CN107921620A - 远程操作机器人系统 - Google Patents

Abstract

远程操作机器人系统，其具备：从动臂；主本体，仿照从动臂所处理的对象物的形状；操作受理装置，受理基于主本体的位置及姿势的操作者的操作；以及控制装置，根据操作受理装置所受理的操作，控制从动臂的动作以使主本体与对象物的行为对应。

Description

远程操作机器人系统

技术领域

本发明关于一种具备主装置及从动臂的远程操作机器人系统。

背景技术

以往，已知有具备主装置（即远程操作装置）与按照主装置的操作动作的从动臂的远程操作机器人系统。作为主装置，是利用机械手、操作杆、操作钮等。此种远程操作机器人系统中，有使从动臂的姿势依循作为主装置的机械手的姿势的结构。专利文献1中公开有此种技术。

专利文献1公开有一种医疗用主从式机械手，其具备携带型臂操作部作为主装置。此携带型臂操作部，具备附带有操作者挂在肩上的皮带的操作台、设在操作台的显示器、以及设在操作台的多个小型主臂。在这些主操作臂的梢端部装备有把持钳子，该把持钳子与设在藉由该主臂操作的处理工具梢端部的把持钳子对应。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开平7-194609号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

上述专利文献1所记载的技术虽是关于医疗用机械手，但将此技术运用于搬运机器人时，能想到将相当于安装在从动臂的手梢端部的搬运用末端执行器（例如机器手）的末端执行器安装在主臂的手梢端部。

解决问题的手段

然而，即使如上所述操作主臂或安装在主臂的手梢端部的机器手，对操作者人员而言仍缺乏操作对象物的感觉。因此，本案发明人，并不采用主臂或安装在主臂手梢端部的末端执行器，而想出了将仿照从动臂处理的对象物外形的仿真对象物作为主装置。

本发明一形态的远程操作机器人系统，其特征在于，具备：

从动臂；

主本体，仿照前述从动臂所处理的对象物的形状；

操作受理装置，受理基于前述主本体的位置及姿势的操作者的操作；以及

控制装置，根据前述操作受理装置所受理的操作，控制前述从动臂的动作以使前述主本体与前述对象物的行为对应。

上述远程操作机器人系统，能藉由操作者使主本体移动来操作从动臂。也就是说，操作者只要宛如自己处理对象物般处理主本体，从动臂即以对象物与主本体的行为对应的方式动作。藉此，操作者能使用主装置直觉地操作从动臂。

发明效果：

根据本发明的远程操作机器人系统，操作者能使用主装置直觉地操作从动臂。

附图说明

图1是显示导入本发明一实施形态的远程操作机器人系统的汽车组装生产线的样子的图；

图2是显示具备第一实施形态的主装置的远程操作机器人系统的概略结构的框图；

图3是显示从动臂的控制系统结构的框图；

图4是显示具备第二实施形态的主装置的远程操作机器人系统的概略结构的框图；

图5是显示具备第三实施形态的主装置的远程操作机器人系统的概略结构的框图；

图6是显示具备第四实施形态的主装置的主本体的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，针对本发明的实施形态进行说明。

（远程操作机器人系统100）

图1是显示具备本发明一实施形态的远程操作机器人系统100的汽车组装生产线的样子的图，图2是显示远程操作机器人系统100的概略结构的框图。如图1及图2所示，远程操作机器人系统100是主从方式的机器人系统，其具备从动臂1、主装置20、输入设备7、输出装置4、状况取得装置5、统筹控制系统100的控制单元6。

图1中显示有汽车组装生产线，该汽车组装生产线具备在作业空间内藉由输送带99形成的工件搬送线、沿着搬送线设置的从动臂1、以及设置在与作业空间分离的位置（作业空间外）的主装置20。此汽车组装生产线中，从动臂1进行将作为部件一例的座椅P搬入工件即车体W内部的作业。以下说明中，将座椅P定义为由从动臂1处理的对象物。不过，对象物不限定于座椅P，可广泛适用于从动臂1（更具体而言为从动臂1的末端执行器12）所处理的物。又，本发明的远程操作机器人系统100不限定于此种汽车组装生产线，也可在各种制造设备中广泛使用。

本实施形态的从动臂1具有自动模式、手动模式、以及修正自动模式的三个控制模式。能切换从动臂1的控制模式，以由这些多个控制模式中所选择的一个模式控制动作。

在本说明书中，将从动臂1按照预先设定的任务程序而动作的控制模式称为“自动模式”。在自动模式中，是与以往的示教再现（teaching playback）机器人同样地，在不由操作者对主装置20的操作的情形下由从动臂1自动进行规定作业。

又，在本说明书中，将从动臂1根据主装置20所受理的操作者的操作而动作的控制模式称为“手动模式”。主装置20，能受理藉由操作者直接移动主装置20而输入的操作。此外，在手动模式中，主装置20所受理的操作者的操作或根据此操作动作的从动臂1的移动也可被自动修正。

又，在本说明书中，将从动臂1一边藉由主装置20所受理的操作者的操作而逐次修正一边按照预先设定的任务程序而动作的控制模式称为“修正自动模式”。在修正自动模式中，按照预先设定的任务程序而动作的从动臂1的移动，根据主装置20所受理的操作者的操作而被修正。

以下，详细说明远程操作机器人系统100的各结构要素。

（从动臂1）

图1显示与工件的搬送线平行分离设置的两台从动臂1。两台从动臂1均为垂直多关节机器人，除了末端执行器12外具有实质上相同结构。此外，主装置20也可构成为能操作一台从动臂1，也可构成为能操作两台以上的多个从动臂1。此处为了使说明单纯化，主装置20构成为能操作一台从动臂1。

如图2所示，从动臂1是多关节机器臂，其由多个连杆11a～11f的连接体与支承它们的基台15构成，具有多个关节JT1～JT6。更具体而言，第一关节JT1中，基台15与第一连杆11a的基端部连结成能绕延伸在铅垂方向的轴旋转。第二关节JT2中，第一连杆11a的梢端部与第二连杆11b的基端部连结成能绕延伸在水平方向的轴旋转。第三关节JT3中，第二连杆11b的梢端部与第三连杆11c的基端部连结成能绕延伸在水平方向的轴旋转。第四关节JT4中，第三连杆11c的梢端部与第四连杆11d的基端部连结成能绕延伸在第四连杆11d长度方向的轴旋转。第五关节JT5中，第四连杆11d的梢端部与第五连杆11e的基端部连结成能绕与第四连杆11d长度方向正交的轴旋转。第六关节JT6中，第五连杆11e的梢端部与第六连杆11f的基端部连结成能扭转旋转。又，在第六连杆11f的梢端部设有机械式接口。在此机械式接口能拆装地安装有与作业内容对应的末端执行器12（参照图1）。

图3是显示从动臂1的控制系统结构的框图。此图中，显示有以马达控制部16为中心的具体电性结构。如图3所示，在从动臂1的各关节JT1～JT6，设有作为使该关节所连结的两个构件相对地旋转的致动器一例的驱动马达M1～M6。驱动马达M1～M6例如是藉由马达控制部16伺服控制的伺服马达。又，在各驱动马达M1～M6，设有用以检测其旋转位置的位置传感器E1～E6与用以检测控制其旋转的电流的电流传感器C1～C6。位置传感器E1～E6只要是例如编码器、分解器、脉冲产生器等能检测出旋转位置者即可。此外，在上述驱动马达M1～M6、位置传感器E1～E6、以及电流传感器C1～C6的记载中，与各关节JT1～JT6对应地在字母附加了添加字的1～6。以下，在表示关节JT1～JT6中的任意关节的情形省略添加字而称为“JT”，而关于驱动马达M、位置传感器E、以及电流传感器C也同样。

驱动马达M、位置传感器E、以及电流传感器C与马达控制部16电性连接。本实施形态的马达控制部16，虽能以一台对多个驱动马达M进行伺服控制，但也可设有与各驱动马达M对应的马达控制部。

马达控制部16，是根据从后述的控制单元6（更具体而言为从动控制部61）取得的位置指令值或伺服增益等生成驱动指令值（电流指令值），将与驱动指令值对应的驱动电流往驱动马达M供应。驱动马达M的输出旋转角由位置传感器E检测，并对马达控制部16回馈。不过，马达控制部16与从动控制部61的功能也可藉由单一电路或单一运算装置来实现。

在从控制单元6（更具体而言为从动控制部61）对马达控制部16输入位置指令值后，被输入的位置指令值即被赋予至减法器31b的正侧的输入。表示以位置传感器E检测出的旋转角的信号（位置现在值）则被赋予至该减法器31b的负侧的输入。减法器31b，是从位置指令值减去旋转角。减法器31b的输出被赋予至系数器31c，在此处以位置增益Kp增幅后，被赋予至减法器31e的＋输入。此减法器31e的－输入，是被赋予来自位置传感器E的旋转角经微分器31d微分后的值。减法器31e的输出被赋予至系数器31f，在此处以速度增益Kv增幅后，被赋予至减法器31g的＋输入。此减法器31g的－输入，是被赋予来自电流传感器C的电流值。减法器31g的减法输出作为驱动指令值而往增幅电路31h输入，与增幅后的驱动指令值对应的驱动电流往驱动马达M供给。

（主装置20）

主装置20是受理操作者的操作的单元。主装置20是以仿照从动臂1所处理的对象物形状的主本体2、与根据主本体2的位置及姿势受理被赋予至主本体2的操作的操作受理装置3构成。

在主本体2搭载有振动马达30。振动马达30例如由马达与固定在马达输出轴的砝码构成。此种振动马达30，是在马达旋转后因砝码的重心不平衡而产生振动。以振动马达30产生的振动传达至主本体2，使主本体2振动。此外，振动马达30的驱动电力是从搭载在主本体2的未图示电池供给。

本实施形态的远程操作机器人系统100，在手动模式及修正自动模式中，从动臂1是以从动臂1所保持的对象物（例如座椅P）进行与主本体2对应的行为的方式动作。也就是说，从动臂1以从动臂1所保持的对象物与主本体2的位置及姿势变化对应的方式（例如相同或相似）动作。关于主装置20，将在后详细说明。

[输入设备7]

输入设备7是与主装置20一起设置在作业空间外，是受理来自操作者的操作指示，并将所受理的操作指示对控制单元6输入的输入单元。输入设备7，是输入与从动臂1的位置或姿势相关的操作以外的操作。在输入设备7设有用以选择从动臂1的控制模式的操作输入工具或紧急停止开关等输入除了从动臂1的位置或姿势以外的操作指令的一个以上的操作输入工具。在一个以上的操作输入工具，也可包含例如触控面板、按键、杆、按钮、开关、刻度盘等已知的操作输入工具。又，也可使用遥控器（pendant）或平板等携带型终端来作为输入设备7。

[状况取得装置5]

状况取得装置5，是取得显示从动臂1在作业空间内的状况的状况信息的单元。状况信息，包含在作业空间内的从动臂1的位置及姿势等、或为了辨识从动臂1周围状况所利用的信息。更具体而言，状况信息，包含例如在作业空间内的从动臂1的位置及姿势、从动臂1与工件的位置关系、或从动臂1与供组装组装部件的被组装部件的位置关系等在作业空间内能辨识从动臂1的状况及从动臂1周围状况所必须的信息。

状况取得装置5，能藉由例如传感器、摄影装置（摄影机）、通讯器、编码器等来实现。作为传感器，例如能例示用以测量至组装部件或被组装部件的距离或位置的雷射传感器或雷达传感器等。再者，也能例示使用从多个摄影装置取得的影像数据测量从从动臂1至其周围的物体为止的距离的传感器即立体摄影机等。作为通讯器，可举出例如用以取得来自传感器及摄影装置的信息的通讯器等，该传感器及摄影装置设置在组装部件或被组装部件或者作业空间内的规定位置。作为编码器，能例示例如能侦测从动臂1的移动量或位置的编码器。

状况取得装置5逐次取得状况信息，所取得的状况信息被输入至后述的控制单元6，在控制单元6中用于从动臂1的动作控制。进而，控制单元6也可为控制成使状况信息在输出装置4中输出的结构。状况取得装置5也可安装在从动臂1，也可安装在作业空间内的适当位置。又，所安装的状况取得装置5数目也可为一个，也可为多个。只要在能适当地取得状况信息的位置安装适当数目的状况取得装置5即可，安装位置及安装数目为任意。

[输出装置4]

输出装置4用以输出从控制单元6发送的信息。输出装置4设置在由操作主本体2中的操作者易于视认的位置。输出装置4至少包含显示器装置41，进而可包含打印机或扬声器或警报灯等。显示器装置41显示输出从控制单元6发送的信息。例如，在扬声器是将从控制单元6发送的信息输出为声音。又，例如，在打印机是将从控制单元6发送的信息印刷输出至纸等记录媒体。

[储存装置8]

在储存装置8储存有用于从动臂1的控制的各种任务程序。任务程序，可作成为各作业的动作流程。任务程序例如可藉由示教（teaching）作成，与从动臂1的识别信息及任务建立对应关系而存放在储存装置8。此外，储存装置8虽与控制单元6分开独立记载，但也可由控制单元6所具备的储存装置来负责作为储存装置8的功能。

又，在储存装置8储存有预先作成的动作顺序信息。所谓动作顺序信息，是与规定在作业空间内藉由从动臂1实施的一连串作业步骤的动作顺序相关的信息。此动作顺序信息，是将作业步骤的动作顺序与从动臂1的控制模式建立有对应关系。又，此动作顺序信息，是对各作业步骤，将使从动臂1自动执行其作业的任务程序建立对应关系。不过，动作顺序信息也可包含用以对各作业步骤使从动臂1自动执行其作业的程序。

[控制单元6]

如图2所示，在控制单元6，以有线或无线方式能通讯地连接有从动臂1、主装置20、输出装置4、状况取得装置5、输入设备7、储存装置8。

控制单元6即所谓计算机，具有CPU等运算处理部与ROM、RAM等储存部（均未图示）。在储存部储存有控制单元6执行的控制程序或各种固定数据等。运算处理部例如与输入设备7、输出装置4、储存装置8等外部装置进行数据的收发送。又，运算处理部，是进行来自各种传感器的检测信号的输入或对各控制对象的控制信号输出。控制单元6，藉由由运算处理部读出储存在储存部的程序等软件并加以执行，以进行用以控制系统100的各种动作的处理。此外，控制单元6可藉由单一计算机的集中控制来执行各处理，也可藉由多台计算机的协同动作的分散控制来执行各处理。又，控制单元6，也可由微控制器、可编程逻辑控制器（PLC）等构成。

控制单元6，具备作为功能块的主机控制部60、从动控制部61、控制主装置20动作的主控制部62、信号接收部63、输出控制部64、修正部65、外力检测部66、以及振动控制部67。图2中，虽这些功能块汇整显示在一个控制单元6，但也可藉由独立的一个以上的计算机实现各功能块或多个功能块的组合。此情形下，也可这些功能块中的一部分配置在作业空间，剩余部分配置在作业外空间。

从动控制部61控制从动臂1的动作。从动控制部61在自动模式时，是读出储存在储存装置8的任务程序并依照此任务程序生成位置指令值，将位置指令值或伺服增益等对从动臂1的马达控制部16赋予。又，从动控制部61在手动模式时，是根据主装置20所受理、以信号接收部63接收的操作信息生成位置指令值，将位置指令值或伺服增益等对从动臂1的马达控制部16赋予。又，从动控制部61在修正自动模式时，是读出储存在储存装置8的任务程序并根据此任务程序与从修正部65取得的修正指令值生成位置指令值（或修正后的位置指令值），将位置指令值或伺服增益等对马达控制部16赋予（参照图3）。此外，若在修正自动模式时从修正部65没被赋予修正指令值，修正指令值即会作为零来运算。

信号接收部63，接收从控制单元6外部发送的输入信号。作为以信号接收部63接收的输入信号，可举出例如从主装置20发送的信号、从输入设备7发送的信号、从状况取得装置5发送的显示状况信息的信号等。

输出控制部64，是控制输出装置4并将通知操作者的信息对输出装置4输出。例如，输出装置4在开始动作顺序中的选择部分时，将识别作为对象的从动臂1的信息与催促从动臂1的控制模式的选择输入的信息对显示器装置41输出。又，例如输出装置4在从动臂1的控制模式为手动模式及修正自动模式时，将被主装置20操作的从动臂1的状况信息或动作状况对显示器装置41输出。又，例如输出装置4在系统100产生不良情形时，对扬声器或显示器装置41输出警报。

修正部65，在从动臂1的控制模式为修正自动模式时，根据主装置20所受理的操作修正从动臂1的移动。例如，在藉由操作者使主本体2移动而主本体2的位置及姿势变化时，主装置20即将此位置及姿势的位移作为修正指示予以受理，并对控制单元6输入。在从动臂1的控制模式为修正自动模式时，信号接收部63接收修正指令信号后，修正部65即根据修正指令信号生成修正指令值。从修正指令信号求出修正指令值的表达式或图（map）预先被储存。此种修正指令值，例如也可为与主本体2的位置及姿势的变化量成比例的值。所生成的修正指令值往从动控制部61传达，从从动控制部61将修正后的位置指令值对马达控制部16输出（参照图3）。

外力检测部66，在从动臂1的控制模式为手动模式及修正自动模式时，检测从动臂1从环境所受的外力。本实施形态的外力检测部66，是检测出主本体2的位置及姿势的位移与对应它们的从动臂1的位置及姿势的位移的误差作为从动臂1从环境所受的外力。此外，主本体2的位置及姿势的位移，能根据从操作受理装置3取得的信息来求出。又，从动臂1的位置及姿势的位移，能根据控制单元6或马达控制部16从位置传感器E取得的各关节JT的旋转位置求出。外力检测部66是将所求出的外力对振动控制部67赋予。

振动控制部67根据外力检测部66所求出的外力，以使搭载在主本体2的振动马达30动作的方式对振动马达30输出驱动信号。对振动马达30的驱动信号，在本实施形态中虽是介由操作受理装置3而对主本体2输出，但也可从控制单元6以无线对主本体2输出。

振动控制部67，若外力在规定的临限值以下，即不使振动马达30振动。也就是说，振动控制部67，若外力在规定的临限值以下，即不对振动马达30输出驱动信号。又，振动控制部67，若外力超过规定的临限值，则以与外力大小成比例的转速使振动马达30振动的方式对振动马达30（即主本体2）输出驱动信号。若振动马达30的转速越上升，振幅即越大，而能使主本体2更大幅地振动。藉此，处理主本体2的操作者，能藉由主本体2的振动而感觉到从动臂1有无从环境受到外力及其大小。

主机控制部60，读出储存在储存装置8的动作顺序信息，以按照此动作顺序信息使从动臂1、主装置20、输出装置4、以及状况取得装置5动作的方式，对从动控制部61、主控制部62、输出控制部64、修正部65、外力检测部66、以及振动控制部67输出指令。

[远程操作机器人系统100的动作]

接着，说明上述结构的远程操作机器人系统100的动作一例。此处，是以将远程操作机器人系统100构筑在汽车组装生产线并使从动臂1进行将座椅安装在汽车车体的作业为例，说明系统100的动作流程。不过，本发明的远程操作机器人系统100并不限定于上述汽车组装生产线，也可在各种制造设备中广泛地适用。

储存在储存装置8的对汽车车体的座椅安装作业的动作顺序信息，由从容器取出座椅的部件取出任务T1、将座椅搬送至车体安装位置附近的部件搬送任务T2、以及将位于安装位置附近的座椅对安装位置安装的部件安装任务T3构成，依此顺序反复执行这些任务T1～T3。此动作顺序中的部件取出任务T1及部件搬送任务T2，是从动臂1以自动模式动作的“自动部分”。在动作顺序中的自动部分，自动模式作为控制模式而建立对应关系。又，动作顺序中的部件安装任务T3，是从动臂1以从自动模式、手动模式、以及修正自动模式选择的控制模式动作的“选择部分”。在动作顺序中的选择部分未建立特定控制模式的对应关系，控制模式可选择。

首先，控制单元6读出储存在储存装置8的规定动作顺序信息，按照此动作顺序信息开始系统100的控制。

若依照前述对汽车车体的座椅安装作业的动作顺序例，首先，控制单元6从储存装置8读出部件取出任务T1的任务程序并执行。其次，控制单元6从储存装置8读出部件搬送任务T2的任务程序并执行。在部件取出任务T1及部件搬送任务T2，控制单元6以自动模式控制从动臂1的动作。

部件搬送任务T2结束后，控制单元6使显示器装置41显示用以对操作者催促下一部件安装任务T3的控制模式的选择的选择画面。同时，控制单元6使即将被选择控制模式的从动臂1的状况信息输出至显示器装置41。此处，显示输出在显示器装置41的状况信息，也可包含被显示的从动臂1的识别信息或其次进行的程序的内容等。

操作者，视认显示在显示器装置41的从动臂1的状况信息，而选择三个控制模式中的一个。介由操作者的控制模式的选择，被主装置20或输入设备7受理而对控制单元6输入。

上述中，在自动模式被选择后，控制单元6即从储存装置8读出部件安装任务T3的任务程序，控制单元6以自动模式控制从动臂1的动作。又，在手动模式被选择后，控制单元6以手动模式控制从动臂1的动作。或者，在修正自动模式被选择后，控制单元6以修正自动模式控制从动臂1的动作。

上述中，在手动模式及修正自动模式中的任一者被选择后，控制单元6即在整个该程序中使从动臂1的状况信息显示输出在显示器装置41。如以上说明，控制单元6按照动作顺序依序进行作业步骤。

以下，说明主装置20的第一～第四实施形态。各实施形态中，除了主装置20以外，远程操作机器人系统100的剩余结构实质上相同。又，各实施形态中，主装置20的结构一部分共通。因此，以下说明中，对相同或类似的构件在附图中赋予相同符号，省略重复说明。

[第一实施形态]

图2是显示具备第一实施形态的主装置20（20A）的远程操作机器人系统100的概略结构的框图。如图2所示，主装置20A具备主本体2A与操作受理装置3A。

本实施形态中，从动臂1处理的对象物为汽车的座椅P（参照图1）。因此，主本体2是呈仿照从动臂1所处理的对象物即座椅P外形的形状。此外，主本体2外形不限定于与对象物相同形状，也可为与对象物相似的形状。例如，为了操作者易于操作，主本体2外形也可为较对象物小型且与对象物相似的形状。

主本体2只要其外形与从动臂1所处理的对象物外形对应，内部构造或材料等也可不与对象物对应。例如，主本体2也可为发泡树脂成形物或中空树脂成形物。上述主本体2例如即使为大型，也是充分轻量而使操作者能容易操作的程度。不过，作为主本体2，也能使用与对象物相同的物。只要将与对象物相同的物作为主本体2使用，则能节省设计或制造主本体2的成本及任务量。

再者，在主本体2中，在与操作者以两手处理对象物（座椅P）时的抓持位置对应的位置，设有一对手持部27。各手持部27，例如具有手柄等操作者容易握持的形状部分。

在手持部27中的至少一方设有ON/OFF开关36。藉由如上述般ON/OFF开关36设在手持部27，操作者能一边握持手持部27一边操作ON/OFF开关36。不过，ON/OFF开关36也可为设在操作者脚部的脚踏开关。ON/OFF开关36的ON/OFF信号对操作受理装置3输出。操作受理装置3，是受理在ON/OFF开关36为ON时根据主本体2的位置及姿势而被赋予至主本体2的操作指令。

又，操作受理装置3A，具备运动传感器单元28、可动侧的通讯部29、固定侧的通讯部32、以及运算部33。其中，运动传感器单元28及可动侧的通讯部29搭载在主本体2A。

在运动传感器单元28至少包含加速度传感器与角速度传感器。此外，运动传感器单元28为公知，与其具体构造相关的说明予以省略。可动侧的通讯部29，是将以运动传感器单元28所搭载的各传感器检测出的检测数据以无线对固定侧的通讯部32发送输出。又，可动侧的通讯部29，是将ON/OFF开关36的ON/OFF信号以无线往固定侧的通讯部32发送输出。进而，可动侧的通讯部29是以无线从固定侧的通讯部32接收振动马达30的驱动信号。

固定侧的通讯部32，输出从控制单元6接收的振动马达30的驱动信号。又，固定侧的通讯部32，接收从可动侧的通讯部29输出的运动传感器单元28的检测信息或ON/OFF开关36的ON/OFF信号。运算部33，根据通讯部32所接收的信息求出主本体2的位置及姿势。此外，由于根据以运动传感器单元28检测出的加速度信息与角速度信息求出移动物体（即主本体2）的位置及姿势的手法为公知，因此由运算部33进行的运算处理的内容相关的详细说明予以省略。操作受理装置3A与控制单元6连接成可通讯，操作受理装置3A将基于所求出的主本体2的位置及姿势的操作信息输入控制单元6。

如以上所说明，本实施形态的远程操作机器人系统100，具备从动臂1、仿照从动臂1所处理的对象物的形状的主本体2、受理基于主本体2位置及姿势的操作者的操作的操作受理装置3、以及根据操作受理装置3所受理的操作以主本体2与对象物的行为对应的方式控制从动臂1动作的控制单元6（更具体而言为从动控制部61）。

根据上述结构的远程操作机器人系统100，能藉由操作者使仿照对象物形状的主本体2移动来操作从动臂1。也就是说，操作者只要宛如自己处理对象物般处理主本体2，从动臂1即以对象物与主本体2的行为对应的方式动作。例如，只要操作者将仿照座椅P的主本体2宛如配置在汽车车体W内般移动，从动臂1即会以将保持在从动臂1的座椅P配置在汽车车体W内的方式动作。藉此，操作者能使用主装置20直觉地操作从动臂1。

特别是，本实施形态的操作受理装置3A，具有搭载在主本体2A的运动传感器单元28与根据以运动传感器单元28检测出的信息求出主本体2的位置及姿势的运算部33。

如上述，主装置20A的操作受理装置3A由于是利用运动传感器的技术，因此主本体2A不固定而具有可搬运性。又，操作者能在通讯部29, 32能通讯的区域内使主本体2A移动来操作主本体2A。

又，上述实施形态的远程操作机器人系统100，在主本体2，在与操作者以两手处理从动臂1所处理的对象物时的抓持位置对应的位置，设有一对手持部27。

藉此，操作者能握持这些手持部27来稳定地操作主本体2。

又，上述实施形态的远程操作机器人系统100，更具备搭载在主本体2的振动马达30、检测从动臂1从环境所受的外力的外力检测部66（外力检测装置）、以及使振动马达30动作以使以外力检测部66检测出的外力作为主本体2的振动提示给操作者的振动控制部67（振动控制装置）。此处，振动控制部67，是以与以外力检测部66所检测出的外力大小成比例的转速使振动马达30动作。

如上述，藉由将以外力检测部66检测出的外力及其大小作为主本体2的振动提示给操作者，感觉到振动的操作者即能采取使主本体2的移动减速等的对应。

又，上述实施形态的远程操作机器人系统100，也可进一步具备储存有任务程序的储存装置8。又，从动臂1，具有根据预先储存的任务程序而动作的自动模式、根据操作受理装置3所受理的操作者的操作而动作的手动模式、以及一边藉由操作受理装置3所受理的操作者的操作而逐次修正一边根据任务程序而动作的修正自动模式等多个控制模式，控制单元6（具体而言为从动控制部61），以从多个控制模式中选择出的一个使从动臂1动作。

藉此，操作者能依据作业内容或从动臂1的状况，从自动模式与手动模式与修正自动模式选择从动臂1的控制模式。控制模式的选择可由操作者的判断来进行。例如，在把持脆弱的部件、精密嵌合、正确定位或轴对准等作业，较佳为介由能使从动臂1的移动反映出操作者的操作的手动模式或修正自动模式来进行。在此种作业中，例如，当可预测若使从动臂1完全以自动动作即会产生不良情形时，则选择修正自动模式即可。在修正自动模式，由于可一边以从动臂1的自动动作为基础，一边介由操作者的操作修正其动作，因此与手动模式相较，操作者的负荷较小，且能抑制作业效率降低。如上述，根据本系统100，藉由操作者依各作业从多个控制模式中选择出与状况对应的适当控制模式，即能实现不停止的机器人系统。

[第二实施形态]

图4是显示具备第二实施形态的主装置20（20B）的远程操作机器人系统100的概略结构的框图。如图4所示，本实施形态的主装置20B，具备主本体2B与操作受理装置3B。主本体2B的结构是与前述第一实施形态的主本体2A实质上相同，因此省略详细的说明。

操作受理装置3B，具备在手梢端部安装有主本体2B的机械手23与根据机械手23各关节旋转位置求出主本体2B的位置及姿势的运算部24。

机械手23是具有与从动臂1相同数目的多个关节JTm1～JTm6的多关节机器臂，依序连结基台25及多个连杆21a～21f而构成。机械手23的连杆21a～21f的连接结构与从动臂1的连杆11a～11f实质上相同，故省略详细说明。在机械手23的第六连杆21f的梢端部（即机械手23的手梢端部）安装有主本体2B。

在关节JTm1～JTm6，设置有作为使这些关节所连结的两个构件相对地旋转的致动器的一例的驱动马达Mm1～Mm6（省略图示）。驱动马达Mm1～Mm6例如为由马达控制部26伺服控制的伺服马达。又，在各驱动马达Mm1～Mm6，设有用以检测其旋转位置的位置传感器Em1～Em6（省略图示）与用以检测控制其旋转的电流的电流传感器Cm1～Cm6（省略图示）。位置传感器Em1～Em6例如是编码器。

与前述的从动臂1的驱动系统同样地，驱动马达Mm1～Mm6、位置传感器Em1～Em6、以及电流传感器Cm1～Cm6是与马达控制部26电性连接。本实施形态的马达控制部26，虽能以一台对多个驱动马达Mm1～Mm6进行伺服控制，但也可设有与各驱动马达Mm1～Mm6对应的马达控制部。

马达控制部26，与前述的马达控制部16同样地，根据从控制单元6（更具体而言为主控制部62）取得的位置指令值或伺服增益等生成驱动指令值（扭矩指令值），将与驱动指令值对应的驱动电流往驱动马达Mm1～Mm6供应。驱动马达Mm1～Mm6的输出旋转角由位置传感器Em1～Em6检测，并对马达控制部26回馈。不过，马达控制部26与主控制部62的功能也可藉由单一电路或单一运算装置来实现。

控制单元6的主控制部62，以按照操作者对主本体2B所赋予的外力而使机械手23移动或姿势变化的方式，使机械手23动作。也就是说，藉由机械手23的动作，操作者的操作力被辅助。又，主控制部62，也可在操作者对主本体2B赋予外力时，以机械手23的手梢端部沿着规定轨道移动的方式使机械手23动作。

运算部24，在ON/OFF开关36为ON时，根据以位置传感器Em1～Em6检测出的驱动马达Mm1～Mm6的输出旋转角，求出安装在机械手23的手梢端部的主本体2B的位置及姿势。操作受理装置3B，与控制单元6连接成可通讯，操作受理装置3B将基于所求出的主本体2的位置及姿势的操作信息对控制单元6输入。

如以上所说明，本实施形态的远程操作机器人系统100，主装置20B的操作受理装置3B，具备在手梢端部安装有主本体2B的机械手23与根据机械手23各关节JTm1～JTm6的旋转位置求出主本体2B的位置及姿势的运算部24。

如上述，藉由主本体2B安装在机械手23的手梢端部，主本体2B被机械手23支承。从而，由于操作者可不支撑主本体2B的载重，因此操作者对主本体2B的操作稳定。又，由于能使机械手23辅助主本体2B的操作力，因此能使主本体2B的操作性提升。

[第三实施形态]

图5是显示具备第三实施形态的主装置20（20C）的远程操作机器人系统100的概略结构的框图。如图5所示，本实施形态的主装置20C，具备主本体2C与操作受理装置3C。主本体2C的结构与前述第一实施形态的主本体2A实质上相同，因此省略详细的说明。

操作受理装置3C构成为捕捉主本体2C移动的运动捕捉系统。运动捕捉系统虽已知有各种方式，但例如可采用一种运动捕捉系统，其由设在主本体2C表面的多处的标记34、拍摄标记34的多个摄影机装置35、以及处理由这些摄影机装置35得到的影像以求出主本体2C的位置及姿势的图像处理装置38构成。或者，作为运动捕捉系统，也可采用由拍摄主本体2C的摄影机装置35、以及处理由这些摄影机装置35得到的影像而求出主本体2C的位置及姿势的图像处理装置38构成的运动捕捉系统。此外，由于上述的运动捕捉系统为公知，因此与构造或处理内容相关的详细说明予以省略。

操作受理装置3C与控制单元6连接成可通讯，操作受理装置3C将基于所求出的主本体2的位置及姿势的操作信息输入控制单元6。

如以上所说明，本实施形态的远程操作机器人系统100，主装置20C的操作受理装置3C具有运动捕捉系统，该运动捕捉系统包含拍摄主本体2C或拍摄设在主本体2C上的多个标记34的多个摄影机装置35、以及藉由处理由摄影机装置35拍摄的影像而求出主本体2C的位置及姿势的图像处理装置38。

如上述，主装置20C的操作受理装置3C，由于利用了运动捕捉的技术，因此主本体2C具有可搬运性。又，操作者能在摄影机装置35能拍摄的区域内使主本体2C移动来操作主本体2C。

[第四实施形态]

图6是第四实施形态的主装置20的主本体20D的示意图。如图6所示，本实施形态的主本体2D虽是仿照从动臂1所处理的对象物的形状，但主本体2D外形与对象物外形非相同或相似。

主本体2D，由设在与操作者以两手处理对象物时的抓持位置对应的位置的一对手持部27与连结一对手持部27的刚体37构成。

本实施形态中，从动臂1所处理的对象物为座椅P，操作者以两手处理座椅P时的抓持位置，例如是座椅P的背靠部上部与座面的梢端部。又，以与这些抓持位置对应的位置关系设有一对手持部27。刚体37连结此一对手持部27。本实施形态中，手持部27仿照座椅P的L字形而呈L字形。

如以上所说明，本实施形态的主本体2D由一对手持部27与连结一对手持部27的刚体37形成。

如此形成的主本体2D能仿照从动臂1所处理的对象物的形状且简易地制作。因而能省下主本体2D制作的成本及任务量。

以上说明了本发明的较佳实施形态。从上述说明中，对于发明所属技术领域技术人员而言，本发明的诸多改良或其他实施形态为明确。因此，上述说明仅应作为例示解释，是以对发明所属技术领域技术人员教示实行本发明的最佳形态的目的而提供。在不脱离本发明的精神的情形下，能实质变更其构造及/或功能的详细。

符号说明：

1：从动臂

2：主本体

3：操作受理装置

4：输出装置

5：状况取得装置

6：控制单元

7：输入设备

8：储存装置

11a～11f：连杆

15：基台

16：马达控制部

20：主装置

21a～21f：连杆

25：基台

26：马达控制部

30：振动马达

41：显示器装置

60：主机控制部

61：从动控制部（从动控制装置）

62：主控制部（主控制装置）

63：信号接收部

64：输出控制部

65：修正部

66：外力检测部（外力检测装置）

67：振动控制部（振动控制装置）

100：远程操作机器人系统。

Claims (8)

1.一种远程操作机器人系统，其特征在于，具备：

从动臂；

主本体，仿照所述从动臂所处理的对象物的形状；

操作受理装置，受理基于所述主本体的位置及姿势的操作者的操作；以及

控制装置，根据所述操作受理装置所受理的操作，控制所述从动臂的动作以使所述主本体与所述对象物的行为对应。

2.根据权利要求1所述的远程操作机器人系统，其特征在于，

所述操作受理装置具有：

运动传感器单元，搭载于所述主本体；以及

运算部，根据由所述运动传感器单元检测出的信息求出所述主本体的位置及姿势。

3.根据权利要求1所述的远程操作机器人系统，其特征在于，

所述操作受理装置具有：

机械手，在手前端部安装有所述主本体；以及

运算部，根据由所述机械手的各关节的旋转位置求出所述主本体的位置及姿势。

4.根据权利要求1所述的远程操作机器人系统，其特征在于，

所述操作受理装置具有运动捕捉系统，该运动捕捉系统包含：摄影机装置，拍摄所述主本体或设于所述主本体上的多个标记；以及图像处理装置，藉由处理由所述摄影机装置拍摄的影像而求出所述主本体的位置及姿势。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的远程操作机器人系统，其特征在于，

更具备：

振动马达，搭载于所述主本体；

外力检测装置，检测所述从动臂从环境所受的外力；以及

振动控制装置，使所述振动马达动作以将由所述外力检测装置检测出的外力作为所述主本体的振动提示给操作者。

6.根据权利要求5所述的远程操作机器人系统，其特征在于，

所述振动控制装置，以与由所述外力检测装置所检测出的外力大小成比例的转速使所述振动马达动作。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的远程操作机器人系统，其特征在于，

所述主本体，在与所述操作者以两手处理所述对象物时的抓持位置对应的位置具有一对手持部。

8.根据权利要求7所述的远程操作机器人系统，其特征在于，

所述主本体由所述一对手持部与连结所述一对手持部的刚体形成。