CN110497381B - 操作设备、控制系统、控制方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

提供一种对提高机器人的示教操作中的操作性有效的操作设备、控制系统、控制方法及存储介质。操作设备包括：操作输入部，用于对具有前端部的机器人进行操作；坐标旋转部，与操作输入部的姿势对应地旋转相对于机器人控制用的第一坐标系可旋转的第二坐标系；指令生成部，按照对操作输入部的操作输入，生成第二坐标系上的前端部的动作指令；指令转换部，将第二坐标系上的动作指令转换为第一坐标系上的动作指令；指令输出部，根据第一坐标系上的动作指令输出用于控制机器人的控制指令；坐标旋转限制部，至少对第二坐标系绕一个轴线的旋转进行限制。

Description

操作设备、控制系统、控制方法及存储介质

技术领域

本发明涉及操作设备、控制系统、控制方法和存储介质。

背景技术

在专利文献1中公开了一种示教再现装置，该示教再现装置具有控制机器人的运动的控制器和用于操作者向机器人示教动作的示教器。

【在先技术文献】

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2011-224696号公报。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种对提高机器人的示教操作中的操作性能有效的控制系统。

根据本发明一个方式的操作设备，包括：操作输入部，用于操作机器人，机器人具有前端部和多关节臂，多关节臂改变前端部的位置和姿势；设备姿势检测部，检测第一坐标系上的操作输入部的姿势，第一坐标系用于机器人的控制；坐标旋转部，与操作输入部的姿势对应地旋转相对于第一坐标系可旋转的第二坐标系；指令生成部，按照对操作输入部的操作输入，生成第二坐标系上的前端部的动作指令；指令转换部，将第二坐标系上的前端部的动作指令转换为第一坐标系上的前端部的动作指令；指令输出部，根据第一坐标系上的前端部的动作指令，输出用于控制机器人的控制指令；以及坐标旋转限制部，至少对第二坐标系绕一个轴线的旋转进行限制。

根据本发明另一个方式的控制系统包括：上述的操作设备；以及控制器，根据控制指令来控制机器人，以通过多关节臂使前端部动作。

根据本发明又一个方式的控制方法包括：在用于对具有前端部和改变前端部的位置和姿势的多关节臂的机器人进行操作的操作设备中，检测第一坐标系上的操作设备的操作输入部的姿势，第一坐标系用于机器人的控制；与操作输入部的姿势对应地旋转相对于第一坐标系可旋转的第二坐标系；按照对操作输入部的操作输入，生成第二坐标系上的前端部的动作指令；将第二坐标系上的前端部的动作指令转换为第一坐标系上的前端部的动作指令；根据第一坐标系上的前端部的动作指令，输出用于控制机器人的控制指令；以及至少对第二坐标系绕一个轴线的旋转进行限制。

根据本发明又一个方式的存储介质，存储有使操作设备执行控制方法的程序，操作设备用于操作机器人，机器人具有前端部和改变前端部的位置和姿势的多关节臂，控制方法包括：检测第一坐标系上的操作设备的操作输入部的姿势，第一坐标系用于机器人的控制；与操作输入部的姿势对应地旋转相对于第一坐标系可旋转的第二坐标系；按照对操作输入部的操作输入，生成第二坐标系上的前端部的动作指令；将第二坐标系上的前端部的动作指令转换为第一坐标系上的前端部的动作指令；根据第一坐标系上的前端部的动作指令，输出用于控制机器人的控制指令；以及至少对第二坐标系绕一个轴线的旋转进行限制。

发明效果

根据本发明，能够提供对提高机器人的示教操作中的操作性能有效的控制系统。

附图说明

图1是例示机器人系统的构成的示意图；

图2是示出控制系统的功能性结构的框图；

图3是示出固定坐标模式的操作画面的一例的示意图；

图4是示出可动坐标模式的操作画面的一例的示意图；

图5是示出可动坐标模式的操作画面的变形例的示意图；

图6是示出可动坐标模式的操作画面的变形例的示意图；

图7是示出可动坐标模式的操作画面的变形例的示意图；

图8是例示触摸面板的姿势的示意图；

图9是例示坐标旋转处理的示意图；

图10是示出校准用的装置配置例的示意图；

图11是例示控制系统的硬件结构的框图；

图12是例示画面数据输出步骤的流程图；

图13是例示操作控制步骤的流程图；

图14是例示移动指令生成步骤的流程图；

图15是例示旋转指令生成步骤的流程图；

图16是例示校准步骤的流程图；

图17是例示控制执行步骤的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式进行详细说明。在说明中，对同一要素或具有同一功能的要素标注同一符号，并省略重复的说明。

[机器人系统]

根据本实施方式的机器人系统1是使机器人反复自动执行由操作者预先示教的动作的系统。对机器人系统1的用途没有特别限制。作为机器人系统1的用途的具体例，可以举出使机器人执行加工或组装等的产业用途。

机器人系统1包括机器人10和控制系统100。机器人10例如是六轴垂直多关节机器人，具有基部11、前端部12和多关节臂20。基部11在机器人10的作业区域例如设置在地面上。多关节臂20连接基部11和前端部12。

多关节臂20具有多个关节，通过改变该多个关节的动作角度来改变前端部12相对于基部11的位置及姿势。例如，多关节臂20包括枢转部21、第一臂22、第二臂23、腕部24和致动器41、42、43、44、45、46。枢转部21以能够绕铅直的轴线Ax1枢转的方式设置在基部11的上部枢转枢转。即，多关节臂20具有关节31，关节31能够使枢转部21绕轴线Ax1枢转。

第一臂22以能够绕轴线Ax2摆动的方式与枢转部21连接，轴线Ax2与轴线Ax1交叉(例如，垂直)。即，多关节臂20具有关节32，关节32能够使第一臂22绕轴线Ax2摆动。这里的“交叉”也包括如所谓立体交叉那样的相互处于扭曲的关系的情况。以下也相同。

第二臂23以能够绕轴线Ax3摆动的方式与第一臂22的端部连接，轴线Ax3与轴线Ax1交叉。即，多关节臂20具有关节33，关节33能够使第二臂23绕轴线Ax3摆动。轴线Ax3可以平行于轴线Ax2。

腕部24具有枢转臂26和摆动臂27。枢转臂26沿第二臂23的中心从第二臂23的端部延伸，并且可绕沿第二臂23的中心的轴线Ax4枢转。即，多关节臂20具有关节34，关节34能够使枢转臂26绕轴线Ax4枢转。摆动臂27以能够绕与轴线Ax5摆动的方式与枢转臂26的端部连接，轴线Ax5与轴线Ax4交叉(例如，垂直)。即，多关节臂20具有关节35，关节35能够使摆动臂27绕轴线Ax5摆动。

前端部12以能够绕轴线Ax6枢转的方式与摆动臂27的端部连接，轴线Ax6是沿着摆动臂27的中心的轴线。即，多关节臂20具有关节36，关节36能够使前端部12绕轴线Ax6枢转。

致动器41、42、43、44、45、46例如以电动机为动力源，并分别驱动多关节臂20的多个关节31、32、33、34、35、36。例如，致动器41使枢转部21绕轴线Ax1枢转，致动器42使第一臂22绕轴线Ax2摆动，致动器43使第二臂23绕轴线Ax3摆动，致动器44使枢转臂26绕轴线Ax4枢转，致动器45使摆动臂27绕轴线Ax5摆动，致动器46使前端部12绕轴线Ax6枢转。即，致动器41～46分别驱动关节31～36。

上述机器人10的结构只不过是一个例子。机器人10只要利用多关节臂改变前端部相对于基部的位置及姿势，就可以是任意的结构。例如，机器人10也可以是在上述六轴垂直多关节机器人上增加了冗余轴的七轴机器人。另外，机器人10也可以是所谓的标量型机器人。

[控制系统]

控制系统100是用于控制机器人10的系统，包括控制器200和操作设备300。控制器200将由操作者示教的机器人10的动作内容保持为动作程序，按照该动作程序控制机器人10。操作设备300获取操作者的操作输入，生成基于该操作输入的指令，并输出到控制器200。以下，详细地例示控制器200和操作设备300的结构。

(控制器)

如图2所示，控制器200被构成为执行：根据动作程序控制机器人10，以通过多关节臂20使前端部12动作(以下，称为“活动模式控制”)；根据来自操作设备300的控制指令控制机器人10，以通过多关节臂20使前端部12动作(以下，称为“示教模式控制”)。例如，控制器200包括：模型信息保持部211、程序保持部212、逆运动学运算部213、控制执行部214，作为功能性结构(以下，称为“功能模块”)。

模型信息保持部211存储模型信息，模型信息包括：机器人10各部的尺寸(例如，第一臂22、第二臂23、枢转臂26、摆动臂27的长度等)。程序保持部212将由操作者使用操作设备300示教的动作内容存储为动作程序。动作程序包括按时间序列排列的多个动作指令。动作指令包括：规定前端部12相对于基部11的目标位置和目标姿势的移动指令。

逆运动学运算部213通过逆运动学运算来算出关节角度目标值(关节31、32、33、34、35、36的动作角度目标值)，该关节角度目标值用于使前端部12按照目标位置及目标姿势动作。在上述示教模式控制中，逆运动学运算部213计算用于使前端部12按照如下目标位置及目标姿势动作的关节角度目标值，该目标位置及目标姿势由来自操作设备300的控制指令规定。在上述活动模式控制中，逆运动学运算部213计算用于使前端部12按照如下目标位置及目标姿势动作的关节角度目标值，该目标位置及目标姿势由上述动作程序的动作指令规定。

控制执行部214根据关节角度目标值控制多关节臂20，以通过致动器41、42、43、44、45、46分别驱动关节31、32、33、34、35、36。

(操作设备300)

操作设备300被构成为：在控制器200执行上述示教模式控制时，根据动作示教用的操作输入，生成用于使机器人10动作的控制指令，并将该动作指令输出到控制器200。操作设备300是所谓的平板型终端，具有触摸面板381和姿势传感器382。

触摸面板381(操作输入部)是将例如液晶监视器或有机EL监视器等显示装置与触摸板等接触位置检测装置重叠起来的输入装置。触摸面板381获取通过触摸显示装置的画面而进行的操作输入。

姿势传感器382(设备姿势检测部)检测操作设备300的姿势(即，触摸面板381的姿势)。例如，姿势传感器382是陀螺传感器，其检测操作设备300围绕彼此垂直的三个轴线的姿势变化(即，触摸面板381的姿势变化)。

操作设备300被构成为执行：通过姿势传感器382检测用于控制机器人10的第一坐标系C1上的触摸面板381的姿势；根据触摸面板381姿势来旋转能够相对于第一坐标系C1旋转的第二坐标系C2(参照图9)；根据对触摸面板381的操作输入，生成第二坐标系C2上的前端部12的动作指令；将前端部12的动作指令转换为第一坐标系C1上的前端部12的动作指令；按照第一坐标系C1上的前端部12的动作指令，输出用于控制机器人10的控制指令。

第一坐标系C1只要是能够唯一地规定前端部12相对于基部11的位置及姿势的坐标系即可。例如，第一坐标系C1是固定在基部11上的坐标系，具有相互垂直的三个坐标轴(X轴C11、Y轴C12及Z轴C13)。Z轴C13是铅直(与水平面垂直)的，上方是Z轴C13的正方向。

第二坐标系C2也具有相互垂直的三个坐标轴(X轴C21、Y轴C22及Z轴C23)。第二坐标系C2相对于第一坐标系C1旋转角度以X轴C21、Y轴C22及Z轴C23分别与X轴C11、Y轴C12和Z轴C13一致的状态为初始状态来定义。

操作设备300也可以构成为：还执行画面数据的输出，以在触摸面板381上显示包含至少一个操作图像的操作画面，当进行了指定操作图像内的至少一点的定点操作时，确定第二坐标系C2中的前端部12的动作方向以使其与该一点和操作图像内的基准点的位置关系相关，确定前端部12的动作的标量以使其与该一点和该基准点间的距离相关，并生成包含该动作方向和该标量的前端部12的动作指令。操作设备300还可以被构成为：执行至少限制第二坐标系C2围绕一个轴线的旋转。

例如，操作设备300作为用于显示操作画面和获取操作输入的功能模块包括：操作输入部311、输入内容识别部312、画面输出部313、模板数据保持部314、关节信息保持部315、角度信息获取部316以及输入内容保持部317；作为用于旋转第二坐标系C2的功能模块包括：设备姿势检测部321、姿势计算部322、坐标旋转部323、坐标旋转限制部324、模式切换部325、校准部351以及未设定通知部352；作为用于生产和输出控制指令的功能模块包括：指令生成部330、指令转换部341以及指令输出部342。

操作输入部311是用于操作机器人的输入部。例如，操作输入部311显示用于进行操作输入的操作画面，并获取针对操作画面的操作输入。作为操作输入的具体例，可以举出定点操作以及拖动操作。定点操作是指定操作画面内的至少一点的操作。定点操作还包括同时指定操作画面内的多个点的操作。拖动操作是保持着指定操作画面内的至少一点的状态并移动该一点的操作。拖动操作还包括保持着指定操作画面内的多个点的状态并移动该多个点的操作。例如，操作输入部311由上述触摸面板381构成。操作输入部311在触摸面板381上显示操作画面，并基于对触摸面板381的触摸操作，获取对该操作画面的操作输入。

输入内容识别部312识别对操作输入部311的操作输入的内容。例如，输入内容识别部312基于对触摸面板381的触摸操作的位置(以下，称为“触摸位置”)和操作画面间的位置关系，识别对操作输入部311的操作输入的内容。例如，在操作画面包含至少一个操作图像且触摸位置位于操作图像内的情况下，输入内容识别部312根据定点操作位置位于该操作图像内的哪个位置来识别对操作图像的操作内容。更具体而言，在操作画面包含一个按钮的图像且触摸位置位于该按钮的图像内的情况下，输入内容识别部312识别为进行了按下该按钮的操作。

模板数据保持部314保持显示在操作输入部311上的操作画面的模板数据。模板数据保持部314也可以保持多种操作画面的模板数据。

关节信息保持部315按照多个关节31、32、33、34、35、36中的每一个，保持包含可动角等的信息(以下，称为“关节信息”)。角度信息获取部316获取关节31、32、33、34、35、36的角度状态信息。例如，角度信息获取部316从控制器200的控制执行部214获取关节31、32、33、34、35、36的角度状态信息。

输入内容保持部317保持由输入内容识别部312识别的对操作输入部311的操作输入的内容。输入内容保持部317所保持的内容在执行按照操作输入的处理时被参照。

画面输出部313输出画面数据，以在操作输入部311上显示包含至少一个操作图像的操作画面。画面输出部313也可以根据对操作输入部311的操作输入，选择多种操作画面中的某一个，并将所选择的操作画面的画面数据输出到操作输入部311。例如，画面输出部313根据对操作输入部311的操作输入，选择模板数据保持部314所保持的多种模板数据中的某一个，并基于该模板数据生成画面数据。

画面输出部313也可以输出画面数据，以在操作输入部311上显示还包含角度指示器的图像的操作画面，该角度指示器组合示出关节31、32、33、34、35、36每一个的角度状态和关节31、32、33、34、35、36每一个的角度限制。例如，画面输出部313基于关节信息保持部315所保持的关节31、32、33、34、35、36的关节信息和角度信息获取部316所获取的关节31、32、33，34、35、36的状态信息，来生成角度指示器的显示用数据。

画面输出部313也可以根据由输入内容识别部312识别的操作输入的内容，更新操作画面的显示状态。例如，在识别出操作输入的内容是针对某一个操作图像的操作的情况下，画面输出部313更新画面数据，以通过该操作图像的显示状态来表示正在进行该操作。例如，在识别出操作输入内容是按下操作画面内的按钮的操作的情况下，画面输出部313更新画面数据，以强调显示该按钮。

在这里，具体地例示画面输出部313显示的多种操作画面。例如，多种操作画面包括固定坐标模式的操作画面400和可动坐标模式的操作画面500。固定坐标模式是输入第一坐标系C1上的前端部12的动作指令的操作模式。可动坐标模式是输入第二坐标系C2上的前端部12的动作指令的操作模式，第二坐标系C2可相对于第一坐标系C1旋转。

如图3所示，操作画面400具有：位置指令输入部421、422、423；旋转指令输入部431、432、433；以及输入模式切换按钮411。位置指令输入部421是用于指定X轴C11上的前端部12的位置的输入部。位置指令输入部422是用于指定Y轴C12上的前端部12的位置的输入部。位置指令输入部423是用于指定Z轴C13上的前端部12的位置的输入部。

旋转指令输入部431是用于指定前端部12绕X轴C11旋转的旋转角度的输入部。旋转指令输入部432是用于指定前端部12绕Y轴C12旋转的旋转角度的输入部。旋转指令输入部433是用于指定前端部12绕Z轴C13旋转的旋转角度的输入部。输入模式切换按钮411是用于将操作画面400切换为其他操作画面的按钮。另外，操作设备300也可以在触摸面板381外具有用于切换操作画面的按钮。在该情况下，操作画面400也可以不具有输入模式切换按钮411。

如图4所示，操作画面500包括：限制模式设定图像511、至少一个操作图像512、角度指示器513、校准按钮514、输入模式切换按钮515。

限制模式设定图像511是用于进行限制模式和自由模式的选择输入的图像，限制模式是在使第二坐标系C2相对于第一坐标系C1旋转时，至少对绕一个轴线的第二坐标系C2的旋转进行限制的模式，自由模式是在使第二坐标系C2相对于第一坐标系C1旋转时，不对第二坐标系C2绕任一轴线的旋转进行限制的模式。作为限制模式的具体例，可以举出在允许第二坐标系C2绕沿着一个方向的基准轴线RL旋转的同时，限制第二坐标系C2绕垂直于基准轴线的轴线旋转的模式。以下，将其称为“第一限制模式”。

基准轴线RL可以是铅直的。例如，基准轴线RL与第一坐标系C1的Z轴C13一致。在该情况下，在第一限制模式中，在Z轴C23与Z轴C13一致状态下，允许第二坐标系C2绕Z轴C13旋转，限制(例如，禁止)第二坐标系C2绕X轴C11和Y轴C12旋转。

另外，限制模式不限于上述第一限制模式。例如，限制模式设定图像511也可以构成为：能够选择仅限制第二坐标系C2绕某一个轴线旋转的模式。

至少一个操作图像512是用于输入第二坐标系C2上的前端部12的动作指令的图像。至少一个操作图像512包括移动工具图像，该移动工具图像用于输入使前端部12在第二坐标系C2上移动的指令。例如，至少一个操作图像512具有：第一移动工具图像521，用于输入使前端部12沿着上述基准轴线RL(Z轴C13、C23)移动的指令；以及第二移动工具图像522，用于输入使前端部12沿着垂直于基准轴线RL的平面(例如，包括X轴C21和Y轴C22的平面)移动的指令。

第一移动工具图像521包括沿着一条绘制线532绘制的一个一维操作系统530，一维操作系统530与在第二坐标系C2上设定的一条移动线ML3相对应。例如，绘制线532是沿着操作画面500的上下方向的直线，移动线ML3是沿着Z轴C23的直线。

一维操作系统530具有：从绘制线532上的一点(以下，称为“基准点531”)向上方依次排列的多个定点区域533A、533B、以及从基准点531向下方依次排列的多个定点区域534A、534B。定点区域533A、533B、534A、534B是用于指定前端部12沿着移动线ML3的移动方向以及移动标量的区域。前端部12的移动方向根据定点区域533A、533B、534A、534B与基准点531的相对位置关系来确定。例如，当基准点531上方的定点区域533A、533B中的任一个被指定(例如，通过定点操作被指定)时，前端部12的移动方向被确定为Z轴C23的正方向。当基准点531下方的定点区域534A、534B中的任一个被指定时，前端部12的移动方向被确定为Z轴C23的负方向。

前端部12的移动标量根据从基准点531到定点区域533A、533B、534A、534B的距离来确定。例如，在指定了与定点区域533A、534A相比远离基准点531的定点区域533B、534B的情况下，与指定了定点区域533A、534A的情况相比，前端部12的移动标量被确定为大的值。

多个定点区域533A、533B、534A、534B的宽度(与绘制线532垂直的方向上的宽度)也可以随着从基准点531侧远离而变大。即，定点区域533B、534B的宽度W2可以比定点区域533A、534A的宽度W1大。

在图示的例子中，一维操作系统530具有随着从基准点531朝向上方而逐渐变宽的倒三角区域，该倒三角区域的下侧构成定点区域533A，该倒三角区域的上侧构成定点区域533B。同样地，一维操作系统530具有随着从基准点531朝向下方而逐渐变宽三角区域，该三角区域的上侧构成定点区域534A，该三角区域的下侧构成定点区域534B。

第二移动工具图像522包括多个一维操作系统，该多个一维操作系统以分别沿着相互交叉的多条绘制线的方式被绘制，并分别与在第二坐标系C2上以相互交叉的方式设定的多条移动线相对应。例如，第二移动工具图像522包括两个一维操作系统540、550，该两个一维操作系统540、550以分别沿着相互垂直的两条绘制线541、551的方式被绘制，并分别与在第二坐标系C2上以相互垂直的方式设定的多条移动线ML1、ML2相对应。

例如，绘制线541是沿着操作画面500的上下方向的直线，移动线ML1是沿着X轴C21的直线。绘制线551是沿着操作画面的左右方向的直线，移动线ML2是沿着Y轴C22的直线。

一维操作系统540具有：从绘制线541、551的交点(以下，称为“基准点542”)向上方依次排列的多个定点区域543A、543B、543C、以及从基准点542向下方依次排列的多个定点区域544A、544B、544C。定点区域543A、543B、543C、544A、544B、544C是用于指定前端部12沿着移动线ML1的移动方向以及移动标量的区域。

前端部12的移动方向根据定点区域543A、543B、543C、544A、544B、544C与基准点542的相对位置关系来确定。例如，当基准点542上方的定点区域543A、543B、543C中的任一个被指定时，前端部12的移动方向被确定为X轴C21的正方向。当基准点542下方的定点区域544A、544B、544C中的任一个被指定时，前端部12的移动方向被确定为X轴C21的负方向。

前端部12的移动标量根据从基准点542到定点区域543A、543B、543C、544A、544B、544C的距离来确定。例如，在指定了与定点区域543A、544A相比远离基准点542的定点区域543B、544B的情况下，与指定了定点区域543A、544A的情况相比，前端部12的移动标量被确定为大的值。在指定了与定点区域543B、544B相比距离基准点542更远的定点区域543C、544C的情况下，与指定了543B、544B的情况相比，前端部12的移动标量被确定为更大的值。

多个定点区域543A、543B、543C、544A、544B、544C的宽度(与绘制线541垂直的方向上的宽度)也可以随着从基准点542侧远离而变大。即，也可以是定点区域543B、544B的宽度W12比定点区域543A、544A的宽度W11大，定点区域543C、544C的宽度W13比定点区域543B、544B的宽度W12更大。

在图示的例子中，一维操作系统540具有随着从基准点542朝向上方而逐渐变宽的扇形区域，该扇形区域的中心侧构成定点区域543A，该扇形区域的外周侧构成定点区域543C。它们之间的区域构成定点区域543B。同样地，一维操作系统540具有随着从基准点542朝向下方而逐渐变宽的扇形区域，该扇形区域的中心侧构成定点区域544A，该扇形区域的外周侧构成定点区域544C。它们之间的区域构成定点区域544B。

一维操作系统550包括：从基准点542向左方依次排列的多个定点区域553A、553B、553C、以及从基准点542向右方依次排列的多个定点区域554A、554B、554C。定点区域553A、553B、553C、554A、554B、554C是用于指定前端部12沿着移动线ML2的移动方向以及移动标量的区域。

前端部12的移动方向根据定点区域553A、553B、553C、554A、554B、554C与基准点542的相对位置关系来确定。例如，当从基准点542向左方的定点区域553A、553B、553C中的任一个被指定时，前端部12的移动方向被确定为Y轴C22的正方向。当从基准点542向右方的定点区域554A、554B、554C的任一个被指定时，前端部12的移动方向被确定为Y轴C22的负方向。

前端部12的移动标量根据从基准点542到定点区域553A、553B、553C、554A、554B、554C的距离来确定。例如，在指定了与定点区域553A、554A相比远离基准点542的定点区域553B、554B的情况下，与指定了定点区域553A、554A的情况相比，前端部12的移动标量被确定为大的值。在指定了与定点区域553B、554B相比距离基准点542更远的定点区域553C、554C的情况下，与指定了553B、554B的情况相比，前端部12的移动标量被确定为更大的值。

多个定点区域553A、553B、553C、554A、554B、554C的宽度(与绘制线551垂直的方向上的宽度)也可以随着从基准点542侧远离而变大。即，也可以是定点区域553B、554B的宽度W22比定点区域553A、554A的宽度W21大，定点区域553C、554C的宽度W23比定点区域553B、554B的宽度W22更大。

在图示的例子中，一维操作系统550具有随着从基准点542朝向左方而逐渐变宽的扇形区域，该扇形区域的中心侧构成定点区域553A，该扇形区域的外周侧构成定点区域553C，它们之间的区域构成定点区域553B。同样地，一维操作系统550具有随着从基准点542朝向右方而逐渐变宽扇形区域，该扇形区域的中心侧构成定点区域554A，该扇形区域的外周侧构成定点区域554C，它们之间的区域构成定点区域554B。

角度指示器513是组合示出关节31、32、33、34、35、36每一个的角度状态和关节31、32、33、34、35、36每一个的角度限制的图像。角度指示器513包括多个角度条561A、561B、561C、561D、561E、561F和限制线562、563。多个角度条561A、561B、561C、561D、561E、561F分别与多个关节31、32、33、34、35、36对应。角度条561A、561B、561C、561D、561E、561F上下排列，分别沿左右方向延伸。角度条561A、561B、561C、561D、561E、561F分别包含能够在左右方向上移动的状态标记564，通过状态标记564在左右方向上的位置来表示关节角度的大小。例如，随着关节角度变大，状态标记564向右侧移动。

限制线562是表示关节角度的下限的线，与角度条561A、561B、561C、561D、561E、561F的左端部交叉。限制线563是表示关节角度的上限的线，与角度条561A、561B、561C、561D、561E、561F的右端部交叉。

校准按钮514是用于指示将第二坐标系C2相对于第一坐标系C1的姿势设为预先设定的初始姿势的按钮。初始姿势例如是X轴C21、Y轴C22及Z轴C23分别与X轴C11、Y轴C12及Z轴C13一致的姿势。

输入模式切换按钮515是用于将操作画面500切换为其他操作画面的按钮。如上所述，在操作设备300在触摸面板381外具有操作画面切换用的按钮的情况下，操作画面500也可以不具有输入模式切换按钮515。

多种操作画面也可以包含上述操作画面400、500以外的其他操作画面。例如，多种操作画面也可以包含如下操作画面，该操作画面用于在与固定坐标模式及可动坐标模式中的任一个都不同的模式(例如，指定在与第一坐标系C1及第二坐标系C2中的任一个都不同的坐标系上的前端部12的动作的操作模式)下操作机器人10。另外，操作画面400、500各自的画面构成也可以适当变更。

如图5所示的操作画面501是将一维操作系统530的定点区域533A、533B、534A、534B、一维操作系统540的定点区域543A、543B、543C、544A、544B、544C以及一维操作系统550的定点区域553A、553B、553C、554A、554B，554C的每一个设为椭圆形的操作画面。在操作画面501中，多个定点区域533A、533B、534A、534B的宽度也随着从基准点531侧远离而变大。多个定点区域543A、543B、543C、544A、544B、544C的宽度随着从基准点542侧远离而变大。多个定点区域553A、553B、553C、554A、554B、554C的宽度随着从基准点542侧远离而变大。

在一维操作系统530中，相邻的定点区域彼此分离，即使指定了定点区域之间，也不生成前端部12的移动指令。即，一维操作系统530在定点区域之间具有忽略定点操作的死区535。在一维操作系统540中，相邻定点区域彼此也相互分离，即使指定了定点区域之间，也不生成前端部12的移动指令。即，一维操作系统540在定点区域之间具有忽略定点操作的死区545。在一维操作系统550中，相邻的定点区域彼此也相互分离，即使指定了定点区域间，也不生成前端部12的移动指令。即，一维操作系统550在定点区域之间具有忽略定点操作的死区555。

如图6所示的操作画面503是在操作画面500上附加了量设定工具图像610的操作画面。量设定工具图像610是用于指示通过操作图像512输入的动作指令的标量的图像。由于动作指令的标量由量设定工具图像610指示，所以不需要在操作图像512中指示动作指令的标量。因此，在操作画面503的一维操作系统530中，多个定点区域533A、533B合并为一个定点区域533，多个定点区域534A、534B合并为一个定点区域534。在操作画面503的一维操作系统540中，多个定点区域543A、543B、543C合并为一个定点区域543，多个定点区域544A、544B、544C合并为一个定点区域544。在操作画面503的一维操作系统550中，多个定点区域553A、553B、553C合并为一个定点区域553，多个定点区域554A、554B、554C合并为一个定点区域554。

如图7所示的操作画面502是在操作画面500上附加了第一旋转工具图像523和第二旋转工具图像524的操作画面。第一旋转工具图像523及第二旋转工具图像524都是操作图像512的一种，是用于输入使前端部12在第二坐标系C2中旋转的指令的图像。

第一旋转工具图像523包括与绘制线532相对应地绘制的一个单轴操作系统570。单轴操作系统570在一维操作系统530的外侧，具有夹持绘制线532的两个定点区域571、572。定点区域571、572是用于指定前端部12绕与绘制线532对应的移动线ML3旋转的旋转方向的区域。指定定点区域571时的前端部12的旋转方向与指定定点区域572时的前端部12的旋转方向相反。为了直观地识别这一点，定点区域571、572都被绘制成朝向绘制线532的相反侧的弯曲箭头形状。

第二旋转工具图像524包括分别与绘制线541、551相对应地绘制的两个单轴操作系统580、590。单轴操作系统580在一维操作系统540的外侧，具有夹持绘制线541的两个定点区域581、582。定点区域581、582是用于指定前端部12绕与绘制线541对应的移动线ML1旋转的旋转方向的区域。指定定点区域581时的前端部12的旋转方向与指定定点区域582时的前端部12的旋转方向相反。为了直观地识别这一点，定点区域581、582都被绘制成朝向绘制线541的相反侧的弯曲箭头形状。

单轴操作系统590在一维操作系统550的外侧，具有夹持绘制线551的两个定点区域591、592。定点区域591、592是用于指定前端部12绕与绘制线551对应的移动线ML2旋转的旋转方向的区域。指定定点区域591时的前端部12的旋转方向与指定定点区域592时的前端部12的旋转方向相反。为了直观地识别这一点，定点区域591、592都被绘制成朝向绘制线551的相反侧的弯曲箭头形状。

在图4～图7所示的操作画面500、501、502、503的任一个中均示出了基准点531、542以及绘制线532、541、551，然而，基准点以及绘制线也可以不一定示出。即便是不示出基准点的操作图像512，在将操作图像512内的任意一点假定为基准点的情况下，如果以下条件成立，则也可以说该操作图像512包含基准点。

条件1)通过定点操作指定的点(以下，称为“操作点”)与基准点的位置关系与前端部12的移动方向相关。

条件2)操作点与基准点之间的距离与前端部12的移动标量相关。

另外，即便是不示出绘制线的操作图像512，如果以下的条件成立，则也可以说该操作图像512包含绘制线。

条件11)操作图像512包括一维操作系统，该一维操作系统显然沿一条线延伸。

条件12)当对该一维操作系统进行定点操作时，前端部12沿着第二坐标系C2中固定的一条线移动。

返回图2，设备姿势检测部321检测第一坐标系C1中的操作输入部311的姿势。例如，设备姿势检测部321由姿势传感器382构成。

当在限制模式设定图像511中选择了至少限制第二坐标系C2绕一个轴线(例如，与基准轴线RL垂直的轴线)旋转的限制模式时，姿势计算部322基于由设备姿势检测部321检测出的信息，计算操作输入部311绕与该轴线垂直的轴线旋转的旋转角度。例如，当在限制模式设定图像511中选择了上述第一限制模式时，姿势计算部322计算操作输入部311绕基准轴线RL(例如，Z轴C13)旋转的旋转角度θ1和操作输入部311绕与基准轴线垂直的轴线旋转的旋转角度θ2(参照图8)。与基准轴线垂直的轴线可以与触摸面板381的显示面平行，也可以与触摸面板381的显示面接触。

坐标旋转部323根据操作输入部311的姿势来旋转第二坐标系C2。图9是示出坐标旋转部323的处理的一例的图，示出了操作输入部311绕Z轴C13旋转的情况。在该情况下，坐标旋转部323使第二坐标系C2绕Z轴C13向与操作输入部311的旋转相同的方向旋转。此时，坐标旋转部323使第二坐标系C2绕Z轴C13的旋转角度与操作输入部311绕Z轴C13的旋转角度相等。

当选择了限制第二坐标系C2至少绕一个轴线(例如，与基准轴线RL垂直的轴线)的旋转的限制模式时，坐标旋转部323也可以从姿势计算部322获取操作输入部311绕该轴线的旋转角度，与此对应地使第二坐标系C2绕该轴线(例如，基准轴线RL)旋转。

坐标旋转限制部324至少限制第二坐标系C2绕一个轴线的旋转。例如，坐标旋转限制部324在上述第一限制模式下限制第二坐标系C2的旋转。即，坐标旋转限制部324允许第二坐标系C2绕上述基准轴线的旋转，同时限制第二坐标系C2绕与基准轴线垂直的轴线的旋转。

基准轴线可以是铅直的。在该情况下，坐标旋转限制部324在Z轴C23与Z轴C13一致的状态下，允许第二坐标系C2绕Z轴C13的旋转，限制(例如，禁止)第二坐标系C2绕X轴C11和Y轴C12的旋转。另外，限制模式不限于上述第一限制模式。例如，坐标旋转限制部324也可以仅限制第二坐标系C2绕某一个轴线的旋转。

模式切换部325切换限制模式和自由模式，在该限制模式中，通过坐标旋转限制部324对第二坐标系C2的旋转进行限制，在该自由模式中，坐标旋转限制部324不对第二坐标系C2的旋转进行限制。模式切换部325也可以根据对操作输入部311的输入来切换限制模式和自由模式。例如，模式切换部325根据对上述限制模式设定图像511的输入，切换限制模式和自由模式。在限制模式设定图像511中可以选择多种限制模式的情况下，模式切换部325也可以通过坐标旋转限制部324进一步切换以哪个限制模式对第二坐标系C2的旋转进行限制。

校准部351根据对操作输入部311的输入来执行校准，该校准将第二坐标系C2相对于第一坐标系C1的姿势设为预先设定的初始姿势。例如，在对操作画面500的校准按钮514进行了定点操作的情况下，校准部351进行校准。作为初始姿势的一例，可以举出X轴C21、Y轴C22及Z轴C23分别与X轴C11、Y轴C12及Z轴C13一致的姿势。

如图10所示，若以使操作输入部311的操作画面的上下方向沿着X轴C11的状态执行校准，则在以后的操作中，维持操作画面的上下方向沿着第二坐标系C2的X轴C21、操作输入部311的左右方向沿着第二坐标系C2的Y轴C22的状态。

在没有通过校准部351执行校准的情况下，未设定通知部352通知初始姿势没有设定。例如，未设定通知部352在机器人系统1起动时将第二坐标系C2的姿势设为初始姿势。该处理与操作输入部311的操作画面的朝向无关地执行，因此在以后的操作中，可能产生操作画面的上下方向不沿着第二坐标系C2的X轴C21、操作输入部311的左右方向不沿着第二坐标系C2的Y轴C22的状态(以下，称为“方向不一致状态”)。通过产生方向不一致状态，未执行校准被通知给操作者。另外，未设定通知部352也可以通过在作输入部311上进行警告显示等来通知未执行校准。

指令生成部330生成与当前选择的操作模式的种类对应的机器人10的动作指令。例如，在当前选择的操作模式是上述的固定坐标模式的情况下，指令生成部330按照对用于固定坐标模式的操作画面400的输入，生成第一坐标系C1上的前端部12的动作指令。

在当前选择的操作模式是上述的可动坐标模式的情况下，指令生成部330按照对用于可动坐标模式的操作画面500的输入，生成第二坐标系C2上的前端部12的动作指令。例如，当进行了指定操作图像512内的至少一点的定点操作时，指令生成部330以与该一点和该操作图像512内的基准点的位置关系相关的方式确定第二坐标系C2中的前端部12的动作方向，并以与该一点和该基准点之间的距离相关的方式确定前端部12的动作的标量，生成包含该动作方向以及该标量的前端部12的动作指令。标量是表示动作的大小的量。作为标量的具体例子，可以举出前端部12的动作的速度、动作间距的大小以及加速度的大小等。

例如，指令生成部330具有第一移动指令生成部331和第二移动指令生成部332，作为更细分化的功能模块。第一移动指令生成部331根据对第一移动工具图像521的输入，生成沿着基准轴线RL(例如Z轴C23)的前端部12的移动指令。例如，当进行了指定一维操作系统530的至少一点的定点操作时，第一移动指令生成部331在与一维操作系统530对应的移动线ML3上，以与该一点和一维操作系统530的基准点531的位置关系相关的方式确定移动方向，以与该一点和基准点531之间的距离相关的方式确定标量，并生成包含该移动方向和该标量的移动指令。

例如，当进行了指定一维操作系统530的定点区域533A、533B、534A，534B中的任一个的定点操作时，第一移动指令生成部331在与一维操作系统530对应的移动线ML3上，以与该定点区域和基准点531的位置关系相关的方式确定移动方向，以与该定点区域和基准点531的距离相关的方式确定标量。

第二移动指令生成部332按照对第二移动工具图像522操作输入，生成前端部12在第二坐标系C2上沿着与基准轴线RL垂直的轴线(例如X轴C21及Y轴C22)的移动指令。例如，当进行了指定多个一维操作系统540、550中的任一个一维操作系统中的至少一点的定点操作时，第二移动指令生成部332在与该一维操作系统对应的移动线上，以与该一点和该一维操作系统的基准点的位置关系相关的方式确定移动方向，以与该一点和该基准点之间的距离相关的方式确定移动标量。

例如，当进行了指定一维操作系统540的任一个定点区域(定点区域543A、543B、543C、544A、544B，544C中的任一个)的定点操作时，第二移动指令生成部332在与一维操作系统540对应的移动线ML1上，以与该定点区域和基准点542的位置关系相关的方式确定移动方向，以与该定点区域和基准点542之间的距离相关的方式确定移动标量。

当进行了指定一维操作系统550的任一个定点区域(定点区域553A、553B、553C、554A、554B，554C中的任一个)的定点操作时，第二移动指令生成部332在与一维操作系统550对应的移动线ML2上，以与该定点区域和基准点542的位置关系相关的方式确定移动方向，以与该定点区域和基准点542之间的距离相关的方式确定移动标量。

如在上述操作画面503(参照图6)的说明中例示的那样，当操作画面还具有量设定工具图像610时，第一移动指令生成部331和第二移动指令生成部332也可以根据对量设定工具图像610的输入来确定移动指令的标量。在该情况下，第一移动指令生成部331以及第二移动指令生成部332根据对定点区域533、534、543、544、553、554的定点操作来确定前端部12的移动方向。

当选择了限制第二坐标系C2绕至少一个轴线(例如，与基准轴线RL垂直的轴线)的旋转的限制模式时，第一移动指令生成部331以及第二移动指令生成部332也可以从姿势计算部322获取操作输入部311绕与该轴线垂直的轴线的旋转角度，并根据该旋转角度确定移动指令的标量。

如在上述操作画面502(参照图7)的说明中例示的那样，当操作画面还具有第一旋转工具图像523及第二旋转工具图像524时，指令生成部330也可以根据对第一旋转工具图像523以及第二旋转工具图像524的输入，进一步生成第二坐标系C2上的前端部12的旋转指令。

例如，指令生成部330还可以具有第一旋转指令生成部333和第二旋转指令生成部334。第一旋转指令生成部333按照对第一旋转工具图像523的输入，生成前端部12绕基准轴线RL(例如Z轴C23)旋转的旋转指令。例如，当进行了指定单轴操作系统570中的至少一点的定点操作时，第一旋转指令生成部333围绕与单轴操作系统570对应的移动线ML3，以与该一点和绘制线532的位置关系相关的方式确定旋转方向。例如，当进行了指定单轴操作系统570的任一个定点区域(定点区域571、572中的任一个)的定点操作时，第一旋转指令生成部333确定前端部12围绕与单轴操作系统570对应的移动线ML3的旋转方向。

第二旋转指令生成部334按照对第二旋转工具图像524操作输入，生成前端部12绕与基准轴线RL垂直的轴线(例如X轴C21及Y轴C22)旋转的旋转指令。例如，当进行了指定多个单轴操作系统580、590中的任一个单轴操作系统的至少一点的定点操作时，第二旋转指令生成部334围绕与该单轴操作系统对应的移动线，以与该一点和该单轴操作系统的绘制线的位置关系相关的方式确定旋转方向。例如，当进行了指定单轴操作系统580的任一个定点区域(定点区域581、582中的任一个)的定点操作时，第二旋转指令生成部334围绕与单轴操作系统580对应的移动线ML1，以与该定点区域和绘制线541的位置关系相关的方式确定旋转方向。当进行了指定单轴操作系统590的任一个定点区域(定点区域591、592中的任一个)的定点操作时，第二旋转指令生成部334围绕与单轴操作系统590对应的移动线ML2，以与该定点区域和绘制线551的位置关系相关的方式确定旋转方向。

当指令生成部330生成第二坐标系C2上的前端部12的动作指令时，指令转换部341将该动作指令转换为第一坐标系C1上的前端部12的动作指令。例如，指令转换部341将与第二坐标系C2相对于第一坐标系C1的旋转角度相对应的旋转矩阵与第二坐标系C2上的前端部12的动作指令相乘，得到第一坐标系C1上的前端部12的动作指令。指令输出部342根据第一坐标系C1上的前端部12的动作指令，向控制器200的逆运动学运算部213输出用于控制机器人10的控制指令。

(控制系统的硬件结构)

如图11所示，控制器200包括电路290。电路290包括至少一个处理器291、内存292、存储器293、驱动器294和通信端口295。存储器293是计算机可读取的非易失性存储介质(例如，硬盘或闪存)。存储器293存储用于构成控制器200的各功能模块的程序。内存292暂时存储从存储器293加载的程序以及处理器291的运算结果等。处理器291通过与内存292协作来执行上述程序，从而构成控制器200的各功能模块。驱动器294根据来自处理器291的指令向致动器41～46输出驱动电力。通信端口295根据来自处理器291的指令，与操作设备300进行网络通信。

操作设备300包括上述触摸面板381和姿势传感器382、以及电路390。电路390包括至少一个处理器391、内存392、存储器393、输入输出端口394和通信端口395。存储器393是计算机可读取的非易失性存储介质(例如，闪存)。

存储器393存储有下述程序，该程序用于使操作设备300执行控制方法，该控制方法包括：输出画面数据，以在操作输入部311上显示包含至少一个操作图像512的操作画面；检测操作输入部311在第一坐标系C1上的姿势，所述第一坐标系C1用于机器人10的控制；依据操作输入部311的姿势来旋转相对于第一坐标系C1可旋转的第二坐标系C2；当进行了指定操作图像512内的至少一点的定点操作时，以与该一点和该操作图像512内的基准点531、542的位置关系相关的方式确定第二坐标系C2上的前端部12的动作方向，以与该一点和该基准点531、542之间的距离相关的方式确定前端部12的动作的标量，生成包含该动作方向以及该标量的前端部12的动作指令；将前端部12的动作指令转换为第一坐标系C1上的前端部12的动作指令；以及根据第一坐标系C1上的前端部12的动作指令，输出用于控制机器人10的控制指令。

存储器393也可以存储有下述程序，该程序用于使操作设备300执行控制方法，该控制方法包括：检测操作输入部311在第一坐标系C1上的姿势，所述第一坐标系C1用于机器人10的控制；依据操作输入部311的姿势来旋转相对于第一坐标系C1可旋转的第二坐标系C2；根据对操作输入部311的操作输入，生成第二坐标系C2上的前端部12的动作指令；将第二坐标系C2上的前端部12的动作指令转换为第一坐标系C1上的前端部12的动作指令；根据第一坐标系C1上的前端部12的动作指令，输出用于控制机器人10的控制指令；以及至少对第二坐标系C2绕一个轴线的旋转进行限制。例如，存储器393存储用于构成操作设备300的各功能模块的程序。

内存392暂时存储从存储器393加载的程序以及处理器391的运算结果等。处理器391通过与内存392协作来执行上述程序，从而构成操作设备300的各功能模块。输入输出端口394根据来自处理器391的指令，获取来自触摸面板381和姿势传感器382的信号，并且，向触摸面板381输出信号。通信端口395根据来自处理器291的指令，与控制器200进行网络通信。

(控制步骤)

接着，作为控制方法的一例，例示控制系统100所执行的控制步骤。

该控制步骤包括：检测操作输入部311在第一坐标系C1上的姿势，所述第一坐标系C1用于机器人10的控制；依据操作输入部311的姿势来旋转相对于第一坐标系C1可旋转的第二坐标系C2；当进行了指定操作图像512内的至少一点的定点操作时，以与该一点和该操作图像512内的基准点531、542的位置关系相关的方式确定第二坐标系C2上的前端部12的动作方向，以与该一点和该基准点531、542之间的距离相关的方式确定前端部12的动作的标量，生成包含该动作方向以及该标量的前端部12的动作指令；将前端部12的动作指令转换为第一坐标系C1上的前端部12的动作指令；以及根据第一坐标系C1上的前端部12的动作指令，输出用于控制机器人10的控制指令。

该控制步骤也可以包括：依据操作输入部311的姿势来旋转相对于第一坐标系C1可旋转的第二坐标系C2；根据对操作输入部311的操作输入，生成第二坐标系C2上的前端部12的动作指令；将第二坐标系C2上的前端部12的动作指令转换为第一坐标系C1上的前端部12的动作指令；根据第一坐标系C1上的前端部12的动作指令，输出用于控制机器人10的控制指令；以及至少对第二坐标系C2绕一个轴线的旋转进行限制。

以下，将控制步骤分为下述步骤例示：画面数据输出步骤(输出操作画面的画面数据的步骤)、可动坐标模式下的控制指令输出步骤(从操作设备300向控制器200输出控制指令的步骤)、校准步骤(执行校准的步骤)、以及控制执行步骤(基于控制指令执行控制的步骤)。

(画面数据输出步骤)

如图12所示，操作设备300执行步骤S01、S02、S03。在步骤S01中，画面输出部313从模板数据保持部314获取初始的操作画面的模板数据。已预先设定了将哪个操作画面作为初始画面。在步骤S02中，画面输出部313输出画面数据，以在操作输入部311上显示操作画面。在步骤S03中，输入内容识别部312确认在操作输入部311中是否有变更操作模式的操作输入。输入内容识别部312确认是否进行了例如对输入模式切换按钮411、515的定点操作。

当在步骤S03中有变更操作模式的输入时，操作设备300执行步骤S04。在步骤S04中，画面输出部313获取与变更后的操作模式对应的操作画面的模板数据。

接着，操作设备300执行步骤S05、S06。当在步骤S03中没有变更操作模式的操作输入时，操作设备300不执行步骤S04，而执行步骤S05、S06。在步骤S05中，角度信息获取部316从控制器200的控制执行部214获取关节31、32、33、34、35、36的角度状态信息。在步骤S06中，输入内容识别部312确认是否进行了对操作画面400、500的操作输入。

当在步骤S06中进行了对操作画面400、500的操作输入时，操作设备300执行步骤S07。在步骤S07中，输入内容识别部312判断操作内容。例如，当操作图像512中的任意定点区域的位置与通过定点操作指定的位置一致时，输入内容识别部312判断为进行了指定该定点区域的操作，将判断结果保存到输入内容保持部317中。

接着，操作设备300执行步骤S08、S09。当在步骤S06中没有进行对操作画面400、500的操作输入时，操作设备300不执行步骤S07而执行步骤S08、S09。在步骤S08中，画面输出部313根据对操作输入部311的操作输入的状态及关节31、32、33、34、35、36的角度状态信息等，修正操作画面的画面数据。画面输出部313例如强调显示定点操作的对象部分(例如，定点区域等)。另外，画面输出部313根据关节31、32、33、34、35、36的角度状态信息，更新角度指示器513的显示数据。在步骤S09中，画面输出部313将操作画面的画面数据输出到操作输入部311。然后，操作设备300将处理返回到步骤S03。之后，一边监视有无对操作输入部311的操作输入，一边反复从画面输出部313向操作输入部311输出操作画面的画面数据。

(控制指令输出步骤)

如图13所示，操作设备300执行步骤S11、S12、S13、S14、S15、S16。在步骤S11中，姿势计算部322从设备姿势检测部321获取表示第一坐标系C1中的操作输入部311的姿势的信息。在步骤S12中，姿势计算部322基于从设备姿势检测部321获取的信息来计算操作输入部311的姿势。在步骤S13中，模式切换部325基于对限制模式设定图像511的输入，切换限制模式或自由模式。在步骤S14中，坐标旋转限制部324按照限制模式来确定第二坐标系C2的旋转角度，以限制第二坐标系C2的旋转。例如，在选择了第一限制模式的情况下，坐标旋转限制部324将第二坐标系C2绕X轴C11及Y轴C12旋转的旋转角度设为零，将由姿势计算部322计算出的操作输入部311绕Z轴C13旋转的旋转角度设为第二坐标系C2绕Z轴C13旋转的旋转角度。在步骤S15中，坐标旋转部323按照由坐标旋转限制部324确定的旋转角度，执行使第二坐标系C2旋转的坐标旋转处理。在步骤S16中，指令生成部330确认有没有对第一移动工具图像521及第二移动工具图像522中的任一个进行了操作输入。

当在步骤S16中有对第一移动工具图像521以及第二移动工具图像522中的任一个的操作输入时，操作设备300执行步骤S17。在步骤S17中，第一移动指令生成部331或第二移动指令生成部332生成第二坐标系C2中的前端部12的移动指令。步骤S17的具体的处理内容在后面叙述。

当在步骤S16中没有对第一移动工具图像521以及第二移动工具图像522中的任一个的操作输入时，操作设备300执行步骤S18。在步骤S18中，指令生成部330确认有没有对第一旋转工具图像523和第二旋转工具图像524中的任一个进行了操作输入。

当在步骤S18中有对第一旋转工具图像523以及第二旋转工具图像524中的任一个的操作输入时，操作设备300执行步骤S19。在步骤S19中，第一旋转指令生成部333或第二旋转指令生成部334确定前端部12的旋转方向。步骤S19的具体的处理内容在后面叙述。

在执行了步骤S17或步骤S19之后，操作设备300执行步骤S21、S22。在步骤S21中，指令转换部341将在步骤S17或步骤S19中生成的第二坐标系C2中的前端部12的动作指令转换为第一坐标系C1中的前端部12的动作指令。在步骤S22中，指令输出部342输出在步骤S21中转换后的第一坐标系C1中的前端部12的动作指令。

在执行了步骤S22之后，操作设备300将处理返回到步骤S11。当在步骤S18中没有操作输入时，操作设备300也将处理返回到步骤S11。以后，一边监视有无对第一移动工具图像521、第二移动工具图像522、第一旋转工具图像523以及第二旋转工具图像524的操作输入，一边反复从操作设备300向控制器200输出控制指令。

接着，例示步骤S17中的移动指令的生成步骤。如图14所示，操作设备300执行步骤S31。在步骤S31中，指令生成部330确认有无对第一移动工具图像521的定点操作。

当在步骤S31中有对第一移动工具图像521的定点操作时，操作设备300执行步骤S32、S33、S34。在步骤S32中，第一移动指令生成部331将前端部12的移动方向确定为沿着基准轴线RL。例如，当通过定点操作指定了定点区域533A、533B中的任一个时，第一移动指令生成部331将前端部12的移动方向确定为Z轴C23的正方向。当通过定点操作指定了定点区域534A、534B中的任一个时，第一移动指令生成部331将前端部12的移动方向确定为Z轴C23的负方向。在步骤S33中，第一移动指令生成部331确定前端部12的移动标量。例如，当通过定点操作指定了定点区域533B、534B中任一个时，第一移动指令生成部331将前端部12的移动标量确定为与定点区域533A、534A中的任一个被指定时相比大的值。在步骤S34中，第一移动指令生成部331基于在步骤S32中确定的移动方向以及在步骤S33中确定的标量，计算移动后的前端部12的目标位置。

如果在步骤S31中有对第二移动工具图像522的定点操作而不是对第一移动工具图像521的定点操作，则操作设备300执行步骤S35。在步骤S35中，第二移动指令生成部332确定前端部12沿着与基准轴线RL垂直的面的移动方向。例如，当通过定点操作指定了定点区域543A、543B、543C中的任一个时，第二移动指令生成部332将前端部12的移动方向确定为X轴C21的正方向。当通过定点操作指定了定点区域544A、544B、544C中的任一个时，第二移动指令生成部332将前端部12的移动方向确定为X轴C21的负方向。当通过定点操作指定了定点区域553A、553B、553C中任一个时，第二移动指令生成部332将前端部12的移动方向确定为Y轴C22的正方向。当通过定点操作指定了定点区域554A、554B、554C中的任一个时，第二移动指令生成部332将前端部12的移动方向确定为Y轴C22的负方向。

接着，操作设备300执行步骤S36、S37。在步骤S36中，第二移动指令生成部332确定前端部12的移动标量。例如，当指定了与定点区域543A、544A相比距离基准点542远的定点区域543B、544B时，第二移动指令生成部332将前端部12的移动标量确定为与定点区域543A、544A被指定时相比大的值。当指定了与定点区域543B、544B相比距离基准点542更远的定点区域543C、544C时，第二移动指令生成部332将前端部12的移动标量确定为与定点区域543B、544B被指定时相比更大的值。在步骤S37中，第二移动指令生成部332基于在步骤S35中确定的移动方向以及在步骤S36中确定的标量，计算移动后的前端部12的目标位置。通过执行步骤S34或步骤S37，操作设备300完成移动指令的生成步骤。

接着，例示步骤S19中的旋转指令的生成步骤。如图15所示，操作设备300执行步骤S41。在步骤S41中，指令生成部330确认有无对第一旋转工具图像523的定点操作。

当在步骤S41中有对第一旋转工具图像523的定点操作时，操作设备300执行步骤S42、S43。在步骤S42中，第一旋转指令生成部333确定前端部12绕基准轴线RL的旋转方向。例如，当指定了单轴操作系统570的一点时，第一旋转指令生成部333根据指定了定点区域571、572中的哪一个，确定前端部12绕与单轴操作系统570对应的移动线ML3旋转的旋转方向。在步骤S43中，第一旋转指令生成部333根据在步骤S42中确定的旋转方向，计算旋转后的前端部12的目标位置。

如果在步骤S41中有对第二旋转工具图像524的定点操作、而不是对第一旋转工具图像523的定点操作，则操作设备300执行步骤S44、S45。在步骤S44中，第二旋转指令生成部334确定前端部12绕与基准轴线RL垂直的轴线旋转的旋转方向。例如，当指定了单轴操作系统580的一点时，第二旋转指令生成部334根据指定了定点区域581、582中的哪一个，确定前端部12绕与单轴操作系统580对应的移动线ML1旋转的旋转方向。当制定了单轴操作系统590的一点时，第二旋转指令生成部334根据指定了定点区域591、592中的哪一个，确定前端部12绕与单轴操作系统590对应的移动线ML2旋转的旋转方向。在步骤S45中，第二旋转指令生成部334根据在步骤S44中确定的旋转方向，计算旋转后的前端部12的目标位置。通过执行步骤S43或步骤S45，操作设备300完成前端部12的旋转指令的生成步骤。

(校正步骤)

如图16所示，操作设备300执行步骤S51和S52。在步骤S51中，未设定通知部352在机器人系统1起动时将第二坐标系C2的姿势设为初始姿势。换言之，未设定通知部352执行临时校准。在步骤S52中，校准部351确认是否对校准按钮514进行了定点操作。

当在步骤S52中有对校准按钮514的定点操作时，操作设备300执行步骤S53。在步骤S53中，校准部351执行校准。即，校准部351将第二坐标系C2相对于第一坐标系C1的姿势设为预先设定的初始姿势。例如，校准部351使X轴C21、Y轴C22及Z轴C23与X轴C11、Y轴C12及Z轴C13一致。

在执行步骤S53之后，操作设备300将处理返回到步骤S52。当在步骤S52中判断为没有校准按钮的操作时，操作设备300将处理返回到步骤S52。以后，操作设备300监视有无对校准按钮514的定点操作，并根据对校准按钮514的定点操作而重复执行校准。

(控制执行步骤)

如图17所示，控制器200执行步骤S61、S62、S63。在步骤S61中，逆运动学运算部213等待从操作设备300的指令输出部342获取控制指令。在步骤S62中，逆运动学运算部213按照用控制指令决定的目标位置及目标姿势，通过逆运动学运算，计算用于使前端部12动作的关节角度目标值。在步骤S63中，控制执行部214按照关节角度目标值控制机器人10，以通过致动器41、42、43、44、45、46分别驱动关节31、32、33、34、35、36。之后，控制器200重复执行：根据来自操作设备300的控制指令计算关节角度目标值，并根据该关节角度目标值控制机器人10。

[本实施方式的作用效果]

如上所述，操作设备300包括：操作输入部311，用于对机器人10进行操作，所述机器人10具有前端部12、基部11以及多关节臂20，所述多关节臂20改变前端部12相对于基部11的位置及姿势；画面输出部313，输出画面数据以在操作输入部311上显示操作画面500、501、502、503，所述操作画面500、501、502、503包括用于输入前端部12的动作指令的至少一个操作图像512；设备姿势检测部321，检测操作输入部311在第一坐标系C1上的姿势，所述第一坐标系C1用于机器人10的控制；坐标旋转部323，与操作输入部311的姿势对应地旋转相对于第一坐标系C1可旋转的第二坐标系C2；指令生成部330，当进行了指定操作图像512内的至少一点的定点操作时，以与该一点和该操作图像512内的基准点531、542的位置关系相关的方式确定第二坐标系C2上的前端部12的动作方向，以与该一点和该基准点531、542之间的距离相关的方式确定前端部12的动作的标量，并生成包含该动作方向以及该标量的前端部12的动作指令；指令转换部341，将前端部12的动作指令转换为第一坐标系C1上的前端部12的动作指令；指令输出部342，根据第一坐标系C1上的前端部12的动作指令，输出用于控制机器人10的控制指令。

指令生成部330基于通过定点操作指定的点(以下，称为“指定点”)的位置，确定移动方向和标量这两个。因此，操作设备300对于提高操作性是有效的。以与指定点和基准点531、542的位置关系相关地设定移动方向，以与指定点和基准点531、542之间的距离相关的方式设定标量。因此，操作者容易直观地理解移动方向和标量是如何设定的。因此，对进一步提高操作性是有效的。与滑动操作相比，通过定点操作进行输入，不容易在操作者的认识和输入内容之间产生偏差。因此，对于提高操作性是有效的。另外，标量也可以包含前端部12的动作速度。

至少一个操作图像512可以包括用于输入使前端部12移动的指令的第一移动工具图像521以及第二移动工具图像522，第一移动工具图像521以及第二移动工具图像522包括沿着一条绘制线532、541、551绘制的至少一个一维操作系统530、540、550，该一维操作系统530、540、550与在第二坐标系C2中设定的一条移动线ML1、ML2、ML3相对应，指令生成部330具有第一移动指令生成部331以及第二移动指令生成部332，该第一移动指令生成部331以及第二移动指令生成部332按照对第一移动工具图像521以及第二移动工具图像522的输入，生成第二坐标系C2上的前端部12的移动指令，当进行了指定一维操作系统上的至少一点的定点操作时，第一移动指令生成部331以及第二移动指令生成部332在与一维操作系统530、540、550对应的移动线ML1、ML2、ML3上，以与该一点和该一维操作系统530、540、550的基准点531、542的位置关系相关的方式确定移动方向，以与该一点和该基准点531、542之间的距离相关的方式确定标量，并生成包含该移动方向以及该标量的移动指令。在该情况下，通过将操作图像512的一维操作系统530、540、550与第二坐标系C2的一条移动线ML1、ML2、ML3对应起来，能够使操作者明确地识别前端部12向哪个方向移动。

第二移动工具图像522可以包括分别沿着相互交叉的多条绘制线541、551绘制的多个一维操作系统540、550，作为至少一个一维操作系统540、550，该多条绘制线541、551分别与在第二坐标系C2上相互交叉地设定的多条移动线ML1、ML2相对应，当进行了指定多个一维操作系统540、550中的任一个一维操作系统540、550的至少一点的定点操作时，第二移动指令生成部332在与该一维操作系统540、550对应的移动线ML1、ML2上，以与该一点和该一维操作系统540、550的基准点542的位置关系相关的方式确定移动方向，以与该一点和该基准点542之间的距离相关的方式确定标量。在该情况下，能够用一个操作图像512进行更多样的移动方向的指定，并且能够使操作者明确地识别前端部12向哪个方向移动。

至少一个一维操作系统530、540、550具有从基准点531、542侧依次排列的多个定点区域533A、533B、534A、534B、543A、543B、543C、544A、544B、544C、553A、553B、553C、554A、554B、554C，当进行了指定一维操作系统530、540、550中的任一个的定点区域的定点操作时，第一移动指令生成部331以及第二移动指令生成部332在与该一维操作系统530、540、550对应的移动线ML1、ML2、ML3上，以与该定点区域和该基准点531、542的位置关系相关的方式确定移动方向，以与该定点区域和该基准点531、542之间的距离相关的方式确定标量。在该情况下，通过选择定点区域的方式，能够抑制由定点操作位置的偏差引起的操作输入的偏差，进一步提高操作性。

至少一个一维操作系统530、540、550也可以在定点区域533A、533B、534A、534B、543A、543B、543C、544A、544B、544C、553A、553B、553C、554A、554B、554C的彼此之间具有忽略定点操作的死区535、545、555。在该情况下，通过在定点区域之间设置死区535、545、555，能够抑制定点区域的误选择，进一步提高操作性。

多个定点区域533A、533B、534A、534B、543A、543B、543C、544A、544B、544C、553A、553B、553C、554A、554B、554C的宽度W1、W2、W11、W12、W13、W21、W22、W23也可以随着从基准点531、542侧远离而变大。在该情况下，操作者容易直观地识别定点区域和标量之间的关系。

至少一个操作图像512还可以包括第一旋转工具图像523及第二旋转工具图像524，第一旋转工具图像523及第二旋转工具图像524用于输入使前端部12旋转的指令，指令生成部330还可以具有第一旋转指令生成部333和第二旋转指令生成部334，第一旋转指令生成部333和第二旋转指令生成部334按照对第一旋转工具图像523及第二旋转工具图像524的输入，生成第二坐标系C2上的前端部12的旋转指令。在该情况下，前端部12的姿势也可以在第二坐标系C2上指定。因此，对进一步提高操作性是有效的。

多关节臂20也可以包括多个关节31、32、33、34、35、36，画面输出部313输出画面数据，以在操作输入部311上显示还包含角度指示器513的操作画面500、501、502、503，该角度指示器513将多个关节31、32、33、34、35、36中每一个的角度状态和多个关节31、32、33、34、35、36中每一个的角度限制组合示出。在该情况下，能够在掌握机器人10的可动极限的情况下进行操作。因此，对进一步提高操作性是有效的。

操作设备300还可以包括：校准部351，与对操作输入部311输入对应地执行将第二坐标系C2相对于第一坐标系C1的姿势设置为预先设置的初始姿势的校准；以及未设定通知部352，通知没有通过校准部351执行校准。在该情况下，能够更可靠地提供符合操作者的方向感的操作性。

操作设备300包括：操作输入部311，用于对机器人10进行操作，所述机器人10具有前端部12、基部11以及多关节臂20，所述多关节臂20改变前端部12相对于基部11的位置及姿势；设备姿势检测部321，检测操作输入部311在第一坐标系C1上的姿势，所述第一坐标系C1用于机器人10的控制；坐标旋转部323，与操作输入部311的姿势对应地旋转相对于第一坐标系C1可旋转的第二坐标系C2；指令生成部330，按照对操作输入部311的操作输入，来生成第二坐标系C2上的前端部12的动作指令；指令转换部341，将第二坐标系C2上的前端部12的动作指令转换为第一坐标系C1上的前端部12的动作指令；指令输出部342，根据第一坐标系C1上的前端部12的动作指令，输出用于控制机器人10的控制指令；坐标旋转限制部324，至少对第二坐标系C2绕一个轴线的旋转进行限制。

根据该操作设备300，能够通过与操作输入部311的姿势对应地旋转的第二坐标系C2来输入前端部12的移动指令。因此，能够进行符合操作者的方向感的操作输入。另外，由于对与操作输入部311的姿势对应的第二坐标系C2的旋转方向进行限制，因此抑制了第二坐标系C2的过度旋转。因此，能够抑制因第二坐标系C2的过度旋转而引起的与操作者的方向感的背离。因此，操作设备300对于提高操作性是有效的。

坐标旋转限制部324也可以允许第二坐标系C2绕沿着一个方向的基准轴线RL旋转，同时限制第二坐标系C2绕与基准轴线RL垂直的轴线的旋转。在该情况下，对于操作者来说，进一步抑制了第二坐标系C2的过度旋转。因此，对提高操作性更为有效。

基准轴线RL可以是铅直的。在操作者的方向感中，前后左右根据操作者的朝向而变化，但铅直方向容易变得普遍。根据该性质，通过使基准轴线RL为铅直，能够进行更符合操作者的方向感的操作输入。

操作设备300还可以包括画面输出部313，所述画面输出部313输出画面数据，以在操作输入部311上显示操作画面500、501、503，所述操作画面500、501、503分别包含第一移动工具图像521和第二移动工具图像522，第一移动工具图像521用于输入使前端部12沿着基准轴线RL移动的指令，第二移动工具图像522用于输入使前端部12沿着与基准轴线RL垂直的面移动的指令，指令生成部330可以包括第一移动指令生成部331和第二移动指令生成部332，第一移动指令生成部331按照对第一移动工具图像521的操作输入，生成第二坐标系C2中的前端部12的移动指令，第二移动指令生成部332按照对第二移动工具图像522的操作输入，生成第二坐标系C2中的前端部12的移动指令。在该情况下，按照沿着即使操作输入部的姿势改变也不动的轴线(基准轴线RL)的移动指令与沿着与操作输入部311的姿势对应地旋转的轴线的移动指令，划分工具图像。因此，能够进行更符合操作者的方向感的操作输入。

也可以：当进行了指定第一移动工具图像521内的至少一点的定点操作时，第一移动指令生成部331基于第一移动工具图像521内的该一点的位置，确定前端部12沿着基准轴线RL的移动方向；当进行了指定第二移动工具图像522内的至少一点的定点操作时，第二移动指令生成部332基于第二移动工具图像522内的该一点的位置，确定前端部12沿着与基准轴线RL垂直的面的移动方向。与滑动操作相比，通过定点操作进行输入，不容易在操作者的认识和输入内容之间产生偏差。因此，对提高操作性更为有效。另外，关于沿着基准轴线RL的移动指令，能够进行一维的操作输入，关于与基准轴线RL垂直的面内的移动指令，能够进行二维的操作输入。因此，能够进行更符合操作者的方向感的输入。

第一移动工具图像521也可以包括沿着一条绘制线532绘制的一个一维操作系统530，该一维操作系统530与在第二坐标系C2上沿着基准轴线RL设定的一条移动线ML3对应，第二移动工具图像522可以包括分别沿着相互交叉的多条绘制线541、551绘制的多个一维操作系统540、550，该多个一维操作系统540、550分别与多条移动线ML1、ML2对应，该多条移动线ML1、ML2在第二坐标系C2上被设定为在垂直于基准轴线RL的面内相互交叉，当进行了指定第一移动工具图像521的一维操作系统530的至少一点的定点操作时，第一移动指令生成部331在与该一维操作系统530对应的移动线ML3上，根据该一维操作系统530内的该一点的位置来确定移动方向；当进行了指定第二移动工具图像522的多个一维操作系统540，550中的任一个一维操作系统540、550的至少一点的定点操作时，第二移动指令生成部332在与该一维操作系统540、550对应的移动线ML1、ML2上，根据该一维操作系统540、550内的该一点的位置来确定移动方向。在该情况下，根据操作输入，能够使操作者更明确地识别前端部12向与基准轴线RL垂直的面内的哪个方向移动。

操作画面503还可以包含指示移动指令的标量的量设定工具图像610，第一移动指令生成部331及第二移动指令生成部332根据对量设定工具图像610的输入，确定移动指令的标量。此时，使用与操作图像512不同的操作图像输入标量。因此，能够抑制输入过大标量。

操作画面502还可以包括用于输入使前端部12旋转的指令的第一旋转工具图像523及第二旋转工具图像524，指令生成部320还可以具有第一旋转指令生成部333和第二旋转指令生成部334，所述第一旋转指令生成部333和第二旋转指令生成部334按照对第一旋转工具图像523及第二旋转工具图像524输入，生成第二坐标系C2上的前端部12的旋转指令。在该情况下，前端部12的姿势也能够通过第二坐标系C2指定，因此对进一步提高操作性是有效的。

多关节臂20也可以包括多个关节31、32、33、34、35、36，画面输出部313可以输出画面数据，以在操作输入部311上显示还包含角度指示器513的操作画面500、501、502、503，该角度指示器513将多个关节31、32、33、34、35、36中每一个的角度状态和多个关节31、32、33、34、35、36中每一个的角度限制组合示出。在该情况下，能够在掌握机器人10的可动极限的情况下进行操作。因此，对进一步提高操作性是有效的。

操作设备300还可以具有：对限制模式和自由模式进行切换的模式切换部325，在限制模式中，通过坐标旋转限制部324对第二坐标系C2的旋转进行限制；在自由模式中，不通过坐标旋转限制部324对第二坐标系C2的旋转进行限制。在该情况下，能够根据操作者的需要灵活地适应。

操作设备300还可以包括：校准部351，与对操作输入部311输入对应地执行将第二坐标系C2相对于第一坐标系C1的姿势设置为预先设置的初始姿势的校准；未设定通知部352，在没有通过校准部351设定初始姿势的情况下，通知未设定初始姿势。在这种情况下，能够更可靠地提供符合操作者的方向感的操作性。

还可以具有姿势计算部322，在坐标旋转部323限制第二坐标系C2绕一个轴线的旋转的情况下，所述姿势计算部322基于由设备姿势检测部321检测出的信息，计算操作输入部311绕与该一个轴线垂直的轴线旋转的旋转角度，指令生成部330也可以根据操作输入部311绕与该一个轴线垂直的轴线旋转的旋转角度来确定动作指令的标量。在该情况下，由于能够有效地活用操作输入部311的姿势信息，因此对进一步提高操作性是有效的。

以上，对实施方式进行了说明，但本发明不必然限定于上述方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。

符号说明

10、机器人；11、基部；12、前端部；20、多关节臂；31、32、33、34、35、36、关节；100、控制系统；200、控制器；300、操作设备；311、操作输入部；321、设备姿势检测部；323、坐标旋转部；324、坐标旋转限制部；330、指令生成部；333、第一旋转指令生成部(旋转指令生成部)；334、第二旋转指令生成部(旋转指令生成部)；341、指令转换部；342、指令输出部；351、校准部；352、未设定通知部；500、501、502、503、操作画面；512、操作图像；513、角度指示器；521、第一移动工具图像；522、第二移动工具图像；530、540、550、一维操作系统；531、542、基准点；532、541、551、绘制线；533A、533B、534A、534B、543A、543B、543C、544A、544B、544C、553A、553B、553C、554A、554B，554C、定点区域；535、545、555死区；C1、第一坐标系；C11、X轴；C12、Y轴；C13、Z轴；C2、第二坐标系；C21、X轴；C22、Y轴；C23、Z轴；ML1、ML2、ML3、移动线；W1、W2、W11、W12、W13、W21、W22、W23、宽度。

Claims (14)

1.一种操作设备，包括：

操作输入部，用于操作机器人，所述机器人具有前端部和多关节臂，所述多关节臂改变所述前端部的位置和姿势；

设备姿势检测部，检测第一坐标系上的所述操作输入部的姿势，所述第一坐标系用于所述机器人的控制；

坐标旋转部，与所述操作输入部的姿势对应地旋转相对于所述第一坐标系可旋转的第二坐标系；

指令生成部，按照对所述操作输入部的操作输入，生成所述第二坐标系上的所述前端部的动作指令；

指令转换部，将所述第二坐标系上的所述前端部的动作指令转换为所述第一坐标系上的所述前端部的动作指令；

指令输出部，根据所述第一坐标系上的所述前端部的动作指令，输出用于控制所述机器人的控制指令；以及

坐标旋转限制部，至少对所述第二坐标系绕一个轴线的旋转进行限制，

所述坐标旋转限制部允许所述第二坐标系绕沿着一个方向的基准轴线的旋转，并且限制所述第二坐标系绕与所述基准轴线垂直的轴线的旋转。

2.如权利要求1所述的操作设备，其中，

所述基准轴线是铅直的。

3.如权利要求1或2所述的操作设备，其中，还包括画面输出部，输出画面数据，以在所述操作输入部上显示操作画面，所述操作画面分别包含第一移动工具图像和第二移动工具图像，所述第一移动工具图像用于输入使所述前端部沿着所述基准轴线移动的指令，所述第二移动工具图像用于输入使所述前端部沿着与基准轴线垂直的面移动的指令，

所述指令生成部包括：

第一移动指令生成部，按照对所述第一移动工具图像的操作输入，生成所述第二坐标系上的所述前端部的移动指令；以及

第二移动指令生成部，按照对所述第二移动工具图像的操作输入，生成所述第二坐标系上的所述前端部的移动指令。

4.如权利要求3所述的操作设备，其中，

当进行了指定所述第一移动工具图像内的至少一点的定点操作时，所述第一移动指令生成部基于所述第一移动工具图像内的该一点的位置，来确定所述前端部沿着所述基准轴线的移动方向；

当进行了指定所述第二移动工具图像内的至少一点的定点操作时，所述第二移动指令生成部基于所述第二移动工具图像内的该一点的位置，来确定所述前端部沿着与所述基准轴线垂直的面的移动方向。

5.如权利要求4所述的操作设备，其中，

所述第一移动工具图像包括沿着一条绘制线绘制的一个一维操作系统，该一维操作系统与在所述第二坐标系上沿着所述基准轴线设定的一条移动线相对应，

所述第二移动工具图像包括分别沿着相互交叉的多条绘制线绘制的多个一维操作系统，该多个一维操作系统分别与多条移动线对应，所述多条移动线在所述第二坐标系上被设定为在垂直于所述基准轴线的面内相互交叉，

当进行了指定所述第一移动工具图像的所述一维操作系统的至少一点的定点操作时，所述第一移动指令生成部在与该一维操作系统对应的移动线上，根据该一维操作系统内的该一点的位置来确定所述移动方向；

当进行了指定所述第二移动工具图像的所述多个一维操作系统中的任一个一维操作系统的至少一点的定点操作时，所述第二移动指令生成部在与被进行所述定点操作的一维操作系统对应的移动线上，根据被进行所述定点操作的一维操作系统内的该一点的位置来确定所述移动方向。

6.如权利要求3所述的操作设备，其中，

所述操作画面还包括量设定工具图像，所述量设定工具图像指示移动指令的标量；

所述第一移动指令生成部和所述第二移动指令生成部根据对所述量设定工具图像的输入，来确定所述移动指令的标量。

7.如权利要求3所述的操作设备，其中，

所述操作画面还包含旋转工具图像，所述旋转工具图像用于输入使所述前端部旋转的指令，

所述指令生成部还具有旋转指令生成部，所述旋转指令生成部按照对所述旋转工具图像的输入，生成所述第二坐标系上的所述前端部的旋转指令。

8.如权利要求3所述的操作设备，其中，

所述多关节臂包括多个关节，

所述画面输出部输出所述画面数据，以在所述操作输入部上显示包含角度指示器的所述操作画面，所述角度指示器组合示出所述多个关节中每一个的角度状态和所述多个关节中每一个的角度极限。

9.如权利要求3所述的操作设备，还包括：

模式切换部，对限制模式和自由模式进行切换，所述限制模式是通过所述坐标旋转限制部对所述第二坐标系的旋转进行限制的模式，所述自由模式是不通过所述坐标旋转限制部对所述第二坐标系的旋转进行限制的模式。

10.如权利要求1或2所述的操作设备，还包括：

校准部，与对所述操作输入部的输入对应地，执行将所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的姿势设为预先设定的初始姿势的校准；以及

未设定通知部，在没有通过所述校准部设定所述初始姿势的情况下，通知没有设定所述初始姿势。

11.如权利要求1或2所述的操作设备，还包括姿势计算部，当所述坐标旋转部限制所述第二坐标系绕一个轴线的旋转时，所述姿势计算部基于通过所述设备姿势检测部检测出的信息，来计算所述操作输入部绕与该一个轴线垂直的轴线旋转的旋转角度，

所述指令生成部根据所述操作输入部绕与该一个轴线垂直的轴线旋转的旋转角度，来确定所述动作指令的标量。

12.一种控制系统，包括：

权利要求1至11中任一项所述的操作设备；以及

控制器，根据所述控制指令来控制所述机器人，以通过所述多关节臂使所述前端部动作。

13.一种控制方法，包括：

在用于对具有前端部和改变所述前端部的位置和姿势的多关节臂的机器人进行操作的操作设备中，

检测第一坐标系上的所述操作设备的操作输入部的姿势，所述第一坐标系用于所述机器人的控制；

与所述操作输入部的姿势对应地旋转相对于所述第一坐标系可旋转的第二坐标系；

按照对所述操作输入部的操作输入，生成所述第二坐标系上的所述前端部的动作指令；

将所述第二坐标系上的所述前端部的动作指令转换为所述第一坐标系上的所述前端部的动作指令；

根据所述第一坐标系上的所述前端部的动作指令，输出用于控制所述机器人的控制指令；以及

至少对所述第二坐标系绕一个轴线的旋转进行限制，允许所述第二坐标系绕沿着一个方向的基准轴线的旋转，并且限制所述第二坐标系绕与所述基准轴线垂直的轴线的旋转。

14.一种存储介质，存储有使操作设备执行控制方法的程序，所述操作设备用于操作机器人，所述机器人具有前端部和改变所述前端部的位置和姿势的多关节臂，所述控制方法包括：

检测第一坐标系上的所述操作设备的操作输入部的姿势，所述第一坐标系用于所述机器人的控制；

与所述操作输入部的姿势对应地旋转相对于所述第一坐标系可旋转的第二坐标系；

按照对所述操作输入部的操作输入，生成所述第二坐标系上的所述前端部的动作指令；

将所述第二坐标系上的所述前端部的动作指令转换为所述第一坐标系上的所述前端部的动作指令；

根据所述第一坐标系上的所述前端部的动作指令，输出用于控制所述机器人的控制指令；以及

至少对所述第二坐标系绕一个轴线的旋转进行限制，允许所述第二坐标系绕沿着一个方向的基准轴线的旋转，并且限制所述第二坐标系绕与所述基准轴线垂直的轴线的旋转。

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