JP2013043250A - ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、制御プログラム、並びに、集積電子回路 - Google Patents

ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、制御プログラム、並びに、集積電子回路 Download PDF

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Abstract

【課題】 ロボットアームを人が操作する際に、人の反応時間内に生じる不安定動作の影響を防ぎ、正確に人が操作することができるロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアームの制御プログラム、並びに、集積電子回路を提供する。
【解決手段】 ロボットアーム１０２の制御装置であって、人がロボットアームを操作する際に刺激が発生した時点から反応時間が経過した時点までの時間において制御方法を制御部１１０で切り替える。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ロボットを操作するためのロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボットアームの制御装置を有するロボット、ロボットアームの制御プログラム、集積電子回路に関する。
近年、製造現場では多品種少量生産のため、モデルチェンジが頻繁に起こる。セル生産の製造現場において、ネジ締め作業、部品の嵌合作業、装着作業、フレキシブル基板などの挿入作業、又は、研磨作業などをロボットにより自動化するためには、多種多様な部品又は作業手順に柔軟に対応する必要がある。具体的には、部品の位置又は向き、あるいは作業を行う順番の変更に対応する必要がある。
例えば、フレキシブル基板の挿入作業などのように、柔軟な部品を取り扱う作業は、複雑な作業となり、主に人手による作業である。具体的には、挿入作業時に、柔軟な部品が、挿入対象物に接触して、たわむ際に人の手に伝わる反力によって、人は、柔軟な部品のたわみ具合、又は位置を推測し、複雑な作業を行うことができる。
これに対して、ロボットは、試行ごとに、たわみ具合又は位置などが変わる柔軟な部品の力情報又は位置情報を定式化できないため、得られる反力に応じた複雑な作業を行うことは困難である。以上の問題を解決し、人手で行っている作業をロボットにより自動化する需要は大きい。
ロボットに作業を教示する方法として、ロボットを触って動作を教示するダイレクトティーチングが用いられている。ダイレクトティーチングを行う場合などにおいて、ロボットの操作時の安全性の確保は重要である。安全性の確保として、ダイレクトティーチングを行うときに、ロボットに力センサを取り付け、人などが接触する時に、ロボットに加わる外力を力センサで測定し、力センサで測定した外力が閾値を超えるとロボットを停止させる（特許文献１、特許文献２参照）。
また、自動化のために行う教示動作ではなく、協調搬送作業又は手術作業などに用いられる操縦型のロボットにおいても人がロボットを操縦している場合に、ロボットに取り付けられた力センサによって人などが接触する時の外力を計測し、力センサで測定した外力が閾値を超えるとロボットを停止させる（特許文献３参照）。
特開平１１−７７５８０号公報 特開平４−３４４５０５号公報 特開昭６３−１２７８８８号公報
特許文献１及び特許文献２においては、教示時において、閾値を超える外力が検出されるとロボットを停止させる。しかしながら、ロボットを一度停止すると、ロボットを再度操作を行う場合に、初めからロボットの操作を行わなければならない。また、教示データは停止した時点までの情報しか取得することができない。このように、接触の際にロボットを停止していると、連続した教示データを取得することができず、人は正確な教示をロボットに行うことができない。
一方、特許文献３のような、教示データを取得しない操縦型のロボットにおいては、閾値を超える外力が検出されると、ロボットを停止させる。しかしながら、接触の際にロボットを停止することで、連続した操作ができず、作業を途中で中断してしまい、時間の制約がある作業、又は、手順通りに行わなければならない作業の場合においては、このような操縦型のロボットを用いることができない。
人が力情報などの感覚刺激を感じてから行動を変化させるまでの時間（一般的に２００ｍｓ程度）は、「反応時間」と呼ばれる。力情報などの感覚刺激が発生してから反応時間が経過するまでの時間では、人の意図しない行動が生じ、不安定動作を起こすことがある。
人の反応時間内に生じる、人が意図しない不安定動作について、図６５Ａ〜図６５Ｈ、図６６を用いて説明する。図６５は、図６５Ａ→図６５Ｃ→図６５Ｅ→図６５Ｇの順に、人の手１９０１がロボットアーム１１０２に操作し、ロボットアーム１１０２で保持するフレキシブル基板９０２をコネクタ９０３に挿入する手順を示す。そのときのフレキシブル基板９０２とコネクタ９０３との状態を図６５Ｂ→図６５Ｄ→図６５Ｆ→図６５Ｈの順に示す。
図６５Ａでは、人の手１９０１がロボットアーム１１０２を把持し、人がロボットアーム１１０２に対して操作を開始した時点である。この時点では、フレキシブル基板９０２とコネクタ９０３とが接触していないので、人の手１９０１には、フレキシブル基板９０２とコネクタ９０３との接触時の反力は伝わらない。
図６５Ｃは、フレキシブル基板９０２の先端とコネクタ９０３の入り口とが接触した時点である。この時点では、接触の際の力が発生した瞬間であり、人の手１９０１には力が伝わっていない。
図６５Ｅでは、フレキシブル基板９０２の先端とコネクタ９０３の入り口とが接触した直後であり、人の手１９０１には接触の際の力が伝わっていない。ここで、接触した直後とは、フレキシブル基板９０２の先端とコネクタ９０３の入り口とが接触してから反応時間が経過するまでの間の時間のことを示す。
しかしながら、接触の反動により不安定動作が起こり、ロボットアーム１１０２はコネクタ９０３に対して前後に移動している。不安定動作としては、この例の他にも、コネクタ９０３に対してロボットアーム１１０２の前後、左右、上下、又は、回転などいかなる方向の移動も含まれる。
この不安定動作の影響によって、フレキシブル基板９０２又はコネクタ９０３が破損することがある。不安定動作を抑えるために、特許文献１、特許文献２、及び、特許文献３においては、ロボットアーム１１０２を停止させるようにしている。しかしながら、この時点でロボットアーム１１０２が停止すると、挿入作業を終了時点まで教示することができない。
図６５Ｇでは、フレキシブル基板９０２の先端とコネクタ９０３の入り口とが接触した時点から反応時間が経過しており、人の手１９０１には接触の際の力が伝わっている。フレキシブル基板９０２をコネクタ９０３に押し込み、フレキシブル基板９０２の挿入作業を行っている時点を示す。このときの反力を人の手１９０１が感じることによって、コネクタ９０３へのフレキシブル基板９０２の挿入具合を人が調整する。
図６６は、図６５Ａ〜図６５Ｈの操作における、ロボットアーム１１０２のハンド１６０１の基部に取り付けられた力センサ１６１６の値とロボットアーム１１０２の位置情報とを示す。力センサ１６１６の値は、フレキシブル基板９０２がコネクタ９０３に接触する際に生じる、人の手１９０１に伝わる反力の大きさを示す。第一の実線のグラフ５８０１は、力センサ１６１６で検出される値を示す。第二の実線のグラフ５８０２は、ロボットアーム１１０２の位置を示す。図６６の横軸は、実験開始時間（０ｍｓ）から実験終了時間までの実験時間を示す。図６６の左縦軸は、ロボットアーム１１０２の位置（ｍｍ）を示す。図６６の右縦軸は、力センサ１６１６で検出される値（Ｎ）を示す。図６６のグラフの下に描かれている図は、実験時間における、コネクタ９０３に対するフレキシブル基板９０２の挿入状態（図６５Ａ、図６５Ｃ、図６５Ｅ、図６５Ｇの状態）を示す。
図６６中の参照符号Ａの時点が、フレキシブル基板９０２とコネクタ９０３とが接触した時点である。図６６中の参照符号Ｃの時間が、反応時間内の不安定動作が生じている時間帯である。その時間帯の位置情報から、理解できるように、人が意図せずロボットアーム１１０２の位置が前後に急激に移動していることが確認できる。
本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたものであり、人がロボットアームを操作する際に、人の反応時間内に生じる不安定動作の影響を防ぎ、正確に人が操作することができる、ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアームの制御プログラム、並びに、集積電子回路を提供することにある。
前記の目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の１つの態様によれば、人が操作するロボットアームの制御装置であって、
前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を取得する環境情報取得部と、
前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を取得する既定反応時間情報取得部と、
前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として検出する情報変化点検出部と、
前記情報変化点検出部で取得した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を切り替える制御部とを有するロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の別の態様によれば、前記ロボットアームと、
前記ロボットアームを制御する前記態様に記載の前記ロボットアームの制御装置とを備えるロボットを提供する。
本発明のさらに別の態様によれば、人が操作するロボットアームの制御方法であって、
前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得し、
前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得し、
前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出し、
前記情報変化点検出部で検出した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えるロボットアームの制御方法を提供する。
本発明のさらに別の態様によれば、人が操作するロボットアームの制御プログラムであって、
前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得するステップと、
前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得するステップと、
前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出するステップと、
前記情報変化点検出部で検出した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えるステップとをコンピュータに実行させるための、ロボットアームの制御プログラムを提供する。
本発明のさらに別の態様によれば、人が操作するロボットアームの集積電子回路であって、
前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得し、
前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得し、
前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出し、
前記情報変化点検出部で検出した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えるロボットアームの集積電子回路を提供する。
本発明のロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアームの制御プログラム、並びに、集積電子回路によれば、人がロボットアームを操作する際に、刺激が発生した時点から反応時間が経過した時点までの時間において、制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに切り替えるので、反応時間内に生じる不安定動作を防ぐことができ、安全性を向上させることができる。また、人の意図しない動作をロボットアームが行わないので、人が正確に操作をすることができる。
本発明の第１実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第１実施形態のロボットにおける入出力ＩＦのブロック図。 本発明の第１実施形態のロボットにおける動作情報のデータ図。 本発明の第１実施形態のロボットにおける環境情報のデータ図。 本発明の第１実施形態のロボットにおける既定反応時間情報のデータ図。 本発明の第１実施形態のロボットにおける情報変化点のデータ図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるフレキシブル基板を挿入方向に対して下から見た図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるフレキシブル基板を挿入方向に対して横から見た図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるコネクタを挿入方向に対して正面から見た図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるコネクタを挿入方向に対して横から見た図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（力情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の力情報と位置情報の図。 本発明の第１実施形態のロボットにおける集音装置の取り付け位置を示す説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（音量情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の音量情報の図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの対象物位置情報の説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの対象物位置情報の説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの対象物位置情報の説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの対象物位置情報の説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図（対象物位置情報を使用する例）。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の対象物位置情報の図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図。 本発明の第１実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図。 本発明の第１実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第２実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回る場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回る場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回る場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回る場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回る場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回る場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回る場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回らない場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回らない場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回らない場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回らない場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回らない場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回らない場合）。 本発明の第２実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図（既定反応時間が経過までに第２の閾値を下回らない場合）。 本発明の第２実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第３実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第３実施形態のロボットにおける制御部のブロック図。 本発明の第３実施形態のロボットにおけるロボットアームの予備実験の説明図。 本発明の第３実施形態のロボットにおけるロボットアームの予備実験の説明図。 本発明の第３実施形態のロボットにおけるロボットアームの予備実験の説明図。 本発明の第３実施形態のロボットにおけるロボットアームの予備実験の説明図。 本発明の第３実施形態のロボットにおけるロボットアームの予備実験の力情報と位置情報の図。 本発明の第３実施形態のロボットにおける既定反応時間情報のデータ図。 本発明の第３実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第４実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替える場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替える場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替える場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替える場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替える場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替える場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図（制御を切り替える場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替えない場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替えない場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替えない場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替えない場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替えない場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（制御を切り替えない場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図（制御を切り替えない場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（１人で操作する場合）。 本発明の第４実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（複数人で操作する場合）。 本発明の第４実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第５実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図（マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達する場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の説明図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアームの手術用メスを用いた手術の力情報の図（マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達しない場合）。 本発明の第５実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第６実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第６実施形態のロボットにおけるロボットアームの既定反応時間情報の説明図。 本発明の第６実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第７実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第７実施形態のロボットにおけるロボットアームの既定反応時間情報の説明図。 本発明の第７実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第８実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第８実施形態のロボットにおけるロボットアームの把持位置情報の説明図。 本発明の第８実施形態のロボットにおけるロボットアームの把持位置情報の説明図。 本発明の第８実施形態のロボットにおけるロボットアームの既定反応時間情報の説明図。 本発明の第８実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第９実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第９実施形態のロボットにおけるロボットアームの把持力情報の説明図。 本発明の第９実施形態のロボットにおけるロボットアームの既定反応時間情報の説明図。 本発明の第９実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 本発明の第１０実施形態のロボットのブロック図。 本発明の第１０実施形態のロボットにおける情報変化点検出部のブロック図。 本発明の第１０実施形態のロボットにおけるロボットアームの情報変化点検出の説明図。 本発明の第１０実施形態のロボットの制御装置の操作手順におけるフローチャート。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の説明図。 従来のロボットにおけるロボットアームのフレキシブル基板挿入作業の力情報と位置情報の図。
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
本発明の第１態様によれば、人が操作するロボットアームの制御装置であって、
前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を取得する環境情報取得部と、
前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を取得する既定反応時間情報取得部と、
前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として検出する情報変化点検出部と、
前記情報変化点検出部で取得した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を切り替える制御部とを有するロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第２態様によれば、前記制御部は、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替える第１態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第３態様によれば、前記制御部は、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する制御モードから、前記人の操作によらず前記環境情報が閾値を下回るように前記ロボットアームが移動する制御モードに切り替える第１の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第４態様によれば、前記既定反応時間情報を測定する既定反応時間情報測定部を備え、
予備実験として前記環境情報を生成した時点から、前記人に前記環境情報が伝わり前記人が前記ロボットアームを移動させた時点までの時間を前記既定反応時間情報測定部で測定して前記既定反応時間情報を求め、前記既定反応時間情報測定部で求めた前記既定反応時間情報を前記既定反応時間情報取得部に入力する第２の態様又は第３の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第５態様によれば、前記人が操作しかつ前記ロボットアームの制御装置で制御する前記ロボットアームが複数あり、
前記ロボットアームの制御装置の制御により１つの対象物に対して複数の前記ロボットアームで共働して作業を行う場合において、前記複数のロボットアームのうち一方のロボットアームに前記情報変化点が前記情報変化点検出部で検出されたとき、
前記制御部は、前記情報変化点が前記情報変化点検出部で検出されていない他方のロボットアームの制御方法を、
（Ｉ）前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替えることと、
（ＩＩ）前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替えないことと、
のいずれか１つを選択する第２の態様又は第３の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第６態様によれば、前記ロボットアームをスレーブロボットアームとして操作するように前記人が遠隔操作するマスターロボットアームと、
前記人が遠隔操作により前記マスターロボットアームを介して前記スレーブロボットアームを操作する場合において、前記環境情報取得部で取得した前記環境情報を前記マスターロボットアームに伝達する環境情報生成部とをさらに備え、
前記スレーブロボットアームに前記情報変化点が前記情報変化点検出部で検出された場合、前記制御部は、
（Ｉ）前記マスターロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替え、前記環境情報を前記環境情報生成部に伝達することと、
（ＩＩ）前記マスターロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替え、前記環境情報を前記環境情報生成部に伝達しないことと、
（ＩＩＩ）前記マスターロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替えず、前記環境情報を前記環境情報生成部に伝達することと、
（ＩＶ）前記マスターロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替えず、前記環境情報を前記環境情報生成部に伝達しないことと、
のいずれか１つを選択する第２の態様又は第３の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第７態様によれば、前記制御部は、前記環境情報取得部で取得する環境情報の種類に応じて、前記制御方法を切り替える時間を変化させる第２の態様又は第３の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第８態様によれば、前記制御部は、前記ロボットアームを操作する人に応じて、前記制御方法を切り替える時間を変化させる第２の態様又は第３の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第９態様によれば、前記制御部は、前記人が前記ロボットアームを把持する位置に応じて、前記制御方法を切り替える時間を変化させる第２の態様又は第３の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第１０態様によれば、前記制御部は、前記人が前記ロボットアームを把持する力の大きさに応じて、前記制御方法を切り替える時間を変化させる第２の態様又は第３の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第１１態様によれば、前記情報変化点検出部は、前記環境情報取得部で取得した前記環境情報の変位が閾値を上回る時点を情報変化点として検出する第１の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第１２態様によれば、前記情報変化点検出部は、前記環境情報取得部で取得した前記環境情報を平滑化し、平滑化した情報と元の情報との差を求め、求めた差が閾値を上回る時点を変化点として検出する第１の態様に記載のロボットアームの制御装置を提供する。
本発明の第１３態様によれば、前記ロボットアームと、
前記ロボットアームを制御する第１〜１２のいずれか１つの態様に記載の前記ロボットアームの制御装置とを備えるロボットを提供する。
本発明の第１４態様によれば、人が操作するロボットアームの制御方法であって、
前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得し、
前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得し、
前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出し、
前記情報変化点検出部で検出した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えるロボットアームの制御方法を提供する。
本発明の第１５態様によれば、人が操作するロボットアームの制御プログラムであって、
前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得するステップと、
前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得するステップと、
前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出するステップと、
前記情報変化点検出部で検出した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えるステップとをコンピュータに実行させるための、ロボットアームの制御プログラムを提供する。
本発明の第１６態様によれば、人が操作するロボットアームの集積電子回路であって、
前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得し、
前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得し、
前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出し、
前記情報変化点検出部で検出した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えるロボットアームの集積電子回路を提供する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態におけるロボット１０１のブロック図を示す。図１Ａにおいて、ロボット１０１は、ロボットアーム１０２と、ロボットアーム１０２の制御装置１０３とで構成されている。
＜ロボットアームの制御装置の説明＞
ロボットアーム１０２の制御装置１０３は、制御装置本体部１０４と、周辺装置１０５とで構成されている。
＜制御装置本体部の説明＞
制御装置本体部１０４は、動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、既定反応時間情報取得部１０８と、既定反応時間情報記憶部１０８Ａと、情報変化点検出部１０９と、制御部１１０と、制御記憶部１１０Ａとで構成されている。周辺装置１０５は、入出力ＩＦ（インターフェース）１１１と、モータドライバ１１２とで構成されている。それぞれの機能について、以下に説明する。
動作情報取得部１０６は、入出力ＩＦ１１１からロボットアーム１０２の位置情報及び姿勢情報と、入出力ＩＦ１１１に内蔵されたタイマーからの時間情報とが入力される。
また、動作情報取得部１０６は、入出力ＩＦ１１１から取得した位置情報及び姿勢情報を時間情報で微分することによって、速度情報を取得する。図２は、動作情報取得部１０６で取得する時間情報と、位置情報と、姿勢情報と、速度情報と、角速度情報とを示す。動作情報取得部１０６は、取得したロボットアーム１０２の位置情報と、姿勢情報と、速度情報と、時間情報とを、情報変化点検出部１０９と制御部１１０とにそれぞれ出力する。
環境情報取得部１０７は、ロボットアーム１０２が動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を取得する。具体的には、環境情報取得部１０７には、後述する力センサ６１６（図６参照）の測定値と、後述する集音装置６１７（図６参照）の測定値と、後述する画像撮像装置６１８（図６参照）の撮像画像とのうちで少なくとも１つ以上の情報が、入出力ＩＦ１１１から入力される。また、入出力ＩＦ１１１に内蔵されたタイマーからの時間情報が環境情報取得部１０７に入力される。環境情報取得部１０７では、入力された力センサ６１６の測定値を力情報とし、集音装置６１７の測定値を音量情報とし、画像撮像装置６１８の撮像画像情報から対象物の位置情報を取得して対象物位置情報とする。力情報は、ロボットアーム１０２に取り付けられた力センサ６１６の値であり、ロボットアーム１０２が対象物と接触した際に生じる反力の大きさを示す。音量情報は、ロボットアーム１０２の周辺に取り付けられた集音装置６１７の値であり、ロボットアーム１０２が移動し、接触などが生じる際に発生する音量を示す。対象物位置情報は、ロボットアーム１０２の周辺に取り付けられた画像撮像装置６１８の撮像画像情報から求めた対象物の位置情報であり、ロボットアーム１０２と対象物との距離を示す（詳細については後述する）。図３は、環境情報取得部１０７で取得する時間情報と、力情報と、音量情報と、対象物位置情報とを示す。環境情報取得部１０７は、力情報と、音量情報と、対象物位置情報とのうちで少なくとも１つ以上の環境情報と、時間情報とを、情報変化点検出部１０９と、制御部１１０とに出力する。
既定反応時間情報取得部１０８は、入出力ＩＦ１１１から入力された情報に基づいて既定反応時間情報が求められて既定反応時間情報記憶部１０８Ａに記憶し、入力された既定反応時間情報を制御部１１０に出力する。
既定反応時間情報とは、人が感覚刺激の提示から行動による反応が生じるまでに経過した時間の情報のことであり、ここでは例えば２００ｍｓと設定されている。具体的には、人が入出力ＩＦ１１１の一例としてのキーボード又はマウス又はタッチパネル又は音声入力装置などを用いて、作業経験年数と対象作業とを入力し、入力された作業経験年数と対象作業とに基づき、既定反応時間情報取得部１０８で既定反応時間情報が決定される。図４は、既定反応時間情報取得部１０８で既定反応時間情報を決定する際に利用するデータ図の一例を示す。また、既定反応時間情報、及び、既定反応時間情報を決定する際の情報は、それぞれ、既定反応時間情報取得部１０８により、既定反応時間情報記憶部１０８Ａに記憶する。
情報変化点検出部１０９は、環境情報取得部１０７から環境情報と時間情報とが入力され、入力された、少なくとも１つ以上の環境情報に基づいて、情報変化点を検出する。検出した情報変化点とその点に対応する時間情報とを制御部１１０に出力する。
この情報変化点の検出方法について説明する。環境情報取得部１０７から情報変化点検出部１０９に入力された環境情報の変位を情報変化点検出部１０９で求め、情報変化点検出部１０９において、求めた変位が第１の閾値（情報変化点検出用閾値）を上回る箇所を情報変化点とする。ただし、「閾値を上回る」とは、閾値と符号が同じであり、かつ絶対値が閾値より大きいことを意味する。以降、本明細書では、同様の意味で用いる。また、第１の閾値とは、入出力ＩＦ１１１を用いて入力することができ、それぞれの環境情報により異なり、例えば、力情報では３Ｎ、音量情報では１０ｄＢ、対象物位置情報では１０ｍｍとする。
また、情報変化点検出部１０９において、第１の閾値を上回る箇所が検出されない場合は、情報変化点を検出しない。また、情報変化点は、情報変化点検出部１０９に入力された動作情報に基づいて、情報変化点検出部１０９で検出することも可能である。具体的には、情報変化点検出部１０９において、動作情報取得部１０６から入力された動作情報の変位を求め、求めた変位が第１の閾値を上回る箇所を情報変化点とする。前記そのときの第１の閾値は、例えば位置情報では１０ｍｍ、姿勢情報では０．２ｒａｄ、速度情報では０．１ｍｍ／ｍｓとする。また、複数の情報を使用する場合においては、使用する情報がすべて第１の閾値を上回る箇所を情報変化点とする。
図５は、時間情報と情報変化点とのデータ図を示す。制御部１１０には、動作情報取得部１０６から位置情報と、姿勢情報と、速度情報との少なくとも１つの動作情報と、時間情報とが入力され、環境情報取得部１０７から環境情報と時間情報とが入力され、既定反応時間情報取得部１０８から既定反応時間情報が入力され、情報変化点検出部１０９から情報変化点と時間情報とが入力される。制御部１１０は、入力された情報を基に、動作情報を生成し、入出力ＩＦ１１１に内蔵されたタイマーを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓ毎）に、生成した動作情報を入出力ＩＦ１１１に出力する。
制御部１１０での動作情報の生成方法について説明する。制御部１１０は、情報変化点検出部１０９から取得した情報変化点と、既定反応時間情報取得部１０７から取得した既定反応時間情報とを基に、情報変化点を取得した時点から既定反応時間が経過する時点までの時間の間、動作情報を生成し、生成した動作情報を入出力ＩＦ１１１に出力する。制御部１１０で生成する動作情報は、情報変化点を取得した時点において動作情報取得部１０６から取得する位置情報と、姿勢情報とを動作情報として制御部１１０で生成し、情報変化点を取得した時点の位置と姿勢とで動作情報の生成を停止する。それ以外の時間については、人の操作に応じた動作情報を生成し、生成した動作情報を入出力ＩＦ１１１に出力する。つまり、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部１１０で判定した場合は、検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間の間、検出された時点の位置と姿勢とを保持し、ロボットアーム１０２は移動しないように制御部１１０で動作制御するような動作情報を制御部１１０で生成し、生成した動作情報を制御部１１０から入出力ＩＦ１１１に出力する。
情報変化点を取得した時点から既定反応時間が経過する時点までの時間の間の制御方法については、制御記憶部１１０Ａで記憶する。
情報変化点検出部１０９で情報変化点が検出されない場合は、人の操作に応じてロボットアーム１０２が移動する。また、教示動作を行う場合は、再生時に使用するデータの生成を行う。
制御部１１０において、再生時に使用するデータは、動作情報取得部１０６から入力されて制御記憶部１１０Ａに記憶された動作情報と環境情報取得部１０７から入力されて制御記憶部１１０Ａに記憶された環境情報との少なくとも１つ以上の情報を再生時に使用するデータとする。ただし、ロボットアーム１０２の移動に関する制御が切り替わっている時間（情報変化点が検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間）における動作情報又は環境情報を、再生時に使用するデータとして生成するか、又は、生成しないか（削除指示情報が入力されて動作情報又は環境情報を削除するか）を、制御部１１０で選択することができる。この選択は、再生時に使用するデータを生成するとき、ロボットアーム１０２が停止している時間の情報を削除するか否かを人に問い合わせる処理が行われ、人が、入出力ＩＦ１１１を用いて、制御部１１０に削除指示情報入力することができる。つまり、ロボットアーム１０２が停止している時間の情報を削除するための削除指示情報を入力する入力部の一例として入出力ＩＦ１１１を備えている。前記問い合わせは、例えば、入出力ＩＦ１１１の一例としてのディスプレイなどの表示装置に、ロボットアーム１０２が停止している時間の情報を削除するか否かの選択を促がす指示が表示される。このように、入出力ＩＦ１１１を用いて、ロボットアーム１０２が停止している時間の情報を削除したのち、再生時に使用するデータを生成することによって、人が意図しない時間の動作を削除することができる。
入出力ＩＦ１１１は、制御部１１０から入力された動作情報をモータドライバ１１２に出力する。また、入出力ＩＦ１１１は、力センサ６１６の測定値と、集音装置６１７の測定値と、画像撮像装置６１８の撮像画像と、入出力ＩＦ１１１に内蔵されたタイマーからの時間情報とを環境情報取得部１０７に出力する。エンコーダ６１５から入力された値からロボットアーム１０２の位置情報及び姿勢情報をエンコーダ６１５内部の演算部で求め（詳細は後で述べる）、位置情報及び姿勢情報と入出力ＩＦ１１１に内蔵されたタイマーからの時間情報とを、制御部１１０から動作情報取得部１０６に出力する。人が入出力ＩＦ１１１を経て入力した既定反応時間情報（例えば、２００ｍｓ）を制御部１１０から既定反応時間取得部１０８に出力する。
また、入出力ＩＦ１１１は、図１Ｂに示すように、入力部１１１Ａと出力部１１１Ｂとによって構成される。入力部１１１Ａは、入力ＩＦとなっており、キーボード又はマウス又はタッチパネル又は音声入力などにより人が項目を選択する場合、又は、キーボード又はマウス又はタッチパネル又は音声入力などにより人が数字を入力する場合などに用いられる。出力部１１１Ｂは、出力ＩＦとなっており、取得した情報などを外部に出力する場合又はディスプレイなどに表示する場合などに用いられる。
モータドライバ１１２は、入出力ＩＦ１１１から取得した動作情報を基に、ロボットアーム１０２を制御するために、ロボットアーム１０２のそれぞれのモータ６１４（図６参照）への指令値をロボットアーム１０２に出力する。
ロボットアーム１０２において、入出力ＩＦ１１１に内蔵されたタイマーを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓ毎）に、ロボットアーム１０２の位置情報をロボットアーム１０２の各エンコーダ６１５を用いてエンコーダ６１５内部の演算部で求めて入出力ＩＦ１１１に出力する。
また、ロボットアーム１０２は、モータドライバ１１２からの指令値に従って制御される。
これらの詳細については、以下に、図６を用いて説明する。ロボットアーム１０２は、一例として、合計６個の軸周りに回転可能として６自由度の多リンクマニピュレータを構成している。
図６に示すように、ロボットアーム１０２は、一例として、多関節ロボットアームであって、具体的には、６自由度の多リンクのマニピュレータである。ロボットアーム１０２は、ハンド６０１と、ハンド６０１が取り付けられている手首部６０２を先端６０３ａに有する前腕リンク６０３と、前腕リンク６０３の基端６０３ｂに回転可能に先端６０４ａが連結される上腕リンク６０４と、上腕リンク６０４の基端６０４ｂが回転可能に連結支持される台部６０５とを備えている。台部６０５は、一定位置に固定されているが、図示しないレールに移動可能に連結されていても良い。手首部６０２は、第４関節部６０９と、第５関節部６１０と、第６関節部６１１との３つの互いに直交する回転軸を有しており、前腕リンク６０３に対するハンド６０１の相対的な姿勢（向き）を変化させることができる。すなわち、図６において、第４関節部６０９は、手首部６０２に対するハンド６０１の横軸周りの相対的な姿勢を変化させることができる。第５関節部６１０は、手首部６０２に対するハンド６０１の、第４関節部６０９の横軸とは直交する縦軸周りの相対的な姿勢を変化させることができる。第６関節部６１１は、手首部６０２に対するハンド６０１の、第４関節部６０９の横軸及び第５関節部６１０の縦軸とそれぞれ直交する横軸周りの相対的な姿勢を変化させることができる。前腕リンク６０３の他端６０３ｂは、上腕リンク６０４の先端６０４ａに対して第３関節部６０８周りに、すなわち、第４関節部６０９の横軸と平行な横軸周りに回転可能とする。上腕リンク６０４の他端は、台部６０５に対して第２関節部６０７周りに、すなわち、第４関節部６０９の横軸と平行な横軸周りに回転可能とする。さらに、台部６０５の上側可動部６０５ａは、台部６０５の下側固定部６０５ｂに対して第１関節部６０６周りに、すなわち、第５関節部６１０の縦軸と平行な縦軸周りに回転可能としている。
この結果、ロボットアーム１０２は、合計６個の軸周りに回転可能として前記６自由度の多リンクマニピュレータを構成している。
ロボットアーム１０２の各軸の回転部分を構成する各関節部には、関節部駆動用のモータ６１４のような回転駆動装置と、モータ６１４の回転軸の回転位相角（すなわち関節角）を検出して位置情報、姿勢情報をエンコーダ６１５内部の演算部で算出して出力するエンコーダ６１５（実際には、ロボットアーム１０２の各関節部の内部に配設されている。）とを備えている。モータ６１４（実際には、ロボットアーム１０２の各関節部の内部に配設されている。）は、各関節部を構成する一対の部材（例えば、回動側部材と、該回動側部材を支持する支持側部材）のうちの一方の部材に備えられる、モータドライバ６０９により駆動制御される。各関節部の一方の部材に備えられたモータ６１４の回転軸が、各関節部の他方の部材に連結されて、前記回転軸を正逆回転させることにより、他方の部材を一方の部材に対して各軸周りに回転可能とする。
また、６１２は、台部６０５の下側固定部６０５ｂに対して相対的な位置関係が固定された絶対座標系であり、６１３は、ハンド６０１に対して相対的な位置関係が固定された手先座標系である。絶対座標系６１２から見た手先座標系６１３の原点位置Ｏｅ（ｘ，ｙ，ｚ）をロボットアーム１０２の手先位置とするとともに、絶対座標系６１２から見た手先座標系６１３の姿勢をロール角とピッチ角とヨー角とで表現した（φ，θ，ψ）をロボットアーム１０２の手先姿勢（姿勢情報）とし、手先位置及び姿勢ベクトルをベクトルｒ＝［ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ］Ｔと定義する。よって、一例として、絶対座標系６１２のｚ軸に対して第１関節部６０６の縦軸が平行であり、絶対座標系６１２のｘ軸に対して第２関節部６０７の横軸が平行に位置可能とするのが好ましい。また、手先座標系６１３のｘ軸に対して第４関節部６０９の横軸が平行に位置可能であり、手先座標系６１３のｙ軸に対して第６関節部６１１の横軸が平行に位置可能であり、手先座標系６１３のｚ軸に対して第５関節部６１０の縦軸が平行に位置可能とするのが好ましい。
なお、手先座標系６１３のｘ軸に対しての回転角をヨー角ψとし、ｙ軸に対しての回転角をピッチ角θとし、ｚ軸に対しての回転角をロール角φとする。
なお、図６では、ロボットアーム１０２が動作する際に生じる環境情報をそれぞれ取得する、力センサ６１６と、集音装置６１７と、画像撮像装置６１８とを備えるように構成しているが、環境情報を取得するためには、力センサ６１６と、集音装置６１７と、画像撮像装置６１８とのうちの少なくとも１つ以上の装置を備えて構成すれば良い。力センサ６１６は、ロボットアーム１０２のハンド６０１が取り付けられている、前腕リンク６０３の手首部６０２に取り付けられて、ハンド６０１に作用する力を検出可能とする。集音装置６１７は、コネクタ９０３の先端の近傍に配置して、フレキシブル基板９０２とコネクタ９０３とが接触するときに生じるカチッという音を集音可能とする。画像撮像装置６１８は、ロボットアーム１０２の周辺（例えば、上方）に取り付けて、ロボットアーム１０２のハンド６０１とコネクタ９０３（被対象物）とを含む撮像画像を取得可能とする。すなわち、画像撮像装置６１８は、ロボットアーム１０２のハンド６０１の先端からのコネクタ９０３（被対象物）までの長さを求めることが可能なデータを取得可能とする。
次に、人の手９０１がロボットアーム１０２を操作する手順を説明する。
第１実施形態の例は、フレキシブル基板９０２の挿入作業を説明する。
本例のフレキシブル基板９０２は、幅５．５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍであり、コネクタ９０３に対して１０本の接続ピンを有する。コネクタ９０３の挿入口のサイズは、幅５．５７ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍである。
図７Ａは、フレキシブル基板９０２をコネクタ９０３の挿入方向に対して下から見た図である。図７Ｂは、フレキシブル基板９０２を挿入方向に対して横から見た図である。図８Ａは、コネクタ９０３を挿入方向に対して正面から見た図である。図８Ｂは、コネクタ９０３を挿入方向に対して横から見た図である。
フレキシブル基板９０２は、薄く柔軟性の高いフレキシブル基板であるため、コネクタ９０３への挿入作業は非常に細かく難しい作業となる。
ここで、環境情報として、（ｉ）力情報を使用する例、（ｉｉ）音量情報を使用する例、（ｉｉｉ）対象物位置情報を使用する例の３例を以下に順に説明する。
（ｉ）力情報を使用する例
力情報を使用する例について説明する。
人は、手９０１を用いて、フレキシブル基板９０２をハンド６０１に把持したロボットアーム１０２を移動させて、治具などに固定されたコネクタ９０３に、前記フレキシブル基板９０２を挿入するロボットアーム１０２の動作を教示する。
図９Ａ〜図９Ｊのうち、図９Ａ→図９Ｃ→図９Ｅ→図９Ｇ→図９Ｉの順に人の手９０１によりロボットアーム１０２に動作を教示していく手順を示し、対応するフレキシブル基板９０２とコネクタ９０３との状態を図９Ｂ→図９Ｄ→図９Ｆ→図９Ｈ→図９Ｊの順に示す。
図９Ａでは、人の手９０１がロボットアーム１０２を把持し、人がロボットアーム１０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、ロボットアーム１０２のハンド６０１に把持したフレキシブル基板９０２とコネクタ９０３とが接触していないので、人の手９０１には、フレキシブル基板９０２とコネクタ９０３との接触時の反力は人の手９０１には伝わらない。
次いで、図９Ｃは、フレキシブル基板９０２の先端とコネクタ９０３の入り口とが接触した時点である。この時点では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、既定反応時間が経過するまでロボットアーム１０２は移動しないように、制御部１１０で動作制御する。既定反応時間が経過した直後に、人の手９０１に接触時の反力が伝わる。この時点から、人の手９０１は、コネクタ９０３にフレキシブル基板９０２が接触する際の反力を感じる。人は、手９０１で感じる反力の大きさを基に、フレキシブル基板９０２のたわみ具合又は位置を推測しながら、フレキシブル基板９０２に加える力又はフレキシブル基板９０２の挿入方向を変化させて、フレキシブル基板９０２をコネクタ９０３に対して挿入する。そのときの反力の大きさを力センサ６１６で検出する。このように、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの間、ロボットアーム１０２が移動しないように、制御部１１０で動作制御することによって、人が意図しない反応時間内に生じる不安定動作を抑えることができる。
次いで、図９Ｅでは、フレキシブル基板９０２をコネクタ９０３に押し込み、接触後の挿入作業を行っている時点を示す。この時点では、人の手９０１に、フレキシブル基板９０２をコネクタ９０３に挿入する際の反力が伝わる。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、コネクタ９０３へのフレキシブル基板９０２の挿入具合を人が調整する。
次いで、図９Ｇでは、フレキシブル基板９０２の先端がコネクタ９０３の奥に接触し、挿入作業が完了した時点を示す。この時点では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、既定反応時間が経過するまでロボットアーム１０２は移動しないように、制御部１１０で動作制御する。既定反応時間が経過した直後に、人の手９０１に、フレキシブル基板９０２の先端がコネクタ９０３の奥に接触した際の反力が伝わる。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、コネクタ９０３へのフレキシブル基板９０２の挿入の完了を人が確認する。
次いで、図９Ｉでは、教示操作を終了した時点である。図９Ｇの時点で、挿入作業が完了の反力を人の手９０１が感じてから操作終了時点までは、コネクタ９０３に対してフレキシブル基板９０２を押し込まず、作業を終了する。
以上のようにして、フレキシブル基板９０２のコネクタ９０３への挿入作業を行う。また、前記の挿入作業を教示動作とし、開始時点（図９Ａ）から終了時点（図９Ｉ）までの作業中に取得した動作情報と環境情報とを教示データとして制御部１１０により制御記憶部１１０Ａに記憶し、記憶した教示データを制御部１１０により再生時に用いることができる。その場合は、ロボットアーム１０２が停止している時間（情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間）の情報を、削除するか又は削除しないかを人が入力ＩＦ１１１を用いて選択することができる。詳細については、挿入作業時に取得した情報（図１０）を用いて説明する。
図１０は、図９Ａ〜図９Ｊの操作における、力センサ６１６の値とロボットアーム１０２の位置情報とを示す。ロボットアーム１０２の位置情報は、動作情報取得部１０６で取得した位置情報を示す。第１の実線のグラフ４０１は、ロボットアーム１０２の力センサ６１６で検出される値を示す。第２の実線のグラフ４０２は、ロボットアーム１０２の位置を示す。図１０の横軸は、教示動作開始時間を（０ｍｓ）から教示動作終了時間までの教示動作時間（ｍｓ）を示す。図１０の左縦軸は、ロボットアーム１０２の位置（ｍｍ）を示す。図１０の右縦軸は、力センサ６１６で検出される値（Ｎ）を示す。図１０のグラフの下に描かれている図は、教示動作時間における、コネクタ９０３に対するフレキシブル基板９０２の挿入状態（図９Ａ、図９Ｃ、図９Ｅ、図９Ｇ、図９Ｉの状態）を示す。
情報変化点検出部１０９は、力情報の変位が力情報の第１の閾値を上回る時点を検出する。第１実施形態では、力情報の第１の閾値を−０．５Ｎとする。図１０中の参照符号Ａ、Ｄの時点の力情報が情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。この時点（Ａ、Ｄ）から既定反応時間が経過した時点（Ｂ、Ｅ）までの時間の間（Ｃ、Ｆ）、制御部１１０において、ロボットアーム１０２が移動しないように制御を切り替える（すなわち、人の操作によりロボットアーム１０２が移動する制御（制御モード）から、人の操作によりロボットアーム１０２が移動しない制御（制御モード）に制御を切り替える）。この時間以外の時間では、制御を行わずに、人の操作によりロボットアーム１０２が移動する制御（制御モード）となり、人の手９０１の操作に従ってロボットアーム１０２が移動する。このように、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの間、ロボットアーム１０２が移動しないように、制御部１１０で動作制御することによって、人が意図しない反応時間内に生じる不安定動作を抑えることができる。情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過した後は、ロボットアーム１０２は停止する前と同様に移動することができる。また、前記ロボットアームの制御装置１０３は、前記の挿入作業を教示動作とし、取得した情報を再生時に使用する情報として生成することができる。その場合においては、制御部１１０において、図１０中の参照符号Ｃ、Ｆの時間の情報を削除するか又は削除しないか（例えば削除指示情報を入力するか又は入力しないか）を、人が入力ＩＦ１１１を用いて選択し、再生時に使用する情報を生成する。選択の基準としては、教示動作と同様の動作を行う場合においては反応時間情報における動作を削除せずに再生し、効率良く短時間で再生する場合においては反応時間情報における動作を削除して再生する。
（ｉｉ）音量情報を使用する例
次に、音量情報を使用する例について説明する。
集音装置６１７は、図１１の参照符号Ｌに示すように、集音装置６１７の先端からコネクタ９０３の先端までの距離Ｌが例えば１０．０ｃｍ以内の位置に、コネクタ９０３を支持する治具９０３Ｊに取り付ける。また、その際にフレキシブル基板９０２とコネクタ９０３とが接触するときに生じるカチッという音を集音装置６１７で集音する。なお、以下の図では、簡略化のため、治具９０３Ｊを省略して図示する。
図１２Ａ〜図１２Ｊを用いて、人の手９０１がロボットアーム１０２を操作している手順を示す。図１２Ａ→図１２Ｃ→図１２Ｅ→図１２Ｇ→図１２Ｉの順に人の手９０１がロボットアーム１０２を操作している手順を示している。また、そのときのフレキシブル基板９０２とコネクタ９０３との状況を、図１２Ｂ→図１２Ｄ→図１２Ｆ→図１２Ｈ→図１２Ｊの順に示す。
図１２Ａでは、人の手９０１がロボットアーム１０２を把持し、人がロボットアーム１０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、フレキシブル基板９０２とコネクタ９０３とが接触していない。
次いで、図１２Ｃは、フレキシブル基板９０２の先端とコネクタ９０３の入り口とが接触した時点である。この時点では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、既定反応時間が経過するまでロボットアーム１０２は移動しないように、制御部１１０で動作制御する。既定反応時間が経過した直後に、接触の際に生じる音を人が聞き取ることができる。
次いで、図１２Ｅでは、フレキシブル基板９０２をコネクタ９０３に押し込み、挿入作業を行っている時点を示す。この時点では、フレキシブル基板９０２をコネクタ９０３に押し込むにつれて、音量情報が徐々に大きくなる。
次いで、図１２Ｇでは、フレキシブル基板９０２の先端がコネクタ９０３の奥に接触し、挿入作業が完了した時点を示す。この時点では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、既定反応時間が経過するまでロボットアーム１０２は移動しないように、制御部１１０で動作制御する。既定反応時間が経過した直後に、フレキシブル基板９０２の先端がコネクタ９０３の奥に接触した際に生じる音を人が聞き取ることができ、コネクタ９０３へのフレキシブル基板９０２の挿入の完了を人が確認する。
次いで、図１２Ｉでは、操作を終了した時点である。
以上のようにしてフレキシブル基板９０２のコネクタ９０３への挿入作業を行う。また、前記の挿入作業を教示動作とし、開始時点（図１２Ａ）から終了時点（図１２Ｉ）までの作業中に取得した動作情報及び環境情報を教示データとして制御部１１０により制御記憶部１１０Ａに記憶し、記憶した教示データを制御部１１０により再生時に用いることができる。その場合は、ロボットアーム１０２が停止している時間（情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間）の情報を削除するか又は削除しないかを人が入力ＩＦ１１１を用いて選択することができる。詳細については、挿入作業時に取得した情報（図１３）を用いて説明する。
図１３は、図１２Ａ〜図１２Ｊの操作における、集音装置６１７で取得した音量情報を示す。図１３において、横軸は、教示動作開始時間（０ｍｓ）から教示動作終了時間までの時間を示し、縦軸は、音量情報（ｄＢ）を示す。図１３のグラフの下に描かれている図は、教示動作時間における、フレキシブル基板９０２のコネクタ９０３に対する挿入状態（図１２Ａ、図１２Ｃ、図１２Ｅ、図１２Ｇ、図１２Ｉの状態）を示す。
情報変化点検出部１０９は、集音装置６１７で取得した音量情報の変位が第１の閾値を上回る時点を検出する。ここでは、例えば、第１の閾値を１０ｄＢとし、図１３中の参照符号Ａ、Ｄの時点の音量情報が情報変化点として検出される。この時点（Ａ、Ｄ）から既定反応時間が経過した時点（Ｂ、Ｅ）までの時間の間（Ｃ、Ｆ）、制御部１１０において、ロボットアーム１０２が移動しないように制御を切り替える（すなわち、人の操作によりロボットアーム１０２が移動する制御（制御モード）から、人の操作によりロボットアーム１０２が移動しない制御（制御モード）に制御を切り替える）。この時間以外の時間では、制御を行わずに、人の操作によりロボットアーム１０２が移動する制御（制御モード）となり、人の手９０１の操作に従ってロボットアーム１０２が移動する。このように、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの間、ロボットアーム１０２が移動しないように、制御部１１０で動作制御することによって、人が意図しない反応時間内に生じる不安定動作を抑えることができる。情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過した後は、ロボットアーム１０２は、停止する前と同様に、移動することができる。また、制御部１１０においては、前記の挿入作業を教示動作とし、取得した情報を再生時に使用する情報として生成することができる。その場合においては、制御部１１０において、図１３中の参照符号Ｃ、Ｆの時間の情報を削除するか又は削除しないかを人が入力ＩＦ１１１を用いて選択し、再生時に使用する情報を制御部１１０で生成して制御記憶部１１０Ａに記憶する。選択の基準としては、教示動作と同様の動作を行う場合においては反応時間情報における動作を削除せずに再生し、効率良く短時間で再生する場合においては反応時間情報における動作を削除する。
（ｉｉｉ）対象物位置情報を使用する例
対象物位置情報を使用する例について説明する。
対象物位置情報は、環境情報取得部１０７により取得する情報であり、画像撮像装置６１８で取得した撮像画像を基に環境情報取得部１０７で求める。具体的には、対象物位置情報は、ロボットアーム１０２のハンド６０１の先端からのコネクタ９０３（被対象物）までの長さを示す。それぞれの特徴点（ロボットアーム１０２のハンド６０１の先端とコネクタ９０３）間の距離を撮像画像から環境情報取得部１０７で算出する。図１４Ａ〜図１４Ｄを用いて説明する。図１４Ａ〜図１４Ｄの参照符号Ｌの部分の長さが対象物位置情報である。厳密に言うと、参照符号Ｌの部分の長さは、コネクタ９０３（被対象物）に対向するロボットアーム１０２のハンド６０１の先端面からコネクタ９０３（被対象物）のハンド対向面との間の距離である。
図１５Ａ〜図１５Ｊを用いて、人の手９０１がロボットアーム１０２を操作している手順を示す。図１５Ａ→図１５Ｃ→図１５Ｅ→図１５Ｇ→図１５Ｉの順に人の手９０１がロボットアーム１０２に操作していく手順を示している。また、そのときのフレキシブル基板９０２とコネクタ９０３の状況を図１５Ｂ→図１５Ｄ→図１５Ｆ→図１５Ｈ→図１５Ｊの順に示す。
図１５Ａでは、人の手９０１がロボットアーム１０２を把持し、人がロボットアーム１０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、フレキシブル基板９０２とコネクタ９０３とが接触していないので、対象物位置情報である長さＬの値は大きい。
次いで、図１５Ｃは、フレキシブル基板９０２の先端とコネクタ９０３の入り口とが接触した時点である。この時点では、接触の際にフレキシブル基板９０２の先端がコネクタ９０３に入り始めるので、対象物位置情報の変位が変化し始める。ここで、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、既定反応時間が経過するまでロボットアーム１０２は移動しないように、制御部１１０で動作制御する。
次いで、図１５Ｅでは、フレキシブル基板９０２をコネクタ９０３に押し込み、挿入作業を行っている時点を示す。
次いで、図１５Ｇでは、フレキシブル基板９０２の先端がコネクタ９０３の奥に接触し、挿入作業が完了した時点を示す。この時点では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、既定反応時間が経過するまでロボットアーム１０２は移動しないように、制御部１１０で動作制御する。フレキシブル基板９０２の先端がコネクタ９０３の奥に接触することによって対象物位置情報の変位が止まるので、コネクタ９０３へのフレキシブル基板９０２の挿入の完了を人が確認する。
次いで、図１５Ｉでは、操作を終了した時点である。
以上のようにしてフレキシブル基板９０２のコネクタ９０３への挿入作業を行う。また、前記の挿入作業を教示動作とし、開始時点（図１５Ａ）から終了時点（図１５Ｉ）までの作業中に取得した動作情報及び環境情報を教示データとして制御部１１０により制御記憶部１１０Ａに記憶し、記憶した教示データを制御部１１０により再生時に用いることができる。その場合は、ロボットアーム１０２が停止している時間（情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間）の情報を削除するか又は削除しないかを人が入力ＩＦ１１１を用いて選択することができる。詳細については、挿入作業時に取得した情報（図１６）を用いて説明する。
図１６は、図１５Ａ〜図１５Ｊの操作における、対象物位置情報を示す。図１６において、横軸は、教示動作開始時間（０ｍｓ）から教示動作終了時間までの教示動作時間を示し、縦軸は、対象物位置情報（ｍｍ）を示す。図１６のグラフの下に描かれている図は、それぞれ、フレキシブル基板９０２のコネクタ９０３に対する挿入状態（図１５Ａ、図１５Ｃ、図１５Ｅ、図１５Ｇ、図１５Ｉの状態）を示す。
情報変化点検出部１０９では、対象物位置情報の変位が第１の閾値を上回る時点を検出する。ここでは、例えば、第１の閾値を−０．５ｍｍとすることにより、図１６中の参照符号Ａ、Ｄの時点の音量情報が情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。この時点（Ａ、Ｄ）から既定反応時間が経過した時点（Ｂ、Ｅ）までの時間の間（Ｃ、Ｆ）、制御部１１０において、ロボットアーム１０２が移動しないように制御を切り替える。この時間以外の時間では、制御を行わずに、人の手９０１の操作に従ってロボットアーム１０２が移動する。このように、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの間ロボットアーム１０２が移動しないように、制御部１１０で動作制御することによって、人が意図しない反応時間内に生じる不安定動作を抑えることができる。情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過した後は、制御部１１０での制御により、ロボットアーム１０２は停止する前と同様に移動することができる。また、制御部１１０により、前記の挿入作業を教示動作として制御記憶部１１０Ａに記憶し、教示動作として取得した情報を再生時に使用する情報として生成することができる。その場合においては、制御部１１０において、図１６中の参照符号Ｃ、Ｆの時間の情報を削除するか又は削除しないかを人が入力ＩＦ１１１を用いて選択し、再生時に使用する情報を生成して、制御部１１０により制御記憶部１１０Ａに記憶する。選択の基準としては、教示動作と同様の動作を行う場合においては反応時間情報における動作を削除せずに再生し、効率良く短時間で再生する場合においては反応時間情報における動作を削除する。
以上では、教示動作の例として、フレキシブル基板９０２のコネクタ９０３への挿入作業の例を示している。挿入作業時における、感覚刺激が発生してから反応時間が経過するまでの時間において、ロボットアーム１０２を停止させることで、不安定動作が起こることを防げる。また、人の反応時間内のみ停止するので、中断することなく教示動作を行え、正確な教示データを取得できる。一方で、教示動作で得られた教示データを再生する際には、人の反応時間内の動作を削除することができ、人の意図した動作のみを再生することができる。
次に、ロボットアーム１０２を用いて手術を行う例について説明する。ここでは、力情報を用いた例について説明する。ロボットアーム１０２のハンド６０１には手術用メス１７０１が把持されており、手術用メス１７０１により臓器１７０２を切る手術を行う場合を想定する。
図１７Ａ〜図１７Ｄを用いて、人の手９０１がロボットアーム１０２を操作し、ロボットアーム１０２が把持した手術用メス１７０１によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図１７Ａ→図１７Ｂ→図１７Ｃ→図１７Ｄの順に人の手９０１がロボットアーム１０２を操作している手順を示している。
図１７Ａでは、人の手９０１がロボットアーム１０２を把持し、人がロボットアーム１０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触していないので、人の手９０１には、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図１７Ｂは、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、既定反応時間が経過するまでロボットアーム１０２は移動しないように、制御部１１０で動作制御する。既定反応時間が経過した直後に、人の手９０１に接触時の反力が伝わる。この時点から、人の手９０１は、臓器１７０２に手術用メス１７０１が接触する際の反力を感じる。人は、手９０１で感じる反力の大きさを基に、ロボットアーム１０２を介して手術を行う。そのときの反力の大きさをハンド６０１の基部付近に配置した力センサ６１６で検出する。このように、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの間、ロボットアーム１０２が移動しないように制御部１１０で動作制御することによって、人が意図しない反応時間内に生じる不安定動作を抑えることができる。
図１７Ｃでは、手術用メス１７０１が臓器１７０２に対して接触後に臓器１７０２の切開などの手術を行っている時点を示す。この時点では、人の手９０１に、手術用メス１７０１が臓器１７０２に接触する際の反力が伝わる。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、臓器１７０２への手術用メス１７０１の接触具合を人が調整する。
図１７Ｄでは、手術操作を終了した時点である。この時点では、手術用メス１７０１は臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、人がロボットアーム１０２を介して手術を行う。
図１８は、図１７Ａ〜図１７Ｄの操作における、力センサ６１６の値を示す。図１８において、横軸は、手術操作開始時間（０ｍｓ）から手術操作終了時間までの手術操作時間を示し、縦軸は、力センサ６１６で検出される値（Ｎ）を示す。
情報変化点検出部１０９においては、力情報の変位が第１の閾値を上回る時点を検出する。ここでは、例えば第１の閾値を−０．５Ｎとし、図１８中の参照符号Ａの時点の力情報が情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。この時点（Ａ）から既定反応時間が経過した時点（Ｂ）までの時間の間（Ｃ）、制御部１１０において、ロボットアーム１０２が移動しないように制御を切り替える。この時間以外の時間では、制御を行わずに、人の手９０１の操作に従ってロボットアーム１０２が移動する。このように、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの間、ロボットアーム１０２が移動しないように、制御部１１０で動作制御することによって、人が意図しない反応時間内に生じる不安定動作を抑えることができる。手術用ロボットアーム１０２などにおいては、不安定動作によって臓器を傷つける事故にもつながるので、不安定動作を抑えることは非常に重要である。
以上では、操縦型のロボットアーム１０２の例として、人のロボットアーム１０２を介した手術作業の例を示した。接触が生じてから反応時間が経過するまでにおいて、ロボットアーム１０２を停止させることで、不安定動作が起こることを防げる。また、人の反応時間内のみ停止するので、中断することなく手術作業を行うことができ、連続的な作業が可能となる。
第１実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図１９のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１９０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部１０８において既定反応時間情報を取得し、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部１１０で判定した場合は、ステップＳ１９０３に進む。情報変化点検出部１０９において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部１１０で判定した場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ１９０３では、制御部１１０において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までロボットアーム１０２を移動させない制御（動作制御）を行い、フローを終了する。
ステップＳ１９０４では、制御部１１０において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第１実施形態によれば、人がロボットアーム１０２を操作する際に、力覚、聴覚、又は、視覚などの刺激が発生した時点から人が行動を変化するまでの反応時間の間、ロボットアーム１０２が移動をしないように制御部１１０で動作制御するので、人の反応時間内に生じる不安定動作の影響を防ぐことができ、安全にかつ正確に作業を行うことができる。また、反応時間の間だけロボットアーム１０２が移動しないように制御部１１０で動作制御するので、中断することなく作業を行うことができる。教示動作を行う場合は、削除するか又は削除しないかを人が入力ＩＦ１１１を用いて選択することにより、停止している時間のデータを削除することができ、停止している時間のデータを削除した教示データを生成して、制御部１１０により制御記憶部１１０Ａに記憶することができ、制御部１１０により、人の意図した動作のみで教示データを生成して制御部１１０により制御記憶部１１０Ａに記憶することができる。第１実施形態では、感覚刺激が発生する作業に有効で、特にフレキシブル基板の挿入作業又は手術などのように傷みやすい対象物における作業又は細かな作業などに大変有効である。
（第２実施形態）
図２０は、本発明の第２実施形態のロボット１０１のブロック図を示す。本発明の第２実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、既定反応時間取得部１０８と、情報変化点検出部１０９とは第１実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
制御部２００１は、制御部１１０に代えて制御装置１０３に備えられ、第１実施形態における制御部１１０の機能に加えて、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部１１０で判定した場合の動作情報の生成方法が異なる。第１実施形態における制御部１１０では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部１１０で判定した場合、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間の間において、ロボットアーム１０２を移動させないように制御している。それに対して、第２実施形態における制御部２００１では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部１１０で判定した場合、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間において、情報変化点が検出された環境情報が第２の閾値（環境情報制御用閾値）を下回るようにロボットアーム１０２を移動制御する。ロボットアーム１０２の移動制御の方法は、情報変化点が検出された時点の移動を基に、その時点の移動の方向と逆方向に移動するように制御する。また、第２の閾値とは、入出力ＩＦ１１１を用いて入力することができる。ここで、「閾値を下回る」とは、閾値と符号が同じであり、かつ絶対値が閾値より小さいことを意味する。以降、本明細書では、同様の意味で用いる。
ここで、移動制御中においては、制御部２００１により、ロボットアーム１０２は、人の操作による移動は行わず、自動制御される。このように移動制御することによって、接触などの際に生じる環境情報を小さくすることができる。第１実施形態で説明したように大きな力が発生した時点で停止するのではなく、制御部２００１により、力を小さくする方向に自動制御する。そうすることによって、強く接触した状態を和らげることができるので、ロボットアーム１０２又は対象物に大きな力がかかることを防げる。
なお、音量情報を使用する場合は、第１実施形態で説明したように大きな音が発生した時点で停止するのではなく、制御部２００１により、音を小さくする方向に自動制御する。対象物位置情報を使用する場合は、第１実施形態で説明したように対象物位置情報が急激に短くなった時点で停止するのではなく、制御部２００１により、対象物位置情報が長くなる方向に自動制御する。そうすることによって、強く接触した状態を和らげることができるので、ロボットアーム１０２又は対象物に大きな力がかかることを防げる。
具体的には、移動量ｙ、第２の閾値ｘｓ、環境情報ｘとすると、ｙ＝ｋ（ｘ−ｘｓ）の式で、ロボットアーム１０２の移動量ｙを求める。ここで、ｋは係数であり、入出力ＩＦ１１１によってｋの値を前記制御装置の外部から入力することができる。また、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間の間において、制御部２００１により、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された環境情報が第２の閾値を下回るように、ロボットアーム１０２を移動制御する。ここで、その時間の間に環境情報が第２の閾値を下回らなかったと制御部２００１により判定した場合は、制御部２００１により、移動制御を中断し、人の操作によるロボットアーム１０２の移動が再開されるのを待つ。第２の閾値を下回るか否かを制御部２００１により判定する時間は、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間である。また、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する前に環境情報が第２の閾値を下回ったと制御部２００１により判定した場合は、制御部２００１により、既定反応時間が経過するまでの時間の間、ロボットアーム１０２を移動させないように制御する。
次に、制御部２００１の機能について、既定反応時間が経過するまでに第２の閾値を下回った例と、第２の閾値を下回らない例とを、手術作業を用いて説明する。
（ｉ）既定反応時間が経過するまでに第２閾値を下回った例
既定反応時間が経過するまでに第２の閾値を下回ったと制御部２００１により判定された場合について説明する。
図２１Ａ〜図２１Ｆを用いて、人の手９０１がロボットアーム１０２を操作し、ロボットアーム１０２のハンド６０１が把持した手術用メス１７０１によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図２１Ａ→図２１Ｂ→図２１Ｃ→図２１Ｄ→図２１Ｅ→図２１Ｆの順に人の手９０１がロボットアーム１０２を操作している手順を示している。
図２１Ａでは、人の手９０１がロボットアーム１０２を把持し、人がロボットアーム１０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触していないので、人の手９０１には、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図２１Ｂは、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、制御部２００１により、力情報が第２の閾値を下回るように移動制御を開始する。ここでは、例えば、第２の閾値を、−１．０Ｎとする。ここでの移動制御とは、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触を和らげる方向に制御部２００１により移動することであり、制御部２００１により、ロボットアーム１０２が臓器１７０２から離れる方向に移動する。ロボットアーム１０２の移動制御の方法は、情報変化点が検出された時点の移動を基に、その時点の移動の方向と逆方向に移動するように制御する。また、移動制御中は人による操作は行うことができず、制御部２００１により、ロボットアーム１０２が自動で移動する。
図２１Ｃは、制御部２００１により、ロボットアーム１０２が移動制御を行っている時点である。制御部２００１により、力情報が第２の閾値を下回るように、図２１Ｃのように手術用メス１７０１が臓器１７０２から離れるような移動制御を行っている。この時点では、人はまだ反力を感じていない。この時点での動作が第１実施形態とは異なる動作であり、第１実施形態ではロボットアーム１０２は停止している。
図２１Ｄは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過していない時点であるが、力情報が第２の閾値を下回ったため、ロボットアーム１０２が移動しないようにすなわち停止するように制御部２００１で動作制御されている状態である。
図２１Ｅは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した後の時間であり、人の手９０１が操作を行っている状態である。手術用メス１７０１が臓器１７０２に対して手術を行っている時点を示す。この時点では、人の手９０１に、手術用メス１７０１が臓器１７０２に接触する際の反力が伝わる。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、臓器１７０２への手術用メス１７０１の接触具合を人が調整する。
図２１Ｆは、手術操作を終了した時点である。この時点では、手術用メス１７０１は臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、人がロボットアーム１０２を介して手術を行う。
図２２は、図２１Ａ〜図２１Ｆの操作における、力センサ６１６の値を示す。図２２において、横軸は、手術操作開始時間（０ｍｓ）から手術操作終了時間までの手術操作時間を示し、縦軸は、力センサ６１６で検出される値（Ｎ）を示す。
情報変化点検出部１０９において、力情報の変位が第１の閾値を上回る時点を検出する。ここでは、例えば、第１の閾値を−０．５Ｎとし、図２２中の参照符号Ａの時点の力情報が情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。この時点（Ａ）から第２の閾値（Ｄ）を下回るように制御部２００１により移動制御する。また、例えば、第２の閾値を−１．０Ｎと設定して、制御部２００１により移動制御を行い、図２２中の参照符号Ｂの時点において、第２の閾値を下回ると制御部２００１により判定される。この時点（Ｂ）からロボットアーム１０２が移動しないように制御部２００１で動作制御を行う。図２２中の参照符号Ｃの時点において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過し、制御部２００１により、制御の切り替えを終了する。この時間帯（Ａ〜Ｃ）以外の時間では、制御部２００１による制御を行わずに、人の手９０１の操作に従ってロボットアーム１０２が移動する。
このように、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの間、力情報が第２の閾値を下回るように制御部２００１によりロボットアーム１０２を移動制御することによって、人が意図しない反応時間内に生じる不安定動作を抑えるとともに、接触の際に生じた大きな力を緩めることができる。
（ｉｉ）既定反応時間が経過するまでに第２閾値を下回らない例
既定反応時間が経過するまでに第２の閾値を下回らないと制御部２００１により判定された場合について説明する。
図２３Ａ〜図２３Ｆを用いて、人の手９０１がロボットアーム１０２を操作し、ロボットアーム１０２のハンド６０１が把持した手術用メス１７０１によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図２３Ａ→図２３Ｂ→図２３Ｃ→図２３Ｄ→図２３Ｅ→図２３Ｆの順に人の手９０１がロボットアーム１０２を操作している手順を示している。
図２３Ａでは、人の手９０１がロボットアーム１０２を把持し、人がロボットアーム１０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触していないので、人の手９０１には、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図２３Ｂは、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出され、制御部２００１により、力情報が第２の閾値を下回るように移動制御を開始する。ここでは、例えば、第２の閾値を、−１．０Ｎとする。ここでの移動制御とは、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触を和らげる方向に制御部２００１により移動することであり、制御部２００１により、ロボットアーム１０２が臓器１７０２から離れる方向に移動する。また、移動制御中は人による操作は行うことができず、制御部２００１により、ロボットアーム１０２が自動で移動する。
図２３Ｃは、制御部２００１により、ロボットアーム１０２が移動制御を行っている時点である。制御部２００１により、力情報が第２の閾値を下回るように、図２１Ｃのように手術用メス１７０１が臓器１７０２から離れるような移動制御を行っている。この時点では、人はまだ反力を感じていない。
図２３Ｄは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した時点である。力情報が第２の閾値を下回らなかったが、制御部２００１による移動制御を終了し、人の手９０１が操作を再開する状態である。この時点での動作が、図２１Ｄの時点の動作とは異なる動作である。図２１Ｄでは、移動制御によって力情報が第２の閾値を下回り、制御部２００１によりロボットアーム１０２が停止している。それに対して、図２３Ｄでは、制御部２００１により、移動制御によって力情報が第２の閾値を下回らず、ロボットアーム１０２は移動制御を行っている。
図２３Ｅは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した後の時間であり、人の手９０１が操作を行っている状態である。手術用メス１７０１が臓器１７０２に対して手術を行っている時点を示す。この時点では、人の手９０１に、手術用メス１７０１が臓器１７０２に接触する際の反力が伝わる。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、臓器１７０２への手術用メス１７０１の接触具合を人が調整する。
図２３Ｆは、手術操作を終了した時点である。この時点では、手術用メス１７０１は臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、人がロボットアーム１０２を介して手術を行う。
図２４は、図２３Ａ〜図２３Ｆの操作における、力センサ６１６の値を示す。実線のグラフは、力センサ６１６で検出される値を示す。図２４の横軸は、実験時間（ｍｓ）を示し、実験開始時間を０ｍｓとし、実験開始時間から実験終了時間までの時間を示している。図２４の縦軸は、力センサ６１６で検出される値（Ｎ）を示している。
情報変化点検出部１０９において、力情報の変位が第１の閾値を上回る時点を検出する。ここでは、例えば、第１の閾値を−０．５Ｎとし、図２４中の参照符号Ａの時点の力情報が情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。この時点（Ａ）から第２の閾値（Ｃ）を下回るように制御部２００１により移動制御する。また、例えば、第２の閾値を−１．０Ｎと設定して、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点（Ａ）から制御部２００１により移動制御を行っているが、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点（Ａ）から既定反応時間が経過した時点（Ｂ）においても、第２の閾値を下回らなかったと制御部２００１により判定されたが、この時点（Ｂ）において制御部２００１により制御の切り替えを終了する。この時間帯（Ａ〜Ｂ）以外の時間では、制御部２００１による制御を行わずに、人の手９０１の操作に従ってロボットアーム１０２が移動する。
このように、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの間力情報が第２の閾値を下回るように制御部２００１によりロボットアーム１０２を移動制御する。よって、第２の閾値を下回らないと制御部２００１により判定された場合においても、接触の際に生じた大きな力を緩めることができる。
なお、既定反応時間が経過するまでに第２の閾値を下回らないと制御部２００１により判定された場合において、ここでは、既定反応時間が経過した時点で制御部２００１により移動制御を止める例を説明したが、既定反応時間が経過した時点以降においても制御部２００１により移動制御を行い、第２の閾値を下回るまで制御部２００１による制御を行う方法を用いることも可能である。
第２実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図２５のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１９０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部１０８において既定反応時間情報を取得し、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部２００１により判定された場合は、ステップＳ２５０１に進む。情報変化点検出部１０９において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部２００１により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ２５０１では、制御部２００１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から環境情報が第２の閾値を下回るようにロボットアーム１０２を移動制御し、ステップＳ２５０２に進む。
次いで、ステップＳ２５０２では、制御部２００１において、環境情報が第２の閾値を下回ったかどうか判定する。環境情報が第２の閾値を下回ったと制御部２００１により判定した場合は、ステップＳ２５０３に進み、環境情報が第２の閾値を下回らなかったと制御部２００１により判定した場合は、ステップＳ２５０４に進む。
ステップＳ２５０３では、制御部２００１において、ロボットアーム１０２を移動させない制御を行い、ステップＳ２５０５に進む。
ステップＳ２５０４では、制御部２００１において、環境情報が第２の閾値を下回るようにロボットアーム１０２を移動制御し、ステップＳ２５０５に進む。
ステップＳ２５０５では、制御部２００１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過したかどうか判定する。経過したと制御部２００１により判定した場合は、フローを終了する。経過していないと制御部２００１により判定した場合は、ステップＳ２５０２に戻る。
一方、ステップＳ１９０４では、制御部２００１において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第２実施形態によれば、人がロボットアーム１０２を操作する際に、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部２００１により判定された場合、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの時間において、人の操作によらず環境情報が第２の閾値を下回るように制御部２００１によりロボットアーム１０２を移動制御するように構成している。このため、接触時などに生じる人の反応時間内の不安定動作を防ぐことができる。また、反応時間が経過するまでの時間において、接触時に生じる大きな力を小さくする方向にロボットアームを自動制御するので、接触に伴うロボットアーム１０２又は対象物への負荷を軽減することができる。
（第３実施形態）
図２６Ａは、本発明の第３実施形態のロボット１０１のブロック図を示す。本発明の第３実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、既定反応時間取得部１０８と、情報変化点検出部１０９とは第２実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
制御部２６０１は、制御部２００１に代えて制御装置１０３に備えられ、第２実施形態における制御部２００１の機能に加えて、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部２００１により判定された場合の動作情報の生成方法を、入出力ＩＦ１１１からの選択情報により、選択することができる。このときの選択情報の選択肢は、第１実施形態で使用した移動しないようにロボットアーム１０２を制御する方法と、第２実施形態で使用した環境情報が第２の閾値を下回るようにロボットアーム１０２を移動制御する方法との、２通りである。選択基準は、対象物及び被対象物に大きな力（例えば、絶対値が５．０Ｎ以上の力）がかかる作業においては、第２実施形態で使用した制御方法を選択し、大きな力がかからない作業においては、第１実施形態で使用した制御方法を選択して、選択情報が入出力ＩＦ１１１から制御部２６０１に入力される。
図２６Ｂは、制御部２６０１の内部の詳細を示した図である。制御部２６０１は、情報取得部２６０１Ｂと、制御方法切替部２６０１Ｃと、人操作制御部２６０１Ｄと、停止制御部２６０１Ｅと、移動制御部２６０１Ｆとを備えて構成している。
情報取得部２６０１Ｂは、他の要素から入力される情報を取得し、制御方法切替部２６０１Ｃに出力する。
制御方法切替部２６０１Ｃは、情報取得部２６０１Ｂから入力された情報を基に制御方法を選択し、選択した制御方法の制御部（人操作制御部２６０１Ｄ又は停止制御部２６０１Ｅ又は移動制御部２６０１Ｆ）に対して情報取得部２６０１Ｂから入力された情報を出力する。選択方法は下記の通りである。情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過するまでの間の時間においては、停止制御部２６０１Ｅ又は移動制御部２６０１Ｆを制御方法切替部２６０１Ｃで選択し、それ以外の時間においては、人操作制御部２６０１Ｄを制御方法切替部２６０１Ｃで選択する。制御方法切替部２６０１Ｃにおける停止制御部２６０１Ｅ又は移動制御部２６０１Ｆかの選択は、入出力ＩＦ１１１にからの人の選択情報に基づいて選択することができる。
人操作制御部２６０１Ｄは、人の操作に応じた動作情報を生成して、生成した動作情報を、人操作制御部２６０１Ｄにより、制御装置１０３に備えられた制御記憶部２６０１Ａに記憶する。
停止制御部２６０１Ｅは、ロボットアーム１０２を移動しないように制御する動作情報を生成して、生成した動作情報を人操作制御部２６０１Ｄにより制御記憶部２６０１Ａに記憶する。
移動制御部２６０１Ｆは、力を小さくする方向にロボットアーム１０２を移動制御する動作情報を生成して、生成した動作情報を人操作制御部２６０１Ｄにより制御記憶部２６０１Ａに記憶する。制御記憶部２６０１Ａに記憶された動作情報は、教示データとして再生時にそれぞれの制御部２６０１Ｄ，２６０１Ｅ，２６０１Ｆで使用される。
環境情報生成部２６０２は、制御装置１０３に備えられ、環境情報を生成し、入出力ＩＦ１１１に出力する。環境情報は、力情報、音量情報、及び、対象物位置情報の少なくとも１つ以上の情報である。環境情報生成部２６０２で生成された環境情報生成部２６０２は、既定反応時間情報を測定する予備実験を行う際に使用する（予備実験については後で説明する）。
既定反応時間情報測定部２６０３は、制御装置１０３に備えられ、動作情報取得部１０６から動作情報と時間情報とが入力され、情報変化点検出部１０９から情報変化点と時間情報とが入力される。既定反応時間情報測定部２６０３は、入力された動作情報を基に、変位を求める。既定反応時間情報測定部２６０３では、情報変化点以降の時間において、求めた変位が動作情報変化点検出用閾値を上回る箇所を動作情報変化点とする。動作情報変化点検出用閾値は、各情報により異なり、例えば、位置情報では１ｍｍ、姿勢情報では０．０２ｒａｄ、速度情報では０．０１ｍｍ／ｍｓとする。既定反応時間情報測定部２６０３においては、既定反応時間情報として、求めた動作情報変化点の時点と入力された情報変化点の時点との差を求め（測定し）、既定反応時間情報測定部２６０３から入出力ＩＦ１１１に、既定反応時間情報測定部２６０３で求めた既定反応時間情報を出力する。出力された既定反応時間情報は、既定反応時間取得部１０８で記憶され、既定反応時間情報として制御部２６０１に出力される。出力した既定反応時間情報は、既定反応時間情報を測定する予備実験を行う際に使用する（予備実験については以下で説明する）。
既定反応時間情報を測定する予備実験について説明する。環境情報として、力情報を使用した予備実験について、図２７Ａ〜図２７Ｄを用いて説明する。予備実験は、図２７Ａ→図２７Ｂ→図２７Ｃ→図２７Ｄの手順で行う。
図２７Ａは、人の手９０１がロボットアーム１０２を把持し、静止している状態である。
図２７Ｂは、環境情報生成部２６０２によって力情報が生成された状態である。具体的には、位置を制御し力を提示することによって力情報を生成する。または、実際に被対象物にハンド６０１を衝突させる。力センサ６１６の値は変化するが、人の手９０１には、まだ力情報が伝わっていない。
図２７Ｃは、環境情報生成部２６０２によって力情報が生成された時点から反応時間が経過した時点であり、人の手９０１に力情報が伝わり、人の手９０１がロボットアーム１０２を移動させた状態である。図２７Ｂの時点（力情報が生成された時点、言い換えれば、後述するように情報変化点検出部１０９から情報変化点が検出された時点）から図２７Ｃの時点（言い換えれば、後述するように既定反応時間情報測定部２６０３で動作情報変化点が検出された時点）までの時間が、既定反応時間情報として、既定反応時間情報測定部２６０３で測定される。
図２７Ｄは、人の手９０１がロボットアーム１０２を把持し、静止している状態であり予備実験が終了した状態である。
図２８は、図２７Ａ〜図２７Ｄの予備実験中に得られたロボットアーム１０２の位置情報と力センサ６１６との測定値を示す。図２８における、実線のグラフ２１０１は、力センサ６１６で検出される値を示す。別の実線のグラフ２１０２は、ロボットアーム１０２の位置を示す。図２８の横軸は、予備実験開始時間（０ｍｓ）から予備実験終了時間までの予備実験時間を示す。図２８の左縦軸は、ロボットアーム１０２の位置（ｍｍ）を示す。図２８の右縦軸は、力センサ６１６で検出される値（Ｎ）を示す。図２８のグラフの下には、図２７Ａ〜図２７Ｄのどの状態にあるのかを示す。図２８の参照符号Ａは情報変化点を表し、図２８の参照符号Ｂは動作情報変化点を表す。また、図２８の参照符号Ｃは既定反応時間情報を表す。
図２８より、図２７Ｂの状態において力情報の変位が大きくなり、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されていることがわかる。また、図２７Ｃの状態において位置情報の変位が大きくなり、動作情報変化点が既定反応時間情報測定部２６０３で検出されていることがわかる。情報変化点の時点（図２７Ｂの状態）から動作情報変化点の時点（図２７Ｃの状態）までの時間（図２８中の参照符号Ｃ）を既定反応時間情報として既定反応時間情報測定部２６０３で求める。このようにして既定反応時間情報測定部２６０３で求めた既定反応時間情報を用いることによって、人、又は、対象作業、又は、環境情報などによる反応時間の差異に対応した既定反応時間情報を取得することができる。また、既定反応時間情報測定部２６０３で求めた既定反応時間情報は、入出力ＩＦ１１１を介して既定反応時間取得部１０８に入力されて既定反応時間取得部１０８で記憶され、既定反応時間情報として制御部２６０１に出力される。予備実験は、実際の作業の前準備として実施され、作業者又は対象作業ごとに異なり、図２９に示すような情報として入出力ＩＦ１１１を介して既定反応時間取得部１０８に記憶する。作業者情報と、対象作業情報とを入出力ＩＦ１１１を介して既定反応時間情報測定部２６０３に入力したのち、予備実験を行い、その結果を含めて、入出力ＩＦ１１１を介して既定反応時間取得部１０８に記憶する。
第３実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図３０のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ３００１では、予備実験を行い、既定反応時間情報測定部２６０３で既定反応時間情報を測定し、入出力ＩＦ１１１に出力し、ステップＳ１９０１に進む。
次いで、ステップＳ１９０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部１０８において既定反応時間情報を取得し、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において情報変化点が検出されたと制御部２６０１により判定された場合は、ステップＳ３００２に進む。情報変化点検出部１０９において情報変化点が検出されなかったと制御部２６０１により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ３００２では、制御部２６０１において、制御切り替え時の制御方法を人が入出力ＩＦ１１１を用いて選択するように促がされる。例えば、入出力ＩＦ１１１の一例としてのディスプレイなどの表示装置に、制御切り替え時の制御方法の選択を促がす指示が表示される。制御切り替え時の制御方法を選択するとき、環境情報が第２の閾値を下回るように移動制御する制御方法を人が選択して、その旨の選択指示が入出力ＩＦ１１１に入力された場合は、ステップＳ２５０１に進む。移動しないように制御する制御方法を人が選択して、その旨の指示が入出力ＩＦ１１１に入力された場合は、ステップＳ１９０３に進む。選択基準は、対象物及び被対象物に大きな力（例えば、絶対値が５．０Ｎ以上の力）がかかる作業においては、環境情報が第２の閾値を下回るように移動制御する制御方法を選択し、大きな力がかからない作業においては、移動しないように制御する制御方法を選択する。
ステップＳ２５０１では、制御部２６０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から環境情報が第２の閾値を下回るようにロボットアーム１０２を移動制御し、ステップＳ２５０２に進む。
次いで、ステップＳ２５０２では、制御部２６０１において、環境情報が第２の閾値を下回ったかどうか判定する。環境情報が第２の閾値を下回ったと制御部２６０１により判定した場合は、ステップＳ２５０３に進み、環境情報が第２の閾値を下回らなかったと制御部２６０１により判定した場合は、ステップＳ２５０４に進む。
ステップＳ２５０３では、制御部２６０１において、ロボットアーム１０２を移動させない制御を行い、ステップＳ２５０５に進む。
ステップＳ２５０４では、制御部２６０１において、環境情報が第２の閾値を下回るようにロボットアーム１０２を移動制御し、ステップＳ２５０５に進む。
ステップＳ２５０５では、制御部２６０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過したかどうか判定する。経過したと制御部２６０１に判定した場合は、フローを終了する。経過していないと制御部２６０１に判定した場合は、ステップＳ２５０２に戻る。
ステップＳ１９０３では、制御部２６０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までロボットアーム１０２を移動させない制御を行い、フローを終了する。
ステップＳ１９０４では、制御部２６０１において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第３実施形態によれば、予備実験を行い既定反応時間情報を既定反応時間情報測定部２６０３で測定することによって、人、又は、対象作業、又は、環境情報などによる反応時間の差異に対応することができる。その結果、既定反応時間情報を正確に求めることができ、人、又は、対象作業、又は、環境情報などが変わった場合においても正確に作業を行うことができる。
（第４実施形態）
図３１は、本発明の第４実施形態のロボット１０１のブロック図を示す。本発明の第４実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２が複数備えられて構成されている点が第３実施形態とは異なる。第４実施形態の各構成要素では、複数のロボットアーム１０２の情報を独立に保持し、独立に処理する。複数のロボットアーム１０２は、１人の人が操作する場合でも、又は、複数の人（例えば第１の人と第２の人）が操作する場合でもどちらでも可能である（詳細は後述する）。複数のロボットアーム１０２（例えば第１のロボットアーム１０２Ａ、第２のロボットアーム１０２Ｂ）の情報を扱うこと以外は、本発明の第４実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、既定反応時間取得部１０８と、情報変化点検出部１０９とは第３実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
制御部３１０１は、制御部２６０１に代えて制御装置１０３に備えられ、第３実施形態における制御部２６０１の機能に加え、複数のロボットアーム１０２のうちの一方のロボットアーム１０２（第１のロボットアーム１０２Ａ又は第２のロボットアーム１０２Ｂ）において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３１０１により判定された場合において、情報変化点が検出されていない他方のロボットアーム１０２（第２のロボットアーム１０２Ｂ又は第１のロボットアーム１０２Ａ）に対して、制御方法を切り替えるか又は切り替えないかを選択することができる。この選択は、例えば、入出力ＩＦ１１１の一例としてのディスプレイなどの表示装置に、制御方法の切り替えの選択を促がす指示が表示されて、人が手動で選択指示を入出力ＩＦ１１１を用いて制御部３１０１に入力することができる。
制御方法を切り替える場合と切り替えない場合とを手術の例を通して説明する。ただし、ここでは、制御部３１０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３１０１により判定された場合の動作情報の生成方法を、移動しないように制御する方法を選択した場合で説明する。
（ｉ）制御方法を切り替える例
制御方法を切り替える場合について説明する。
図３２Ａ〜図３２Ｆを用いて、例えば、二人の人の手９０１（第１の人の手９０１Ａ、第２の人の手９０１Ｂ）が２個のロボットアーム１０２（第１のロボットアーム１０２Ａ、第２のロボットアーム１０２Ｂ）をそれぞれ独立して操作し、２個のロボットアーム１０２がそれぞれ把持した手術用メス１７０１（第１の手術用メス１７０１Ａ、第２の手術用メス１７０１Ｂ）によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図３２Ａ→図３２Ｂ→図３２Ｃ→図３２Ｄ→図３２Ｅ→図３２Ｆの順に人の手９０１がロボットアーム１０２を操作している手順を示している。
図３２Ａでは、第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとが第１のロボットアーム１０２Ａと第２のロボットアーム１０２Ｂとを把持し、人がロボットアーム１０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、第１の手術用メス１７０１Ａ及び第２の手術用メス１７０１Ｂと臓器１７０２とが接触していないので、第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとには、第１の手術用メス１７０１Ａ及び第２の手術用メス１７０１Ｂと臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図３２Ｂは、第１の手術用メス１７０１Ａの先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、第１のロボットアーム１０２Ａの力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出される。このとき、第２の手術用メス１７０１Ｂと臓器１７０２とは接触してしない。
図３２Ｃは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたことによって、制御部３１０１により、第１のロボットアーム１０２Ａと第２のロボットアーム１０２Ｂとを移動しないように制御している時点である。この時点では、人はまだ反力を感じていない。
図３２Ｄは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した時点であり、第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとにより第１のロボットアーム１０２Ａと第２のロボットアーム１０２Ｂとを操作再開した時点である。この時点で、第１の人の手１０２Ａに、第１の手術用メス１７０１Ａと臓器１７０２とが接触した時点の反力が伝わる。
図３２Ｅは、第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとが操作を行っている状態である。第１の手術用メス１７０１Ａと第２の手術用メス１７０１Ｂとが臓器１７０２に対して手術を行っている時点を示す。このときの反力を第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとが感じることによって、臓器１７０２への第１の手術用メス１７０１Ａと第２の手術用メス１７０１Ｂとの接触具合を人が調整する。この時点で、第２の手術用メス１７０１Ｂと臓器１７０２とは接触する。
図３２Ｆは、手術操作を終了した時点である。この時点では、第１の手術用メス１７０１Ａと第２の手術用メス１７０１Ｂとは臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、第１のロボットアーム１０２Ａに関する力情報から情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３１０１により判定された場合に、制御部３１０１により、第１のロボットアーム１０２Ａとともに第２のロボットアーム１０２Ｂも制御を切り替える。このように制御を切り替えることによって、第１のロボットアーム１０２Ａと第２のロボットアーム１０２Ｂとを操作する場合において、片方のロボットアーム１０２が対象物に接触したときに、人の不安定動作により他方のロボットアーム１０２に影響を与えることを防ぐことができる。具体的には、１人の人が複数のロボットアーム１０２を操作している場合において、第１のロボットアーム１０２Ａが接触した際に片手が不安定動作（例えば振動）を起こしたときに、その振動している片手の振動を止めようと片手に集中する影響で他方の手への集中が途切れて他方の手が振動することがある。このように一方の手での接触動作が両方の手の不安定動作に起因する場合がある。この第４実施形態では、このような複数に影響する不安定動作を防ぐことができる。
図３３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３２Ａ〜図３２Ｆの操作における、力センサ６１６の値を示す。図３３の（Ａ）が第１のロボットアーム１０２Ａの力センサ６１６で検出される値を示し、図３３の（Ｂ）が第２のロボットアーム１０２Ｂの力センサ６１６で検出される値を示す。図３３の（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は、手術操作開始時間（０ｍｓ）から手術操作終了時間までの手術操作時間を示し、縦軸は、力センサ６１６で検出される値（Ｎ）を示す。
第１のロボットアーム１０２Ａの力情報のうちの図３３の（Ａ）及び（Ｂ）中の参照符号Ａの時点の力情報が、情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。第１のロボットアーム１０２Ａの力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点（Ａ）から既定反応時間が経過する時点（Ｂ）までの時間（Ｃ）において、第１のロボットアーム１０２Ａと第２のロボットアーム１０２Ｂとを移動させないように制御部３１０１で制御を行っている。
（ｉｉ）制御方法を切り替えない例
制御方法を切り替えない場合について説明する。
図３４Ａ〜図３４Ｆを用いて、人の手９０１（第１の人の手９０１Ａ、第２の人の手９０１Ｂ）がロボットアーム１０２（第１のロボットアーム１０２Ａ、第２のロボットアーム１０２Ｂ）を操作し、ロボットアーム１０２が把持した手術用メス１７０１（第１の手術用メス１７０１Ａ、第２の手術用メス１７０１Ｂ）によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図３４Ａ→図３４Ｂ→図３４Ｃ→図３４Ｄ→図３４Ｅ→図３４Ｆの順に人の手９０１がロボットアーム１０２を操作している手順を示している。
図３４Ａでは、第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとが第１のロボットアーム１０２Ａと第２のロボットアーム１０２Ｂとを把持し、人がロボットアーム１０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、第１の手術用メス１７０１Ａ及び第２の手術用メス１７０１Ｂと臓器１７０２とが接触していないので、第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとには、第１の手術用メス１７０１Ａ及び第２の手術用メス１７０１Ｂと臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図３４Ｂは、第１の手術用メス１７０１Ａの先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、第１のロボットアーム１０２Ａの力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出される。このとき、第２の手術用メス１７０１Ｂと臓器１７０２とは接触してしない。
図３４Ｃは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたことによって、制御部３１０１により、第１のロボットアーム１０２Ａを移動しないように制御している時点である。この時点では、人はまだ反力を感じていない。一方で、第２のロボットアーム１０２Ｂは、第２の人の手９０１Ｂによって操作を行っている。この時点での動作が図３２Ｃとは異なる動作である。図３２Ｃにおいては、第１のロボットアーム１０２Ａが停止しているのと同様に第２のロボットアーム１０２Ｂも停止している。それに対して、図３４Ｃにおいては、第１のロボットアーム１０２Ａは停止しているが、第２のロボットアーム１０２Ｂは第２の人の手９０１Ｂによって移動している。
図３４Ｄは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した時点であり、第１の人の手９０１Ａにより第１のロボットアーム１０２Ａとを操作再開した時点である。この時点で、第１の人の手９０１Ａに第１の手術用メス１７０１Ａの先端と臓器１７０２とが接触した時点の反力が伝わる。一方で、第２のロボットアーム１０２Ｂは、第２の人の手９０１Ｂによって操作を行っている。
図３４Ｅは、第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとが操作を行っている状態である。第１の手術用メス１７０１Ａと第２の手術用メス１７０１Ｂとが臓器１７０２に対して手術を行っている時点を示す。このときのそれぞれの反力を第１の人の手９０１Ａと第２の人の手９０１Ｂとがそれぞれ感じることによって、臓器１７０２への第１の手術用メス１７０１Ａと第２の手術用メス１７０１Ｂとの接触具合を人が調整する。
図３４Ｆは、手術操作を終了した時点である。この時点では、第１の手術用メス１７０１Ａと第２の手術用メス１７０１Ｂとは臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、第１のロボットアーム１０２Ａに関する力情報から情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３１０１により判定された場合に、制御部３１０１により、第１のロボットアーム１０２Ａの制御を切り替える。一方で、第２のロボットアーム１０２Ｂの制御は切り替えない。このように制御を切り替えないことによって、第１のロボットアーム１０２Ａと第２のロボットアーム１０２Ｂとを操作する場合において、それぞれ独立に操作することができ、複数のロボットアーム１０２において、相互干渉することなく、それぞれ正確に操作することができる。
図３５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３４Ａ〜図３４Ｆの操作における、力センサ６１６の値を示す。図３５の（Ａ）が第１のロボットアーム１０２Ａの力センサ６１６で検出される値を示し、図３５の（Ｂ）が第２のロボットアーム１０２Ｂの力センサ６１６で検出される値を示す。図３５の（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は、手術操作開始時間（０ｍｓ）から手術操作終了時間までの手術操作時間を示し、縦軸は、力センサ６１６で検出される値（Ｎ）を示す。
第１のロボットアーム１０２Ａの力情報のうちの図３５の（Ａ）及び（Ｂ）中の参照符号Ａの時点の力情報が、情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。第１のロボットアーム１０２Ａの力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点（Ａ）から既定反応時間が経過する時点（Ｂ）までの時間（Ｃ）において、第１のロボットアーム１０２Ａを移動させないように制御部３１０１で制御を行っている。一方で、第２のロボットアーム１０２Ｂは、人の手９０１Ｂによって操作されている。
前記のように説明した第１のロボットアーム１０２Ａと第２のロボットアーム１０２Ｂとは、図３６Ａに示すように１人の人３６０１が操作する場合と、図３６Ｂに示すように複数の人（人３６０１Ａ、人３６０１Ｂ）が操作する場合との、どちらの場合においても、使用することができる。
第４実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図３７のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１９０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部１０８において既定反応時間情報を取得し、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３１０１により判定された場合は、ステップＳ３７０１に進む。情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部３１０１により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ３７０１では、制御部３１０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたロボットアーム１０２の制御を行い、ステップＳ３７０２に進む。ここで、制御方法は、図３０中の破線で示すステップＳ３００３（ステップＳ３００２と、ステップＳ２５０１と、ステップＳ２５０２と、ステップＳ２５０３、ステップＳ２５０４と、ステップＳ２５０５と、ステップＳ１９０３とを含むステップ）の手順で行う。
次いで、ステップＳ３７０２では、制御部３１０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたロボットアーム１０２以外のロボットアーム（他のロボットアーム）１０２について制御を行うかどうか選択するように人に促す。他のロボットアーム１０２について制御を行う場合は、ステップＳ３７０３に進む。他のロボットアーム１０２について制御を行わない場合は、ステップＳ３７０４に進む。
ステップＳ３７０３では、制御部３１０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたロボットアーム１０２以外のロボットアーム（他のロボットアーム）１０２について制御を行い、フローを終了する。ここで、制御方法は、図３０中の破線で示すステップＳ３００３の手順で行う。
ステップＳ３７０４では、制御部３１０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたロボットアーム１０２以外のロボットアーム（他のロボットアーム）１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム（他のロボットアーム）１０２を移動させ、フローを終了する。
ステップＳ１９０４では、制御部３１０１において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
なお、第４実施形態では、ロボットアーム１０２が２体の場合について説明したが、それ以上の数の場合においても適用可能である。
第４実施形態によれば、複数のロボットアーム１０２を使用する場合において、制御方法を選択することができるので、人、又は、対象作業、又は、環境情報などに応じて操作方法を変化させることができる。その結果、正確に複数のロボットアーム１０２を操作することができる。
（第５実施形態）
図３８は、本発明の第５実施形態のロボット１０１とマスターロボット３８０１とのブロック図を示す。第５実施形態では、第３実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２に対して、人がマスターロボットアーム３８０２を操作することによってロボットアーム１０２を遠隔より操作する。つまり、第３実施形態のロボット１０１をスレーブロボットとし、マスターロボット３８０１をマスターロボットとした、マスタースレーブロボットの構成の実施形態である。マスターロボット３８０１のマスターロボットアーム３８０２の構造はロボットアーム１０２の構造と同じであるため、同じ参照符号を付して説明を省略する。本発明の第５実施形態のロボットにおけるロボットアーム（スレーブロボットアーム）１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、既定反応時間取得部１０８と、情報変化点検出部１０９とは第３実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
マスターロボット３８０１は、マスターロボットアーム３８０２と、マスターロボットアーム３８０２の制御装置３８０３とで構成されている。
マスターロボットアーム３８０２の制御装置３８０３は、マスター制御装置本体部３８０４と、マスター周辺装置３８０５とで構成されている。マスター制御装置本体部３８０４は、マスター動作情報取得部３８０６と、マスター環境情報生成部３８０７と、マスター制御部３８０８とで構成されている。マスター周辺装置３８０５は、マスター入出力ＩＦ３８０９と、マスターモータドライバ３８１０とで構成されている。それぞれの機能について、以下に説明する。
マスター動作情報取得部３８０６は、マスター入出力ＩＦ３８０９からマスターロボットアーム３８０２の位置情報及び姿勢情報と、マスター入出力ＩＦ３８０９に内蔵されたタイマーからの時間情報とが入力される。また、マスター動作情報取得部３８０６は、取得した位置情報及び姿勢情報を時間情報で微分することによって、速度情報を取得する。マスター動作情報取得部３８０６は、取得したマスターロボットアーム３８０２の位置情報と、姿勢情報と、速度情報と、時間情報とを、マスター制御部３８０８に出力する。
マスター環境情報生成部３８０７は、制御装置１０３の制御部３８１１から、環境情報取得部１０７で取得した環境情報と、時間情報とが入力される。マスター環境情報生成部３８０７は、制御部３８１１から入力された環境情報を生成する（すなわち、入力された環境情報を、そのまま、出力する）。生成した環境情報と時間情報とをマスター入出力ＩＦ３８０９に出力して、マスターロボットアーム３８０２に入力する。言い換えれば、制御装置１０３の環境情報取得部１０７で取得した環境情報をマスターロボットアーム３８０２に伝達する。
マスター制御部３８０８は、マスター動作取得部３８０６から位置情報と、姿勢情報と、速度情報と、時間情報とが入力され、制御部３８１１から制御切替情報と動作情報と時間情報とが入力される。制御切替情報とは、「切替あり」又は「切替なし」のどちらかの情報で構成される。マスター制御部３８０８は、入力された情報を基に、動作情報を生成し、マスター入出力ＩＦ３８０９に内蔵されたタイマーを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓ毎）に、マスター入出力ＩＦ３８０９に出力する。動作情報の生成方法について説明する。マスター制御部３８０８は、制御切替情報が「切替あり」の場合は、制御部３８１１から入力される動作情報をマスター入出力ＩＦ３８０９に出力する。マスター制御部３８０８は、制御切替情報が「切替なし」の場合は、人の操作に応じた動作情報を生成し、マスター入出力ＩＦ３８０９に出力する。また、マスター制御部３８０８は、マスター動作情報取得部３８０６から入力される動作情報と時間情報とを制御部３８１１に出力する。
マスター入出力ＩＦ３８０９は、マスター制御部３８０８から入力された動作情報をマスターモータドライバ３８１０に出力する。ロボットアーム１０２のエンコーダ６１５と同様にマスターロボットアーム３８０２に取り付けたエンコーダ６１５から入力された値からマスターロボットアーム３８０２の位置情報及び姿勢情報をエンコーダ６１５内部の演算部で求め、マスター入出力ＩＦ３８０９から、位置情報及び姿勢情報とマスター入出力ＩＦ３８０９に内蔵されたタイマーからの時間情報とをマスター動作情報取得部３８０６に出力する。また、マスター入出力ＩＦ３８０９は、マスター環境情報生成部３８０８から入力された環境情報を出力する。
マスターモータドライバ３８１０は、マスター入出力ＩＦ３８０９から取得した動作情報を基に、マスターロボットアーム３８０２を制御するために、ロボットアーム１０２のそれぞれのモータ６１４と同様に取り付けられたマスターロボットアーム３８０２のそれぞれのモータ６１４への指令値をマスターロボットアーム３８０２に出力する。
マスターロボットアーム３８０２は、マスター入出力ＩＦ３８０９に内蔵されたタイマーを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓ毎）に、マスターロボットアーム３８０２の位置情報をマスターロボットアーム３８０２の各エンコーダ６１５からマスター入出力ＩＦ３８０９に出力する。また、マスターロボットアーム３８０２は、マスターモータドライバ３８１０からの指令値に従って制御される。マスターロボットアーム３８０２の構成は図６のロボットアーム１０２に示す構成である。
制御部３８１１は、制御部２６０１などに代えて制御装置１０３に備えられ、第３実施形態における制御部２６０１の機能に加え、マスター制御部３８０８から入力される動作情報により動作情報を生成する機能と、制御切替情報を生成しマスター制御部３８０８に出力する機能と、環境情報取得部１０７から入力された環境情報をマスター環境情報生成部３８０７に出力する機能を備える。各機能について説明する。
まず、制御部３８１１における、マスター制御部３８０８から入力される動作情報により動作情報を生成する機能について説明する。マスター制御部３８０８から入力されるマスターロボットアーム３８０２の動作情報をロボットアーム１０２の動作情報として生成し、入出力ＩＦ１１１に出力する。ただし、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された場合は、第３実施形態と同様の動作情報を制御部３８１１で生成し、生成した動作情報を制御部３８１１から入出力ＩＦ１１１に出力する。この機能を用いることによって、人の手３０８がマスターロボットアーム３８０２を操作することによって、スレーブ側のロボットアーム１０２が移動することとなり、遠隔操作を実現することができる。
次に、制御部３８１１における、制御切替情報を生成しマスター制御部３８０８に出力する機能について説明する。上述したように制御切替情報には、「切替あり」又は「切替なし」のいずれかの情報が含まれる。制御部３８１１では、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までの時間において、制御切替情報を、「切替あり」にするか又は「切替なし」にするか選択することができる。選択基準は、スレーブ側のロボットアーム１０２とマスターロボットアーム３８０２の動きを同様にする場合は「切替あり」を選択し、マスターロボットアーム３８０２を人の操作のみで動かす場合は「切替なし」を選択する。なお、後述する４種類の実現方法を実現する上での１つの選択がこの選択となるため、この選択が入力されたときに、後述する実現方法が決定されることになる。
その他の時間について、制御切替情報は「切替なし」として制御部３８１１で生成する。つまり、「切替あり」を選択する場合は、マスターロボットアーム３８０２においても制御部３８１１により制御を切り替え、「切替なし」を選択する場合は、マスターロボットアーム３８０２においては制御を切り替えない。選択は入出力ＩＦ１１１を用いて人が入力することができる。また、「切替あり」の場合には、制御部３８１１で生成した動作情報をマスター制御部３８０８に出力する。この機能を用いることによって、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された際に、マスターロボットアーム３８０２においても、ロボットアーム１０２と同様に制御を切り替えるか切り替えないかを選択することができる。
次に、制御部３８１１における、環境情報取得部１０７から入力された環境情報をマスター環境情報生成部３８０７に出力する機能について説明する。制御部３８１１では、環境情報取得部１０７から入力された環境情報をマスター環境情報生成部３８０７に出力する。ただし、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までの時間において、環境情報取得部１０７から制御部３８１１に入力された環境情報を、マスター環境情報生成部３８０７に制御部３８１１から出力するか又は出力しないかを選択して、選択情報を制御部３８１１に入力することができる。選択は、入出力ＩＦ１１１を用いて人が制御部３８１１に入力することができる。この機能を用いることによって、ロボットアーム１０２で取得した環境情報をマスターロボットアーム３８０２に伝達することができる。その結果、マスターロボットアーム３８０２を操作する人が、ロボットアーム１０２で取得した環境情報を取得することができる。また、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの時間の伝達方法を選択することができる。
上述した制御部３８１１の機能により、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されてから既定反応時間が経過するまでの時間において、マスターロボットアーム３８０２の制御を切り替えるかどうか、制御部３８１１からマスター環境情報生成部３８０７に環境情報を伝達するかどうかを選択して、制御部３８１１に入力することができる。
よって、選択の仕方により、以下の４種類の実現方法（ｉ）〜（ｉｖ）が存在する。それぞれの場合について、手術操作の例を用いて説明する。ただし、ここでは、制御部３８１１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３８１１により判定された場合の動作情報の生成方法を、移動しないように制御する方法を選択した場合で説明する。
（ｉ） マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達する例
マスターロボットアーム３８０２の制御を切り替え、環境情報を伝達する場合について説明する。すなわち、この例では、予め、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までの時間において、環境情報取得部１０７から制御部３８１１に入力された環境情報をマスター環境情報生成部３８０７に制御部３８１１から出力することを人が選択して、選択情報を制御部３８１１に入出力ＩＦ１１１を用いて入力している。また、制御部３８１１では、「切替あり」が選択されている。
図３９Ａ〜図３９Ｆを用いて、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を操作し、ロボットアーム１０２が把持した手術用メス１７０１によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図３９Ａ→図３９Ｂ→図３９Ｃ→図３９Ｄ→図３９Ｅ→図３９Ｆの順に、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を操作している手順を示している。
図３９Ａでは、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を把持し、人がロボットアーム３８０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触していないので、人の手９０１には、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図３９Ｂは、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、ロボットアーム１０２の力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出される。
図３９Ｃは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたことによって、ロボットアーム１０２とマスターロボットアーム３８０２とを移動しないようにそれぞれの制御部３８１１，３８０８で制御している時点である。この時点では、人はまだ反力を感じていない。この時点の力情報は、制御部３８０８で制御により、マスターロボットアーム３８０２に伝達されている。この時点において、制御部３８０８でマスターロボットアーム３８０２を移動しないように制御し、マスターロボットアーム３８０２に力情報を伝達する点が、他の例との違いである。
図３９Ｄは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した時点であり、人の手９０１によりロボットアーム１０２とマスターロボットアーム３８０２とを操作再開した時点である。この時点で、人の手９０１に、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触した時点の反力が伝わる。
図３９Ｅは、人の手９０１が操作を行っている状態である。手術用メス１７０１が臓器１７０２に対して手術を行っている時点を示す。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、臓器１７０２への手術用メス１７０１の接触具合を人が調整する。
図３９Ｆは、手術操作を終了した時点である。この時点では、手術用メス１７０１とは臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、ロボットアーム１０２に関する力情報から情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３８１１により判定された場合に、制御部３８１１，３８０８において、ロボットアーム１０２とともにマスターロボットアーム３８０２も制御を切り替え、力情報は伝達する。このように制御を切り替えることによって、ロボットアーム１０２が行っている操作を、マスターロボットアーム３８０２を把持する人の手９０１が感じることができ、正確に操作することができる。
図４０の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３９Ａ〜図３９Ｆの操作における、力の大きさを示す。図４０の（Ａ）がロボットアーム１０２の力センサ６１６で検出される値を示し、図４０の（Ｂ）がマスターロボットアーム３８０２の提示する力の値を示す。図４０の（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は、手術操作開始時間（０ｍｓ）から手術操作終了時間までの手術操作時間を示し、縦軸は、力の大きさ（Ｎ）を示す。
ロボットアーム１０２の力情報のうちの図４０の（Ａ）及び（Ｂ）中の参照符号Ａの時点の力情報が、情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。ロボットアーム１０２の力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点（Ａ）から既定反応時間が経過する時点（Ｂ）までの時間（Ｃ）において、制御部３８０８でマスターロボットアーム３８０２を移動させないように制御し、力情報は伝達している。
この方法のメリットは、マスターロボットアーム３８０２がスレーブ側のロボットアーム１０２と同様の動き、力の伝達を行うので、作業を行っているロボットアーム１０２の動き、力の伝達を忠実に人が体感できる。
（ｉｉ） マスターロボットアームの制御を切り替え、環境情報を伝達しない例
マスターロボットアーム３８０２の制御を切り替え、環境情報を伝達しない場合について説明する。すなわち、この例では、予め、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までの時間において、環境情報取得部１０７から制御部３８１１に入力された環境情報をマスター環境情報生成部３８０７に制御部３８１１から出力しないことを人が選択して、選択情報を制御部３８１１に入出力ＩＦ１１１を用いて入力している。また、制御部３８１１では、「切替あり」が選択されている。
図４１Ａ〜図４１Ｆを用いて、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を操作し、ロボットアーム１０２が把持した手術用メス１７０１によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図４１Ａ→図４１Ｂ→図４１Ｃ→図４１Ｄ→図４１Ｅ→図４１Ｆの順に人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を操作している手順を示している。
図４１Ａでは、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を把持し、人がロボットアーム３８０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触していないので、人の手９０１には、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図４１Ｂは、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、ロボットアーム１０２の力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出される。
図４１Ｃは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたことによってロボットアーム１０２とマスターロボットアーム３８０２とを移動しないようにそれぞれの制御部３８１１，３８０８で制御している時点である。この時点では、人はまだ反力を感じていない。この時点の力情報は、制御部３８０８で制御により、マスターロボットアーム３８０２に伝達されない。この時点において、制御部３８０８でマスターロボットアーム３８０２を移動しないように制御し、マスターロボットアーム３８０２に力情報を伝達しない点が、他の例との違いである。
図４１Ｄは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した時点であり、人の手９０１によりロボットアーム１０２とマスターロボットアーム３８０２とを操作再開した時点である。この時点で、人の手９０１に、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触した時点の反力が伝わる。
図４１Ｅは、人の手９０１が操作を行っている状態である。手術用メス１７０１が臓器１７０２に対して手術を行っている時点を示す。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、臓器１７０２への手術用メス１７０１の接触具合を人が調整する。
図４１Ｆは、手術操作を終了した時点である。この時点では、手術用メス１７０１とは臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、ロボットアーム１０２に関する力情報から情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３８１１により判定された場合に、制御部３８１１，３８０８において、ロボットアーム１０２とともにマスターロボットアーム３８０２も制御を切り替え、力情報は伝達しない。このように人が反応しない時間の力情報を伝達しないことによって、マスターロボットアーム３８０２を把持する人の手９０１においても、人が反応しない時間の力情報が伝わらない。その結果、力情報の影響によって人の手９０１が不安定動作を起こすことを防げる。
図４２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４１Ａ〜図４１Ｆの操作における、力の大きさを示す。図４２の（Ａ）がロボットアーム１０２の力センサ６１６で検出される値を示し、図４２の（Ｂ）がマスターロボットアーム３８０２の提示する力の値を示す。図４２の（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は、手術操作開始時間（０ｍｓ）から手術操作終了時間までの手術操作時間を示し、縦軸は、力の大きさ（Ｎ）を示す。
ロボットアーム１０２の力情報のうちの図４２の（Ａ）及び（Ｂ）中の参照符号Ａの時点の力情報が、情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。ロボットアーム１０２の力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点（Ａ）から既定反応時間が経過する時点（Ｂ）までの時間（Ｃ）において、制御部３８０８でマスターロボットアーム３８０２を移動させないように制御し、力情報は伝達していない。
この方法のメリットは、マスターロボットアーム３８０２がスレーブ側のロボットアーム１０２と同様の動きを行い、力伝達を行わないので、制御を行っている間の力は人には伝達せず、力を感じた際の誤動作の可能性を低減できる。
（ｉｉｉ） マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達する例
マスターロボットアーム３８０２の制御を切り替えず、環境情報を伝達する場合について説明する。この例では、予め、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までの時間において、環境情報取得部１０７から制御部３８１１に入力された環境情報をマスター環境情報生成部３８０７に制御部３８１１から出力することを人が選択して、選択情報を制御部３８１１に入出力ＩＦ１１１を用いて入力している。また、制御部３８１１では、「切替なし」が選択されている。
図４３Ａ〜図４３Ｆを用いて、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を操作し、ロボットアーム１０２が把持した手術用メス１７０１によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図４３Ａ→図４３Ｂ→図４３Ｃ→図４３Ｄ→図４３Ｅ→図４３Ｆの順に人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を操作している手順を示している。
図４３Ａでは、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を把持し、人がロボットアーム３８０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触していないので、人の手９０１には、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図４３Ｂは、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、ロボットアーム１０２の力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出される。
図４３Ｃは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたことによって、ロボットアーム１０２を移動しないように制御部３８１１で制御し、マスターロボットアーム３８０２は人の手９０１によって操作されている時点である。この時点では、人はまだ反力を感じていない。この時点の力情報は、制御部３８０８で制御により、マスターロボットアーム３８０２に伝達されている。この時点において、マスターロボットアーム３８０２は人の手９０１によって操作され、マスターロボットアーム３８０２に力情報を伝達する点が、他の例との違いである。
図４３Ｄは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した時点であり、人の手９０１によりロボットアーム１０２を操作再開した時点である。この時点で、人の手９０１に、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触した時点の反力が伝わる。
図４３Ｅは、人の手９０１が操作を行っている状態である。手術用メス１７０１が臓器１７０２に対して手術を行っている時点を示す。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、臓器１７０２への手術用メス１７０１の接触具合を人が調整する。
図４３Ｆは、手術操作を終了した時点である。この時点では、手術用メス１７０１とは臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、ロボットアーム１０２に関する力情報から情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３８１１により判定された場合に、制御部３８１１，３８０８において、マスターロボットアーム３８０２は制御を切り替えず、力情報は伝達する。このように制御を切り替えないことによって、ロボットアーム１０２によらずマスターロボットアーム３８０２を操作することができる。一方で、ロボットアーム１０２で取得した力情報はマスターロボットアーム３８０２に伝達する。
図４４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４３Ａ〜図４３Ｆの操作における、力の大きさを示す。図４４の（Ａ）がロボットアーム１０２の力センサ６１６で検出される値を示し、図４４の（Ｂ）がマスターロボットアーム３８０２の提示する力の値を示す。図４４の（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は、手術操作開始時間（０ｍｓ）から手術操作終了時間までの手術操作時間を示し、縦軸は、力の大きさ（Ｎ）を示す。
ロボットアーム１０２の力情報のうちの図４４の（Ａ）及び（Ｂ）中の参照符号Ａの時点の力情報が、情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。ロボットアーム１０２の力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点（Ａ）から既定反応時間が経過する時点（Ｂ）までの時間（Ｃ）において、制御部３８０８でマスターロボットアーム３８０２を制御せず、力情報は伝達している。
この方法のメリットは、マスターロボットアーム３８０２は情報変化点が検出されても制御を行わず、力伝達は行うので、人が作業中の力を感じながらマスターロボットアーム３８０２をスレーブ側のロボットアーム１０２と独立して操作することができる。
（ｉｖ） マスターロボットアームの制御を切り替えず、環境情報を伝達しない例
マスターロボットアーム３８０２の制御を切り替えず、環境情報を伝達しない場合について説明する。この例では、予め、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までの時間において、環境情報取得部１０７から制御部３８１１に入力された環境情報をマスター環境情報生成部３８０７に制御部３８１１から出力しないことを人が選択して、選択情報を制御部３８１１に入出力ＩＦ１１１を用いて入力している。また、制御部３８１１では、「切替なし」が選択されている。
図４５Ａ〜図４５Ｆを用いて、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を操作し、ロボットアーム１０２が把持した手術用メス１７０１によって、臓器１７０２の手術を行っている手順を示す。図４５Ａ→図４５Ｂ→図４５Ｃ→図４５Ｄ→図４５Ｅ→図４５Ｆの順に人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を操作している手順を示している。
図４５Ａでは、人の手９０１がマスターロボットアーム３８０２を把持し、人がロボットアーム３８０２を用いて操作を開始した時点である。この時点では、まだ、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触していないので、人の手９０１には、手術用メス１７０１と臓器１７０２との接触時の反力は伝わらない。
図４５Ｂは、手術用メス１７０１の先端と臓器１７０２とが接触した時点である。この時点では、ロボットアーム１０２の力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出される。
図４５Ｃは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたことによってロボットアーム１０２を移動しないように制御部３８１１で制御し、マスターロボットアーム３８０２は人の手９０１によって操作されている時点である。この時点では、人はまだ反力を感じていない。この時点の力情報は、制御部３８０８で制御により、マスターロボットアーム３８０２に伝達されていない。この時点において、制御部３８０８でマスターロボットアーム３８０２は人の手９０１によって操作され、マスターロボットアーム３８０２に力情報を伝達しない点が他の例との違いである。
図４５Ｄは、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過した時点であり、人の手９０１によりロボットアーム１０２を操作再開した時点である。この時点で、人の手９０１に、手術用メス１７０１と臓器１７０２とが接触した時点の反力が伝わる。
図４５Ｅは、人の手９０１が操作を行っている状態である。手術用メス１７０１が臓器１７０２に対して手術を行っている時点を示す。このときの反力を人の手９０１が感じることによって、臓器１７０２への手術用メス１７０１の接触具合を人が調整する。
図４５Ｆは、手術操作を終了した時点である。この時点では、手術用メス１７０１とは臓器１７０２に接触していない。
以上のようにして、ロボットアーム１０２に関する力情報から情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３８１１により判定された場合に、制御部３８０８において、マスターロボットアーム３８０２は制御を切り替えず、力情報は伝達しない。このようにすることによって、ロボットアーム１０２によらずマスターロボットアーム３８０２を操作することができる。
図４６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４５Ａ〜図４５Ｆの操作における、力の大きさを示す。図４６の（Ａ）がロボットアーム１０２の力センサ６１６で検出される値を示し、図４６の（Ｂ）がマスターロボットアーム３８０２の提示する力の値を示す。図４６の（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は、手術操作開始時間（０ｍｓ）から手術操作終了時間までの時間を示し、縦軸は、力の大きさ（Ｎ）を示す。
ロボットアーム１０２の力情報のうちの図４６の（Ａ）及び（Ｂ）中の参照符号Ａの時点の力情報が、情報変化点として情報変化点検出部１０９で検出される。ロボットアーム１０２の力情報において情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点（Ａ）から既定反応時間が経過する時点（Ｂ）までの時間（Ｃ）において、制御部３８０８でマスターロボットアーム３８０２を制御せず、力情報は伝達していない。
この方法のメリットは、マスターロボットアーム３８０２は情報変化点が検出されても制御を行わず、力伝達も行わないので、スレーブ側のロボットアーム１０２が制御されている間は、マスターロボットアーム３８０２をスレーブ側のロボットアーム１０２と独立して操作することができる。
第５実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図４７のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１９０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部１０８において既定反応時間情報を取得し、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部３８１１により判定された場合は、ステップＳ３７０１に進む。情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部３８１１により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ３７０１では、制御部３８１１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたロボットアーム１０２の制御を行い、ステップＳ４７０１に進む。ここで、制御方法は、図３０中の破線で示すステップＳ３００３（ステップＳ３００２と、ステップＳ２５０１と、ステップＳ２５０２と、ステップＳ２５０３、ステップＳ２５０４と、ステップＳ２５０５と、ステップＳ１９０３とを含むステップ）の手順で行う。
次いで、ステップＳ４７０１では、制御部３８１１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までの時間の間、環境情報取得部１０７で取得した環境情報をマスター環境情報生成部３８０７に伝達するかしないかを選択するように人に促す。環境情報を伝達する場合はステップＳ４７０２に進み、環境情報を伝達しない場合はステップＳ４７０３に進む。
ステップＳ４７０２では、マスター環境情報生成部３８０７において、環境情報を生成しマスター入出力ＩＦ３８０９に出力し、ステップＳ４７０４に進む。
ステップＳ４７０３では、マスター環境情報生成部３８０７において、環境情報を生成せずマスター入出力ＩＦ３８０９に出力し、ステップＳ４７０４に進む。
ステップＳ４７０４では、制御部３８１１において、マスターロボットアーム３８０２について制御を行うかどうか選択するように人に促す。マスターロボットアーム３８０２について制御を行う場合は、ステップＳ４７０５に進む。マスターロボットアーム３８０２について制御を行わない場合は、ステップＳ４７０６に進む。
ステップＳ４７０５では、制御部３８１１において、マスターロボットアーム３８０２について制御を行い、フローを終了する。ここで、制御方法は、図３０中の破線で示すステップＳ３００３の手順で行う。
ステップＳ４７０６では、制御部３８１１において、マスターロボットアーム３８０２の制御を行わず、人の操作によってマスターロボットアーム３８０２を移動させ、フローを終了する。
ステップＳ１９０４では、制御部３８１１において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、マスターロボットアーム３８０２を介した人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第５実施形態によれば、マスタースレーブロボットを使用する場合において、制御方法及び環境情報の伝達方法を選択することができるので、人、又は、対象作業、又は、環境情報などに応じて操作方法を変化させることができる。その結果、正確にマスタースレーブロボットを操作することができる。
（第６実施形態）
図４８は、本発明の第６実施形態のロボット１０１のブロック図を示す。本発明の第６実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、情報変化点検出部１０９とは第３実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
既定反応時間情報取得部４８０１は、第３実施形態における既定反応時間情報取得部１０８の機能に加えて、環境情報の種類に応じた既定反応時間情報を取得し、制御部４８０２に出力する。具体的には、既定反応時間情報取得部４８０１は、図４９に示すような既定反応時間情報を取得する。人の反応時間は感覚器により異なることから、図４９に示すように、環境情報の種類に応じて既定反応時間情報が異なる。また、人の反応時間は作業の種類でも異なるため、作業の種類毎に、環境情報の種類に応じて既定反応時間情報が異なる。よって、既定反応時間情報取得部４８０１から制御部４８０２に既定反応時間情報を出力するとき、作業の種類及び環境情報の種類に応じて既定反応時間情報を出力する。
制御部４８０２は、制御部２６０１に代えて制御装置１０３に備えられ、第３実施形態における制御部２６０１の機能に加えて、作業の種類毎に、情報変化点として検出された環境情報に応じて既定反応時間情報を変化させることができる。変化させる方法は、既定反応時間情報取得部４８０１から入力された作業の種類情報及び既定反応時間情報（図４９参照）に従い、制御部４８０２で決定する。また、情報変化点として検出された環境情報が複数ある場合においては、既定反応時間情報が最も短い環境情報の既定反応時間情報を制御部４８０２で採用する。作業の選択は、人が入出力ＩＦ１１１を用いて制御部４８０２に選択情報を入力する。
このように既定反応時間情報を変化させることによって、人の感覚器による反応時間の差異を考慮しているので、人がロボットアーム１０２を操作しやすくなる。
第６実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図５０のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１９０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部４８０１において既定反応時間情報を取得する。また、既定反応時間情報を選択するときの作業の情報について、入出力ＩＦ１１１から制御部４８０２に入力する。その後、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部４８０２により判定された場合は、ステップＳ５００１に進む。情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部４８０２により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ５００１では、制御部４８０２において、情報変化点として検出された環境情報に応じて既定反応時間情報を決定し、ステップＳ５００２に進む。
ステップＳ５００２では、制御部４８０２において、ロボットアーム１０２の制御を行い、フローを終了する。ここで、制御方法は、図３０中の破線で示すステップＳ３００３の手順で行う。
ステップＳ１９０４では、制御部４８０２において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第６実施形態によれば、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された環境情報に応じて、制御部４８０２により既定反応時間情報を変化させることによって、人の感覚器による反応時間の差異を考慮することができて、人が正確にロボットアームを操作することができる。
（第７実施形態）
図５１は、本発明の第７実施形態のロボット１０１のブロック図を示す。本発明の第７実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、情報変化点検出部１０９とは第３実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
既定反応時間情報取得部５１０１は、第３実施形態における既定反応時間情報取得部１０８の機能に加えて、人の作業の熟練度に応じた既定反応時間情報を取得し、制御部５１０２に出力する。具体的には、図５２に示すような既定反応時間情報を取得する。人の反応時間は熟練度により異なることから、図５２に示すように、作業の熟練度が高くなると反応時間が短くなる。
制御部５１０２は、制御部２６０１に代えて制御装置１０３に備えられ、第３実施形態における制御部２６０１の機能に加えて、作業毎に人の熟練度に応じて既定反応時間情報を変化させることができる。変化させる方法は、人に入出力ＩＦ１１１を用いて作業及び作業経験年数を入力してもらい決定する。その際に、既定反応時間情報取得部５１０１から入力された既定反応時間情報（図５２参照）に従い、制御部５１０２で既定反応時間情報を決定する。制御部５１０２で入力がなかったと判定した場合は、作業Ａ、作業経験年数が０〜２年の既定反応時間情報を制御部５１０２で選択する。
このように既定反応時間情報を変化させることによって、人の熟練度による反応時間の差異を考慮しているので、人がロボットアーム１０２を操作しやすくなる。
第７実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図５３のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１９０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部５１０１において既定反応時間情報を取得し、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部５１０２により判定された場合は、ステップＳ５３０１に進む。情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部５１０２により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ５３０１では、制御部５１０２において、入出力ＩＦ１１１により入力された作業及び作業者の作業経験年数に応じて既定反応時間情報を決定し、ステップＳ５００２に進む。
次いで、ステップＳ５００２では、制御部５１０２において、ロボットアーム１０２の制御を行い、フローを終了する。ここで、制御方法は、図３０中の破線で示すステップＳ３００３の手順で行う。
ステップＳ１９０４では、制御部５１０２において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第７実施形態によれば、作業者の作業の熟練度に応じて既定反応時間情報を変化させることによって、熟練度による反応時間の差異を考慮しているので、作業を行う作業者が正確にロボットアームを操作することができる。
（第８実施形態）
図５４は、本発明の第８実施形態のロボット１０１のブロック図を示す。本発明の第８実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、情報変化点検出部１０９とは第３実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
把持位置情報取得部５４０１は、入出力ＩＦ１１１から入力される力センサ６１６の値に応じて、ロボットアーム１０２に対して人の手９０１が把持している位置を決定し、把持位置情報として制御部５４０３に出力する。把持位置情報の取得方法について、一例として図５５Ａ、図５５Ｂを用いて説明する。図５５Ａ、図５５Ｂのロボットアーム１０２のＡ点（第２関節部６０７）、Ｂ点（第３関節部６０８）、Ｃ点（第４関節部６０９）の３点にそれぞれ第１の力センサ６１６Ａ、第２の力センサ６１６Ｂ、第３の力センサ６１６Ｃが取り付けられている。それぞれの力センサ６１６（６１６Ａ，６１６Ｂ，６１６Ｃ）で取得した力情報が入出力ＩＦ１１１を介して把持位置情報取得部５４０１に入力される。把持位置情報取得部５４０１では、入力されたＡ点、Ｂ点、Ｃ点の力情報を比較し、最も大きな値を示した点を把持位置情報として制御部５４０３に出力する。また、入力されたＡ点、Ｂ点、Ｃ点の力情報が同じ値を示すと把持位置情報取得部５４０１により判定された場合は、ハンド６０１に近い位置を把持位置情報とする。全ての点において力情報が検出されないと把持位置情報取得部５４０１により判定された場合は、ハンド６０１から最も遠い位置を把持位置情報とする。
既定反応時間情報取得部５４０２は、第３実施形態における既定反応時間情報取得部１０８の機能に加えて、人の手９０１のロボットアーム１０２に対する把持位置に応じた既定反応時間情報を取得し、制御部５４０３に出力する。具体的には、既定反応時間情報取得部５４０２は、図５６に示すような既定反応時間情報を取得する。人の反応時間は、対象作業の種類又は作業への集中度合いによって異なることから、その反応時間の差異を、図５６に示すように把持位置情報の差異で表す。また、作業の選択は人が入出力ＩＦ１１１を用いて行い、制御部５４０３に入力する。
制御部５４０３は、制御部２６０１などに代えて制御装置１０３に備えられ、第３実施形態における制御部２６０１の機能に加えて、人の把持位置に応じて既定反応時間情報を変化させることができる。変化させる方法は、把持位置情報取得部５４０１から入力された把持位置情報と既定反応時間情報取得部５４０２から入力された既定反応時間情報（図５６参照）とを対応させて、既定反応時間情報を制御部５４０３で決定する。
このように既定反応時間情報を変化させることによって、人の把持位置により表現した対象作業の種類又は作業への集中度合いなどによる反応時間の差異を考慮しているので、人がロボットアーム１０２を操作しやすくなる。
第８実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図５７のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ５７０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部５４０２において既定反応時間情報を取得し、把持位置情報取得部５４０１において把持位置情報を取得し、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部５４０３により判定された場合は、ステップＳ５７０２に進む。情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部５４０３により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ５７０２では、制御部５４０３において、把持位置情報取得部５４０１により入力された把持位置情報に応じて既定反応時間情報を決定し、ステップＳ５００２に進む。
次いで、ステップＳ５００２では、制御部５４０３において、ロボットアーム１０２の制御を行い、フローを終了する。ここで、制御方法は、図３０中の破線で示すステップＳ３００３の手順で行う。
ステップＳ１９０４では、制御部５４０３において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第８実施形態によれば、人の把持位置により表現した対象作業の種類又は作業への集中度合いなどに応じて既定反応時間情報を変化させることによって、対象作業の種類又は作業への集中度合いなどによる反応時間の差異を考慮しているので、人が正確にロボットアーム１０２を操作することができる。
（第９実施形態）
図５８は、本発明の第９実施形態のロボット１０１のブロック図を示す。本発明の第９実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、情報変化点検出部１０９とは第３実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
把持力情報取得部５８０１は、入出力ＩＦ１１１から入力される力センサ６１６の値に応じて、ロボットアーム１０２に対して人の手９０１が把持している力を決定し、把持力情報として制御部５８０３に出力する。把持力情報の取得方法について、一例として図５９を用いて説明する。図５９のロボットアーム１０２には、人の手９０１が把持する把持位置（例えば、前腕リンク６０３の中間部）に力センサ６１６が取り付けられている。力センサ６１６で取得した力情報が、入出力ＩＦ１１１を介して、把持力情報取得部５８０１に入力される。把持力情報取得部５８０１では、入力された力情報を把持力情報として制御部５８０３に出力する。
既定反応時間情報取得部５８０２は、第３実施形態における既定反応時間情報取得部１０８の機能に加えて、人の手９０１のロボットアーム１０２に対する把持力に応じた既定反応時間情報を取得し、制御部５８０３に出力する。具体的には、既定反応時間情報取得部５８０２は、図６０に示すような既定反応時間情報を取得する。人の反応時間は対象作業の種類又は作業への集中度合いによって異なることから、その反応時間の差異を、図６０に示すように把持力情報の差異で表す。また、作業の選択は人が入出力ＩＦ１１１を用いて行い、制御部５８０３に入力する。
制御部５８０３は、制御部２６０１などに代えて制御装置１０３に備えられ、第３実施形態における制御部２６０１の機能に加えて、人のロボットアーム１０２に対する把持力に応じて既定反応時間情報を変化させることができる。変化させる方法は、把持力情報取得部５８０１から入力された把持力情報と既定反応時間情報取得部５８０２から入力された既定反応時間情報（図６０参照）とを対応させて、既定反応時間情報を制御部５８０３で決定する。
このように既定反応時間情報を変化させることによって、人の把持力により表現した対象作業の種類又は作業への集中度合いなどによる反応時間の差異を考慮しているので、人がロボットアーム１０２を操作しやすくなる。
第９実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図６１のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ６１０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部５８０２において既定反応時間情報を取得し、把持力情報取得部５８０１において把持力情報を取得し、ステップＳ１９０２に進む。
次いで、ステップＳ１９０２では、情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部５８０３により判定された場合は、ステップＳ６１０２に進む。情報変化点検出部１０９において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部５８０３により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ６１０２では、制御部５８０３において、把持力情報取得部５８０１により入力された把持力情報に応じて既定反応時間情報を決定し、ステップＳ５００２に進む。
次いで、ステップＳ５００２では、制御部５８０３において、ロボットアーム１０２の制御を行い、フローを終了する。ここで、制御方法は、図３０中の破線で示すステップＳ３００３の手順で行う。
ステップＳ１９０４では、制御部５８０３において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第９実施形態によれば、人の把持力により表現した対象作業の種類又は作業への集中度合いなどに応じて既定反応時間情報を変化させることによって、対象作業の種類又は作業への集中度合いなどによる反応時間の差異を考慮しているので、人が正確にロボットアーム１０２を操作することができる。
（第１０実施形態）
図６２Ａは、本発明の第１０実施形態のロボット１０１のブロック図を示す。本発明の第１実施形態のロボット１０１におけるロボットアーム１０２と、周辺装置１０５と、制御装置１０３のうちの動作情報取得部１０６と、環境情報取得部１０７と、既定反応時間情報取得部１０８と、情報変化点検出部１０９と、制御部１１０とは第１実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ、以下、詳細に説明する。
情報変化点検出部６２０１は、第１実施形態における情報変化点検出部１０９と機能は同じであるが、情報変化点を検出する方法が異なる。第９実施形態までの実施形態では、環境情報又は動作情報の変位により情報変化点を検出している。それに対して、本第１０実施形態では、情報変化点検出部６２０１において、取得した環境情報又は動作情報と、平滑化フィルタを用いて平滑化した環境情報又は動作情報とを比較し、差が大きい箇所を情報変化点として検出する。平滑化フィルタとしては、例えばガウシアンフィルタを用いる。このように情報変化点を情報変化点検出部６２０１で求めることによって、ノイズを情報変化点として検出せず、正確に情報変化点を検出することができる。
図６２Ｂは、情報変化点検出部６２０１の内部の詳細を示した図である。情報変化点検出部６２０１は、情報取得部６２０１Ａと、演算部６２０１Ｂと、比較部６２０１Ｃと、検出部６２０１Ｄとを備えて構成している。
情報取得部６２０１Ａは、他の要素から入力される情報を取得し、演算部６２０１Ｂと比較部６２０１Ｃとに出力する。
演算部６２０１Ｂは、情報取得部６２０１Ａから取得した動作情報又は環境情報を平滑化フィルタを用いて平滑化し、平滑化した動作情報又は環境情報を比較部６２０１Ｃに出力する。
比較部６２０１Ｃは、情報取得部６２０１Ａから取得した動作情報又は環境情報と、演算部６２０１Ｂから取得した平滑化した動作情報又は環境情報とを比較する（差を求める）。比較部６２０１Ｃは、求めた比較情報を検出部６２０１Ｄに出力する。
検出部６２０１Ｄは、比較部６２０１Ｃから入力された比較情報を基に、差が大きい箇所を変化点として検出して出力する。
図６３を用いて、検出部６２０１Ｄにおいて力情報の情報変化点を導出する方法を説明する。図６３における実線は環境情報取得部１０７で取得した力情報であり、破線はその力情報をガウシアンフィルタを用いて平滑化した力情報である。検出部６２０１Ｄは、上述した２つの力情報を比較し、その差が第３の閾値（変化点検出用閾値）（例えば、１Ｎ）を上回った時点を情報変化点として検出する（図６３中の参照符号Ａの箇所）。
第１０実施形態のロボットアーム１０２の制御装置１０３の操作手順を図６４のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１９０１では、動作情報取得部１０６において動作情報を取得し、環境情報取得部１０７において環境情報を取得し、既定反応時間情報取得部１０８において既定反応時間情報を取得し、ステップＳ６４０１に進む。
次いで、ステップＳ６４０１では、情報変化点検出部６２０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されたと制御部１１０により判定された場合は、ステップＳ１９０３に進む。情報変化点検出部６２０１において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出されなかったと制御部１１０により判定された場合は、ステップＳ１９０４に進む。
ステップＳ１９０３では、制御部１１０において、情報変化点が情報変化点検出部１０９で検出された時点から既定反応時間が経過する時点までロボットアーム１０２を移動させない制御を行い、フローを終了する。
ステップＳ１９０４では、制御部１１０において、ロボットアーム１０２の制御を行わず、人の操作によってロボットアーム１０２を移動させ、フローを終了する。
第１０実施形態によれば、情報変化点を検出する際に平滑化した情報を情報変化点検出部６２０１で用いて求めることによって、ノイズの影響を軽減でき、正確に情報変化点を検出することができる。その結果、人の操作を正確に検出することができ、人が正確にロボットアーム１０２を操作することができる。
なお、前記様々な実施形態又は変型例のうちの任意の実施形態又は変型例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明にかかるロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアームの制御プログラム、並びに、集積電子回路は、人がロボットアームを操作する際に、刺激が発生した時点から反応時間が経過した時点までの時間において制御を切り替え、安全性が高く正確な操作ができ、産業用ロボット又は生産設備などにおける可動機構のロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアーム制御プログラム、並びに、集積電子回路として有用である。また、本発明にかかるロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアームの制御プログラム、並びに、集積電子回路は、産業用ロボットに限らず、家庭用、医療用ロボットのロボットアーム、ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアーム制御プログラム、並びに、集積電子回路として適用される可能性もある。
１０１ ロボット
１０２ ロボットアーム
１０２Ａ 第１のロボットアーム
１０２Ｂ 第２のロボットアーム
１０３ ロボットアームの制御装置
１０４ 制御装置
１０５ 周辺装置
１０６ 動作情報取得部
１０７ 環境情報取得部
１０８ 既定反応時間情報取得部
１０９ 情報変化点検出部
１１０ 制御部
１１１ 入出力ＩＦ
１１２ モータドライバ
６０１ ハンド
６０２ 手首部
６０３ 前腕リンク
６０４ 上腕リンク
６０５ 台座
６０６ 第１関節部
６０７ 第２関節部
６０８ 第３関節部
６０９ 第４関節部
６１０ 第５関節部
６１１ 第６関節部
６１２ 絶対座標系
６１３ 手先座標系
６１４ モータ
６１５ エンコーダ
６１６ 力センサ
６１６Ａ 第１の力センサ
６１６Ｂ 第２の力センサ
６１６Ｃ 第３の力センサ
６１７ 集音装置
６１８ 画像撮像装置
９０１ 人の手
９０１Ａ 第１の人の手
９０１Ｂ 第２の人の手
９０２ フレキシブル基板
９０３ コネクタ
１７０１ 手術用メス
１７０１Ａ 第１の手術用メス
１７０１Ｂ 第２の手術用メス
１７０２ 臓器
２００１ 制御部
２６０１ 制御部
２６０２ 環境情報生成部
２６０３ 既定反応時間情報測定部
３１０１ 制御部
３６０１ 人
３６０１Ａ 人Ａ
３６０１Ｂ 人Ｂ
３８０１ マスターロボット
３８０２ マスターロボットアーム
３８０３ マスターロボットアームの制御装置
３８０４ マスター制御装置
３８０５ マスター周辺装置
３８０６ マスター動作情報取得部
３８０７ マスター環境情報生成部
３８０８ マスター制御部
３８０９ マスター入出力ＩＦ
３８１０ マスターモータドライバ
３８１１ 制御部
４８０１ 既定反応時間情報取得部
４８０２ 制御部
５１０１ 既定反応時間情報取得部
５１０２ 制御部
５４０１ 把持位置情報取得部
５４０２ 既定反応時間情報取得部
５４０３ 制御部
５８０１ 把持力情報取得部
５８０２ 既定反応時間情報取得部
５８０３ 制御部
６２０１ 情報変化点検出部

Claims (16)

  1. 人が操作するロボットアームの制御装置であって
    前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を取得する環境情報取得部と、
    前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を取得する既定反応時間情報取得部と、
    前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として検出する情報変化点検出部と、
    前記情報変化点検出部で取得した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を切り替える制御部とを備えるロボットアームの制御装置。
  2. 前記制御部は、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のロボットアームの制御装置。
  3. 前記制御部は、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する制御モードから、前記人の操作によらず前記環境情報が閾値を下回るように前記ロボットアームが移動する制御モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のロボットアームの制御装置。
  4. 前記既定反応時間情報を測定する既定反応時間情報測定部を備え、
    予備実験として前記環境情報を生成した時点から、前記人に前記環境情報が伝わり前記人が前記ロボットアームを移動させた時点までの時間を前記既定反応時間情報測定部で測定して前記既定反応時間情報を求め、前記既定反応時間情報測定部で求めた前記既定反応時間情報を前記既定反応時間情報取得部に入力することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のロボットアームの制御装置。
  5. 前記人が操作しかつ前記ロボットアームの制御装置で制御する前記ロボットアームが複数あり、
    前記ロボットアームの制御装置の制御により１つの対象物に対して複数の前記ロボットアームで共働して作業を行う場合において、前記複数のロボットアームのうち一方のロボットアームに前記情報変化点が前記情報変化点検出部で検出されたとき、
    前記制御部は、前記情報変化点が前記情報変化点検出部で検出されていない他方のロボットアームの制御方法を、
    （Ｉ）前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替えることと、
    （ＩＩ）前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替えないことと、
    のいずれか１つを選択することを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットアームの制御装置。
  6. 前記ロボットアームをスレーブロボットアームとして操作するように前記人が遠隔操作するマスターロボットアームと、
    前記人が遠隔操作により前記マスターロボットアームを介して前記スレーブロボットアームを操作する場合において、前記環境情報取得部で取得した前記環境情報を前記マスターロボットアームに伝達する環境情報生成部とをさらに備え、
    前記スレーブロボットアームに前記情報変化点が前記情報変化点検出部で検出された場合、前記制御部は、
    （Ｉ）前記マスターロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替え、前記環境情報を前記環境情報生成部に伝達することと、
    （ＩＩ）前記マスターロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替え、前記環境情報を前記環境情報生成部に伝達しないことと、
    （ＩＩＩ）前記マスターロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替えず、前記環境情報を前記環境情報生成部に伝達することと、
    （ＩＶ）前記マスターロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動する前記制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない前記制御モードに切り替えず、前記環境情報を前記環境情報生成部に伝達しないことと、
    のいずれか１つを選択することを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットアームの制御装置。
  7. 前記制御部は、前記環境情報取得部で取得する環境情報の種類に応じて、前記制御方法を切り替える時間を変化させることを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットアームの制御装置。
  8. 前記制御部は、前記ロボットアームを操作する人に応じて、前記制御方法を切り替える時間を変化させることを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットアームの制御装置。
  9. 前記制御部は、前記人が前記ロボットアームを把持する位置に応じて、前記制御方法を切り替える時間を変化させることを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットアームの制御装置。
  10. 前記制御部は、前記人が前記ロボットアームを把持する力の大きさに応じて、前記制御方法を切り替える時間を変化させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のロボットアームの制御装置。
  11. 前記情報変化点検出部は、前記環境情報取得部で取得した前記環境情報の変位が閾値を上回る時点を情報変化点として検出することを特徴とする請求項１に記載のロボットアームの制御装置。
  12. 前記情報変化点検出部は、前記環境情報取得部で取得した前記環境情報を平滑化し、平滑化した情報と平滑化前の情報との差を求め、求めた差が閾値を上回る時点を変化点として検出することを特徴とする請求項１に記載のロボットアームの制御装置。
  13. 前記ロボットアームと、
    前記ロボットアームを制御する請求項１〜１２のいずれか１つに記載の前記ロボットアームの制御装置とを備えることを特徴とするロボット。
  14. 人が操作するロボットアームの制御方法であって、
    前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得し、
    前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得し、
    前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出し、
    前記情報変化点検出部で検出した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えることを特徴とするロボットアームの制御方法。
  15. 人が操作するロボットアームの制御プログラムであって、
    前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得するステップと、
    前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得するステップと、
    前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出するステップと、
    前記情報変化点検出部で取得した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えるステップとをコンピュータに実行させるための、ロボットアームの制御プログラム。
  16. 人が操作するロボットアームの集積電子回路であって、
    前記ロボットアームが動作する際に生じる周辺環境に関する力情報、音量情報、及び、位置情報の少なくとも１つ以上の情報である環境情報を環境情報取得部で取得し、
    前記人が前記ロボットアームを操作する際に前記環境情報を受けてから前記人が前記ロボットアームの操作を行うまでの既定の時間情報である既定反応時間情報を既定反応時間情報取得部で取得し、
    前記環境情報取得部で取得した前記環境情報が変化する時点を情報変化点として情報変化点検出部で検出し、
    前記情報変化点検出部で取得した前記情報変化点から、前記既定反応時間情報取得部で取得した前記既定反応時間が経過した時点までの時間の間、前記ロボットアームの制御方法を、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モード以外の制御モードから、前記人の操作により前記ロボットアームが移動しない制御モードに制御部で切り替えることを特徴とするロボットアームの集積電子回路。
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