JP2015047684A - 操作性評価装置、方法およびプログラム - Google Patents
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Description
評価開始時点から評価終了時点までの評価期間において、操作部の操作により、操作対象を、移動開始位置から目標まで移動させようとする場合に、
目標に対する操作対象の相対速度を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した積分値Iを求め、該積分値Iを用いて操作性の評価値を生成して出力する評価値演算部を備える、ことを特徴とする。
設定座標系の座標軸の方向を設定方向として、
前記積分値Iは、設定方向に関する値Iiであり、設定方向における目標の移動速度をVciとし、設定方向における操作対象の移動速度をVriとし、
評価開始時点をtsとし、評価終了時点をteとし、評価値演算部は、設定方向に関する前記評価値Miを、
により算出し、
設定座標系において、操作対象から見た目標の位置ベクトルの前記設定方向の成分が正の値またはゼロである場合には、qは1であり、前記位置ベクトルの前記設定方向の成分が負の値である場合には、qは−1である。
前記積分値Iは、設定方向に関する値であり、設定方向における目標の移動速度をVciとし、設定方向における操作対象の移動速度をVriとし、
前記積分値Iは、|Vri−Vci|を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した値であり、
前記評価値演算部は、前記積分値Iを前記評価値として出力してもよい。
前記複数の設定方向は、操作部になされる操作により操作対象が移動し得る複数の方向に含まれてよい。
評価値演算部は、前記評価値と評価期間の長さとに基づいて、修正された評価値を算出してもよい。
評価開始時点から評価終了時点までの評価期間において、操作部の操作により、操作対象を、移動開始位置から目標まで移動させようとする場合に、
目標に対する操作対象の相対速度を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した積分値Iを求め、該積分値Iを用いて操作性の評価値を生成して出力する、ことを特徴とする。
評価開始時点から評価終了時点までの評価期間において、操作部の操作により、操作対象を、移動開始位置から目標まで移動させようとする場合に、
目標に対する操作対象の相対速度を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した積分値Iを求め、該積分値Iを用いて操作性の評価値を生成して出力する処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする。
よって、操作対象を目標まで移動させようとする場合において、目標から見た操作の無駄量が反映された操作性の評価値を得ることができる。
図2は、本発明の第1実施形態による操作性評価装置10(図3を参照)が適用可能な操作制御装置3と操作対象7を示す。図3は、操作制御装置3と操作性評価装置10を示すブロック図である。
操作部5に操作がなされると、図3に示すように、この操作に応じた操作信号Ex、Ey、Exが制御部9に入力される。
ロボットアーム7は、インパネ取り付け部1に、次のように、インストルメンタルパネル(インパネ)2を組み付ける作業を行う。ロボットアーム7は、ロボットアーム7の先端部に設けられた把持部8でインパネ2を把持する。次いで、ロボットアーム7の把持部8(すなわち、インパネ2)を、x軸方向、z軸方向において、車体4におけるインパネ取り付け部1に位置させる。この状態で、ロボットアーム7は、インパネ2を、車体4に対してy軸方向に移動させて、車体4のインパネ取り付け部1に位置決めする。なお、把持部8は、x軸方向に延びる細長い支持部8aと、この支持部8aに取り付けられる1対の爪8bを有する。1対の爪8bは、インパネ2をx軸方向に挟んで把持する。
(i)操作対象7を移動させる駆動モータに取り付けたエンコーダからの検出信号に基づいて、Vcを求める。
(ii)操作対象7の位置をレーザ距離センサで時々刻々と検出し、当該検出位置に基づいて、Vcを求める。
(iii)操作対象7をカメラで時々刻々と撮像し、当該各画像に基づいて、Vcを求める。
操作性の評価値Mは、以下の算出方法1または算出方法2により算出される。
算出方法1では、設定座標系の座標軸の方向を設定方向として、評価値演算部11は、複数の設定方向毎に、上述の積分値Iを用いた評価値を算出する。この例では、複数の設定方向は、設定座標系におけるx座標軸の方向(以下、単にx座標軸方向という)とy座標軸の方向(以下、単にy座標軸方向という)とz座標軸の方向(以下、単にz座標軸方向という)である。評価値演算部11は、これらの設定方向について、それぞれ、次の[数4]により、評価値Mx、My、Mzを評価値Mとして算出する。
[数4]のMyについて、設定座標系において、操作対象7から見た目標1の位置ベクトルのy座標軸方向の成分が正の値またはゼロである場合には、qは1であり、この位置ベクトルのy座標軸方向の成分が負の値である場合には、qは−1である。
[数4]のMzについて、設定座標系において、操作対象7から見た目標1の位置ベクトルのz座標軸方向の成分が正の値またはゼロである場合には、qは1であり、この位置ベクトルのz座標軸方向の成分が負の値である場合には、qは−1である。
なお、操作対象7がx座標軸の正方向に移動している場合には、Vrxは正の値となり、操作対象7がx座標軸の負方向に移動している場合には、Vrxは負の値となる。VryとVrzとVcxとVcyとVczについても同様である。
評価期間において、各座標軸方向について、操作対象7が、目標1に近づいている(時間の)区間では、評価値Mの増加に対する寄与はゼロになる([数4]を参照)。すなわち、この区間では、操作が正確に行われているとして、評価値Mへの寄与はない。したがって、このような区間が長くなると、評価値Mは小さくなる。
一方、評価期間において、各座標軸方向について、操作対象7が目標1から遠ざかっている区間では、評価値Mの増加に対する寄与は、ゼロより大きくなる([数4]を参照)。すなわち、この区間では、操作が正確に行われていないとして、評価値Mへの寄与が生じる。したがって、このような区間が長くなると、評価値Mは大きくなる。
操作対象7から見た目標1の方向と、操作性を評価する方向が一致する場合には、上述の[数4]の代わりに、次のように、評価値Mを求めてもよい。
評価値演算部11は、設定方向(例えば、設定座標系におけるx座標軸方向、y座標軸方向、またはz座標軸方向)について、積分値Iを算出し、算出した積分値を評価値Mとして出力する。
上述した操作性評価装置10により、複数の制御方法の操作性を比較することができる。これらの制御方法毎に、操作性評価装置10により当該制御方法の評価値Mを算出する。
(A)制御部9が実行する制御方法を選択する。
(B)操作制御装置3の操作性を評価する。すなわち、評価期間にわたって、人が操作部5を操作する。この評価期間では、制御部9は、前記(A)で選択された制御方法に従って操作対象7を制御する。これより、操作性評価装置10は、当該評価期間について、上述した評価値Mと、位置決め判定結果を生成して出力する。
次に本発明の第2実施形態による操作性評価装置10について説明する。
上述の第1実施形態と第2実施形態において、操作性評価装置10(評価値演算部11と位置決め判定部15の各々)は、コンピュータと操作性評価プログラムとにより構成されてよい。すなわち、コンピュータが、操作性評価プログラムを実行することにより、評価値演算部11は上述の評価値を算出し、コンピュータが、操作性評価プログラムを実行することにより、位置決め判定部15は、上述の判定を行って位置決め判定結果を出力する。
上述の第1実施形態の算出方法1では、複数の設定方向は、x座標軸方向とy座標軸方向とz座標軸方向であったが、設定方向は、x座標軸方向、y座標軸方向またはz座標軸方向に限定されない。
上述の第1実施形態または第2実施形態において、評価値演算部11は、上述の評価値Mと評価期間の長さΔTとに基づいて、修正された評価値Maを算出してもよい。ただし、Maは、Mが大きいほど大きくなり、ΔTが大きいほど大きくなるようにする。
この場合、修正された評価値Maは、評価値Mと評価期間の長さΔTとをそれぞれ独立変数とした関数であってよい。例えば、評価値Maは、次式(1)または(2)で表されてよい。
Ma=ω1×M+ω2×ΔT ・・・(1)
Ma=ω3×M×ΔT ・・・(2)
ここで、ω1とω2とω1は、予め定められた係数である。
操作対象7は、ロボットアームであったが、本発明は、これに限定されない。すなわち、本発明によると、操作対象7は、ロボットアーム以外のものであってよい。この場合、操作制御装置3は、人に操作される操作部5と、操作部5になされた操作に応じて操作対象7を移動させる制御部9とを有しているものであればよい。
操作部5は、操作かん19の代わりに、他の構成を有していてもよい。例えば、操作部5は、与えられた力に応じて操作台22に対して変位する(すなわち、その位置または姿勢を変える)レバーを有していてもよい。この場合、人が操作部5に与えた力の方向と当該力の大きさとに応じて、または、レバーの位置または姿勢に応じて、入力処理部23は、上述のFx,Fy,Fzを生成する。また、操作部5は、複数のボタンにより構成されていてもよい。この場合、例えば、どのボタンを押したかにより、操作対象7の駆動方向が定められ、ボタンを押した回数により、操作対象7の駆動量が定められてよい。
操作部5は、操作対象7から分離して設けられてもよい。この場合、人は、操作対象7を直接見ながら操作部5を操作してもよいし、あるいは、操作対象7を含む領域の画像(動画)をディスプレイの画面に表示し、人は、この画面を見て操作部5を操作してもよい。
上述の第2実施形態において、評価値演算部11は、評価開始時点から評価終了時点にわたって|Vr|を時間積分した値Iを、前記評価値Mとして算出してもよい。
Claims (10)
- 人に操作される操作部と、操作部になされた操作に応じて操作対象を移動させる制御部とを備える操作制御装置の操作性を評価するための操作性評価装置であって、
評価開始時点から評価終了時点までの評価期間において、操作部の操作により、操作対象を、移動開始位置から目標まで移動させようとする場合に、
目標に対する操作対象の相対速度を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した積分値Iを求め、該積分値Iを用いて操作性の評価値を生成して出力する評価値演算部を備える、ことを特徴とする操作性評価装置。 - 操作対象と目標が、設定座標系に対して移動する場合に、
設定座標系の座標軸の方向を設定方向として、
前記積分値Iは、設定方向に関する値Iiであり、設定方向における目標の移動速度をVciとし、設定方向における操作対象の移動速度をVriとし、
評価開始時点をtsとし、評価終了時点をteとし、評価値演算部は、設定方向に関する前記評価値Miを、
により算出し、
設定座標系において、操作対象から見た目標の位置ベクトルの前記設定方向の成分が正の値またはゼロである場合には、qは1であり、前記位置ベクトルの前記設定方向の成分が負の値である場合には、qは−1である、ことを特徴とする請求項1に記載の操作性評価装置。 - 操作対象から見た目標の方向を設定方向として、
前記積分値Iは、設定方向に関する値であり、設定方向における目標の移動速度をVciとし、設定方向における操作対象の移動速度をVriとし、
前記積分値Iは、|Vri−Vci|を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した値であり、
前記評価値演算部は、前記積分値Iを前記評価値として出力する、ことを特徴とする請求項1に記載の操作性評価装置。 - 評価値演算部は、複数の設定方向毎に、前記評価値を算出し、
前記複数の設定方向は、操作部になされる操作により操作対象が移動し得る複数の方向に含まれる、ことを特徴とする請求項2に記載の操作性評価装置。 - 目標は静止しており、操作対象の移動速度の大きさを|Vr|とし、前記積分値Iは、|Vr|を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した値である、ことを特徴とする請求項1に記載の操作性評価装置。
- 目標からの距離が許容値以内にある許容範囲内へ、操作対象を位置決めできたかを判定し、当該判定の結果を出力する位置決め判定部を備える、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の操作性評価装置。
- 評価終了時点は、目標に対して操作対象を位置決めした時点であり、
評価値演算部は、前記評価値と評価期間の長さとに基づいて、修正された評価値を算出する、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の操作性評価装置。 - 人に操作される操作部と、操作部になされた操作に応じて操作対象を移動させる制御部とを備える操作制御装置の操作性を評価するための操作性評価方法であって、
評価開始時点から評価終了時点までの評価期間において、操作部の操作により、操作対象を、移動開始位置から目標まで移動させようとする場合に、
目標に対する操作対象の相対速度を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した積分値Iを求め、該積分値Iを用いて操作性の評価値を生成して出力する、ことを特徴とする操作性評価方法。 - 人に操作される操作部と、操作部になされた操作に応じて操作対象を移動させる制御部とを備える操作制御装置の操作性を評価するための操作性評価プログラムであって、
評価開始時点から評価終了時点までの評価期間において、操作部の操作により、操作対象を、移動開始位置から目標まで移動させようとする場合に、
目標に対する操作対象の相対速度を、評価開始時点から評価終了時点にわたって時間積分した積分値Iを求め、該積分値Iを用いて操作性の評価値を生成して出力する処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする操作性評価プログラム。
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