JP2020179502A - 入力装置およびロボットの制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、特許文献1の入力装置は大型であり、小型軽量化を図ることは困難である。また、特許文献2のジョイスティック型の入力装置は、軽量化を図り易いが、ハンドルを2方向に傾倒させる2自由度に加え、ハンドルの回転あるいはハンドルの先端に設けた入力スイッチの3つの入力機構を持つものであり、受け付ける操作量と3自由度の出力値とが明確に対応づけられておらず、直感的な操作を行うことが困難であるという不都合がある。
本発明の一態様は、基台と、該基台に対して3次元方向に移動可能に支持された可動部と、前記基台に対する前記可動部の操作量を、前記基台の所定面に平行で互いに直交する第1軸および第2軸方向の平行移動量と、前記第1軸および前記第2軸に直交する第3軸方向の平行移動量として分解して検出する検出部と、前記第1軸から前記第3軸方向の平行移動量に対応する検出値を異なる内容の出力値として出力するように切り替える切替スイッチと、少なくとも前記切替スイッチの状態を出力する出力チャネルとを備えるロボットを操作するための入力装置を提供する。
本態様によれば、操作者が、基台に対して可動部を3次元方向に移動させるように操作すると、操作量、すなわち、可動部の移動量が、互いに直交する3軸に平行な移動量として、検出部により分解して検出される。検出された3軸方向の移動量に対応した出力値を例えば、ロボットの先端に設定された座標系における直交3軸のそれぞれの移動量に対応付けることにより、操作者が加えた操作量に対応する移動量だけロボットを直感的に動作させることができる。また、本態様によれば、ハードウェアが、基台と可動部とから構成されるので、小型軽量に構成することができる。
このようにすることで、基台に対して可動部を平行移動するように操作すると、その操作量が検出部により第1軸から第3軸方向の移動量に分解されて検出される。これにより、ロボットをより直感的に動作させることができる。
このようにすることで、基台に対して可動部を第1軸から第3軸に沿う方向にそれぞれ移動するように操作すると、その操作量が第1軸から第3軸方向の移動量としてそのまま検出部により検出される。これにより、ロボットをより直感的に動作させることができる。
このようにすることで、可動部を、例えば、2次元的に傾倒するレバーのようなジョイスティックで構成し、かつ、レバー自体が直動方向にも移動可能に構成することにより、3つの操作量を入力することができる。これにより、3つの操作量を3軸方向の移動量として分解して検出し、ロボットを直感的に動作させることができる。
このようにすることで、切替スイッチの作動により、3次元方向の操作量を、3自由度よりも多い自由度の移動量に対応づけて出力することができる。
このようにすることで、3次元方向の操作量を、スイッチの状態により異なる方向の入力として扱うことで、6自由度の入力として扱うことができる。
このようにすることで、6個の出力チャネルを介して、3次元方向の操作量を、6自由度の出力値として出力することができる。
このようにすることで、相互に直交する3軸方向の操作量に加えて、第3軸回りの回転方向の操作量を検出部により検出することができ、入力装置を大型化させることなく、小型な4自由度の入力機構を実現することができる。
このようにすることで、切替スイッチの状態により、第1軸から第3軸に沿う方向の移動量の3自由度の入力による操作モードと、第1軸と第2軸に沿う方向の操作量および第3軸回りの回転方向の操作量の3自由度の入力による操作モードを切り替えることで、6自由度の機構を操作することができる。
このようにすることで、切替スイッチの切替により6個のチャネルを介して、4自由度の入力に対して、6自由度の出力が実現できる。第1軸から第3軸に沿う方向の平行移動量が出力される3個のチャネルと、第1軸と第2軸に沿う方向の操作量および第3軸回りの回転方向の操作量が3軸回りの回転移動量として出力される3個のチャネルとが異なるため、例えば、ロボットに設定された座標系におけるロボットの並進移動と回転移動とを、切替スイッチの操作によって切り替えることができる。すなわち、操作者は、切替スイッチによる切替によって、同じ可動部に対する操作をロボットの並進移動と回転機構とで切り替えて直感的に操作することができる。
このようにすることで、入力装置の操作者は、ロボットの先端を動かしたい3軸方向に沿って可動部を操作し、直感的にロボットを動かすことができる。本態様の制御システムでは、入力装置としてのハードウェアが、基台と可動部とから構成されるので、入力装置を小型軽量に構成することができる。
このようにすることで、第1軸および第2軸方向の移動量と、第3軸回りの回転量とがロボットの先端の回転量に対応付けられているため、入力装置の操作者は、ロボットの先端の姿勢を変更したい方向に可動部を操作し、直感的にロボットを動かすことができる。
制御システム10は、図1に示すように、垂直多関節型ロボットであるロボット1の先端1aに取付板3を介して固定されたコントローラ(入力装置)2と、ロボット1を制御する制御部(制御装置)4とを備えている。ロボット1は、図示しない6つのモータの回転駆動により6つの関節軸を駆動させ、先端1aに取り付けられたツールなどによって作業を行うようになっている。先端1aでは、図1に示すような互いに直交するX,Y,Z軸によって構成されている座標系が設定されている。ロボット1の各関節軸を駆動させる6つのモータの回転駆動は、制御部4によって制御されている。制御部4は、各モータの回転角度を検出する図示しないエンコーダの検出値を用いて、各モータに対してフィードバック制御を行っている。
可動部22は、接続面21aを上下方向に貫通して延出してユーザの操作を受け付ける操作受付部28と、基台21内において中心軸OLに沿って移動可能かつ中心軸OL回りに回転可能に支持された接続部29と、中心軸OLに沿って伸縮する伸縮部19とを備えている。
無線通信部58は、各チャネル51〜56を介して出力される出力値を制御部4に制御信号として送信する。
2,2A コントローラ(入力装置)
2a 出力部
2b 切替スイッチ
4 制御部(制御装置)
20 検出部
21 基台
21a 接続面(所定面)
22,22a 可動部
23 第1移動量検出部(検出部)
24 第2移動量検出部(検出部)
25 Z1軸回転量検出部(検出部)
26 第1回転量検出部(検出部)
27 第2回転量検出部(検出部)
28,28a 操作受付部
51 第1チャネル(出力チャネル)
52 第2チャネル(出力チャネル)
53 第3チャネル(出力チャネル)
54 第4チャネル(出力チャネル)
55 第5チャネル(出力チャネル)
56 第6チャネル(出力チャネル)
OLx 回転軸線(揺動軸線)
OLy 回転軸線(揺動軸線)
Claims (11)
- 基台と、
該基台に対して3次元方向に移動可能に支持された可動部と、
前記基台に対する前記可動部の操作量を、前記基台の所定面に平行で互いに直交する第1軸および第2軸方向の平行移動量と、前記第1軸および前記第2軸に直交する第3軸方向の平行移動量として分解して検出する検出部と、
前記第1軸から前記第3軸方向の平行移動量に対応する検出値を異なる内容の出力値として出力するように切り替える切替スイッチと、
少なくとも前記切替スイッチの状態を出力する出力チャネルとを備えるロボットを操作するための入力装置。 - 前記可動部が、前記所定面に平行な軸線に対して回転移動せずに平行移動可能に支持されている請求項1に記載の入力装置。
- 前記可動部が、前記第1軸から前記第3軸に沿う方向に平行移動可能に前記基台に支持されている請求項2に記載の入力装置。
- 前記可動部が、前記基台に対して、前記所定面に平行かつ相互に交差する2つの揺動軸線回りに傾倒可能かつ2つの前記揺動軸線に交差する直動方向に移動可能に支持され、
前記検出部が、前記可動部の操作量としての傾倒角度を前記第1軸および第2軸方向の平行移動量として変換して検出し、前記可動部の前記直動方向に沿う操作量を前記第3軸方向の平行移動量として分解して検出する請求項1に記載の入力装置。 - 少なくとも1つの他の出力チャネルを備え、
前記可動部の3次元方向の操作量に対応する前記検出部による検出値を前記他の出力チャネルから出力する請求項1から請求項4のいずれかに記載の入力装置。 - 複数の他の出力チャネルを備え、
前記切替スイッチが、前記可動部の3次元方向の操作量に対応する前記検出部による検出値を異なる3個の前記他の出力チャネルから出力するように切り替える請求項1から請求項4のいずれかに記載の入力装置。 - 前記可動部が、前記基台に対して前記第3軸回りに回転可能に支持され、
前記検出部が、前記可動部の前記第3軸回りの操作量を前記第3軸回りの回転移動量として検出する請求項1から請求項4のいずれかに記載の入力装置。 - 複数の他の出力チャネルを備え、
前記第1軸から前記第3軸方向の平行移動量と、前記第3軸回りの回転移動量とを前記他の出力チャネルから出力する請求項7に記載の入力装置。 - 複数の他の出力チャネルを備え、
前記切替スイッチが、前記可動部の3次元方向の操作量を前記第1軸から前記第3軸方向の平行移動量として3個の前記出力チャネルから出力する状態と、前記第1軸および前記第2軸方向の操作量および前記第3軸回りの操作量を、前記第2軸回り、前記第1軸回りおよび前記第3軸回りの回転移動量として異なる3個の前記他の出力チャネルから出力する状態とを切り替える請求項7に記載の入力装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の入力装置と、
該入力装置から出力される前記第1軸から前記第3軸方向の平行移動量に対応する出力値を、ロボットの先端に設定される座標系における直交する3軸方向のそれぞれの平行移動量として対応付ける制御装置とを備えるロボットの制御システム。 - 請求項7から請求項9のいずれかに記載の入力装置と、
該入力装置から出力される前記第1軸および前記第2軸方向の平行移動量に対応する出力値と前記第3軸回りの回転移動量に対応した出力値とを、ロボットの先端に設定される座標系における直交する3軸回りの回転移動量として対応付ける制御装置とを備えるロボットの制御システム。
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