JP2004017186A - ロボットの遠隔操作システム - Google Patents

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Ken Onishi
大西 献
Naoto Kawauchi
川内 直人
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Abstract

【課題】ロボットの遠隔操作が専用の操作器レスで低コストで容易に行え、しかも双方向操作が可能なロボットの遠隔操作システムを提供する。
【解決手段】操作ロボット5と、該操作ロボット5と離隔された被操作ロボット1と、これら操作及び被操作ロボットに内蔵されて操作者9により手動で制御された操作ロボット5の動作と同じ動作をインターネット10を介して被操作ロボット1に反映させる制御装置4,8とを備えた。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内でユーザの生活を補助・支援するためのロボット(生活支援ロボット又は介護ロボットとも言う)の遠隔操作システムに関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
近年、家事や介護などといった日常生活を支援するというロボットの実用化への要望は、ますます高くなってきている。特に、核家族化や小子化に伴う主婦の負担の増大や、高齢化に伴う介護需要の増加によって、ロボットを導入したいと願う者は極めて多い。
【0003】
そして、例えば離れた土地に住んでいる親子が同型又は同種のロボットをそれぞれ導入することが予測される。この場合、相互のロボットを遠隔操作することで、その有効利用を図りたくなるのは、必然である。
【0004】
ところで、ロボットを遠隔操作する場合、従来は、原子炉設備等における産業用ロボットに見られるようにマスタースレーブのマスターを操作したり、タッチパネル付ディスプレイやパソコン等の専用の操作器で操作したりしている。
【0005】
ところが、マスターや専用の操作器はプログラムの作成等でコスト高になり、また操作に熟練を要すると共に設置スペースも必要であることから、価格や動作環境に制約を受ける前述した生活支援ロボット等には到底採用できない。特に、互いに離隔して同型又は同種のロボットが2台ある場合には、それぞれにマスターや専用の操作器を備えるのは、コストやスペースの面で非常に無駄が多くなる。
【0006】
本発明は、このような実情に鑑み提案されたもので、ロボットの遠隔操作が専用の操作器レスで低コストで容易に行え、しかも双方向操作が可能なロボットの遠隔操作システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係るロボットの遠隔操作システムは、操作ロボットと、該操作ロボットと離隔された被操作ロボットと、これら操作及び被操作ロボットに内蔵されて操作者により手動で制御された操作ロボットの動作と同じ動作を通信ネットワークを介して被操作ロボットに反映させる制御装置とを備えたことを特徴とする。
【0008】
また、前記被操作ロボットに動作環境を撮影するカメラを設けると共に前記操作ロボット側に前記カメラによる映像信号を前記通信ネットワークを介して受信して映し出すモニタを設けたことを特徴とする。
【0009】
また、前記通信ネットワークはインターネットであることを特徴とする。
【0010】
また、前記制御装置は、前記操作ロボットで前記被操作ロボットを遠隔操作する遠隔制御部と、これら操作及び被操作ロボットを自律的に動作させる自律制御部と、前記遠隔制御部と自律制御部とを外部切換信号又は内部信号により切り換える操作切換部とを有することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るロボットの遠隔操作システムを実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【0012】
[第1実施例]
図1は本発明の第1実施例を示す遠隔操作システムの概略構成図、図2は同じく制御ブロック図である。
【0013】
図1において、1は操作される側の被操作ロボットで、頭部1a,胴体部1b,腕部1c,ハンド部1d及び脚部としての車輪1eとから多関節多自由度ロボットを構成している。前記頭部1aにはCCDカメラ等のカメラ2が装着されると共に胴体部1bにはモニタ3が装着される(尚、当該ロボット1では、モニタ3は特に設けなくても良い)。また、胴体部1bにはマイクロコンピュータ等からなる制御装置4とバッテリ(図示せず)が内蔵される。加えて、当該ロボット1にマイクロホン及びスピーカを具備させても良い。また、前記モニタ3は内蔵に代えて外設でも良い。
【0014】
5は操作する側の操作ロボットで、頭部5a,胴体部5b,腕部5c,ハンド部5d及び脚部としての車輪5eとから前記被操作ロボット1と同型又は同種の多関節多自由度ロボットを構成している。前記頭部5aにはCCDカメラ等のカメラ6が装着されると共に胴体部5bにはモニタ7が装着される(尚、当該ロボット5では、カメラ6は特に設けなくても良い)。また、胴体部1bにはマイクロコンピュータ等からなる制御装置8とバッテリ(図示せず)が内蔵される。加えて、当該ロボット5にマイクロホン及びスピーカを具備させても良い。また、前記モニタ7は内蔵に代えて外設でも良い。
【0015】
そして、前記制御装置4と制御装置8により、操作者(オペレータ)9により手動でダイレクトティーチング風に制御された操作ロボット5の動作と同じ動作が通信ネットワークとしてのインターネット10を介して被操作ロボット1に反映されるようになっている(図中矢印の動作指令信号参照)。また、インターネット10を介して被操作ロボット1側のカメラ2(又は操作ロボット5側のカメラ6)が撮影した映像が操作ロボット5側のモニタ7(又は被操作ロボット1側のモニタ3)に映し出されるようになっている(図中矢印のカメラ映像信号参照)。
【0016】
前記制御装置4と制御装置8は、図2に示すように、送受信部(インターフェイス)11a,11bを介してインターネット10に接続される。また、これら制御装置4,8はコンピュータを主体とするものであり、CPU12a,12b、RAM13a,13b、ROM14a,14b、入出力部15a,15b等を備える。
【0017】
前記入出力部15a,15bには、前記カメラ2,6からの映像信号と前記頭部1a,5a、胴体部1b,5b、腕部1c,5c、ハンド部1d,5d、車輪1e,5e等の移動量を検出するロータリーエンコーダ等のセンサ群16a,16bからの動作信号(位置情報)が入力される。また、入出力部15a,15bからは、前記モニタ3,7への映像信号と前記頭部1a,5a、胴体部1b,5b、腕部1c,5c、ハンド部1d,5d、車輪1e,5e等を移動させる駆動モータ等の駆動部17a,17bへの動作信号(駆動信号)が出力される。
【0018】
このように構成されるため、次に本遠隔操作システムの作用を、例えば離れた土地に住んでいる親子の子の家に操作ロボット5が有り、親の家に被操作ロボット1が有る場合について説明する。
【0019】
子が自分の家に居ながら遠隔地に住んでいる親の生活を補助・支援しようと、操作者(オペレータ)9である子が操作ロボット5を手動でダイレクトティーチング風に、例えば腕部5cやハンド部5dを曲げると、これらの動作(位置情報)がセンサ群16bを介して操作ロボット5側の制御装置8に認識される。
【0020】
制御装置8はこれらの動作を、送受信部11bによりインターネット10を介して被操作ロボット1側における制御装置4の送受信部11aに動作指令信号として送信する。
【0021】
この動作指令信号を受信した制御装置4は、同動作指令信号に基づいて駆動部17aを介して被操作ロボット1側の腕部5cやハンド部5dを曲げ、操作ロボット5の動作と同じ動作を被操作ロボット1に反映させる。
【0022】
これにより、遠くに住んでいる例えば手足の不自由な親の介護(物を取ってあげたり、体を起こしてあげたり等)を、被操作ロボット1と操作ロボット5を使用して、子が自分の家に居ながら行うことができる。
【0023】
しかも本実施例では、操作者(オペレータ)9は、被操作ロボット1の動作環境(家の様子や被介護者である親そのもの)を撮影するカメラ2とそれを映し出すモニタ7により、前記動作環境を視認できると共に、同動作環境を見ながら被操作ロボット1を適切に操作して親の介護を行える。この際、被操作ロボット1と操作ロボット5とにマイクロホンとスピーカを装着しておけば、親と子(操作者9)で会話もできる。
【0024】
また、本実施例では、操作ロボット5を手動でダイレクトティーチング風に操作するので、マスターや専用の操作器による操作と比べて操作が容易かつ簡単であると共に、特別の介護用ロボット制御プログラム等を制御装置4,8のROM14a,14bに格納する必要がないなどで低コストで済む。
【0025】
また、通信ネットワークとしてインターネット10を使用しているので、専用回線等を使用せずに簡単にかつ廉価に利用できる。勿論、通信ネットワークとしてイーサネット(登録商標)等のLAN、あるいは公衆回線や専用回線を介して複数のLANが接続されるWAN等を用いても良い。
【0026】
[第2実施例]
図3は本発明の第2実施例を示す遠隔操作システムの制御ブロック図である。尚、本図では操作ロボット側のみ示し、同一構成の被操作ロボット側は省略している。
【0027】
これは、第1実施例における制御装置8(4)に、前述したように操作ロボット5で被操作ロボット1を遠隔操作する遠隔制御部18bと、これら操作及び被操作ロボット5,1を自律的に動作させる自律制御部19bと、前記遠隔制御部18bと自律制御部19bとを外部の切換信号21bにより又は遠隔制御部18bが動作指令信号の有無を判断して内部的に発生させる切換信号により切り換える操作切換部20bとを設けた例である。
【0028】
従って、操作者(オペレータ)9が前述した遠隔制御部18bによる親の介護に代えて操作ロボット5を自分の為に使用したい時は、スイッチや音声入力等の切換信号21bで操作切換部20bを自律制御部19b側に切り換えれば良い。
【0029】
これにより、操作ロボット5を制御装置8(4)のROM14b(14a)に格納されたロボット制御プログラムやRAM13b(13a)に記憶された各種データにより自律的に動作させられる。
【0030】
この結果、ロボットの汎用性を高めると共に有効利用が図れる。
【0031】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、本発明は被操作ロボット及び操作ロボットは1台に限らず、複数台でも良い。また、被操作ロボットを操作ロボットとすると共に操作ロボットを被操作ロボットとして双方向操作を行うようにしても良い。
【0032】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項1に係る発明は、操作ロボットと、該操作ロボットと離隔された被操作ロボットと、これら操作及び被操作ロボットに内蔵されて操作者により手動で制御された操作ロボットの動作と同じ動作を通信ネットワークを介して被操作ロボットに反映させる制御装置とを備えたので、ロボットの遠隔操作が専用の操作器レスで低コストで容易に行え、しかも双方向操作が可能である。
【0033】
本発明の請求項2に係る発明は、前記被操作ロボットに動作環境を撮影するカメラを設けると共に前記操作ロボット側に前記カメラによる映像信号を前記通信ネットワークを介して受信して映し出すモニタを設けたので、操作者はモニタを見ながら適切に被操作ロボットを操作できると共に、動作環境を視認できる。
【0034】
本発明の請求項3に係る発明は、前記通信ネットワークはインターネットであるので、専用回線等を使用せずに簡単にかつ廉価に利用できる。
【0035】
本発明の請求項4に係る発明は、前記制御装置は、前記操作ロボットで前記被操作ロボットを遠隔操作する遠隔制御部と、これら操作及び被操作ロボットを自律的に動作させる自律制御部と、前記遠隔制御部と自律制御部とを外部切換信号又は内部信号により切り換える操作切換部とを有するので、ロボットの汎用性を高めると共に有効利用が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す遠隔操作システムの概略構成図である。
【図2】同じく制御ブロック図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す遠隔操作システムの制御ブロック図である。
【符号の説明】
1 被操作ロボット
1a 頭部
1b 胴体部
1c 腕部
1d ハンド部
1e 車輪
2 カメラ
3 モニタ
4 制御装置
5 操作ロボット
5a 頭部
5b 胴体部
5c 腕部
5d ハンド部
5e 車輪
6 カメラ
7 モニタ
8 制御装置
9 操作者(オペレータ)
10 インターネット
11a,11b 送受信部(インターフェイス)
12a,12b CPU
13a,13b RAM
14a,14b ROM
15a,15b 入出力部
16a,16b センサ群
17a,17b 駆動部
18a,18b 遠隔制御部
19a,19b 自律制御部
20a,20b 操作切換部
21a,21b 切換信号

Claims (4)

  1. 操作ロボットと、該操作ロボットと離隔された被操作ロボットと、これら操作及び被操作ロボットに内蔵されて操作者により手動で制御された操作ロボットの動作と同じ動作を通信ネットワークを介して被操作ロボットに反映させる制御装置とを備えたことを特徴とするロボットの遠隔操作システム。
  2. 前記被操作ロボットに動作環境を撮影するカメラを設けると共に前記操作ロボット側に前記カメラによる映像信号を前記通信ネットワークを介して受信して映し出すモニタを設けたことを特徴とする請求項1記載のロボットの遠隔操作システム。
  3. 前記通信ネットワークはインターネットであることを特徴とする請求項1又は2記載のロボットの遠隔操作システム。
  4. 前記制御装置は、前記操作ロボットで前記被操作ロボットを遠隔操作する遠隔制御部と、これら操作及び被操作ロボットを自律的に動作させる自律制御部と、前記遠隔制御部と自律制御部とを外部切換信号又は内部信号により切り換える操作切換部とを有することを特徴とする請求項1,2又は3記載のロボットの遠隔操作システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7991885B2 (en) 2007-05-09 2011-08-02 Nec Corporation Remote operation system, server, remotely operated device, remote operation service providing method
JP2017052013A (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 学校法人早稲田大学 複腕移動ロボット
JP2019101971A (ja) * 2017-12-07 2019-06-24 カシオ計算機株式会社 見守りロボット、見守り方法及びプログラム

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