JP2010067133A - 操作装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の移動に伴って操縦者が受ける力に起因して操作装置に誤った指示が入力されること。
【解決手段】ジョイスティック１０（操作装置５０）は、ロボットを操作する操作装置である。ジョイスティック１０は、操縦者によって把持されるレバー１２を備え、レバー１２は、レバー１２が直接的又は間接的に取り付けられるアーム部材３０に交差する軸線を回転軸として回動可能である。レバー１２には、ロボットの空間移動を操作するコントロールボタン１３が設けられている。ロボットの空間移動を操作するコントロールボタン１３をレバー１２に設ける。レバー１２に設けられたコントロールボタン１３の操作によってロボットに対して空間移動を指示することができる。ロボットの移動に伴って操縦者が受ける力に起因してジョイスティック１０に誤った移動指示が入力されることを抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、操作装置及び移動体に関する。

近年、様々な用途で活用が見込まれるロボットが注目されている。例えば、楽器演奏等のアミューズメントを提供するパートナーロボット、被介護者に介護を提供するパートナーロボット、及び生産ラインの生産を手助けするロボットが注目されている。

ロボットは、操縦者の指示に基づいて又は自立的に空間を移動する。前者の場合、一般的に、操縦者は、操作装置を操作することによりロボットの空間移動を操作する。なお、操作装置は、ロボット本体に設けられる場合もあれば、ロボット本体とは別体として設けられる場合もある。また、ロボットには、操縦者が実際に搭乗するタイプもあれば、操縦者が実際に搭乗しないタイプもある。特許文献１には、操縦者がロボットに搭乗する搭乗型ロボットが開示されている。
特開２００５−１８６６５０号公報

ところで、ロボットは、平坦な平面を移動する場合ばかりではなく、凸凹のある平面を移動する場合がある。このような非平坦面をロボットが移動する場合、凸凹部分でロボットに揺れが生じたり、ロボットが所定方向に傾いたりする場合がある。ロボットに操縦者が搭乗している場合、ロボットに生じた揺れや傾きは搭乗中の操縦者も受ける。操縦者が操作装置を操作している状態のとき、ロボットの揺れ又は傾きにより操縦者自身も揺れ又は傾くと、操縦者の意図に沿わない移動指示が操作装置に誤って入力されてしまうおそれがある。操作装置に誤入力が生じると、操縦者の意図に沿わない内容でロボットが動作してしまい、ロボットの信頼性が低下してしまうおそれがある。

このように、移動体の移動に伴って操縦者が受ける力に起因して操作装置に入力され得る誤入力によって移動体の信頼性が低下してしまうことを抑制することが強く望まれている。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、移動体の移動に伴って操縦者が受ける力に起因して操作装置に誤った指示が入力されることを抑制することを目的とする。

本発明に係る操作装置は、移動体を操作する操作装置であって、操縦者によって把持される把持部を備え、前記把持部は、当該把持部が直接的又は間接的に取り付けられるベース部材に交差する軸線を回転軸として回動可能であり、前記把持部には、前記移動体の空間移動を操作する操作子が設けられている。

移動体の空間移動を操作する操作子を把持部に設ける。把持部に設けられた操作子の操作によって移動体に対して空間移動を指示することができる。移動体の移動に伴って操縦者が受ける力に起因して操作装置に誤った移動指示が入力されることを抑制することができる。

前記操作子は、前記操縦者の指による押圧に応じて、前記移動体に対する移動指示を前記操縦者から受ける、と良い。

前記操作子は、前記操縦者の親指によって押圧可能な位置に設けられている、と良い。

前記把持部は、前記操縦者から見て実質的に球状の部材であって、前記把持部に形成された相対的に曲率半径が大きい載置面によって、前記操縦者の親指の載置位置が決定される、と良い。

前記移動体の進行方向に交差する平面内で前記把持部は回動する、と良い。

前記把持部は、少なくとも前記移動体の進行方向に沿って傾動不能である、と良い。

前記把持部の回動に基づいて、前記移動体の全体的又は部分的な回動が制御される、と良い。

前記把持部は、軸体を介して前記ベース部材に取り付けられ、前記軸体は、少なくとも前記移動体の進行方向に沿って傾動不能である、と良い。

前記把持部には、前記移動体の移動速度を減速させる他の操作子が設けられている、と良い。

前記他の操作子は、前記操縦者の薬指及び／又は小指によって押圧可能な位置に設けられている、と良い。

前記ベース部材は、基端と先端間に屈曲部を有し、前記把持部は、前記屈曲部よりも先端側の位置で前記ベース部材に対して直接的又は間接的に取り付けられる、と良い。

本発明に係る移動体は、上述のいずれかの操作装置を備える。

移動体は、前記把持部の回動に応じて、その場に居ながら回転可能な回転部を有する、と良い。前記回転部には前記操縦者が搭乗可能である、と良い。

本発明によれば、移動体の移動に伴って操縦者が受ける力に起因して操作装置に誤った指示が入力されることを抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。

［第１の実施形態］
以下、図１乃至図１２を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、ロボットの構成を示す概略的な模式図である。図２は、操作装置の概略的な斜視図である。図３は、操作装置の概略的な内側面図である。図４は、操作装置の概略的な外側面図である。図５は、操縦者側から見た操作装置の概略的な側面図である。図６は、レバーの回動を示す側面図である。図７は、レバーの把持方法を示す模式図である。図８は、レバーの操作方法を示す模式図である。図９は、ロボットの動作モードを示す表である。図１０は、コントロールボタンの操作方法を示す説明図である。図１１は、ロボットのシステム構成を示す概略的なブロック図である。図１２は、ロボットの動作を説明するための概略的なフローチャートである。

図１に示すように、ロボット（移動体）１００は、椅子部（回転部）９０、ベース部９１、及び一対の車輪９２を有する。なお、椅子部９０には、操作装置５０が一体的に取り付けられている。

ロボット１００は、操縦者２００が搭乗可能な倒立２輪型の移動体である。ロボット１００は、移動時、操縦者２００による操作に応じて、自立的に起立姿勢となり、２輪にて空間内を移動する。なお、ロボット１００は、操縦者２００による指示に基づかずに、予め定められたルールに基づいて自立的に空間内を移動することもできる。

椅子部９０は、中空の筐体内に様々な装置（各種のセンサ、信号処理回路、電源、リンク機構、コンピュータ等）が組み込まれて形成される。操縦者２００による操作装置５０の操作に応じて、椅子部９０は、ベース部９１に対して回動可能（回転可能）である。なお、ベース部９１に対する椅子部９０の取り付け方法は任意である。例えば、回転軸（Ｙ軸に沿って延在する軸）の一端に椅子部９０を取り付け、駆動源（例えば、電気モーター等）からリンク機構を介して伝達される駆動力に応じて左又は右に椅子部９０をベース部９１に対して回動可能とすれば良い。

ベース部９１は、中空の筐体内に様々な装置（例えば、車輪９２が両端に取り付けられたドライブシャフト、上端に椅子部９０が取り付けられた回転軸、駆動源、リンク機構等）が内蔵されて形成される。

車輪９２は、操縦者２００による操作装置５０の操作に応じて、前方又は後方に回転する。なお、車輪９２は、共通の回転軸（Ｘ軸に沿って延在する軸）の両端に取り付けられており、駆動源からリンク機構を介して伝達される駆動力に応じて前方又は後方に回転する。

図２に、操作装置５０の概略的な斜視図を示す。図２に示すように、操作装置５０は、アーム部材（ベース部材）３０、ジョイスティック（操作装置）１０、モード選択スイッチ５〜８、及び連結部６０を有する。なお、操作装置５０自体が操作装置として機能すると共に、ジョイスティック１０自体も操作装置として機能する。

アーム部材３０は、側面視してＬ字状の部材であり、基部３１、屈曲部３２、及び起立部３３を有する。基部３１は、操縦者２００から見て前方に延在する。起立部３３は、基部３１の先端から上方に延在する。屈曲部３２は、基部３１と起立部３３間に形成され、両者を互いに連結する。なお、アーム部材３０は、中空の筐体であり、様々な電子部品（圧力センサ、圧力センサの制御回路、配線部品等）を内蔵する。

基部３１の基端には、上述の連結部６０が設けられている。連結部６０には、ボルトが挿通される孔が形成されている。アーム部材３０の連結部６０と椅子部９０の連結部（不図示）間をボルト・ナット等の通常の連結部品で連結させることによって、操作装置５０は椅子部９０に対して取り付けられる。

起立部３３の側面３３ａには、上述のモード選択スイッチ（以下、単にスイッチとも呼ぶ場合がある）５〜８が設けられている。

モード選択スイッチ５〜８は、押釦スイッチ又は圧力センサにより形成される。操縦者２００によるモード選択スイッチ５〜８の選択に応じてロボット１００の動作モードが決定される。ここでは、ロボット１００は、４つの動作モードを有する。これに応じて、４つのモード選択スイッチ５〜８が設けられている。１つ目の動作モードは、高速移動モードであり、スイッチ５が割り当てられている。２つ目は、低速移動モードであり、スイッチ６が割り当てられている。３つ目は、着地モードであり、スイッチ７が割り当てられている。４つ目は、自動操縦モードであり、スイッチ８が割り当てられている。

操縦者２００がスイッチ５を押圧すると、ロボット１００は高速移動モードになる。このとき、ロボット１００は、一定の方向に向かって所望の速度で前進又は後進する。操縦者２００がスイッチ６を押圧すると、ロボット１００は低速移動モードになる。このとき、ロボット１００は、操縦者２００が指示する任意の方向に向かって一定速度（低速）で移動する。操縦者２００がスイッチ７を押圧すると、ロボット１００は着地モードになる。このとき、ロボット１００は、自立的な姿勢の維持を停止して地面に着地する。操縦者がスイッチ８を押圧すると、ロボット１００は自動操縦モードになる。このとき、ロボット１００は、予め定められたルールに基づいて操縦者２００による操作によらずに自立的に空間内を移動する。

起立部３３の側面３３ａには、上述のジョイスティック１０が設けられている。ここで、図３乃至６を参照しつつ、ジョイスティック１０の構成について説明する。

図３乃至６に示すように、ジョイスティック１０は、連結軸（軸体）１１、レバー（把持部）１２、コントロールボタン（操作子）１３、及びブレーキボタン（操作子）１４を有する。

なお、図３乃至５は、操縦者２００によりレバー１２が回動されていない通常状態を示す。図６は、操縦者２００によりレバー１２が回動された状態を示す。図６（ａ）は、レバー１２が内側に３０度回転された状態を示す。図６（ｂ）は、レバー１２が外側に３０度回転された状態を示す。

ジョイスティック１０は、連結軸１１を介してアーム部材３０に取り付けられている。なお、一般的なジョイスティックとは異なり、ジョイスティック１０は、アーム部材３０に対して傾倒不能（傾動不能）に取り付けられている。

連結軸１１は、起立部３３から操縦者２００の手前に延在する中空の棒状部材である。連結軸１１は、電子部品、リード配線等を内部に収納する。なお、連結軸１１は、金属が加工されて又は樹脂が金型成型されて製造される。連結軸１１は、アーム部材３０に対して傾倒不能に取り付けられている。

レバー１２は、連結軸１１の先端に取り付けられている。レバー１２は、中空の球状体である。レバー１２は、電子部品（圧力センサ、リード配線等）を内部に収納する。レバー１２は、樹脂が金型成型されて製造される。

コントロールボタン１３は、レバー１２の内側面の上方部分に設けられている。コントロールボタン１３の操作に応じて、ロボット１００は空間内を移動する。コントロールボタン１３は、操縦者２００の親指により押圧されることが可能な位置に設けられている。

ブレーキボタン１４は、レバー１２の下面に設けられている。ブレーキボタン１４の押え込みに応じて、移動中のロボット１００は減速し、最終的に停止する。ブレーキボタン１４は、操縦者２００の薬指及び小指により押圧されることが可能な範囲に設けられている。

図５に示すように、レバー１２は、操縦者２００から見て、部分的に曲率半径が異なる球状体である。レバー１２の内側面には、操縦者２００の親指が載置される載置面１２ａが形成されている。載置面１２ａは、他の部分と比較して相対的に曲率半径が大きく、実質的に平坦な面である。載置面１２ａの形成によって操縦者２００の親指の配置位置が決定される。

載置面１２ａには、上方に向かって隆起している凸部１２ｂが形成されている。これによって操縦者２００の親指の移動範囲を効果的に規制することができる。なお、載置面１２ａの外側には、コントロールボタン１３が隣接して設けられている。

また、レバー１２には、曲面１２ａが形成されている。曲面１２ｄを設けることによって、手のサイズが小さい操縦者２００が操縦時に受ける負担を低減することができる。なお、操縦者２００によるレバー１２の把持方法については、図７及び図８を参照して後述する。

図６に示すように、レバー１２は、移動体の進行方向ｚ軸に交差するＸＹ平面内にて回動することができる。

図７に模式的に示すように、操縦者２００は、右手でジョイスティック１０をワイン持ちする。すなわち、人差指と中指で連結軸１１を挟んで、指及び手のひらでレバー１２を包み込む。このとき、操縦者２００は、親指でコントロールボタン１３を押圧することができる。操縦者２００は、薬指と小指でブレーキボタン１４を押圧することができる。

上述のように載置面１２ａを形成することによって、操縦者２００は、レバー１２の形状から親指の配置位置を感覚的に理解することができる。これによって、操縦者２００に対する事前教育の負担を低減することができる。

上述の位置にブレーキボタン１４を配置することによって、操縦者２００は、右手でレバー１２を強く握り締めることでロボット１００を減速又は停止させることができる。急にロボット１００を減速又は停止させる必要が生じたとき、ヒトは感覚的に手を握り締める傾向がある。ヒトの通常の操作感覚に合致する位置にブレーキボタン１４を配置することによって、ジョイスティック１０の操作性を向上させることができる。

上述の位置にコントロールボタン１３を配置することによって、操縦者２００は、載置面１２ａに載置した状態の親指を、載置面１２ａの隣にあるコントロールボタン１３上に移動するだけで、ロボット１００の空間移動をコントロールすることができる。操縦者２００は、親指の移動によって操作状態に移行することができるため、比較的短時間に操作状態に復帰することができる。また、親指の移動によって操作状態に移行することができるため、操作状態への復帰時に特に身体的に無理な負担が生じることもない。これによって、ジョイスティック１０の操作性を向上させることができる。

図８を参照してレバー１２の回動について説明する。レバー１２の回転軸である軸線ＡＸは、レバー１２が連結軸１１を介して取り付けられたアーム部材３０によって軸支された状態にある。なお、軸線ＡＸは、アーム部材に交差する。操縦者２００は、レバー１２を把持した状態で右手を内側に回転させることで、レバー１２を左回転させる。同様に、操縦者２００は、レバー１２を把持した状態で右手を外側に回転させることで、レバー１２を右回転させる。操縦者２００によるレバー１２の回動によって、レバー１２は連結軸１１及びアーム部材３０に対して回動する。レバー１２の回動によって、椅子部９０（図１参照）の回動が制御される。なお、レバー１２は、ロボット１００の進行方向（Ｚ軸方向）に交差する平面内で回動する。椅子部９０は、ロボット１００の進行方向に平行なＸＺ平面内で回動する。

図７及び８から明らかなように、操縦者２００の腕（上肢）の回転軸とレバー１２の回転軸が一致している。換言すると、操縦者２００の腕の回転軸とレバー１２の回転軸とが、実質的に同軸上に設定されている。これによって、操縦者２００が受ける身体的な負担を低減しつつ、安定したレバー１２の回動を実現することができる。

図９を参照して、ロボット１００の動作モードについて説明する。上述の高速モードのとき、操縦者２００は、ロボット１００を所望の速度で前進又は後進させるため、コントロールボタン１３を操作する。具体的には、操縦者２００は、コントロールボタン１３を操作して、速度アップ又は速度ダウンを指示する。上述の低速移動モードのとき、操縦者２００は、ロボット１００を所望の方向に移動させるため、コントロールボタン１３を操作する。具体的には、操縦者２００は、コントロールボタン１３を操作して、ロボット１００に移動方向を指示する。

図１０を参照してコントロールボタン１３の操作方法について説明する。なお、コントロールボタン１３の内部には、圧力センサが組み込まれている。これによって、コントロールボタン１３をどの方向に向けて押圧しているのかを検出することができる。なお、圧力センサの具体的な構成及び具体的な組み込み方式は任意である。

まず、上述の高速移動モードのときについて説明する。

コントロールボタン１３を前方に押圧することによって、ロボット１００は前方へ移動を開始する（例えば、移動速度１ｋｍ/ｈ）。その後、コントロールボタン１３を前方に再び押圧することによって、ロボット１００の移動速度がアップする（例えば、移動速度２ｋｍ/ｈ）。同様の原理によって、ロボット１００の移動速度を更に速めることができる。ロボット１００が前方に移動している状態で、その移動速度を遅くしたい場合は、コントロールボタン１３を後方に押圧すれば良い。移動速度２ｋｍ/ｈで前方に移動しているロボット１００の移動速度を１ｋｍ/ｈに減速させる場合には、操縦者２００は、コントロールボタン１３を後方に押圧すれば良い。移動速度１ｋｍ/ｈで前方に移動しているロボット１００を停止させる場合には、操縦者２００は、コントロールボタン１３を後方に押圧すれば良い。

コントロールボタン１３を後方に押圧することによって、ロボット１００は後方へ移動を開始する（例えば、移動速度１ｋｍ/ｈ）。その後、コントロールボタン１３を後方に再び押圧することによって、ロボット１００の移動速度がアップする（例えば、移動速度２ｋｍ/ｈ）。同様の原理によって、ロボット１００の移動速度を速めることができる。ロボット１００が後方に移動している状態で、その移動速度を遅くしたい場合は、コントロールボタン１３を前方に押圧すれば良い。移動速度２ｋｍ/ｈで後方に移動しているロボット１００の移動速度を１ｋｍ/ｈに減速させる場合には、操縦者２００は、コントロールボタン１３を前方に押圧すれば良い。移動速度１ｋｍ/ｈで後方に移動しているロボット１００を停止させる場合には、操縦者２００は、コントロールボタン１３を前方に押圧すれば良い。

次に、上述の低速移動モードのときについて説明する。

コントロールボタン１３を任意の方向（例えば、前、右斜め前、右、右斜め後ろ、後、左斜め後、左、左斜め上）に押圧することによって、コントロールボタン１３が受けた方向にロボット１００を低速（例えば、１ｋｍ/ｈ）で移動させることができる。

次に、図１１を参照して、ロボット１００のシステム構成について説明する。図１１に示すように、ロボット１００は、モード選択部７１、回転検出部７２、移動方向検出部７３、シフト指示検出部７４、ブレーキ指示検出部７５、メインコントローラ７６、駆動制御部７７、及び駆動機構７８を有する。

モード選択部７１、回転検出部７２、移動方向検出部７３、シフト指示検出部７４、及びブレーキ指示検出部７５の各出力信号Ｓｉｇ＿１〜Ｓｉｇ＿５は、メインコントローラ７６に接続される。メインコントローラ７６の出力は、駆動制御部７７に接続される。駆動制御部７７の出力は、駆動機構７８に接続される。

モード選択部７１は、操縦者２００が選択した動作モードをメインコントローラ７６に伝達する。例えば、操縦者２００がスイッチ５を押圧した場合には、モード選択部７１は、動作モードとして高速移動モードが選択されたことをメインコントローラ７６に伝達する。メインコントローラ７６は、モード選択部７１から伝達される動作モードに応じた指示を駆動制御部７７に出力する。なお、モード選択部７１の具体的な構成は任意である。上述のモード選択スイッチ５〜８の各出力をＡ/Ｄ変換してメインコントローラ７６に出力するようにモード選択部７１を形成すれば良い。

回転検出部７２は、レバー１２の回転方向及び回転量を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。レバー１２が右回転した場合、回転検出部７２は、レバー１２の回転方向と回転量をメインコントローラ７６に伝達する。なお、回転検出部７２の具体的な構成は任意である。アブソリュートエンコーダ等の電子部品を活用することによって回転検出部７２を形成すると良い。

移動方向検出部７３は、操縦者２００により指示されたロボット１００の移動方向を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。なお、移動方向検出部７３の動作説明は、図１０で説明した低速移動モード時の説明に対応する。

操縦者２００がコントロールボタン１３を右に押圧すると、移動方向検出部７３は、ロボット１００を右に移動させるという指示を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。そして、メインコントローラ７６は、駆動制御部７７にロボット１００を右側へ移動させることを指示する。そして、駆動制御部７７は、メインコントローラ７６からの指示に応じて、ロボット１００が右側へ移動するように駆動機構７８を制御する。なお、メインコントローラ７６は、モード選択部７１から伝達されるモードが低速移動モードのとき、移動方向検出部７３から伝達される検出結果に応じた信号を駆動制御部７７に出力する。これ以外のモードのとき、メインコントローラ７６は、移動方向検出部７３を非活性状態にセットする。

シフト指示検出部７４は、操縦者２００により指示されたロボット１００の移動方向及び速度を検出し、この結果をメインコントローラ７６に伝達する。なお、シフト指示検出部７４の動作説明は、図１０で説明した高速移動モード時の説明に対応する。また、メインコントローラ７６は、シフト指示検出部７４の検出結果に応じて駆動制御部７７を制御する。駆動制御部７７は、シフト指示検出部７４の検出結果に応じて駆動機構７８を制御する。

操縦者２００がコントロールボタン１３を前に押圧すると、シフト指示検出部７４は、ロボット１００を前方に１ｋｍ/ｈで移動させるという指示を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。この状態で、操縦者２００がコントロールボタン１３を再度前方に押圧すると、シフト指示検出部７４は、ロボット１００を前方に２ｋｍ/ｈで移動させるという指示を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。なお、この状態で、操縦者２００がコントロールボタンを後方に押圧すると、シフト指示検出部７４は、ロボット１００を２ｋｍ/ｈから１ｋｍ/ｈに減速させるという指示を検出し、この結果をメインコントローラ７６に伝達する。

操縦者２００がコントロールボタン１３を後に押圧すると、シフト指示検出部７４は、ロボット１００を後方に１ｋｍ/ｈで移動させるという指示を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。この状態で、操縦者２００がコントロールボタン１３を再度後方に押圧すると、シフト指示検出部７４は、ロボット１００を後方に２ｋｍ/ｈで移動させるという指示を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。なお、この状態で、操縦者２００がコントロールボタンを前方に押圧すると、シフト指示検出部７４は、ロボット１００を２ｋｍ/ｈから１ｋｍ/ｈに減速させるという指示を検出し、この結果をメインコントローラ７６に伝達する。

ブレーキ指示検出部７５は、ロボット１００の移動速度を減速させる又はロボット１００の移動を停止させるという指示を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。操縦者２００がブレーキボタン１４を押圧すると、ブレーキ指示検出部７５は、ロボット１００を減速又は停止させるという指示を検出し、この検出結果をメインコントローラ７６に伝達する。ここでは、圧力センサを活用してブレーキボタン１４の押圧力を検出する。これによって、ブレーキボタン１４の押圧力に応じたブレーキ量で移動中のロボット１００を減速させることができる。ブレーキボタン１４の押圧力の代わりに位置検出センサを活用して、ブレーキボタン１４の押込みストローク量を検出し、ブレーキ量の制御因子としてもよい。

メインコントローラ７６は、モード選択部７１、回転検出部７２、移動方向検出部７３、シフト指示検出部７４、及びブレーキ指示検出部７５の出力に応じた制御信号を生成し、これを駆動制御部７７に出力する。メインコントローラ７６は、ハードディスク等の記憶装置に記憶されたプログラムがＣＰＵ等の演算装置で実行されて具現化される。

駆動制御部７７は、メインコントローラ７６から入力される指示信号に応じて駆動機構７８を制御する。ロボット１００の移動速度を速める場合には、駆動源の駆動能力を高めるように駆動機構７８を制御する。

駆動機構７８は、ロボット１００内に組み込まれたシャフト、タイヤ、リンク機構、及び駆動源等である。駆動機構７８の運動方向又は運動量は、駆動制御部７７によって制御される。

図１２を参照して、ロボット１００の動作について簡単に説明する。

まず、メインコントローラ７６は、モード選択部７１から伝達されるモードが高速移動モードであるのか否かを判断する（Ｓ１）。操縦者２００によって選択されたモードが高速移動モードである場合には、メインコントローラ７６は、高速移動モード時の制御を実行する（Ｓ２）。具体的には、メインコントローラ７６は、シフト指示検出部７４の出力に応じた制御信号を駆動制御部７７に出力する。

次に、メインコントローラ７６は、モード選択部７１から伝達されるモードが低速移動モードであるのか否かを判断する（Ｓ３）。操縦者２００によって選択されたモードが低速移動モードである場合には、メインコントローラ７６は、低速移動モード時の制御を実行する（Ｓ４）。具体的には、メインコントローラ７６は、移動方向検出部７３の出力に応じた制御信号を駆動制御部７７に出力する。

次に、メインコントローラ７６は、モード選択部７１から伝達されるモードが着地モードであるのか否かを判断する（Ｓ５）。操縦者２００によって選択されたモードが着地モードである場合には、メインコントローラ７６は、着地モード時の制御を実行する（Ｓ６）。具体的には、メインコントローラ７６は、自立的な姿勢維持の停止を指示する制御信号を駆動制御部７７に出力する。駆動制御部７７は、この制御信号に基づいて、駆動機構７８を制御し、ロボット１００を着地させる。

次に、メインコントローラ７６は、モード選択部７１から伝達されるモードが自動操縦モードであるのか否かを判断する（Ｓ７）。操縦者２００によって選択されたモードが自動操縦モードである場合には、メインコントローラ７６は、自動操縦モード時の制御を実行する（Ｓ８）。具体的には、メインコントローラ７６は、予め定められたルールに応じた制御信号を駆動制御部７７に出力する。駆動制御部７７は、この制御信号に基づいて、駆動機構７８を制御し、ロボット１００を自動操縦する。

上述の説明から明らかなように、本実施形態では、レバー１２に対してコントロールボタン１３を設ける。コントロールボタン１３の操作によってロボット１００の空間移動をコントロールできる。ロボット１００の着地状態が悪いことによってロボット１００が傾斜又は揺動し、意図しない力が操縦者２００に伝わったとしても、これに起因してコントロールボタン１３に誤った指示が入力されることは抑制されている。レバー１２の傾倒操作ではなく、コントロールボタン１３の操作に応じて、ロボット１００の空間内を移動するためである。

ロボット１００のような倒立２輪型の移動体では、進行方向に対する傾き／揺れが発生しやすい。例えば、高速移動状態から急に減速する場合には、前方への傾きが生じてしまう。レバー１２を傾倒操作することでロボット１００の空間移動を指示する場合には、上述のロボット１００の傾き／揺れに応じて誤った移動指示が入力されてしまうおそれがある。誤った移動指示が入力されてしまうと、操縦者２００の意図に沿わない方向にロボット１００が移動してしまうおそれがあり、ロボット１００の信頼性が劣化してしまう。本実施形態では、上述のように、レバー１２に対してコントロールボタン１３を設ける。レバー１２の傾倒操作ではなく、コントロールボタン１３の操作に応じて、ロボット１００を空間移動させる。従って、上述のような問題が生じることを効果的に抑制することができる。ジョイスティック１０自身の構造によって、上述の誤入力の問題を根本的に解決することができる。

また、本実施形態では、レバー１２をロボット１００の進行方向（ｚ軸方向）に交差する平面内で回動可能とする。これによって、操縦者２００は、身体的な負担なく、手首の回転に応じてレバー１２を回転させることができる。これによって、ジョイスティック１０の操作性を向上させることができる。なお、この点は、レバーの把持方法ごとのジョイスティック１０の操作性を実際に検証することで初めて明らかになった技術的事項である。

レバー１２をロボット１００の進行方向に平行な平面で回動可能とする場合には、操縦者２００に対する身体的な負担が大きい。この場合、操縦者２００は、レバー１２を指でつまんでレバー１２を回動させることになる。指でつまんでレバー１２を回動させることは、操縦者の一般的な感覚的な操作に合致するものではなく、ジョイスティック１０の操作性を劣化させてしまう。本実施形態では、上述のように、レバー１２をロボット１００の進行方向（ｚ軸方向）に交差する平面内で回動可能とする。これによって、操縦者２００は、身体的な負担なく、手首の回転に応じてレバー１２を回転させることができる。そして、ジョイスティック１０の操作性を向上させることができる。

また、本実施形態では、操縦者２００は、コントロールボタン１３の押圧によってロボット１００の空間移動を制御し、レバー１２の回動に応じて椅子部９０の回動を制御する。すなわち、共通のジョイスティック１０に、ロボット１００の空間移動を操作する操作子と、椅子部９０の回動を操作する操作子が組み込まれている。これによって、操縦者２００は、手を持ち変えることなく、ロボット１００の空間移動、椅子部９０の回動を制御することができ、上述の点と同様に、ジョイスティック１０の操作性を向上させることができる。なお、この点は、ジョイスティック１０を組み込む装置が、その場に居ながら回動することができる部分を有する移動体の場合には特に有利である。

なお、本実施形態においては、誤入力を低減させるための構造が、ジョイスティック１０の操作性を向上させるための構造としても機能している。

本発明の技術的な範囲は上述の実施形態に限定されない。操作装置が組み込まれる移動体の種類は任意である。把持部として機能するレバー１２の具体的な形状は任意である。コントロールボタン１３、ブレーキボタン１４等の具体的な形状は任意である。ロボット１００の具体的なシステム構成は任意である。ロボットは、倒立２輪型以外であっても良い。

本発明は、例えば、ロボット等の移動体に適用することができる。

本発明の第１の実施形態にかかるロボットの構成を示す概略的な模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかる操作装置の概略的な斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる操作装置の概略的な内側面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる操作装置の概略的な外側面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる操縦者側から見た操作装置の概略的な側面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるレバーの回動を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるレバーの把持方法を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかるレバーの操作方法を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかるロボットの動作モードを示す表である。 本発明の第１の実施形態にかかるコントロールボタンの操作方法を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかるロボットのシステム構成を示す概略的なブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかるロボットの動作を説明するための概略的なフローチャートである。

符号の説明

１００ ロボット

９０ 椅子部
９１ ベース部
９２ 車輪

２００ 操縦者

５０ 操作装置

１０ ジョイスティック
１１ 連結軸
１２ レバー
１２ａ 載置面
１２ｂ 凸部
１３ コントロールボタン
１４ ブレーキボタン

５〜８ モード選択スイッチ

３０ アーム部材
３１ 基部
３２ 屈曲部
３３ 起立部
３３ａ 側面

６０ 連結部

７１ モード選択部
７２ 回転検出部
７３ 移動方向検出部
７４ シフト指示検出部
７５ ブレーキ指示検出部
７６ メインコントローラ
７７ 駆動制御部
７８ 駆動機構

Claims (14)

1. 移動体を操作する操作装置であって、
   操縦者によって把持される把持部を備え、
   前記把持部は、当該把持部が直接的又は間接的に取り付けられるベース部材に交差する軸線を回転軸として回動可能であり、
   前記把持部には、前記移動体の空間移動を操作する操作子が設けられている、操作装置。
2. 前記操作子は、前記操縦者の指による押圧に応じて、前記移動体に対する移動指示を前記操縦者から受けることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記操作子は、前記操縦者の親指によって押圧可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作装置。
4. 前記把持部は、前記操縦者から見て実質的に球状の部材であって、
   前記把持部に形成された相対的に曲率半径が大きい載置面によって、前記操縦者の親指の載置位置が決定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の操作装置。
5. 前記移動体の進行方向に交差する平面内で前記把持部は回動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の操作装置。
6. 前記把持部は、少なくとも前記移動体の進行方向に沿って傾動不能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の操作装置。
7. 前記把持部の回動に基づいて、前記移動体の全体的又は部分的な回動が制御されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の操作装置。
8. 前記把持部は、軸体を介して前記ベース部材に取り付けられ、
   前記軸体は、少なくとも前記移動体の進行方向に沿って傾動不能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の操作装置。
9. 前記把持部には、前記移動体の移動速度を減速させる他の操作子が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の操作装置。
10. 前記他の操作子は、前記操縦者の薬指及び／又は小指によって押圧可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の操作装置。
11. 前記ベース部材は、基端と先端間に屈曲部を有し、
    前記把持部は、前記屈曲部よりも先端側の位置で前記ベース部材に対して直接的又は間接的に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の操作装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の操作装置を備える移動体。
13. 前記把持部の回動に応じて、その場に居ながら回転可能な回転部を有することを特徴とする請求項１２に記載の移動体。
14. 前記回転部には前記操縦者が搭乗可能であることを特徴とする請求項１３に記載の移動体。

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