JP2003275975A - マスタスレーブ情報伝達システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報提供者のマスタマニピュレータの動作を
ユーザのマスタマニピュレータの動作に反映させること
で、ユーザが情報提供者の実行する操作方法を獲得でき
るようにする。 【解決手段】 情報提供者側２のマスタマニピュレータ
４ａ及びスレーブマニピュレータ３と、ユーザ側のマス
タマニピュレータ４ｂ〜４ａを通信回線で接続し、前記
情報提供者のマスタマニピュレータ４ａの操作によりス
レーブマニピュレータ３を作動させ、その時得られたデ
ータからユーザ側のマスタマニピュレータ４ｂ〜４ａ及
びスレーブマニピュレータ３ａを動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、マスタスレ
ーブシステムにおけるロボットやマニピュレータを制御
する、または、作業の教示をする際、熟練者のマスタマ
ニピュレータ操作によるスレーブロボットまたはスレー
ブマニピュレータ制御技術を習得し、マスターマニピュ
レータの機差や個人の感覚量の差異を低減することで、
安全かつ短時間でマスタスレーブシステムを運用可能と
したマスタスレーブ情報伝達システム及び方法に関し、
たとえば、製造業での汎用ロボット、汎用マニピュレー
タの制御方法、教示方法の習得、他者への伝達、また、
教示方法や、制御方法をサービスとして提供するための
システムなどへの応用が可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】製造業等における汎用自動組立ロボット
やマニピュレータの位置決め、教示はティーチングプレ
イバック方式や位置誤差をセンサフィードバックで補正
するなどの方法で実施されている。しかし、ティーチン
グペンダントなどを操作し、数値入力やカーソルでの動
作指示では操作性が悪い他、動作を直感的に理解しにく
い面がある。

【０００３】また、遠隔手術、細胞操作の研究、ヒュー
マノイドロボットの操作や災害対策ロボットなど自動化
が不可能、人では直接触れることのできない対象物の操
作、人が入り込めないまたは人と同一の動作を遠隔で行
うテレオペレーション技術ではマスタスレーブ技術が応
用され、各種研究機関でも進められている。

【０００４】他にマスタスレーブ技術を応用した組立ロ
ボット等の教示も研究されている。マスタスレーブにお
いて、マスタマニピュレータとスレーブマニピュレータ
の個々の動作姿勢、力覚量を伝達することが重要であ
り、力覚、触覚などの感覚量はハプティクスの分野で研
究されている。

【０００５】特許第３１３６１７２号（マスタスレーブ
マニピュレータ）には、マスタスレーブマニピュレータ
において、マスタアーム先端にかかる力およびトルクを
検出し、マスタアーム先端にかかる力変動がある閾値以
下である場合、マスタアーム、スレーブアーム両者を停
止させることが記載されている。

【０００６】特開平６−２１４６５２号公報（操縦装
置）には、体格が異なる作業者による操作でも、マスタ
アームの位置を変更可能とし、作業者の体格に合せた位
置関係に調整して操作性に個人差が生じないようにする
ことが記載されている。

【０００７】特開２０００−３９９１０号公報（ロボッ
ト作業情報発信方法及び装置）には、ロボットの作業実
行または教示実行に必要なロボット情報及びセンサ情報
を大量かつリアルタイムにインターネット／イントラネ
ットへセンサ情報毎になど優先順位をつけて情報間を関
連付けて発信することが記載されている。

【０００８】特開２００１−１６５６３号公報（３次元
共有仮想空間表示方法、３次元共有仮想空間通信システ
ム及び仮想会議システム並びにそのための利用者端末プ
ログラムを記録した記録媒体）には、３次元コンピュー
タグラフィクスにより描画される仮想空間に、ユーザの
顔画像を表示して参加する形態とし、音声情報、映像情
報、移動情報等を入力することにより、仮想空間内のオ
ブジェクトを移動したり、会話をすることで仮想会議を
可能とすることが記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】マスタスレーブを応用
したロボットやマニピュレータの制御は、双方向で力情
報やトルク情報を伝達し、それに基づく作業反力の知
覚、力の制御を行っている。 画像情報、音声情報の認
識が知覚する人によってほとんど差異が生じないのに比
べ、力覚、触覚などの情報は個人差が大きく、データと
して表現または複数の人の間で共有するのは困難であ
る。マスタマニピュレータの操作性の違いは感覚量のみ
ならず、操作者の体格などでも大きく差が生じる。

【００１０】また、マニピュレータの複雑な軌道や、軟
弱部材の把持など熟練を要する作業はマスタスレーブシ
ステム操作を熟知しているのとしていないのとでは、マ
ニピュレータの軌道を描く際の安全性、作業のスピード
・安定性等に大きな差異が生じる。そのほか、操作訓練
用のマスタマニピュレータを用いて操作方法を習得する
等の場合、実機の操作時にマニピュレータの公差、セン
サの感度ばらつきなど機差がある場合も想定され、実機
で操作訓練をするのが望ましい。

【００１１】これまでマスタスレーブによるロボット、
マニピュレータの操作に関する発明は、前記特許第３１
３６１７２号では、マスタアーム先端にかかる力変動が
ある閾値を超えないとき停止状態と判断してスレーブア
ームの動作を停止させるものであるが、人がマスタアー
ムに加える力には個人差が生じるため閾値決定や動作の
安定性が図れないことが考えられる。また、人の体格の
差異を解消するための発明として、前記特開平６−２１
４６５２号公報では、マスタアームの位置を可変とする
ものがあるが、これは手首の動きなど操作範囲の小さい
場合に限定的に有効であり、ロボットやマニピュレータ
の教示などには向かない。ロボットやマニピュレータの
操作、教示などの場合、広い操作範囲、多自由度を要す
るため、マスタマニピュレータ側の操作範囲に個人の体
格の差異を解消するためには、操作範囲を狭める必要
と、マスタマニピュレータの狭められた操作範囲に対応
したスレーブマニピュレータ動作範囲自体の変更や縮尺
の変更、動作分解能の変更が必要となる。

【００１２】インターネットなどのネットワークを用い
たロボット制御に関しては、前記特開２０００−３９９
１０号公報にあるように、センサ情報、ロボット情報を
インターネット／イントラネットで監視し、チューニン
グなどを遠隔で行うというものであるが、再教示やチュ
ーニングは仮の位置決めがある程度なされていることが
想定され、微妙なずれ量などのチューニングをセンサ信
号により行うことは可能であると解するが、初期セッテ
ィング時の教示にまでは及ばない。また、台数が多くな
り携わる人が多くなれば、それだけ共有化した操作性の
向上が望まれる。

【００１３】ネットワークを介した情報の複数人での共
有化では、前記特開２００１−１６５６３号公報に記載
してあるような、仮想会議システム等が代表的と考えら
れる。この公報に記載の発明において環境内のものに触
れる、掴むなどの動作が入る場合は、ハプティックデバ
イスからの感覚量の機差、個人の感覚の差異の解消が課
題となる。

【００１４】以上の他にも、マスタスレーブシステムを
バイラテラル制御で実行する研究や、ひとつのマスタマ
ニピュレータに複数台のロボットを接続して１箇所で操
作可能としているものなどが見受けられる。

【００１５】しかし、マスタマニピュレータとスレーブ
マニピュレータ間の繰り返し精度を向上させても、人と
機械の両方に不確定な要素を含んでいるため操作者がマ
スタマニピュレータの操作ひいてはスレーブマニピュレ
ータの操作を習熟する必要がある。また、複数のスレー
ブマニピュレータ操作を少数の担当者が実行する場合、
担当者の作業負荷が増大することが考えられる。

【００１６】以上のことを鑑み、本発明では、マスタマ
ニピュレータを相互に接続することにより、習熟者の操
作技能を共有化することが可能となるマスタスレーブ情
報伝達システムと、マスタマニピュレータ操作者の個人
差を解消することが可能となるマスタスレーブ情報伝達
方法及び習熟者の操作技能を任意に確認することが可能
なマスタスレーブ情報伝達サービスの提供方法を提供す
ることを目的とする。

【００１７】更に、請求項１の発明では、通信回線でマ
スタマニピュレータを複数台と１又は複数台のスレーブ
マニピュレータを接続し、マスタマニピュレータ操作を
習熟している情報提供者のマスタマニピュレータの動作
を他のマスタマニピュレータの動作に反映させること
で、情報提供者以外のユーザが情報提供者の実行する操
作方法を獲得できるマスタスレーブ情報伝達システムを
提供することを目的とする。

【００１８】請求項２の発明では、請求項１の目的に加
え、実際に目前にスレーブマニピュレータが無くても画
像表示手段上のスレーブマニピュレータの動作を目視で
確認しながら、または情報提供者側にスレーブマニピュ
レータがある場合は情報提供者が注視している点を共有
して、情報提供者のマスタマニピュレータ操作方法を獲
得できるマスタスレーブ情報伝達システムを提供するこ
とを目的とする。

【００１９】請求項３の発明では、請求項２の目的に加
え、３次元視覚で仮想的に目前にスレーブマニピュレー
タがあるような状態での動作を確認できるマスタスレー
ブ情報伝達システムを提供することを目的とする。

【００２０】請求項４の発明では、請求項１の目的に加
え、情報提供者が複数人、複数の場所にいる場合、随時
情報提供者のマスタマニピュレータに接続することが可
能となる、または、最初の情報提供者が情報受け取り側
となってユーザのマスタマニピュレータ操作時の軌道や
作業を確認することが可能となる、または、情報提供者
のマスタマニピュレータ操作方法を習熟した以前のユー
ザが、ＬＡＮ等のネットワークを用いて情報提供者とし
て他のユーザに操作方法を伝達することを可能とするマ
スタスレーブ情報伝達システムを提供することを目的と
する。

【００２１】請求項５の発明では、請求項１の目的に加
え、情報提供者のマスタマニピュレータ操作やスレーブ
マニピュレータ軌道や作業手順をファイル化し、情報提
供者のマスタマニピュレータが動作していなくても、ユ
ーザが繰り返し実行したいときにそのファイルデータを
もとに、軌道や作業の確認をすることを可能とするマス
タスレーブ情報伝達システムを提供することを目的とす
る。

【００２２】請求項６の発明では、請求項５の目的に加
え、ユーザが確認したいスレーブマニピュレータの動作
及びマスタマニピュレータの操作の軌道作業手順を任意
に選択することを可能とするマスタスレーブ情報伝達シ
ステムを提供することを目的とする。

【００２３】請求項７の発明では、請求項１の目的に加
え、情報提供者がマスタマニピュレータを操作するのと
同様の動作をするために、ユーザがマスタマニピュレー
タにどれくらいの力を加えれば動作するか実際に確認し
てマスタマニピュレータの操作方法を理解することを可
能とするマスタスレーブ情報伝達システムを提供するこ
とを目的とする。

【００２４】請求項８の発明では、請求項７の目的に加
え、ユーザにマスタマニピュレータが停止している状態
からどの方向に力を加えて動作させるかを表示し、軌道
を確認することを可能とするマスタスレーブ情報伝達シ
ステムを提供することを目的とする。

【００２５】請求項９の発明では、請求項１の目的に加
え、ユーザ側の習熟度に合せて、ユーザのマスタマニピ
ュレータの速度を変更することで、無理なくマスタマニ
ピュレータの操作方法を理解することを可能とするマス
タスレーブ情報伝達システムを提供することを目的とす
る。

【００２６】請求項１０の発明では、請求項１の目的に
加え、マスタマニピュレータの操作範囲をユーザの体格
に合せ、マスタマニピュレータの動作範囲とスレーブマ
ニピュレータの動作範囲の比から分解能等の比率を変更
することで、マスタマニピュレータの操作性を向上する
ことを可能とするマスタスレーブ情報伝達システムを提
供することを目的とする。

【００２７】請求項１１の発明では、ＩＤを有するユー
ザのみが情報提供者の保有するマスタマニピュレータ操
作データにアクセスして、ユーザのマニピュレータの操
作確認をすることを可能としたマスタスレーブ情報伝達
方法を提供することを目的とする。

【００２８】請求項１２の発明では、ＩＤを保有するユ
ーザのスレーブマニピュレータを情報提供者が操作する
ことで、ユーザ固有の環境における、マスタマニピュレ
ータの操作方法ひいてはスレーブマニピュレータの操作
方法を理解することを可能としたマスタスレーブ情報伝
達方法を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、情報
提供者のマスタマニピュレータと、一または複数のユー
ザのマスタマニピュレータと、情報提供者及び又はユー
ザ側に設けられた一または複数のスレーブマニピュレー
タと、該前記情報提供者のマスタマニピュレータの操作
及び作業による各軸にかかる反力、姿勢、移動量等のデ
ータを検出するセンシング手段と、前記マスタマニピュ
レータと前記スレーブマニピュレータを各々制御または
信号を入出力・演算する個別のコントロール手段と、前
記マスタマニピュレータのコントロール手段と前記スレ
ーブマニピュレータのコントロール手段を通信回線で接
続する情報伝達手段とを有し、前記情報提供者のマスタ
マニピュレータの操作により前記センシング手段により
得られたデータから前記ユーザのマスタマニピュレータ
及びスレーブマニピュレータを動作させることを特徴と
したものである。

【００３０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、スレーブマニピュレータを撮像する画像入力手段
と、該スレーブマニピュレータの画像を該情報伝達手段
により伝達して情報提供者及びユーザが該画像を視認可
能とする画像表示手段を有し、マスタマニピュレータの
動作に合せてスレーブマニピュレータの動作を確認可能
とすることを特徴としたものである。

【００３１】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記画像入力手段を２台以上用い、情報提供者及び
ユーザが該画像を３次元的に視認可能とすることを特徴
としたものである。

【００３２】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、複数のマスタマニピュレータのなかで情報提供者を
切り替える手段を有することを特徴としたものである。

【００３３】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、情報提供者のマスタマニピュレータの動作軌道デー
タ及び反力など作業データを保存するメモリ手段を有す
ることを特徴としたものである。

【００３４】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、ユーザが任意の動作軌道データ及び作業データを選
択し、読み出せることを特徴としたものである。

【００３５】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、情報提供者のマスタマニピュレータの前記センシン
グ手段により得られたデータから、ユーザのマスタマニ
ピュレータ各軸のトルクを決定し、該トルクを閾値とし
て閾値以上の力を加えることでユーザのマスタマニピュ
レータの軌道及び作業を決定することを特徴としたもの
である。

【００３６】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、ユーザのマスタマニピュレータを動作させる方向を
表示する手順を有することを特徴としたものである。

【００３７】請求項９の発明は、請求項１の発明におい
て、情報提供者のマスタマニピュレータの動作速度と、
ユーザのマスタマニピュレータの動作速度を可変とする
ことを特徴としたものである。

【００３８】請求項１０の発明は、請求項１の発明にお
いて、ユーザのマニピュレータの動作範囲を規定する手
順と、該マニピュレータの動作範囲及び動作分解能の縮
尺を変更する手順を有することを特徴としたものであ
る。

【００３９】請求項１１の発明は、ユーザにＩＤを発行
する手順と、ＩＤ承認により通信回線を通してユーザが
情報提供者のマスタマニピュレータ動作データを検索す
る手順と、情報提供者のマスタマニピュレータの動作を
ユーザのマスタマニピュレータに出力する手順と、情報
提供者側に設置されているスレーブマニピュレータの動
作を確認する手順を有することを特徴としたものであ
る。

【００４０】請求項１２の発明は、ユーザにＩＤを発行
する手順と、ＩＤ承認により通信回線を通してユーザの
マスタマニピュレータ及びユーザ側のスレーブマニピュ
レータと情報提供者のマスタマニピュレータを接続する
手順と、情報提供者がユーザ側のスレーブマニピュレー
タの動作を確認しながら操作する手順と、該スレーブマ
ニピュレータの動作をユーザがユーザ側のマスタマニピ
ュレータ動作で確認する手順を有することを特徴とした
ものである。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を説明
するための構成図で、例えば、図１に示すように、イン
ターネット１に接続された情報提供者サイト２の端末５
ａはロボットコントローラやセンシングデータの演算用
に用いる。端末５ａに接続されたスレーブマニピュレー
タ３は各軸Ｊ₁〜Ｊ₆にトルクセンサと回転角度検知エン
コーダ、先端把持部の力覚センサ等を保有し、各軸のト
ルク検出量、把持部の作業反力による力覚量は端末５ａ
に格納される。情報提供者サイト２のマスタマニピュレ
ータ４ａは端末５ａに接続され、また、マスタマニピュ
レータ４ａは、各軸Ｊ₁〜Ｊ₆にはトルクセンサと回転角
度検知エンコーダ、操作者の把持するマスタマニピュレ
ータ先端部には把持力検知センサを保有し、各軸のトル
ク、把持力、各軸の回転角度は端末５ａに格納される。

【００４２】同様に、インターネット１に接続されたユ
ーザサイトのマスタマニピュレータ４ｂ〜４ｄ、端末５
ｂ〜５ｄも情報提供者サイト２のマスタマニピュレータ
４ａ、端末５ａと同一のトルクセンサ、回転角度検知エ
ンコーダ等を保有する。マスタマニピュレータ４ａ〜４
ｄは操作者からの力による各軸のトルク量や回転角度を
検知すると共に、トルク量、回転角度を与えると、姿勢
を各軸のトルク量、回転角度に合せるように動作するモ
ータコントローラボード（アクチュエータ）を保有す
る。情報提供者サイト２のマスタマニピュレータ４ａを
操作することにより、スレーブマニピュレータ３に各軸
の駆動量を伝達し、スレーブマニピュレータ３は動作を
実行する。また、情報提供者サイト２の端末に格納され
たマスタマニピュレータ４ａの各軸にかかるトルク量、
回転角度、把持力がインターネット１を介して、複数の
ユーザサイトの端末５ｂ〜５ｄに伝達される。端末５ｂ
〜５ｄで受け取ったマスタマニピュレータ４ａの各軸の
トルク量、回転角度、把持力から、ユーザサイトのマス
タマニピュレータ４ｂ〜４ｄに出力し、マスタマニピュ
レータ４ｂ〜４ｄは、各軸のトルク量、回転角度により
動作する。ユーザはマスタマニピュレータ４ｂ〜４ｄの
動作を、マスタマニピュレータ４ｂ〜４ｄ先端の把持部
を把持することにより軌道、作業等を理解することが可
能となる。ここで、ユーザがユーザ各自のマスタマニピ
ュレータにマスタマニピュレータの動作時のトルク以上
の負荷を加えた場合は、マスタマニピュレータはトルク
の制御等は行わなくても動作を停止して、負荷量が下が
れば、所定角度、トルク量で動作を再継続するだけで軌
道、作業を理解するには十分である。

【００４３】また、情報提供者側のスレーブマニピュレ
ータ３をビデオカメラ等の画像入力機器で撮像し、イン
ターネット回線１を介して送受信することにより、スレ
ーブマニピュレータを所有しないユーザでも情報提供者
側のスレーブマニピュレータ３の動作を端末画面で確認
しながら、遠隔で各自のマスタマニピュレータの操作方
法を習得できる。一方、スレーブマニピュレータ３ａを
所有するユーザは各々のスレーブマニピュレータ３ａの
動作を確認しながら操作方法を習熟することが可能とな
る。

【００４４】例えば、情報提供者側のスレーブマニピュ
レータ３を撮像する画像入力手段と、該スレーブマニピ
ュレータ３の画像を情報伝達手段により伝達して情報提
供者及びユーザが該画像を視認可能とする画像表示手段
とを設け、マスタマニピュレータ４ａの動作に合せてス
レーブマニピュレータ３の動作を確認可能とするように
すれば、図２に示すように、各サイトの端末５ｅにスレ
ーブロボットの画像をリアルタイムで表示することがで
きる。

【００４５】更に、例えば、画像入力手段を２台以上設
け、左右２台以上のカメラでスレーブマニピュレータ３
を撮像し、各ユーザサイトの端末に、２台のカメラから
の映像を時分割で表示するようにし、表示の時分割に同
期したシャッタ式のメガネで端末を見ることにより、左
右の画像を各々左右の目で視認することで３次元的にス
レーブマニピュレータの動作を確認することができる。

【００４６】更に、例えば、複数のマスタマニピュレー
タのなかで情報提供者を切り替える手段を設け、各サイ
トの端末内でトルク量や回転角度、力覚量をインターネ
ットから入力するのか、情報提供者としてインターネッ
トへ出力するのかを決定し、入力の際はトルク量、回転
角度、力覚量のデータをマスタマニピュレータの各軸へ
伝達してマスタマニピュレータを動作させ、出力の際
は、マスタマニピュレータの各軸のトルク量、回転角
度、力覚量をセンシングして出力するようにすることも
できる。

【００４７】更には、例えば、情報提供者のマスタマニ
ピュレータの動作軌道データ及び反力など作業データを
保存するメモリ手段を設け、情報提供者のマスタマニピ
ュレータの動作軌道データとして各軸のトルク量、回転
角度、力覚量を時系列で、人が検知する感覚量として保
存することにより、約１０００Ｈｚのリフレッシュレー
トで保存を実行することができる。

【００４８】更に、例えば、ユーザが任意の動作軌道デ
ータ及び作業データを選択し、読み出せるようにするこ
とにより、ユーザサイトの端末画面にマスタマニピュレ
ータとスレーブマニピュレータの機種や確認したい動作
を選択するためのメニューを表示し、ユーザが選択した
マスタマニピュレータのタイプ、スレーブマニピュレー
タのタイプ、動作データを組み合わせて、ユーザのマス
タマニピュレータにデータを伝達し、操作を実行するこ
とができる。

【００４９】更に、例えば、情報提供者のマスタマニピ
ュレータのセンシング手段により得られたデータから、
ユーザのマスタマニピュレータ各軸のトルクを決定し、
該トルクを閾値として閾値以上の力を加えることでユー
ザのマスタマニピュレータの軌道及び作業を決定するこ
とにより、情報提供者のマスタマニピュレータの動作デ
ータから各軸にかかるトルク量のセンシングデータをユ
ーザのマスタマニピュレータの各軸のトルク量とし、同
時にユーザのマスタマニピュレータの各軸にかかるトル
ク量をセンシングすることで、ユーザはそのトルク量以
上の力を加えたときにユーザのマスタマニピュレータが
動作しはじめるようにサーボを調整することができる。

【００５０】更に、例えば、ユーザのマスタマニピュレ
ータを動作させる方向を表示する手順を設けることによ
り、図３に示すように、各ユーザの端末５ｆに力を加え
る方向を示す矢印をハイライトさせることで、動作方向
を示すことができる。

【００５１】更に、例えば、情報提供者のマスタマニピ
ュレータの動作速度と、ユーザのマスタマニピュレータ
の動作速度を可変とすることにより、ユーザのマスタマ
ニピュレータを数１０ｍｍから１００ｍｍ程度の距離を
数段回のスピードで移動させることにより、ユーザがマ
スタマニピュレータの速度を確認し、上限速度を決定す
ることができる。

【００５２】更に、例えば、ユーザのマニピュレータの
動作範囲を規定する手順と、該マニピュレータの動作範
囲及び動作分解能の縮尺を変更する手順を設けることに
より、図４に示すように、予め情報提供者側のマスタマ
ニピュレータの操作範囲６ａを決定しておき、図４に示
すように、ユーザが腕等を動かして、マスタマニピュレ
ータ４ｅを操作できる最も広い範囲６ｂを規定し、その
範囲内で、図５に示すように、情報提供者のマスタマニ
ピュレータの操作範囲とその範囲がすべて入る領域６ｃ
との比率で、ユーザのマスタマニピュレータの動作分解
能などを規定することができる。

【００５３】更に、例えば、ユーザにＩＤを発行する手
順と、ＩＤ承認により通信回線を通してユーザが情報提
供者のマスタマニピュレータ動作データを検索する手順
と、情報提供者のマスタマニピュレータの動作をユーザ
のマスタマニピュレータに出力する手順と、情報提供者
側に設置されているスレーブマニピュレータの動作を確
認する手順を有することにより、第３者が情報提供者サ
イトにアクセスする際、マスタマニピュレータの操作方
法情報を取得目的であれば、ＩＤを有するかいなかの認
証を行い、ＩＤを有するユーザのみにアクセスを許可
し、また、情報提供者サイトのスレーブマニピュレータ
の動作を確認する際は、スレーブマニピュレータが他の
ユーザに使用されていないときのみ、占有可能とする。
なお、入手したいマスタマニピュレータの操作データ及
びスレーブマニピュレータの動作データの容量やスレー
ブマニピュレータの占有時間に課金や時間制限等の条件
を設ける。

【００５４】更に、例えば、ユーザにＩＤを発行する手
順と、ＩＤ承認により通信回線を通してユーザのマスタ
マニピュレータ及びユーザ側のスレーブマニピュレータ
と情報提供者のマスタマニピュレータを接続する手順
と、情報提供者がユーザ側のスレーブマニピュレータの
動作を確認しながら操作する手順と、該スレーブマニピ
ュレータの動作をユーザがユーザ側のマスタマニピュレ
ータ動作で確認する手順を有することにより、ユーザＩ
Ｄの認証により通信回線を接続し情報提供者がマスタマ
ニピュレータを操作することで、ユーザサイトのスレー
ブマニピュレータを操作する。情報提供者のマスタマニ
ピュレータの動作に合せて、ユーザのマスタマニピュレ
ータが動作することで、スレーブマニピュレータの動作
軌道の設定を習熟者である情報提供者に委任することが
でき、同時にユーザはその軌道、作業をマスタマニピュ
レータの動作と共に確認、理解することが可能となる。
なお、動作に関してマニピュレータの動作データの容量
に比例し、時間に反比例する課金や時間制限等の条件を
設ける。

【００５５】以上に説明したように、本発明は、基本的
には、マスターは人が操作する側、スレーブはロボット
等操作される側となるが、マスタスレーブは逆も成り立
つ（例えば、マスタマニピュレータとスレーブマニピュ
レータが同一の構造（サイズは違っても）をしていれ
ば）ので、マニピュレータが時にはマスタマニピュレー
タで、時にはスレーブマニピュレータとしての役割を担
うことにより、情報を提供する側、される側のどちらに
もなることができる。

【００５６】例えば、ロボットが２台あったときに、第
１のロボットを人手により形や姿勢を変えた場合、第２
のロボットがその動きどおりに動いて、第１のロボット
と同一の形や姿勢をとる。この場合、第１のロボットが
マスタマニピュレータで、第２のロボットがスレーブマ
ニピュレータとなる。別にマスタマニピュレータがロボ
ットの形状と違い、ハンドルのようなもの、ジョイステ
ィックのようなものでも、第２のロボットに動きを示せ
ばいいので、マスタマニピュレータとしている。

【００５７】逆に、第２のロボットが上記の動きを教示
データとして記憶すれば、その動きどおりに動作し、そ
の動作を、第１のマニピュレータに伝達すれば、マスタ
マニピュレータだったものがスレーブマニピュレータ的
に動き、その動きを操作者は体感できる。３台あった場
合を想定すると、その第３のロボットがユーザ側のマス
タマニピュレータとして、情報提供者側の操作感をユー
ザのマスタマニピュレータに伝達する、またはユーザの
マスタマニピュレータを操作した場合、情報提供者側の
マスタおよびスレーブマニピュレータにその動作が表現
され、それが正しい動作だったかどうかを情報提供者が
判断するなどが考えられる。

【００５８】また、マスタマニピュレータの操作感を体
感するのに、ユーザは情報提供者側のスレーブマニピュ
レータ（例えば、ロボット）の動作をモニタ等で見なが
ら可能としたり（例えば、購入前）、ユーザ自身が所有
しているスレーブマニピュレータを見ながら（このとき
は情報提供者がユーザ側のスレーブをモニタ等で見なが
ら）ユーザ自身の環境で体感することが可能となる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によると、マスタマニピュレータ
の操作に習熟した情報提供者の操作手順や、どこに力を
加えているか、どこから力が加わっているかなどをユー
ザが自分の環境で体感することで、感覚の個人差や機差
を解消して理解、習熟することが可能となる。

【００６０】更に、マスタマニピュレータの操作による
スレーブマニピュレータの動作を目視で確認しながら、
マスタマニピュレータの操作方法を理解、習熟すること
が可能となる。

【００６１】更に、３次元的に目視で確認することによ
り奥行き方向のマスタマニピュレータ操作感覚及びスレ
ーブマニピュレータの３次元的動作を確認しながら、マ
スタマニピュレータ操作方法を理解、習熟することが可
能となる。

【００６２】また、情報提供者が変わっても、情報発信
元を変更して、習熟者のマスタマニピュレータ操作方法
を伝達することが可能となる。

【００６３】また、一度保存した情報提供者のマスタマ
ニピュレータ操作手順などのデータを、情報提供者のマ
スタマニピュレータが通信回線に接続されていなくて
も、繰り返し再現して、ユーザがマスタマニピュレータ
の操作方法の理解、習熟することが可能となる。

【００６４】更には、ユーザが任意の操作や作業のデー
タを読み出し、確認して、マスタマニピュレータ操作方
法の再確認等を可能とする。

【００６５】また、ユーザがマスタマニピュレータを操
作するために実際に加えるべき力を体感して、マスタマ
ニピュレータの操作方法を理解、習熟することが可能と
なる。

【００６６】更には、ユーザが力を加える方向を試行錯
誤しなくても、停止している状態からどの方向に力を加
えたらいいかを示すことで、マスタマニピュレータの操
作方法の時間を短縮して理解、習熟することが可能とな
る。

【００６７】また、ユーザが最初から習熟者の速い動き
についていけなくても、習熟度に合せて、ユーザのマス
タマニピュレータの速度を早くしていくことが可能とな
り、マスタマニピュレータの操作方法を安全かつ余裕を
もって理解、習熟することが可能となる。

【００６８】また、情報提供者とユーザのマスタマニピ
ュレータのサイズが異なる、ユーザの体格に個人差があ
る等の場合にユーザが操作可能な範囲で情報提供者と同
様の操作、作業を実施することが可能となる。

【００６９】また、情報提供者のマスタマニピュレータ
操作データにアクセス権限を持っているユーザに、情報
提供者側のスレーブマニピュレータを一定時間貸し出
し、データを再現することで、ユーザがマスタマニピュ
レータの操作方法を再確認することが可能となる。ま
た、新たにユーザに加わる人への訓練の環境を貸し出す
などで、アクセス時間や読み出したデータ容量・データ
数などに課金するシステムとしてビジネスモデルを構築
することが可能となる。

【００７０】また、情報提供者とマスタマニピュレータ
及びスレーブマニピュレータ提供者が同一の場合、メン
テナンスや教示サービスなどのビジネスモデルを構築す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を説明するための構成図で
ある。

【図２】 各サイトの端末にスレーブロボットの画像を
リアルタイムで表示することを示す図である。

【図３】 各ユーザの端末に力を加える方向を示す矢印
をハイライトさせることで、動作方向を示す図である。

【図４】 予め情報提供者側のマスタマニピュレータの
操作範囲を決定しておき、ユーザが腕等を動かして、マ
スタマニピュレータを操作できる最も広い範囲を規定す
ることを示す図である。

【図５】 情報提供者のマスタマニピュレータの操作範
囲とその範囲がすべて入る領域との比率でユーザのマス
タマニピュレータの動作分解能などを規定することを示
す図である。

【符号の説明】

１…インターネット、２…情報提供者サイト、３，３ａ
…スレーブマニピュレータ、４ａ〜４ｅ…マスタマニピ
ュレータ、５ａ〜５ｆ…端末、６ａ〜６ｃ…マスタマニ
ピュレータ操作範囲。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渕上 明弘 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 3C007 AS06 JS03 JS07 JT06 JT07 JT10 JU12 JU13 KS33 KT03 KT06 LS02 LS13 MT01 MT15

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報提供者のマスタマニピュレータと、
   一または複数のユーザのマスタマニピュレータと、情報
   提供者側及び又はユーザ側に設けられた一または複数の
   スレーブマニピュレータと、該前記情報提供者のマスタ
   マニピュレータの操作及び作業による各軸にかかる反
   力、姿勢、移動量等のデータを検出するセンシング手段
   と、前記マスタマニピュレータと前記スレーブマニピュ
   レータを各々制御または信号を入出力・演算する個別の
   コントロール手段と、前記マスタマニピュレータのコン
   トロール手段と前記スレーブマニピュレータのコントロ
   ール手段を通信回線で接続する情報伝達手段とを有し、
   前記情報提供者のマスタマニピュレータの操作により前
   記センシング手段により得られたデータから前記ユーザ
   のマスタマニピュレータ及びスレーブマニピュレータを
   動作させることを特徴としたマスタスレーブ情報伝達シ
   ステム。
2. 【請求項２】 スレーブマニピュレータを撮像する画像
   入力手段と、該スレーブマニピュレータの画像を該情報
   伝達手段により伝達して情報提供者及びユーザが該画像
   を視認可能とする画像表示手段を有し、マスタマニピュ
   レータの動作に合せてスレーブマニピュレータの動作を
   確認可能とすることを特徴とした請求項１記載のマスタ
   スレーブ情報伝達システム。
3. 【請求項３】 前記画像入力手段を２台以上用い、情報
   提供者及びユーザが該画像を３次元的に視認可能とする
   ことを特徴とした請求項２記載のマスタスレーブ情報伝
   達システム。
4. 【請求項４】 複数のマスタマニピュレータのなかで情
   報提供者を切り替える手段を有することを特徴とした請
   求項１記載のマスタスレーブ情報伝達システム。
5. 【請求項５】 情報提供者のマスタマニピュレータの動
   作軌道データ及び反力など作業データを保存するメモリ
   手段を有することを特徴とした請求項１記載のマスタス
   レーブ情報伝達システム。
6. 【請求項６】 ユーザが任意の動作軌道データ及び作業
   データを選択し、読み出せることを特徴とした請求項５
   記載のマスタスレーブ情報伝達システム。
7. 【請求項７】 情報提供者のマスタマニピュレータの前
   記センシング手段により得られたデータから、ユーザの
   マスタマニピュレータ各軸のトルクを決定し、該トルク
   を閾値として閾値以上の力を加えることでユーザのマス
   タマニピュレータの軌道及び作業を決定することを特徴
   とした請求項１記載のマスタスレーブ情報伝達システ
   ム。
8. 【請求項８】 ユーザのマスタマニピュレータを動作さ
   せる方向を表示する手順を有することを特徴とした請求
   項７記載のマスタスレーブ情報伝達システム。
9. 【請求項９】 情報提供者のマスタマニピュレータの動
   作速度と、ユーザのマスタマニピュレータの動作速度を
   可変とすることを特徴とした請求項１記載のマスタスレ
   ーブ情報伝達システム。
10. 【請求項１０】 ユーザのマニピュレータの動作範囲を
    規定する手順と、該マニピュレータの動作範囲及び動作
    分解能の縮尺を変更する手順を有することを特徴とした
    請求項１記載のマスタスレーブ情報伝達システム。
11. 【請求項１１】 ユーザにＩＤを発行する手順と、ＩＤ
    承認により通信回線を通してユーザが情報提供者のマス
    タマニピュレータ動作データを検索する手順と、情報提
    供者のマスタマニピュレータの動作をユーザのマスタマ
    ニピュレータに出力する手順と、情報提供者側に設置さ
    れているスレーブマニピュレータの動作を確認する手順
    を有することを特徴としたマスタスレーブ情報伝達方
    法。
12. 【請求項１２】 ユーザにＩＤを発行する手順と、ＩＤ
    承認により通信回線を通してユーザのマスタマニピュレ
    ータ及びユーザ側のスレーブマニピュレータと情報提供
    者のマスタマニピュレータを接続する手順と、情報提供
    者がユーザ側のスレーブマニピュレータの動作を確認し
    ながら操作する手順と、該スレーブマニピュレータの動
    作をユーザがユーザ側のマスタマニピュレータ動作で確
    認する手順を有することを特徴としたマスタスレーブ情
    報伝達方法。