JP2019063916A - 操作ユニットおよびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】操作性を向上させること。【解決手段】操作ユニットは、本体部と、取付部と、操作部とを備える。本体部は、一方の端面が取付対象に取り付けられる。取付部は、本体部の他方の端面に設けられ、ツールが取り付けられる。操作部は、本体部の周面に設けられる。また、操作部は、操作面が周囲よりも凹んでいる。また、本体部は、一方の端面と他方の端面とを貫通する第１の中空孔を有する円筒状であり、周面に第１の中空孔と連通する第２の中空孔を有する。操作部は、第２の中空孔に設けられる。【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、操作ユニットおよびロボットに関する。

従来、複数の関節をそれぞれ駆動して動作するロボットが知られている。かかるロボットの先端には、吸着や把持といった用途にあわせたツールが取り付けられ、ワークの保持や移動といった様々な作業が行われる。

また、ロボットに棒状のハンドルを設け、操作者がハンドルを把持してロボットの姿勢を変更することで動作経路等を手動で直接的に教示可能なロボットも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１９９１７４号公報

しかしながら、上記した従来のロボットは、外形から突出した棒状のハンドルを備えているので、かかるハンドルが操作者や周辺装置等へ接触しやすく、操作性の面で向上の余地がある。

実施形態の一態様は、操作性を向上させることができる操作ユニットおよびロボットを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る操作ユニットは、本体部と、取付部と、操作部とを備える。本体部は、一方の端面が取付対象に取り付けられる。取付部は、前記本体部の他方の端面に設けられ、ツールが取り付けられる。操作部は、前記本体部の周面に設けられる。また、前記操作部は、操作面が周囲よりも凹んでいる。

実施形態の一態様によれば、操作性を向上させることが可能となる操作ユニットおよびロボットを提供することができる。

図１は、実施形態に係る操作ユニットの概要を示す側面図である。 図２は、本体部の斜視図である。 図３は、本体部の断面図である。 図４は、取付部の正面図である。 図５は、本体部における第２の貫通孔を示す模式図である。 図６は、第２の貫通孔に取り付けられた操作部を示す模式図である。 図７は、操作部のバリエーションを示す説明図である。 図８は、操作部の配置例を示す説明図である。 図９は、ケーブルの中継コネクタを示す説明図である。 図１０は、ロボットシステムの構成を示すブロック図である。 図１１は、ロボットの構成を示す側面図である。 図１２は、ロボット制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートその１である。 図１３は、ロボット制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートその２である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する操作ユニットおよびロボットを詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下では、操作ユニットをロボットの先端に取り付ける場合について説明するが、操作ユニットを、たとえば、先端にツールが取り付けられる各種装置に取り付けることとしてもよい。

また、以下に示す実施形態では、「直交」、「垂直」、「平行」あるいは「鉛直」といった表現を用いるが、厳密に「直交」、「垂直」、「平行」あるいは「鉛直」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。

まず、実施形態に係る操作ユニット１００の概要について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る操作ユニット１００の概要を示す側面図である。なお、図１には、参考のため、操作ユニット１００の取付対象となるロボット２０の先端側と、操作ユニット１００へ取り付けられるツール２００とを破線で示している。

図１に示すように、操作ユニット１００は、本体部１１０と、本体部１１０と同様の周面形状を有する取付部１２０とを有する。また、操作ユニット１００における本体部１１０の一方の端面はロボット２０に取り付けられ、他方の端面には取付部１２０が取り付けられる。

なお、本実施形態では、操作ユニット１００の外形が円柱状である場合について説明するが、取付対象の周面と連続する形状であれば他の形状であってもよい。また、操作ユニット１００の周面は、操作者が片手の手のひらで把持することが出来る程度の大きさであることが好ましい。

図１に示したように、本体部１１０の周面には、操作者によって操作されるボタン等の操作部１３０が設けられる。ここで、操作部１３０の操作面は、周囲よりも凹んでいる（本体部１１０の周面を破線で示した部位の操作部１３０参照）。このように、操作部１３０の操作面を周囲よりも凹ませることで、操作部１３０に対する誤操作を抑制することができ、操作性の向上が可能となる。なお、操作部１３０としては、いわゆるメンブレンスイッチを用いることができる。

また、図１に示したように、操作ユニット１００の周面には出っ張りがなく、ロボット２０の先端側と、ツール２００とを連続的に繋ぐ外形を有している。つまり、操作ユニット１００には、操作者に引っ掛かる突起が存在しないので、操作性を向上させることが可能となる。

また、図１に示したように、操作ユニット１００は、ロボット２０の先端側と、ツール２００との間に位置するので、ツール２００の現在位置を視認しながら、操作ユニット１００の操作を行うことが容易となり、この点においても操作性の向上が可能となる。

なお、本実施形態では、本体部１１０の周面よりも操作部１３０の操作面が内側にある場合について説明するが、たとえば、本体部１１０の周面と面一あるいは突出するように操作部１３０の操作面を配置し、操作面の周囲を操作面よりも突出した形状にすることとしてもよい。この場合、かかる突出した形状を操作部１３０に設けることとしてもよいし、本体部１１０の周面に設けることとしてもよい。

また、図１に示したように、操作部１３０は、本体部１１０の周方向に離間して複数設けられるので、周方向と交差する向きに複数設けられる場合よりも、操作ユニット１００の高さを低く抑えることができる。また、操作部１３０を離間して配置することで、誤操作を抑制することができ、操作性を向上させることが可能となる。

なお、図１には、ツール２００の一例としてエア吸着を行う吸着ツールを例示しているが、他のタイプのツール２００を操作ユニット１００に取り付けることとしてもよい。たとえば、複数の可動爪を有する把持ツールや、エアや塗料等を噴出する噴出ツールを操作ユニット１００に取り付けることとしてもよい。

以下では、図１に示した操作ユニット１００の本体部１１０および取付部１２０について図２〜図９を用いてさらに詳細に説明する。図２は、本体部１１０の斜視図である。なお、図２には、本体部１１０を取付対象側（図１のロボット２０側）からみた斜視図を示している。

図２に示すように、本体部１１０は、一方の端面と他方の端面とを貫通する第１の中空孔１１１を有する円筒状である。そして、本体部１１０の内周面には、内側へ向けて突出する鍔部１１３が設けられる。なお、鍔部１１３は、操作ユニット１００（図１参照）の取付対象への取り付けに用いられる。

また、本体部１１０の周面には、第１の中空孔１１１と連通する第２の中空孔１１２が周方向に離間して複数設けられている。このように、本体部１１０は、第１の中空孔１１１と、第１の中空孔１１１と連通する第２の中空孔１１２とを備えるので、本体部１１０の内部空間を効率的に利用することが可能となる。

このように、本体部１１０の内部には利用可能な内部空間が形成されるので、本体部１１０の表面に出っ張りを設ける必要がない。なお、本実施形態では、第１の中空孔１１１および第２の中空孔１１２の輪郭が双方とも円形である場合について説明するが、かかる輪郭は楕円状であってもよいし、矩形状などの面取りされた多角形状であってもよい。

次に、本体部１１０の断面形状について図３を用いて説明する。図３は、本体部１１０の断面図である。なお、図３には、本体部１１０を、図２に示した複数の第２の中空孔１１２の中心線を含む面で切断し、鍔部１１３側からみた断面図を示している。

図３に示すように、第２の中空孔１１２は、図１に示した操作部１３０が設けられる第２の中空孔１１２ａと、操作部１３０が設けられない第２の中空孔１１２ｂとを含む。ここで、操作部１３０が設けられる第２の中空孔１１２ａは、隣り合う複数個の並びを１つの「セット」とした場合に、複数セット設けられる。

このように、複数の第２の中空孔１１２ａのセットを複数セット設けることで、操作ユニット１００（図１参照）を、異なる方向からそれぞれ操作することができる。なお、図３では、３つの第２の中空孔１１２ａのセットを、本体部１１０に２セット設ける場合を示しているが、セットに含まれる第２の中空孔１１２ａの個数やセット数を図３と異なる数としてもよい。

図３に示すように、第２の中空孔１１２ａは、本体部１１０の中心線ＣＬについて点対称な位置にそれぞれ設けられる。ここで、第２の中空孔１１２ａには、図１に示した操作部１３０が１つずつ設けられる。したがって、図３に示した本体部１１０を用いる場合、操作ユニット１００（図１参照）には、３つの操作部１３０のセットが２セット設けられることになる。

また、第２の中空孔１１２ａは、中心線ＣＬについて点対称な位置にそれぞれ設けられるので、３つの操作部１３０のセットが、中心線ＣＬについてお互いに点対称な位置に２セット設けられることになる。また、後述するように、セットに含まれる各操作部１３０はそれぞれの役割が異なるので、それぞれの役割に対応する操作部１３０は中心線ＣＬについてお互いに点対称な位置に設けられることになる。

なお、操作部１３０が設けられない第２の中空孔１１２ｂは、ツール２００に対して外部配線を配策する場合等に用いることができるが、使用されない場合には、蓋体で塞がれる。また、図３には、１つの第２の中空孔１１２ｂを示したが、中心線ＣＬについて点対称な位置に２つめの第２の中空孔１１２ｂを設けることとしてもよい。また、第２の中空孔１１２ｂ自体を設けないこととしてもよい。

なお、第２の中空孔１１２ｂの形状を第１の中空孔１１２ａの形状と同様にしたり、第１の中空孔１１２ａの形状を第２の中空孔１１２ｂの形状と同様にしたりすることとしてもよい。また、第１の中空孔１１２ａに操作部１３０を取り付けず、ツール２００に対して外部配線を配策する用途で用いることとしてもよい。

次に、取付部１２０について図４を用いて説明する。図４は、取付部１２０の正面図である。なお、図４は、取付部１２０を図１に示したツール２００側からみた図に相当する。また、図１に示したように、取付部１２０の径は、図３に示した本体部１１０の径と同様であるが、取付部１２０の径を本体部１１０の径よりも小さくしてもよい。

図４に示したように、取付部１２０は、本体部１１０への取り付けに用いられる第１の取付孔１２１を備える。また、第１の取付孔１２１の周りには周囲よりも一段低いザグリ１２２が設けられる。ここで、ザグリ１２２は、第１の取付孔１２１に挿入されたネジ等の頭部が外部へ突出することを抑制するために設けられる。

また、図４に示したように、取付部１２０は、ツール２００（図１参照）の取り付けに用いられる第２の取付孔１２３を備える。ここで、第２の取付孔１２３の位置、サイズおよび個数は、ロボット２０の先端に設けられるツール２００取り付け用のフランジと同じであることが好ましい。これにより、ロボット２０の先端に取り付けられるツール２００を、そのまま操作ユニット１００に取り付けることができる。

また、取付部１２０は、本体部１１０における第１の中空孔１１１と連通する開口１２４を備える。なお、開口１２４の周りには面取りが形成される。これは、ツール２００へ延伸するケーブル等を保護するためである。なお、かかる開口１２４の位置、サイズについてもロボット２０の先端側に設けられるフランジと同じであることが好ましい。

なお、図４に示した第１の取付孔１２１および第２の取付孔１２３の位置や個数は、一例であり、他の位置に配置したり、異なる個数にすることとしてもよい。また、取付部１２０自体を、ロボット２０の先端に取り付けられるツール２００取り付け用のフランジと同形状にすることとしてもよい。

次に、本体部１１０における第２の中空孔１１２まわりの形状について図５を用いて説明する。図５は、本体部１１０における第２の貫通孔１１２を示す模式図である。なお、図５は、図３に示した断面図の一部に相当する図であるが、断面を示すハッチングを省略している。

図５に示すように、本体部１１０の外周面と内周面とを貫通する第２の中空孔１１２の直径は径ｒ１である。また、本体部１１０の外周面には、２段のザグリが設けられており、一段目に相当する第１のザグリ１１４ａの外径は径ｒ１よりも大きい径ｒ３である。また、２段目に相当する第２のザグリ１１４ｂの外径は径ｒ３よりも小さく径ｒ１よりも大きい径ｒ２である。つまり、これらの径の関係は、式「径ｒ１＜径ｒ２＜径ｒ３」であらわされる。このように２段のザグリが設けられた第２の中空孔１１２には、図１に示した操作部１３０が設けられる。

図６は、第２の中空孔１１２に取り付けられた操作部１３０を示す模式図である。なお、図６は、図５と同じ視点でみた模式図である。図６に示すように、操作部１３０は、表面が操作面となる凸部１３１と、表面に凸部１３１を有する平面部１３２と、平面部１３２の背面側に設けられる基板部１３３とを備える。また、基板部１３３の背面側には２つのコネクタ１３４が設けられる。ここで、図６に示したように、凸部１３１の表面は、本体部１１０の外周面（同図の破線参照）よりも内周面側にある。

凸部１３１および平面部１３２は弾性のある樹脂等の素材で形成されており、凸部１３１が押下されると凸部１３１や平面部１３２が変形することでクリック感を創出する。また、基板部１３３には、凸部１３１に対する操作を検出するセンサや、操作に応じて発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光体が接続された基板が内蔵される。また、コネクタ１３４は、基板部１３３に内蔵される基板に電気的に接続される。

また、平面部１３２の外縁部は、図５に示した第１のザグリ１１４ａへ接着等によって固定される。そして、基板部１３３の背面側と、第２のザグリ１１４ｂとの間には空隙が設けられる。すなわち、基板部１３３が第２のザグリ１１４ｂから浮いた状態で、操作部１３０は、本体部１１０に取り付けられる。これにより、凸部１３１が押下される際のストローク量を確保している。

次に、操作部１３０のバリエーションについて図７を用いて説明する。図７に示すように、操作部１３０に相当するボタンとしては、たとえば、教示ボタン１３０ａ、イネーブルボタン１３０ｂ、ツールボタン１３０ｃおよびモードボタン１３０ｄがある。

ここで、図３等に示した本体部１１０には、操作部１３０用の第２の中空孔１１２ａが６つあるので、上記した４つのボタンの中から３つを選択し、かかる３つを１セットとして、２セットのボタンを本体部１１０に配置することができる。なお、図７に例示した４つのボタンから３つを選択する場合には、教示ボタン１３０ａおよびイネーブルボタン１３０ｂを含ませることが好ましい。

教示ボタン１３０ａは、平面部１３２における凸部１３１周りに、内部の光を透過する透明または半透明の素材で形成された透過部１３２ａが設けられる。なお、ボタンの種別を示す文字やイラストを凸部１３１に印刷等で描くこととしてもよい。

教示ボタン１３０ａは、操作者がロボット２０（図１参照）の姿勢を変更しつつ動作経路やツール２００（図１参照）の動作状況を手動で直接的に教示するダイレクトティーチングを行う場合に、ツール２００の位置を教示させたい位置で押下される。教示ボタン１３０ａが押下されると、透過部１３２ａが一瞬だけ発光することで確実に押下された旨を操作者へ報知する。

イネーブルボタン１３０ｂも教示ボタン１３０ａと同様の形状を有している。イネーブルボタン１３０ｂは、操作者による操作力に応じてロボット２０の姿勢を変更するリードスルー動作を行いたい期間にわたって押下されつづける。なお、ボタンの種別を示す文字やイラストを凸部１３１に印刷等で描くこととしてもよい。

ここで、イネーブルボタン１３０ｂが押下されている期間中は、透過部１３２ａが発光しつづけることで、リードスルー動作が有効である旨を操作者へ報知する。なお、イネーブルボタン１３０ｂが解放されると透過部１３２ａの発光が消えることで、リードスルー動作が無効である旨を操作者へ報知する。

ツールボタン１３０ｃも教示ボタン１３０ａと同様の形状を有している。ただし、ツールボタン１３０ｃは、押下されるたびにＯＮとＯＦＦとが切り替えられる。なお、ボタンの種別を示す文字やイラストを凸部１３１に印刷等で描くこととしてもよい。図１に示したツール２００の場合、ツールボタン１３０ｃがＯＮになると吸着動作を行い、ＯＦＦになると吸着動作を停止する。

なお、ツール２００として把持ツールを用いる場合、ツールボタン１３０ｃがＯＮになると複数の爪がお互いに接近する向きへ、ＯＦＦになるとお互いに離れる向きへ、それぞれ移動する。また、ツールボタン１３０ｃがＯＮになると透過部１３２ａが発光することで、ツール２００がＯＮ状態である旨を操作者へ報知する。

モードボタン１３０ｄは、透過部１３２ａを有しない点で教示ボタン１３０ａと異なる。モードボタン１３０ｄは、たとえば、ワールド座標やツール座標といった座標モードの切り替えや、複数の教示位置（教示点）を直線で結んだり、曲線で結んだりといった補間モードの切り替えに用いられる。ここで、モードボタン１３０ｄは、押下されるたびに複数のモードが巡回的に切り替えられる。

なお、ボタンの種別を示す文字やイラストを凸部１３１に印刷等で描くこととしてもよい。また、モードボタン１３０ｄにおいては、各モードに対応するイラスト等をそれぞれ描くこととし、モードの切り替えに応じて各モードに対応するイラスト等を発光させることとしてもよい。これにより、現在のモードを操作者へ報知することができる。なお、モードの個数としては、２つ以上の任意の個数とすることができる。

また、図７に示した各操作部１３０の凸部１３１に点字などの突起を設けることとしてもよい。このようにすることで、操作者が操作部１３０を操作する際に、操作部１３０を目視することなく、操作部１３０の種別を判断することが可能となる。また、各操作部１３０における凸部１３１の形状や大きさを操作部１３０の種別ごとに異なる形状とすることとしてもよい。このようにしても、目視することなく操作部１３０の種別の判断が可能となる。

また、操作部１３０は、たとえば、メンブレンスイッチのように比較的簡易な構造のユニット化されたスイッチであるので、取り外しや付け替えが容易である。したがって、用途に応じ、操作部１３０を異なる形状や用途の操作部１３０へ取り替える作業を簡便に行うことができる。

次に、図７に示した各操作部１３０の配置例について図８を用いて説明する。図８は、操作部１３０の配置例を示す説明図である。なお、図８は、図３に示した断面図に相当する図であるが、断面を示すハッチングを省略している。また、図８には、図７に示した操作部１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄの中から、操作部１３０ｄを除く３つのボタンを本体部１１０に配置した例を示している。

図８に示すように、教示ボタン１３０ａは、本体部１１０の中心線ＣＬについて点対称な位置に２つ設けられる。また、イネーブルボタン１３０ｂおよびツールボタン１３０ｃについても同様の位置関係で２つずつ設けられる。

つまり、教示ボタン１３０ａ、イネーブルボタン１３０ｂおよびツールボタン１３０ｃのセットが、本体部１１０の中心線ＣＬについて点対称な位置に２セット設けられる。このように、各操作部１３０を配置することで、操作者の立ち位置に関わらず、操作ユニット１００（図１参照）の操作が可能となる。

ところで、各操作部１３０は、図８に示したように、操作部用ケーブル１４０で直列的に接続される。図８では、各操作部１３０を５つの操作用ケーブル１４０で直列的に接続した例を示している。なお、操作用ケーブル１４０は、両端にコネクタを有しており、図６に示したコネクタ１３４に接続される。各操作部１３０は、操作用ケーブル１４０に含まれる配線の中から該当する配線の信号のみをコネクタ１３４経由で取得する。

図８に示した例では、５つの操作用ケーブル１４０は、反時計周りで、教示ボタン１３０ａとイネーブルボタン１３０ｂとを、イネーブルボタン１３０ｂとツールボタン１３０ｃとを、ツールボタン１３０ｃと教示ボタン１３０ａとを、教示ボタン１３０ａとイネーブルボタン１３０ｂとを、イネーブルボタン１３０ｂとツールボタン１３０ｃとを、それぞれ接続する。

なお、両端の操作部１３０となる教示ボタン１３０ａおよびツールボタン１３０ｃのうち一方の、余ったコネクタ１３４（図６参照）は、ロボット２０（図１参照）へ接続される。このように、各操作部１３０を操作用ケーブル１４０で直列的に接続することで、各操作部１３０へ個別にケーブルを配策する場合に比べて第１の中空孔１１１を有効に利用することが可能となる。

また、操作部用ケーブル１４０としては、複数の配線を平板状に束ねた柔軟性のあるケーブルであるフレキシブルケーブルを用いることができる。また、操作部用ケーブル１４０は、本体部１１０における第１の中空孔１１１における側壁、すなわち、本体部１１０の内周に沿って配策される。

このように、操作部用ケーブル１４０を本体部１１０の内周に沿って配策することで、第１の中空孔１１１の中央部分を空きスペースとして利用することができる。また、ロボット２０（図１参照）からツール２００（図１参照）へ延伸するケーブル等と、操作部用ケーブル１４０との干渉を防止することができる。

ところで、操作ユニット１００は、ロボット２０とツール２００との電気的接続を容易にする構成を有している。そこで、以下では、かかる構成について図９を用いて説明する。図９は、ケーブルの中継コネクタ１５０を示す説明図である。

図９に示すように、操作ユニット１００は、ロボット２０から延伸するロボット側ケーブル（取付対象側ケーブル）ＣＲと、ツール２００から延伸するツール側ケーブルＣＴとを接続する中継コネクタ１５０を備える。なお、ロボット側ケーブルＣＲおよびツール側ケーブルＣＴの端部には中継コネクタ１５０に接続されるコネクタがそれぞれ設けられている。

なお、中継コネクタ１５０は、操作ユニット１００の本体部１１０における第１の中空孔１１１の側壁などに固定することができる。このように、操作ユニット１００に中継コネクタ１５０を内蔵することで、操作ユニット１００が取り付けられるロボット２０と、操作ユニット１００の取付部１２０に取り付けられるツール２００との接続作業を容易化することができる。

次に、ロボットシステム１の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、ロボットシステム１の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２０と、ロボット制御装置３０と、操作ユニット１００と、ツール２００とを備える。

以下では、ロボット制御装置３０の構成について主に説明し、操作ユニット１００およびツール２００については既に説明したのでここでの説明を省略する。また、ロボット２０の構成については図１１を用いて後述する。

図１０に示すように、ロボット制御装置３０には、操作ユニット１００、ロボット２０およびツール２００がそれぞれ接続されている。また、ロボット制御装置３０は、制御部３１と、記憶部３２とを備える。

制御部３１は、取得部３１ａと、教示部３１ｂと、動作制御部３１ｃとを備える。記憶部３２は、教示データ３２ａを記憶する。ここで、ロボット制御装置３０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部３１の取得部３１ａ、教示部３１ｂおよび動作制御部３１ｃとして機能する。

また、取得部３１ａ、教示部３１ｂおよび動作制御部３１ｃの少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部３２は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、教示データ３２ａを記憶することができる。なお、ロボット制御装置３０は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

制御部３１は、ロボット２０およびツール２００の動作制御を行う。ここで、制御部３１は、操作ユニット１００の操作結果に基づき、操作者がロボット２０の姿勢を変更しつつ動作経路やツール２００の動作状況を手動で直接的に教示するダイレクトティーチングに対応している。そして、制御部３１は、ダイレクトティーチングを行う際に、操作者による操作力に応じてロボット２０の姿勢を変更するリードスルー動作の動作制御もあわせて行う。

取得部３１ａは、操作ユニット１００における各種ボタンの操作状況を取得する。また、取得部３１ａは、取得した操作状況によっては動作制御部３１ｃから現在のロボット２０の姿勢を取得したり、動作制御部３１ｃへロボット２０のリードスルー動作を指示したりする。

たとえば、取得部３１ａは、教示ボタン１３０ａ（図７参照）が押下されたことを操作状況として取得した場合には、動作制御部３１ｃから取得したロボット２０の姿勢を教示部３１ｂへ渡す。また、取得部３１ａは、イネーブルボタン１３０ｂ（図７参照）の押下中は、動作制御部３１ｃへロボット２０にリードスルー動作を行わせるように指示する。

教示部３１ｂは、取得部３１ａからの入力に基づき、ダイレクトティーチングによる教示情報を記憶部３２の教示データ３２ａへ出力する。ここで、教示データ３２ａは、ロボット２０へ手動で動作を教示する上記したダイレクトティーチングを含むティーチング段階で作成され、ロボット２０の動作経路を規定するプログラムである「ジョブ」を含んだ情報である。

動作制御部３１ｃは、教示データ３２ａに基づいてロボット２０やツール２００を動作させる。また、動作制御部３１ｃは、ロボット２０の動力源であるモータ等のアクチュエータにおけるエンコーダ値を用いつつフィードバック制御を行うなどしてロボット２０の動作精度を向上させる。さらに、動作制御部３１ｃは、取得部３１ａからの要求に応じ、上記したエンコーダ値に基づいて算出したロボット２０の姿勢を応答する。

次に、ロボット２０の構成例について、図１１を用いて説明する。図１１は、ロボット２０の構成を示す側面図である。ここで、ロボット２０は、いわゆる人協調ロボットであり、表面が滑らかな形状とされるとともに、アームなどの動作部間に隙間が設けられるなどして挟み込みを防止している。

また、ロボット２０は、基端側から先端側にかけて連通した内部空間を有しており、ツール２００用のケーブル等のケーブルがかかる内部空間に収容されている。つまり、ロボット２０にダイレクトティーチングを行う際や、ロボット２０が作業を行う際に、ケーブルが邪魔にならない。なお、図１１には、固定式のロボット２０を例示したが、自由走行する走行台にロボット２０を載置することとしてもよい。

図１１に示したように、ロボット２０は、鉛直軸Ａ０〜第５軸Ａ５の６軸を有するいわゆる垂直多関節ロボットである。また、ロボット２０は、基端側から先端側へ向けて、ベース部２０Ｂと、旋回部２０Ｓと、第１アーム２１と、第２アーム２２と、第３アーム２３と、手首部２４とを備える。

ベース部２０Ｂは、床などの接地面５００に固定される。旋回部２０Ｓは、ベース部２０Ｂに支持され、接地面５００と垂直な鉛直軸Ａ０まわりに旋回する。第１アーム２１は、基端側が旋回部２０Ｓに支持され、鉛直軸Ａ０と垂直な第１軸Ａ１まわりに旋回する。第２アーム２２は、基端側が第１アーム２１の先端側に支持され、第１軸Ａ１と平行な第２軸Ａ２まわりに旋回する。

第３アーム２３は、基端側が第２アーム２２の先端側に支持され、第２軸Ａ２と垂直な第３軸Ａ３まわりに回転する。手首部２４は、基端部２４ａと、先端部２４ｂとを含む。基端部２４ａは、基端側が第３アーム２３の先端側に支持され、第３軸Ａ３と垂直な第４軸Ａ４まわりに旋回する。

先端部２４ｂは、基端側が基端部２４ａの先端側に支持され、第４軸Ａ４と直交する第５軸Ａ５まわりに回転する。また、先端部２４ｂの先端側には、操作ユニット１００が取り付けられる。また、操作ユニット１００の先端側には、ツール２００が取り付けられる。

ロボット２０に対してダイレクトティーチングを行う際には、操作者は操作ユニット１００を把持してロボット２０の姿勢を変更する。そして、操作ユニット１００の操作部１３０（図１参照）を操作することで、ダイレクトティーチングに関する各種指示を行うことになる。

次に、図１０に示したロボット制御装置３０が実行する処理手順について図１２および図１３を用いて説明する。図１２および図１３は、ロボット制御装置３０が実行する処理手順を示すフローチャートその１およびその２である。なお、図１２には、教示ボタン１３０ａ（図７参照）が操作された場合の処理手順を、図１３には、イネーブルボタン１３０ｂ（図７参照）が操作された場合の処理手順を、それぞれ示している。

まず、教示ボタン１３０ａが操作された場合について説明する。図１２に示すように、ロボット制御装置３０の取得部３１ａは、操作ユニット１００の教示ボタン１３０ａが押下されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、取得部３１ａによって教示ボタン１３０ａが押下されたと判定された場合には（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、教示部３１ｂは、動作制御部３１ｃから取得した押下時点のロボット２０の姿勢に基づき、教示位置を教示データ３２ａへ登録し（ステップＳ１０２）、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０１の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、ステップＳ１０２の処理を行うことなく処理を終了する。なお、図１２に示した処理手順は、教示ボタン１３０ａが押下されるたびに実行される。

次に、イネーブルボタン１３０ｂが操作された場合について説明する。図１３に示すように、ロボット制御装置３０の取得部３１ａは、操作ユニット１００のイネーブルボタン１３０ｂが押下されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。そして、取得部３１ａによってイネーブルボタン１３０ｂが押下されたと判定された場合には（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、動作制御部３１ｃは、ロボット２０のリードスルー動作を有効化する（ステップＳ２０２）。なお、ステップＳ２０３の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、ステップＳ２０３の判定処理を繰り返す。

つづいて、取得部３１ａは、イネーブルボタン１３０ｂが解放されたか否かを判定し（ステップＳ２０３）。取得部３１ａによってイネーブルボタン１３０ｂが解放されたと判定された場合には（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、動作制御部３１ｃは、ロボット２０のリードスルー動作を無効化し（ステップＳ２０４）、処理を終了する。なお、ステップＳ２０１の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、ステップＳ２０２以降の処理を行うことなく処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係る操作ユニット１００は、本体部１１０と、取付部１２０と、操作部１３０とを備える。本体部１１０は、一方の端面が取付対象に取り付けられる。取付部１２０は、本体部１１０の他方の端面に設けられ、ツール２００が取り付けられる。操作部１３０は、本体部１１０の周面に設けられる。また、操作部１３０は、操作面が周囲よりも凹んでいる。

このように、実施形態に係る操作ユニット１００は、取付対象とツール２００との間、すなわち、ツール２００の直近に配置されているので、操作部１３０の操作によってダイレクトティーチングを直感的に行うことができる。したがって、操作ユニット１００によれば、ダイレクトティーチングの操作性を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、ロボット２０を６軸のロボットとする例を示したが、ロボット２０を７軸以上のロボットとしてもよく、５軸以下のロボットとしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
２０ ロボット
２０Ｂ ベース部
２０Ｓ 旋回部
２１ 第１アーム
２２ 第２アーム
２３ 第３アーム
２４ 手首部
２４ａ 基端部
２４ｂ 先端部
３０ ロボット制御装置
３１ 制御部
３１ａ 取得部
３１ｂ 教示部
３１ｃ 動作制御部
３２ 記憶部
３２ａ 教示データ
１００ 操作ユニット
１１０ 本体部
１１１ 第１の中空孔
１１２ 第２の中空孔
１１３ 鍔部
１１４ａ 第１のザグリ
１１４ｂ 第２のザグリ
１２０ 取付部
１２１ 第１の取付孔
１２２ ザグリ
１２３ 第２の取付穴
１２４ 開口
１３０ 操作部
１３０ａ 教示ボタン（操作部）
１３０ｂ イネーブルボタン（操作部）
１３０ｃ ツールボタン（操作部）
１３０ｄ モードボタン（操作部）
１３１ 凸部
１３２ 平面部
１３２ａ 透過部
１３３ 基板部
１３４ コネクタ
１４０ 操作部用ケーブル
１５０ 中継コネクタ
２００ ツール
５００ 設置面
Ａ０ 鉛直軸
Ａ１ 第１軸
Ａ２ 第２軸
Ａ３ 第３軸
Ａ４ 第４軸
Ａ５ 第５軸
ＣＬ 中心線
ＣＲ ロボット側ケーブル（取付対象側ケーブル）
ＣＴ ツール側ケーブル

Claims (10)

1. 一方の端面が取付対象に取り付けられる本体部と、
   前記本体部の他方の端面に設けられ、ツールが取り付けられる取付部と、
   前記本体部の周面に設けられる操作部と
   を備え、
   前記操作部は、
   操作面が周囲よりも凹んでいること
   を特徴とする操作ユニット。
2. 前記本体部は、
   前記一方の端面と前記他方の端面とを貫通する第１の中空孔を有する円筒状であり、前記周面に前記第１の中空孔と連通する第２の中空孔を有し、
   前記操作部は、
   前記第２の中空孔に設けられること
   を特徴とする請求項１に記載の操作ユニット。
3. 前記第２の中空孔は、
   前記周面の周方向に離間して複数設けられ、
   前記操作部は、
   前記第２の中空孔に１つずつ設けられること
   を特徴とする請求項２に記載の操作ユニット。
4. 前記操作部は、
   複数個の並びを１つのセットとした場合に、複数の前記セットが前記周面に設けられること
   を特徴とする請求項３に記載の操作ユニット。
5. 前記操作部は、
   ２つの前記セットが前記円筒状の形状の中心線について点対称となる位置にそれぞれ設けられること
   を特徴とする請求項４に記載の操作ユニット。
6. 前記操作部に接続される操作部用ケーブルを前記第１の中空孔に備え、
   前記操作部用ケーブルは、
   前記第１の中空孔における側壁の周方向に沿って配策されること
   を特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の操作ユニット。
7. 前記他方の端面側から前記第２の中空孔へ導入されるツール側ケーブルと、前記一方の端面側から前記第２の中空孔へ導入される取付対象側ケーブルとを接続するコネクタを備えること
   を特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の操作ユニット。
8. 請求項１〜７のいずれか一つに記載の操作ユニットと、
   前記操作ユニットが先端側に取り付けられる手首部と
   を備えることを特徴とするロボット。
9. 前記操作ユニットは、
   前記ロボットの姿勢を教示位置として登録する際に操作される教示ボタンを前記操作部として含むこと
   を特徴とする請求項８に記載のロボット。
10. 前記操作ユニットは、
    操作者による操作力によって前記姿勢を変更するリードスルー動作を有効化するイネーブルボタンを前記操作部として含むこと
    を特徴とする請求項８または９に記載のロボット。

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