遠隔操作装置
【課題】操作者が、マニピュレータの出力動作を容易に連想及び体感しながら入力動作を行うことができる遠隔操作装置を提供すること。
【解決手段】重力方向に対する姿勢及び回動動作が入力される第一入力部１０と、第一入力部１０に対して回転可能に接続されて、重力方向に対する姿勢及び第一入力部１０に対する回転動作が入力される第二入力部１１と、第一入力部１０又は第二入力部１１に対して移動可能に接続されて、第一入力部１０又は第二入力部１１に対する移動動作が入力される第三入力部１２と、入力動作を第一入力部１０又は第二入力部１１の何れか一方に規制する入力切換スイッチ（入力切換部）１３と、加速度センサ（加速度検出部）１５と、入力動作を腕部に対する手先部の回動方向及び回動角度に変換し、入力動作を手先部の移動方向及び移動距離に変換し、並びに、入力動作を把持部の開閉量に変換する制御部１７と、を備えている。
【解決手段】重力方向に対する姿勢及び回動動作が入力される第一入力部１０と、第一入力部１０に対して回転可能に接続されて、重力方向に対する姿勢及び第一入力部１０に対する回転動作が入力される第二入力部１１と、第一入力部１０又は第二入力部１１に対して移動可能に接続されて、第一入力部１０又は第二入力部１１に対する移動動作が入力される第三入力部１２と、入力動作を第一入力部１０又は第二入力部１１の何れか一方に規制する入力切換スイッチ（入力切換部）１３と、加速度センサ（加速度検出部）１５と、入力動作を腕部に対する手先部の回動方向及び回動角度に変換し、入力動作を手先部の移動方向及び移動距離に変換し、並びに、入力動作を把持部の開閉量に変換する制御部１７と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作型ロボットマニピュレータのための遠隔操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔操作型ロボットマニピュレータは、遠隔地から作業を遂行するシステムとして原子力発電所、宇宙などの極限環境や、手術支援などの医療分野に応用されており、その操作は訓練を受けた各分野における専門家によってなされている。このため、マニピュレータ操作の入力デバイスである遠隔操作装置には、目的とする作業を効率的に行える構成となっていることが第一に求められている。
【０００３】
遠隔操作型ロボットマニピュレータの操作方法は、マスター（入力デバイス）とスレーブ（ロボットマニピュレータ）とが同じ構造を持つ同構造タイプと、異なる構造を持つ異構造タイプと、に大別される。同構造タイプは、マスターの動作が直接スレーブの動作に置き換えられるため、操作者にとって直感的に分り易い反面、マスター側に複雑な機構を必要とし、大型で高価となる。このため、マスター側にジョイスティックを使用する異構造タイプが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８８８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のジョイスティックを使用する遠隔操作装置では、機構が比較的単純で小型化が容易である反面、マスターであるジョイスティックの入力動作を、スレーブであるマニピュレータの動作に直接置き換えることができない。また、入力操作はジョイスティックを倒す、ボタンを押す程度のものであり、運動負荷がほとんどない。そのため、操作者がマスターへの入力動作からスレーブの出力動作を連想及び体感することが難しく、操作方法の学習を要する。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、操作者が、マニピュレータの出力動作を容易に連想及び体感しながら入力動作を行うことができる遠隔操作装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る遠隔操作装置は、入力動作に基づき、腕部と、該腕部の先端に配されて前記腕部に対して回動する手先部と、該手先部に接続されて開閉する把持部と、を備えるマニピュレータの出力動作を指示する遠隔操作装置であって、重力方向に対する姿勢及び回動動作が入力される第一入力部と、前記第一入力部に対して回転可能に接続されて、重力方向に対する姿勢及び前記第一入力部に対する回転動作が入力される第二入力部と、
前記第一入力部又は前記第二入力部に対して移動可能に接続されて、前記第一入力部又は前記第二入力部に対する移動動作が入力される第三入力部と、前記第一入力部及び前記第二入力部からの入力を何れか一方に規制する入力切換部と、重力方向を検知する加速度検出部と、前記第一入力部の前記姿勢及び前記回動動作を前記腕部に対する前記手先部の回動方向及び回動角度に変換し、前記第二入力部の前記姿勢及び前記回転動作を前記手先部の移動方向及び移動距離に変換し、並びに、前記第三入力部の前記移動動作を前記把持部の開閉量に変換する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記第一入力部が、輪状に形成されて把持される本体を備え、前記第二入力部が、前記本体に対して回転する回転操作部と、該回転操作部の回転量を検出する回転量検出部と、重力方向をＺ軸方向としたときに、Ｙ−Ｚ平面上で前記回転操作部の回転操作を行う姿勢と、Ｚ−Ｘ平面上で前記回転操作部の回転操作を行う姿勢と、を前記制御部に認識させる姿勢切換部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記制御部が、前記第一入力部及び前記第二入力部の重力方向に対する姿勢を判別する状態判定部と、前記第一入力部の前記姿勢及び前記回動動作から、前記腕部に対する前記手先部の回動方向及び回動角度を算出する回動量算出部と、前記第二入力部の前記姿勢及び前記回転動作から、前記手先部の移動方向及び移動距離を算出する移動量算出部と、前記第三入力部の移動動作から、前記把持部の開閉量を算出する開閉量算出部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記入力動作の際に、前記第一入力部、前記第二入力部、及び前記第三入力部が、それぞれ運動負荷を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記マニピュレータが撮像される撮像部と、撮像された前記マニピュレータの出力動作を表示する表示部と、を備え、前記制御部が、前記入力動作の際に、前記第一入力部及び前記第二入力部の重力方向に対する前記姿勢を示す画像と、前記回動動作又は前記回転動作を示す画像と、を前記マニピュレータとともに仮想的に前記表示部に表示させる画像生成部を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記姿勢、前記回動動作、前記回転動作、及び前記移動動作を表す情報を前記制御部に伝送する無線通信部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、操作者が、マニピュレータの出力動作を容易に連想及び体感しながら入力動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置からの動作が出力されるマニピュレータを示す概要図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置を示す概要図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の要部を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の操作時における表示部の状態を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の操作時における表示部の状態を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の操作時における表示部の状態を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の入力動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る一実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る遠隔操作装置１は、腕部２と、腕部２の先端に配されて腕部２に対して回動する手先部３と、手先部３に接続されて開閉する把持部５と、を備える、図１に示すようなマニピュレータ６の出力動作を入力動作に基づき指示する遠隔操作装置である。
【００１６】
この遠隔操作装置１は、さらに図２及び図３にも示すように、所定の入力動作がそれぞれ入力される第一入力部１０と、第二入力部１１と、第三入力部１２と、第一入力部１０及び第二入力部１１からの入力を何れか一方に規制する入力切換スイッチ（入力切換部）１３と、重力方向を検知する加速度センサ（加速度検出部）１５と、電源部１６と、制御部１７と、各入力部１０，１１，１２に入力されたそれぞれの入力動作を制御部１７に伝送する無線通信部１８と、マニピュレータ６が撮像されるカメラ（撮像部）２０と、撮像されたマニピュレータ６の出力動作を表示する表示部２１と、を備えている。
【００１７】
第一入力部１０は、互いに直交する中心軸線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対して、中心軸線Ｃ３回りに輪状に形成された本体２２を備えている。そして、本体２２の重力方向に対する姿勢と、その姿勢における中心軸線Ｃ１、中心軸線Ｃ２、又は中心軸線Ｃ３回りの本体２２の回動動作と、が、入力動作として入力される。加速度センサ１５、電源部１６、及び無線通信部１８は、本体２２に配された箱体２３内に収容されている。
【００１８】
第二入力部１１は、第一入力部１０の本体２２に対して回転する操作ハンドル（回転操作部）２５と、操作ハンドル２５の回転量を検出するロータリーエンコーダ（回転量検出部）２６と、姿勢切換スイッチ（姿勢切換部）２７と、を備えている。
【００１９】
操作ハンドル２５は、第一入力部１０の本体２２に回転可能に接続されている。そして、本体２２の重力方向に対する姿勢、すなわち、重力方向と本体２２の中心軸線Ｃ１、中心軸線Ｃ２、又は中心軸線Ｃ３の何れかを一致させた状態と、その姿勢での操作ハンドル２５の回転方向及び回転角度が、第二入力部１１の入力動作として入力される。
【００２０】
姿勢切換スイッチ２７は、第一入力部１０の裏面に配された突出部２８に配されている。そして、図２に示す座標軸に対して、重力方向をＺ軸方向としたとき、第一入力部１０の本体２２の中心軸線Ｃ１をＺ軸と一致させたときに、Ｙ−Ｚ平面と本体２２とが平行状態で操作ハンドル２５を回転操作する姿勢、すなわち、図２に示す座標軸に対して第一入力部１０の本体２２をＺ軸回り（中心軸線Ｃ１回り）に９０度回転して、図３に示す状態にて操作ハンドル２５の回転操作を行う姿勢と、図２に示す状態、すなわち、Ｚ−Ｘ平面と本体２２とが平行状態で操作ハンドル２５の回転操作を行う姿勢と、を制御部１７に区別して認識させる。
【００２１】
ここでは、Ｙ−Ｚ平面と本体２２とが平行状態にて操作ハンドル２５の回転操作を行う際に、姿勢切換スイッチ２７をＯＮにして操作する。これにより、Ｚ−Ｘ平面と本体２２とが平行状態で操作ハンドル２５の回転操作を行う姿勢と区別している。なお、何れかの方向での操作を識別できればよいので、姿勢切換スイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦ状態により識別される姿勢が、上記の場合とは逆であっても構わない。
【００２２】
第三入力部１２は、不図示の可変抵抗器と接続された状態で、第一入力部１０の本体２２に対して移動可能に接続されている。そして、第一入力部１０に対して平行移動させる動作が、可変抵抗器の抵抗値の変化となって入力される。
【００２３】
入力切換スイッチ１３は、第一入力部１０の本体２２に配されており、入力切換スイッチ１３がＯＮの状態で第一入力部１０の入力動作を行うことにより、第二入力部１１からの入力を規制して第一入力部１０からの入力を制御部１７に伝送する。入力切換スイッチ１３がＯＦＦの状態で操作ハンドル２５を回転させたときには、第一入力部１０からの入力を規制して第二入力部１１からの入力を制御部１７へ伝送する。なお、入力切換スイッチ１３のＯＮ／ＯＦＦ状態により規制される入力動作は、上記の場合とは逆であっても構わない。
【００２４】
制御部１７は、機能モジュールとして、状態判定部３０と、回動量算出部３１と、移動量算出部３２と、開閉量算出部３３と、画像生成部３５と、を備えて、第一入力部１０の姿勢及び回動動作を腕部２に対する手先部３の回動方向及び回動角度に変換し、第二入力部１１の姿勢及び操作ハンドル２５の回転動作を手先部３の移動方向及び移動距離に変換し、並びに、第三入力部１２の移動動作を把持部５の開閉量に変換する。
【００２５】
状態判定部３０は、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を判別する。回動量算出部３１は、第一入力部１０の本体２２の姿勢及び回動動作から、腕部２に対する手先部３の回動方向及び回動角度を算出する。移動量算出部３２は、第二入力部１１の姿勢及び操作ハンドル２５の回転動作から、手先部３の移動方向及び移動距離を算出する。開閉量算出部３３は、第三入力部１２の移動動作から、把持部５の開閉量を算出する。画像生成部３５は、入力動作の際に、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を示す画像と、第一入力部１０の回動動作又は操作ハンドル２５の回転動作を示す画像として、第一入力部１０及び第二入力部１１とマニピュレータ６とを接続する仮想的な連結機構の画像と、をそれぞれマニピュレータ６の近傍に仮想的に表示部２１に表示させる。
【００２６】
ここで、第一入力部１０の自重や、操作ハンドル２５の回転抵抗、また、第三入力部１２を移動する際の可変抵抗器の操作抵抗が、各入力動作を行う際の運動負荷となる。
【００２７】
次に、本実施形態に係る遠隔操作装置１の作用について、図４から図７も参照しながら説明する。
【００２８】
まず、操作開始時に、不図示の操作者が第一入力部１０の本体２２を両手で把持した状態における、加速度センサ１５やロータリーエンコーダ２６の出力値を制御部１７が取得して初期値とする。そして、カメラ２０に撮像されたマニピュレータ６の全体の画像Ｉ０を表示部２１に表示させる。
【００２９】
この状態で、まずは、手先部３を所望の位置まで移動する操作を行う。手先部３の位置を左右に水平移動させる場合には、第一入力部１０の本体２２の中心軸線Ｃ３が重力方向と平行になるように本体２２の姿勢を決める。このとき、加速度センサ１５が検知した重力との関係から、状態判定部３０が第一入力部１０の姿勢を判別する。そして、画像生成部３５が、図４に示すように、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を示す画像Ｉ１と、第一入力部１０及び第二入力部１１とマニピュレータ６とを接続する仮想的な連結機構の画像Ｉ２と、を生成して、表示部２１におけるマニピュレータ６の近傍にそれぞれ仮想的に表示する。
【００３０】
この表示部２１の画像Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２を見ながら、操作者は操作ハンドル２５を本体２２に対して時計回り又は反時計回りに回転する。このときの回転角度がロータリーエンコーダ２６を経て、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに移動量算出部３２によって手先部３の移動量に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として、手先部３が左又は右に水平移動する。
【００３１】
次に、手先部３を手前方向又は奥行き方向に移動させる場合には、第一入力部１０の本体２２の中心軸線Ｃ１が重力方向と平行になるように本体２２の姿勢を決める。このとき、加速度センサ１５が検知した重力との関係から、状態判定部３０が第一入力部１０の姿勢を判別する。そして、画像生成部３５が、図５に示すように、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を示す画像Ｉ３と、第一入力部１０及び第二入力部１１とマニピュレータ６とを接続する仮想的な連結機構の画像Ｉ４と、を生成して、表示部２１におけるマニピュレータ６の近傍にそれぞれ仮想的に表示する。
【００３２】
この表示部２１の画像Ｉ０，Ｉ３，Ｉ４を見ながら、操作者は操作ハンドル２５を本体２２に対して時計回り又は反時計回りに回転する。このときの回転角度がロータリーエンコーダ２６を経て、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに移動量算出部３２によって手先部３の移動量に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として、手先部３が手前方向又は奥行き方向に移動する。
【００３３】
手先部３を重力方向を含む垂直上下方向に移動させる場合には、第一入力部１０の本体２２の中心軸線Ｃ１が重力方向と平行になるように本体２２の姿勢を決める。このとき、さらに、姿勢切換スイッチ２７をＯＮとする。これにより、加速度センサ１５が検知した重力方向ととともに、垂直方向の移動をすべきことを状態判定部３０が認識する。
【００３４】
そして、画像生成部３５が、図６に示すように、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を示す画像Ｉ５と、第一入力部１０及び第二入力部１１とマニピュレータ６とを接続する仮想的な連結機構の画像Ｉ６と、を生成して、表示部２１におけるマニピュレータ６の近傍にそれぞれ仮想的に表示する。
【００３５】
この表示部２１の画像Ｉ０，Ｉ５，Ｉ６を見ながら、操作者は、姿勢切換スイッチ２７のＯＮ状態を維持するよう突出部２８を把持しながら、操作ハンドル２５を本体２２に対して、時計回り又は反時計回りに回転する。このときの回転角度がロータリーエンコーダ２６を経て、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに移動量算出部３２によって手先部３の移動量に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として手先部３が、上方向又は下方向に垂直移動する。
【００３６】
こうして手先部３を所望の位置まで移動させた後、手先部３に対して把持部５を所定の方向に向けるために行う動作について次に説明する。
【００３７】
把持部５の向きを腕部２に対してピッチ方向Ｐに移動させる場合には、まずは、入力切換スイッチ１３をＯＮの状態として、操作ハンドル２５からの入力を規制する。そして、操作者は、図７に示すように、第一入力部１０の本体２２を把持した状態で中心軸線Ｃ２回りに所定角度に本体２２を回動する。このときに加速度センサ１５が検知する加速度の変化量が、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに回動量算出部３１によって手先部３の回動方向及び回動角度に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として手先部３が腕部２に対してピッチ方向Ｐに回動する。
【００３８】
把持部５の向きを腕部２に対してロール方向Ｒに移動させる場合には、操作者は、第一入力部１０の本体２２を中心軸線Ｃ１回りに所定角度に回動する。このときに加速度センサ１５が検知する加速度の変化量が、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに回動量算出部３１によって手先部３の回動方向及び回動角度に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として手先部３が腕部２に対してロール方向Ｒに回動する。
【００３９】
把持部５の向きを腕部２に対してヨー方向Ｙに移動させる場合には、操作者は、第一入力部１０の本体２２を中心軸線Ｃ３回りに所定角度に回動する。このときに加速度センサ１５が検知する加速度の変化量が、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに回動量算出部３１によって手先部３の回動方向及び回動角度に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として手先部３が腕部２に対してヨー方向Ｙに回動する。
【００４０】
マニピュレータ６の把持部５を開閉操作する場合には、上記各場合において、第三入力部１２を第一入力部１０の本体２２に対して移動する。このとき、把持部５が表示部２１に拡大表示される。そして、第三入力部１２の移動量が、可変抵抗器の抵抗値の変化となって無線通信部１８を介して開閉量算出部３３に伝送され、把持部５の開閉量に変換される。こうして、実際にマニピュレータ６の出力動作として、把持部５が所定距離だけ開閉する。
【００４１】
この遠隔操作装置１によれば、本体２２の中心軸線Ｃ３を重力方向と合わせて操作ハンドル２５を操作することにより、例えば、自転車のペダルを漕ぐと前進するようなイメージにて、手先部３を右方向又は左方向に移動することができる。また、本体２２の中心軸線Ｃ１を重力方向と合わせ、かつ、図２に示すように、本体２２をＺ−Ｘ平面と平行状態として操作することにより、ねじを回すようなイメージで手先部３を手前方向又は奥行き方向に移動することができる。さらに、本体２２の中心軸線Ｃ１を重力方向と合わせ、かつ、本体２２をＹ−Ｚ平面と平行状態として、姿勢切換スイッチ２７をＯＮにした状態で操作ハンドル２５を操作することにより、例えば、釣竿のリールを回すようなイメージで手先部３を上方向又は下方向に移動することができる。また、第一入力部１０の本体２２を把持して、ピッチ方向Ｐ、ロール方向Ｒ、及びヨー方向Ｙにそれぞれ回動することにより、腕部２に対して手先部３を同様に回動することができる。すなわち、第一入力部１０及び第二入力部１１による入力動作から、マニピュレータ６の出力動作を容易に連想させることができる。
【００４２】
また、第一入力部１０の本体２２が輪状に形成されているので、本体２２を把持しやすくなり、第二入力部１１の操作ハンドル２５の本体２２に対する回転動作も容易に行うことができる。さらに、姿勢切換スイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦ操作により、重力方向に対する第二入力部１１の姿勢を明確に識別することができ、出力動作に対する入力動作をより正確に伝えることができる。
【００４３】
ここで、第一入力部１０の自重や、操作ハンドル２５の回転抵抗、また、第三入力部１２を移動する際の可変抵抗器の操作抵抗が、各入力動作を行う際の運動負荷となる。すなわち、各入力動作の際に適度な運動負荷を操作者に付与することができ、本装置１を操作者の運動に利用することもできる。
【００４４】
また、制御部１７が、画像生成部３５を備えているので、操作者は、表示部２１に表示された画像を見ながら、各入力部１０，１１，１２による入力動作がマニピュレータ６に実際にどのように出力されるか、を容易に連想することができる。
【００４５】
また、無線通信部１８を備えているので、各入力部１０，１１，１２と制御部１７とが離れていても、入力動作を示す各種情報が、各入力部１０，１１，１２から制御部１７に伝送されて、マニピュレータ６を操作することができる。
【００４６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第一入力部１０の本体２２が輪状に形成されているとしているが、この形状に限らず、第一入力部として上記入力動作が可能な形状であればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ 遠隔操作装置
２ 腕部
３ 手先部
５ 把持部
６ マニピュレータ
１０ 第一入力部
１１ 第二入力部
１２ 第三入力部
１３ 入力切換スイッチ（入力切換部）
１５ 加速度センサ（加速度検出部）
１７ 制御部
１８ 無線通信部
２１ 表示部
２２ 本体
２５ 操作ハンドル（回転操作部）
２６ ロータリーエンコーダ（回転量検出部）
２７ 姿勢切換スイッチ（姿勢切換部）
３０ 状態判定部
３１ 回動量算出部
３２ 移動量算出部
３３ 開閉量算出部
３５ 画像生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作型ロボットマニピュレータのための遠隔操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔操作型ロボットマニピュレータは、遠隔地から作業を遂行するシステムとして原子力発電所、宇宙などの極限環境や、手術支援などの医療分野に応用されており、その操作は訓練を受けた各分野における専門家によってなされている。このため、マニピュレータ操作の入力デバイスである遠隔操作装置には、目的とする作業を効率的に行える構成となっていることが第一に求められている。
【０００３】
遠隔操作型ロボットマニピュレータの操作方法は、マスター（入力デバイス）とスレーブ（ロボットマニピュレータ）とが同じ構造を持つ同構造タイプと、異なる構造を持つ異構造タイプと、に大別される。同構造タイプは、マスターの動作が直接スレーブの動作に置き換えられるため、操作者にとって直感的に分り易い反面、マスター側に複雑な機構を必要とし、大型で高価となる。このため、マスター側にジョイスティックを使用する異構造タイプが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８８８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のジョイスティックを使用する遠隔操作装置では、機構が比較的単純で小型化が容易である反面、マスターであるジョイスティックの入力動作を、スレーブであるマニピュレータの動作に直接置き換えることができない。また、入力操作はジョイスティックを倒す、ボタンを押す程度のものであり、運動負荷がほとんどない。そのため、操作者がマスターへの入力動作からスレーブの出力動作を連想及び体感することが難しく、操作方法の学習を要する。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、操作者が、マニピュレータの出力動作を容易に連想及び体感しながら入力動作を行うことができる遠隔操作装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る遠隔操作装置は、入力動作に基づき、腕部と、該腕部の先端に配されて前記腕部に対して回動する手先部と、該手先部に接続されて開閉する把持部と、を備えるマニピュレータの出力動作を指示する遠隔操作装置であって、重力方向に対する姿勢及び回動動作が入力される第一入力部と、前記第一入力部に対して回転可能に接続されて、重力方向に対する姿勢及び前記第一入力部に対する回転動作が入力される第二入力部と、
前記第一入力部又は前記第二入力部に対して移動可能に接続されて、前記第一入力部又は前記第二入力部に対する移動動作が入力される第三入力部と、前記第一入力部及び前記第二入力部からの入力を何れか一方に規制する入力切換部と、重力方向を検知する加速度検出部と、前記第一入力部の前記姿勢及び前記回動動作を前記腕部に対する前記手先部の回動方向及び回動角度に変換し、前記第二入力部の前記姿勢及び前記回転動作を前記手先部の移動方向及び移動距離に変換し、並びに、前記第三入力部の前記移動動作を前記把持部の開閉量に変換する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記第一入力部が、輪状に形成されて把持される本体を備え、前記第二入力部が、前記本体に対して回転する回転操作部と、該回転操作部の回転量を検出する回転量検出部と、重力方向をＺ軸方向としたときに、Ｙ−Ｚ平面上で前記回転操作部の回転操作を行う姿勢と、Ｚ−Ｘ平面上で前記回転操作部の回転操作を行う姿勢と、を前記制御部に認識させる姿勢切換部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記制御部が、前記第一入力部及び前記第二入力部の重力方向に対する姿勢を判別する状態判定部と、前記第一入力部の前記姿勢及び前記回動動作から、前記腕部に対する前記手先部の回動方向及び回動角度を算出する回動量算出部と、前記第二入力部の前記姿勢及び前記回転動作から、前記手先部の移動方向及び移動距離を算出する移動量算出部と、前記第三入力部の移動動作から、前記把持部の開閉量を算出する開閉量算出部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記入力動作の際に、前記第一入力部、前記第二入力部、及び前記第三入力部が、それぞれ運動負荷を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記マニピュレータが撮像される撮像部と、撮像された前記マニピュレータの出力動作を表示する表示部と、を備え、前記制御部が、前記入力動作の際に、前記第一入力部及び前記第二入力部の重力方向に対する前記姿勢を示す画像と、前記回動動作又は前記回転動作を示す画像と、を前記マニピュレータとともに仮想的に前記表示部に表示させる画像生成部を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る遠隔操作装置は、前記遠隔操作装置であって、前記姿勢、前記回動動作、前記回転動作、及び前記移動動作を表す情報を前記制御部に伝送する無線通信部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、操作者が、マニピュレータの出力動作を容易に連想及び体感しながら入力動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置からの動作が出力されるマニピュレータを示す概要図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置を示す概要図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の要部を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の操作時における表示部の状態を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の操作時における表示部の状態を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の操作時における表示部の状態を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置の入力動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る一実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る遠隔操作装置１は、腕部２と、腕部２の先端に配されて腕部２に対して回動する手先部３と、手先部３に接続されて開閉する把持部５と、を備える、図１に示すようなマニピュレータ６の出力動作を入力動作に基づき指示する遠隔操作装置である。
【００１６】
この遠隔操作装置１は、さらに図２及び図３にも示すように、所定の入力動作がそれぞれ入力される第一入力部１０と、第二入力部１１と、第三入力部１２と、第一入力部１０及び第二入力部１１からの入力を何れか一方に規制する入力切換スイッチ（入力切換部）１３と、重力方向を検知する加速度センサ（加速度検出部）１５と、電源部１６と、制御部１７と、各入力部１０，１１，１２に入力されたそれぞれの入力動作を制御部１７に伝送する無線通信部１８と、マニピュレータ６が撮像されるカメラ（撮像部）２０と、撮像されたマニピュレータ６の出力動作を表示する表示部２１と、を備えている。
【００１７】
第一入力部１０は、互いに直交する中心軸線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対して、中心軸線Ｃ３回りに輪状に形成された本体２２を備えている。そして、本体２２の重力方向に対する姿勢と、その姿勢における中心軸線Ｃ１、中心軸線Ｃ２、又は中心軸線Ｃ３回りの本体２２の回動動作と、が、入力動作として入力される。加速度センサ１５、電源部１６、及び無線通信部１８は、本体２２に配された箱体２３内に収容されている。
【００１８】
第二入力部１１は、第一入力部１０の本体２２に対して回転する操作ハンドル（回転操作部）２５と、操作ハンドル２５の回転量を検出するロータリーエンコーダ（回転量検出部）２６と、姿勢切換スイッチ（姿勢切換部）２７と、を備えている。
【００１９】
操作ハンドル２５は、第一入力部１０の本体２２に回転可能に接続されている。そして、本体２２の重力方向に対する姿勢、すなわち、重力方向と本体２２の中心軸線Ｃ１、中心軸線Ｃ２、又は中心軸線Ｃ３の何れかを一致させた状態と、その姿勢での操作ハンドル２５の回転方向及び回転角度が、第二入力部１１の入力動作として入力される。
【００２０】
姿勢切換スイッチ２７は、第一入力部１０の裏面に配された突出部２８に配されている。そして、図２に示す座標軸に対して、重力方向をＺ軸方向としたとき、第一入力部１０の本体２２の中心軸線Ｃ１をＺ軸と一致させたときに、Ｙ−Ｚ平面と本体２２とが平行状態で操作ハンドル２５を回転操作する姿勢、すなわち、図２に示す座標軸に対して第一入力部１０の本体２２をＺ軸回り（中心軸線Ｃ１回り）に９０度回転して、図３に示す状態にて操作ハンドル２５の回転操作を行う姿勢と、図２に示す状態、すなわち、Ｚ−Ｘ平面と本体２２とが平行状態で操作ハンドル２５の回転操作を行う姿勢と、を制御部１７に区別して認識させる。
【００２１】
ここでは、Ｙ−Ｚ平面と本体２２とが平行状態にて操作ハンドル２５の回転操作を行う際に、姿勢切換スイッチ２７をＯＮにして操作する。これにより、Ｚ−Ｘ平面と本体２２とが平行状態で操作ハンドル２５の回転操作を行う姿勢と区別している。なお、何れかの方向での操作を識別できればよいので、姿勢切換スイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦ状態により識別される姿勢が、上記の場合とは逆であっても構わない。
【００２２】
第三入力部１２は、不図示の可変抵抗器と接続された状態で、第一入力部１０の本体２２に対して移動可能に接続されている。そして、第一入力部１０に対して平行移動させる動作が、可変抵抗器の抵抗値の変化となって入力される。
【００２３】
入力切換スイッチ１３は、第一入力部１０の本体２２に配されており、入力切換スイッチ１３がＯＮの状態で第一入力部１０の入力動作を行うことにより、第二入力部１１からの入力を規制して第一入力部１０からの入力を制御部１７に伝送する。入力切換スイッチ１３がＯＦＦの状態で操作ハンドル２５を回転させたときには、第一入力部１０からの入力を規制して第二入力部１１からの入力を制御部１７へ伝送する。なお、入力切換スイッチ１３のＯＮ／ＯＦＦ状態により規制される入力動作は、上記の場合とは逆であっても構わない。
【００２４】
制御部１７は、機能モジュールとして、状態判定部３０と、回動量算出部３１と、移動量算出部３２と、開閉量算出部３３と、画像生成部３５と、を備えて、第一入力部１０の姿勢及び回動動作を腕部２に対する手先部３の回動方向及び回動角度に変換し、第二入力部１１の姿勢及び操作ハンドル２５の回転動作を手先部３の移動方向及び移動距離に変換し、並びに、第三入力部１２の移動動作を把持部５の開閉量に変換する。
【００２５】
状態判定部３０は、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を判別する。回動量算出部３１は、第一入力部１０の本体２２の姿勢及び回動動作から、腕部２に対する手先部３の回動方向及び回動角度を算出する。移動量算出部３２は、第二入力部１１の姿勢及び操作ハンドル２５の回転動作から、手先部３の移動方向及び移動距離を算出する。開閉量算出部３３は、第三入力部１２の移動動作から、把持部５の開閉量を算出する。画像生成部３５は、入力動作の際に、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を示す画像と、第一入力部１０の回動動作又は操作ハンドル２５の回転動作を示す画像として、第一入力部１０及び第二入力部１１とマニピュレータ６とを接続する仮想的な連結機構の画像と、をそれぞれマニピュレータ６の近傍に仮想的に表示部２１に表示させる。
【００２６】
ここで、第一入力部１０の自重や、操作ハンドル２５の回転抵抗、また、第三入力部１２を移動する際の可変抵抗器の操作抵抗が、各入力動作を行う際の運動負荷となる。
【００２７】
次に、本実施形態に係る遠隔操作装置１の作用について、図４から図７も参照しながら説明する。
【００２８】
まず、操作開始時に、不図示の操作者が第一入力部１０の本体２２を両手で把持した状態における、加速度センサ１５やロータリーエンコーダ２６の出力値を制御部１７が取得して初期値とする。そして、カメラ２０に撮像されたマニピュレータ６の全体の画像Ｉ０を表示部２１に表示させる。
【００２９】
この状態で、まずは、手先部３を所望の位置まで移動する操作を行う。手先部３の位置を左右に水平移動させる場合には、第一入力部１０の本体２２の中心軸線Ｃ３が重力方向と平行になるように本体２２の姿勢を決める。このとき、加速度センサ１５が検知した重力との関係から、状態判定部３０が第一入力部１０の姿勢を判別する。そして、画像生成部３５が、図４に示すように、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を示す画像Ｉ１と、第一入力部１０及び第二入力部１１とマニピュレータ６とを接続する仮想的な連結機構の画像Ｉ２と、を生成して、表示部２１におけるマニピュレータ６の近傍にそれぞれ仮想的に表示する。
【００３０】
この表示部２１の画像Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２を見ながら、操作者は操作ハンドル２５を本体２２に対して時計回り又は反時計回りに回転する。このときの回転角度がロータリーエンコーダ２６を経て、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに移動量算出部３２によって手先部３の移動量に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として、手先部３が左又は右に水平移動する。
【００３１】
次に、手先部３を手前方向又は奥行き方向に移動させる場合には、第一入力部１０の本体２２の中心軸線Ｃ１が重力方向と平行になるように本体２２の姿勢を決める。このとき、加速度センサ１５が検知した重力との関係から、状態判定部３０が第一入力部１０の姿勢を判別する。そして、画像生成部３５が、図５に示すように、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を示す画像Ｉ３と、第一入力部１０及び第二入力部１１とマニピュレータ６とを接続する仮想的な連結機構の画像Ｉ４と、を生成して、表示部２１におけるマニピュレータ６の近傍にそれぞれ仮想的に表示する。
【００３２】
この表示部２１の画像Ｉ０，Ｉ３，Ｉ４を見ながら、操作者は操作ハンドル２５を本体２２に対して時計回り又は反時計回りに回転する。このときの回転角度がロータリーエンコーダ２６を経て、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに移動量算出部３２によって手先部３の移動量に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として、手先部３が手前方向又は奥行き方向に移動する。
【００３３】
手先部３を重力方向を含む垂直上下方向に移動させる場合には、第一入力部１０の本体２２の中心軸線Ｃ１が重力方向と平行になるように本体２２の姿勢を決める。このとき、さらに、姿勢切換スイッチ２７をＯＮとする。これにより、加速度センサ１５が検知した重力方向ととともに、垂直方向の移動をすべきことを状態判定部３０が認識する。
【００３４】
そして、画像生成部３５が、図６に示すように、第一入力部１０及び第二入力部１１の重力方向に対する姿勢を示す画像Ｉ５と、第一入力部１０及び第二入力部１１とマニピュレータ６とを接続する仮想的な連結機構の画像Ｉ６と、を生成して、表示部２１におけるマニピュレータ６の近傍にそれぞれ仮想的に表示する。
【００３５】
この表示部２１の画像Ｉ０，Ｉ５，Ｉ６を見ながら、操作者は、姿勢切換スイッチ２７のＯＮ状態を維持するよう突出部２８を把持しながら、操作ハンドル２５を本体２２に対して、時計回り又は反時計回りに回転する。このときの回転角度がロータリーエンコーダ２６を経て、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに移動量算出部３２によって手先部３の移動量に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として手先部３が、上方向又は下方向に垂直移動する。
【００３６】
こうして手先部３を所望の位置まで移動させた後、手先部３に対して把持部５を所定の方向に向けるために行う動作について次に説明する。
【００３７】
把持部５の向きを腕部２に対してピッチ方向Ｐに移動させる場合には、まずは、入力切換スイッチ１３をＯＮの状態として、操作ハンドル２５からの入力を規制する。そして、操作者は、図７に示すように、第一入力部１０の本体２２を把持した状態で中心軸線Ｃ２回りに所定角度に本体２２を回動する。このときに加速度センサ１５が検知する加速度の変化量が、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに回動量算出部３１によって手先部３の回動方向及び回動角度に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として手先部３が腕部２に対してピッチ方向Ｐに回動する。
【００３８】
把持部５の向きを腕部２に対してロール方向Ｒに移動させる場合には、操作者は、第一入力部１０の本体２２を中心軸線Ｃ１回りに所定角度に回動する。このときに加速度センサ１５が検知する加速度の変化量が、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに回動量算出部３１によって手先部３の回動方向及び回動角度に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として手先部３が腕部２に対してロール方向Ｒに回動する。
【００３９】
把持部５の向きを腕部２に対してヨー方向Ｙに移動させる場合には、操作者は、第一入力部１０の本体２２を中心軸線Ｃ３回りに所定角度に回動する。このときに加速度センサ１５が検知する加速度の変化量が、無線通信部１８によって制御部１７に伝送され、さらに回動量算出部３１によって手先部３の回動方向及び回動角度に変換される。そして、実際にマニピュレータ６の出力動作として手先部３が腕部２に対してヨー方向Ｙに回動する。
【００４０】
マニピュレータ６の把持部５を開閉操作する場合には、上記各場合において、第三入力部１２を第一入力部１０の本体２２に対して移動する。このとき、把持部５が表示部２１に拡大表示される。そして、第三入力部１２の移動量が、可変抵抗器の抵抗値の変化となって無線通信部１８を介して開閉量算出部３３に伝送され、把持部５の開閉量に変換される。こうして、実際にマニピュレータ６の出力動作として、把持部５が所定距離だけ開閉する。
【００４１】
この遠隔操作装置１によれば、本体２２の中心軸線Ｃ３を重力方向と合わせて操作ハンドル２５を操作することにより、例えば、自転車のペダルを漕ぐと前進するようなイメージにて、手先部３を右方向又は左方向に移動することができる。また、本体２２の中心軸線Ｃ１を重力方向と合わせ、かつ、図２に示すように、本体２２をＺ−Ｘ平面と平行状態として操作することにより、ねじを回すようなイメージで手先部３を手前方向又は奥行き方向に移動することができる。さらに、本体２２の中心軸線Ｃ１を重力方向と合わせ、かつ、本体２２をＹ−Ｚ平面と平行状態として、姿勢切換スイッチ２７をＯＮにした状態で操作ハンドル２５を操作することにより、例えば、釣竿のリールを回すようなイメージで手先部３を上方向又は下方向に移動することができる。また、第一入力部１０の本体２２を把持して、ピッチ方向Ｐ、ロール方向Ｒ、及びヨー方向Ｙにそれぞれ回動することにより、腕部２に対して手先部３を同様に回動することができる。すなわち、第一入力部１０及び第二入力部１１による入力動作から、マニピュレータ６の出力動作を容易に連想させることができる。
【００４２】
また、第一入力部１０の本体２２が輪状に形成されているので、本体２２を把持しやすくなり、第二入力部１１の操作ハンドル２５の本体２２に対する回転動作も容易に行うことができる。さらに、姿勢切換スイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦ操作により、重力方向に対する第二入力部１１の姿勢を明確に識別することができ、出力動作に対する入力動作をより正確に伝えることができる。
【００４３】
ここで、第一入力部１０の自重や、操作ハンドル２５の回転抵抗、また、第三入力部１２を移動する際の可変抵抗器の操作抵抗が、各入力動作を行う際の運動負荷となる。すなわち、各入力動作の際に適度な運動負荷を操作者に付与することができ、本装置１を操作者の運動に利用することもできる。
【００４４】
また、制御部１７が、画像生成部３５を備えているので、操作者は、表示部２１に表示された画像を見ながら、各入力部１０，１１，１２による入力動作がマニピュレータ６に実際にどのように出力されるか、を容易に連想することができる。
【００４５】
また、無線通信部１８を備えているので、各入力部１０，１１，１２と制御部１７とが離れていても、入力動作を示す各種情報が、各入力部１０，１１，１２から制御部１７に伝送されて、マニピュレータ６を操作することができる。
【００４６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第一入力部１０の本体２２が輪状に形成されているとしているが、この形状に限らず、第一入力部として上記入力動作が可能な形状であればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ 遠隔操作装置
２ 腕部
３ 手先部
５ 把持部
６ マニピュレータ
１０ 第一入力部
１１ 第二入力部
１２ 第三入力部
１３ 入力切換スイッチ（入力切換部）
１５ 加速度センサ（加速度検出部）
１７ 制御部
１８ 無線通信部
２１ 表示部
２２ 本体
２５ 操作ハンドル（回転操作部）
２６ ロータリーエンコーダ（回転量検出部）
２７ 姿勢切換スイッチ（姿勢切換部）
３０ 状態判定部
３１ 回動量算出部
３２ 移動量算出部
３３ 開閉量算出部
３５ 画像生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力動作に基づき、腕部と、該腕部の先端に配されて前記腕部に対して回動する手先部と、該手先部に接続されて開閉する把持部と、を備えるマニピュレータの出力動作を指示する遠隔操作装置であって、
重力方向に対する姿勢及び回動動作が入力される第一入力部と、
前記第一入力部に対して回転可能に接続されて、重力方向に対する姿勢及び前記第一入力部に対する回転動作が入力される第二入力部と、
前記第一入力部又は前記第二入力部に対して移動可能に接続されて、前記第一入力部又は前記第二入力部に対する移動動作が入力される第三入力部と、
前記第一入力部及び前記第二入力部からの入力を何れか一方に規制する入力切換部と、
重力方向を検知する加速度検出部と、
前記第一入力部の前記姿勢及び前記回動動作を前記腕部に対する前記手先部の回動方向及び回動角度に変換し、前記第二入力部の前記姿勢及び前記回転動作を前記手先部の移動方向及び移動距離に変換し、並びに、前記第三入力部の前記移動動作を前記把持部の開閉量に変換する制御部と、
を備えていることを特徴とする遠隔操作装置。
【請求項２】
前記第一入力部が、輪状に形成されて把持される本体を備え、
前記第二入力部が、前記本体に対して回転する回転操作部と、
該回転操作部の回転量を検出する回転量検出部と、
重力方向をＺ軸方向としたときに、Ｙ−Ｚ平面上で前記回転操作部の回転操作を行う姿勢と、Ｚ−Ｘ平面上で前記回転操作部の回転操作を行う姿勢と、を前記制御部に認識させる姿勢切換部と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記第一入力部及び前記第二入力部の重力方向に対する姿勢を判別する状態判定部と、
前記第一入力部の前記姿勢及び前記回動動作から、前記腕部に対する前記手先部の回動方向及び回動角度を算出する回動量算出部と、
前記第二入力部の前記姿勢及び前記回転動作から、前記手先部の移動方向及び移動距離を算出する移動量算出部と、
前記第三入力部の移動動作から、前記把持部の開閉量を算出する開閉量算出部と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠隔操作装置。
【請求項４】
前記入力動作の際に、前記第一入力部、前記第二入力部、及び前記第三入力部が、それぞれ運動負荷を有することを特徴とする請求項１から３に記載の遠隔操作装置。
【請求項５】
前記マニピュレータが撮像される撮像部と、
撮像された前記マニピュレータの出力動作を表示する表示部と、
を備え、
前記制御部が、前記入力動作の際に、前記第一入力部及び前記第二入力部の重力方向に対する前記姿勢を示す画像と、前記回動動作又は前記回転動作を示す画像と、を前記マニピュレータとともに仮想的に前記表示部に表示させる画像生成部を備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載の遠隔操作装置。
【請求項６】
前記姿勢、前記回動動作、前記回転動作、及び前記移動動作を表す情報を前記制御部に伝送する無線通信部を備えていることを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載の遠隔操作装置。
【請求項１】
入力動作に基づき、腕部と、該腕部の先端に配されて前記腕部に対して回動する手先部と、該手先部に接続されて開閉する把持部と、を備えるマニピュレータの出力動作を指示する遠隔操作装置であって、
重力方向に対する姿勢及び回動動作が入力される第一入力部と、
前記第一入力部に対して回転可能に接続されて、重力方向に対する姿勢及び前記第一入力部に対する回転動作が入力される第二入力部と、
前記第一入力部又は前記第二入力部に対して移動可能に接続されて、前記第一入力部又は前記第二入力部に対する移動動作が入力される第三入力部と、
前記第一入力部及び前記第二入力部からの入力を何れか一方に規制する入力切換部と、
重力方向を検知する加速度検出部と、
前記第一入力部の前記姿勢及び前記回動動作を前記腕部に対する前記手先部の回動方向及び回動角度に変換し、前記第二入力部の前記姿勢及び前記回転動作を前記手先部の移動方向及び移動距離に変換し、並びに、前記第三入力部の前記移動動作を前記把持部の開閉量に変換する制御部と、
を備えていることを特徴とする遠隔操作装置。
【請求項２】
前記第一入力部が、輪状に形成されて把持される本体を備え、
前記第二入力部が、前記本体に対して回転する回転操作部と、
該回転操作部の回転量を検出する回転量検出部と、
重力方向をＺ軸方向としたときに、Ｙ−Ｚ平面上で前記回転操作部の回転操作を行う姿勢と、Ｚ−Ｘ平面上で前記回転操作部の回転操作を行う姿勢と、を前記制御部に認識させる姿勢切換部と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記第一入力部及び前記第二入力部の重力方向に対する姿勢を判別する状態判定部と、
前記第一入力部の前記姿勢及び前記回動動作から、前記腕部に対する前記手先部の回動方向及び回動角度を算出する回動量算出部と、
前記第二入力部の前記姿勢及び前記回転動作から、前記手先部の移動方向及び移動距離を算出する移動量算出部と、
前記第三入力部の移動動作から、前記把持部の開閉量を算出する開閉量算出部と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠隔操作装置。
【請求項４】
前記入力動作の際に、前記第一入力部、前記第二入力部、及び前記第三入力部が、それぞれ運動負荷を有することを特徴とする請求項１から３に記載の遠隔操作装置。
【請求項５】
前記マニピュレータが撮像される撮像部と、
撮像された前記マニピュレータの出力動作を表示する表示部と、
を備え、
前記制御部が、前記入力動作の際に、前記第一入力部及び前記第二入力部の重力方向に対する前記姿勢を示す画像と、前記回動動作又は前記回転動作を示す画像と、を前記マニピュレータとともに仮想的に前記表示部に表示させる画像生成部を備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載の遠隔操作装置。
【請求項６】
前記姿勢、前記回動動作、前記回転動作、及び前記移動動作を表す情報を前記制御部に伝送する無線通信部を備えていることを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載の遠隔操作装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１９４５１０（Ｐ２０１１−１９４５１０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６３７５６（Ｐ２０１０−６３７５６）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 第１０回社団法人計測自動制御学会システムインテグレ−ション部門講演会論文集（ＳＩ２００９），社団法人計測自動制御学会，１２月２４日−２６日，２００９
【出願人】（３０５０２７４０１）公立大学法人首都大学東京 (385)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 第１０回社団法人計測自動制御学会システムインテグレ−ション部門講演会論文集（ＳＩ２００９），社団法人計測自動制御学会，１２月２４日−２６日，２００９
【出願人】（３０５０２７４０１）公立大学法人首都大学東京 (385)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]