１８の検出信号が示す操作者５０の操作力の方向及び大きさでワーク２１及びグリッパ１７を移動させるためのものであり、ハンドガイド動作プログラムにしたがって決定される。そして、制御装置１９は、決定した制御値に基づいて多関節型アーム１３を動作させる。この結果、ワーク２１に固着した各ロボット操作用デバイス６０Ｂ，６０Ｃの操作ハンドル６７，６７Ａ，６７Ｂを両手で把持した操作者５０の操作に倣って、ロボット１０が動作される。
【００８６】
上述した実施形態によっても、先に説明した２つの実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
なお、上述した各実施形態において設けた固着センサ７５は省略しても良い。また、上述した各実施形態では、操作者５０が両手で２つのロボット操作用デバイス６０，６０Ｂの操作ハンドル６７、又は、単一のロボット操作用デバイス６０Ａ，６０Ｃの２つの操作ハンドル６７Ａ，６７Ｂを操作して、ロボット１０の操作を行う場合について説明した。しかし、例えば、ロボット操作用デバイス６０，６０Ｂを１つだけワーク２１の面に固着して、その操作によってロボット１０を動かすようにしても良い。
【００８８】
さらに、上述した各実施形態では、ロボット操作用デバイス６０〜６０Ｃをワーク２１に固着して使用する場合を例に取って説明した。しかし、物理的に固着が可能である場合は、ワーク２１の代わりにグリッパ１７にロボット操作用デバイス６０〜６０Ｃを固着して使用するようにしてもよい。この場合でも、グリッパ１７はワーク２１をグリップしている限り、ワーク２１と常に一体の状態にあるので、ワーク２１にロボット操作用デバイス６０〜６０Ｃを固着して使用するのと同様の効果を得ることができる。
【００８９】
また、上述した各実施形態では、エンドエフェクタとしてグリッパ１７をフランジ部１５に取り付けたロボット１０の操作方法について説明した。しかし、本発明はワークをグリップするツールをエンドエフェクタとして使用するロボットの操作方法として広く適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０ ロボット
１１ 基台
１３ 多関節型アーム
１５ フランジ部
１７ グリッパ
１８ 力覚センサ
１９ 制御装置
２１ ワーク
３０ 自動動作エリア
３１ ワーク載置台
４０ ハンドガイドエリア
４１ ワーク載置台
５０ 操作者
６０ ロボット操作用デバイス
６０Ａ ロボット操作用デバイス
６０Ｂ ロボット操作用デバイス
６０Ｃ ロボット操作用デバイス
６１ ベース
６１Ａ ベース
６３ 着脱ユニット
６３ａ 吸着盤
６３ｂ ソレノイド
６５ 力覚センサ
６７ 操作ハンドル
６７Ａ 操作ハンドル
６７Ｂ 操作ハンドル
６７ａ オンオフスイッチ
６７ｂ イネーブルスイッチ
６９ 信号ケーブル
７１ ソレノイド駆動回路
７３ 検出信号出力回路
７５ 固着センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークをツールでグリップするロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、
前記ツール又は前記ワークに対する固着及び離脱が可能なハンドガイド装置と、
前記ツール又は該ツールにグリップされたワークに対して前記ハンドガイド装置が固着された状態で、該ハンドガイド装置から前記ツール又は前記グリップされたワークに伝達される、前記ハンドガイド装置の操作者による操作力の方向及び大きさを検出する操作力センサと、
前記操作力センサの出力信号に基づいて、該操作力センサが検出した前記操作力の方向及び大きさに応じた方向及び大きさで、前記ロボットを動作させる動作手段と、
を備えており、
前記ハンドガイド装置は、イネーブルオンとイネーブルオフとの少なくとも２つのポジションを有し前記操作者により操作されるイネーブルスイッチを含んでおり、
前記動作手段は、前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンであるときにのみ、前記操作力センサの出力信号に基づいて前記ロボットを動作させる、
ことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出する固着センサをさらに備えており、該固着センサが前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出している間にのみ、前記操作力センサの出力信号に基づいて前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
【請求項３】
操作力センサによって検出される、ツール又は該ツールでグリップされるワークに伝達される操作者の操作力の方向及び大きさに基づいて、制御装置により動作制御されるロボットを操作するのに用いられるロボット操作用デバイスであって、
前記ツール又は前記ワークに対する固着及び離脱が可能なハンドガイド装置と、
前記ハンドガイド装置の操作者により操作され、イネーブルオンとイネーブルオフとの少なくとも２つのポジションを有するイネーブルスイッチと、
前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンとイネーブルオフとのいずれであるかを判別可能なポジション信号を、前記制御装置に出力する信号出力手段と、
を備えることを特徴とするロボット操作用デバイス。
【請求項４】
前記操作力センサをさらに備えており、該操作力センサが検出した、前記ツール又は該ツールにグリップされたワークに対して前記ハンドガイド装置が固着された状態で、該ハンドガイド装置から前記ツール又は前記グリップされたワークに伝達される、前記操作者による前記ハンドガイド装置の操作力の方向及び大きさを示す検出信号が、前記制御装置に出力されることを特徴とする請求項３記載のロボット操作用デバイス。
【請求項５】
前記信号出力手段は、前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンであるときにのみ、前記検出信号を前記ポジション信号として前記制御装置に出力することを特徴とする請求項４記載のロボット操作用デバイス。
【請求項６】
前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出する固着センサをさらに備えており、該固着センサが前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出している間にのみ、前記検出信号が前記制御装置に出力されることを特徴とする請求項４又は５記載のロボット操作用デバイス。
【請求項７】
前記操作者の左右の手にそれぞれ対応する２組で構成されていることを特徴とする請求項３、４、５又は６記載のロボット操作用デバイス。
【請求項１】
ワークをツールでグリップするロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、
前記ツール又は前記ワークに対する固着及び離脱が可能なハンドガイド装置と、
前記ツール又は該ツールにグリップされたワークに対して前記ハンドガイド装置が固着された状態で、該ハンドガイド装置から前記ツール又は前記グリップされたワークに伝達される、前記ハンドガイド装置の操作者による操作力の方向及び大きさを検出する操作力センサと、
前記操作力センサの出力信号に基づいて、該操作力センサが検出した前記操作力の方向及び大きさに応じた方向及び大きさで、前記ロボットを動作させる動作手段と、
を備えており、
前記ハンドガイド装置は、イネーブルオンとイネーブルオフとの少なくとも２つのポジションを有し前記操作者により操作されるイネーブルスイッチを含んでおり、
前記動作手段は、前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンであるときにのみ、前記操作力センサの出力信号に基づいて前記ロボットを動作させる、
ことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出する固着センサをさらに備えており、該固着センサが前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出している間にのみ、前記操作力センサの出力信号に基づいて前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
【請求項３】
操作力センサによって検出される、ツール又は該ツールでグリップされるワークに伝達される操作者の操作力の方向及び大きさに基づいて、制御装置により動作制御されるロボットを操作するのに用いられるロボット操作用デバイスであって、
前記ツール又は前記ワークに対する固着及び離脱が可能なハンドガイド装置と、
前記ハンドガイド装置の操作者により操作され、イネーブルオンとイネーブルオフとの少なくとも２つのポジションを有するイネーブルスイッチと、
前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンとイネーブルオフとのいずれであるかを判別可能なポジション信号を、前記制御装置に出力する信号出力手段と、
を備えることを特徴とするロボット操作用デバイス。
【請求項４】
前記操作力センサをさらに備えており、該操作力センサが検出した、前記ツール又は該ツールにグリップされたワークに対して前記ハンドガイド装置が固着された状態で、該ハンドガイド装置から前記ツール又は前記グリップされたワークに伝達される、前記操作者による前記ハンドガイド装置の操作力の方向及び大きさを示す検出信号が、前記制御装置に出力されることを特徴とする請求項３記載のロボット操作用デバイス。
【請求項５】
前記信号出力手段は、前記イネーブルスイッチのポジションがイネーブルオンであるときにのみ、前記検出信号を前記ポジション信号として前記制御装置に出力することを特徴とする請求項４記載のロボット操作用デバイス。
【請求項６】
前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出する固着センサをさらに備えており、該固着センサが前記ハンドガイド装置の固着対象への固着を検出している間にのみ、前記検出信号が前記制御装置に出力されることを特徴とする請求項４又は５記載のロボット操作用デバイス。
【請求項７】
前記操作者の左右の手にそれぞれ対応する２組で構成されていることを特徴とする請求項３、４、５又は６記載のロボット操作用デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−３６９６４（Ｐ２０１１−３６９６４Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８７７１３（Ｐ２００９−１８７７１３）
【出願日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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