JP4950522B2 - 作業追従装置 - Google Patents

Description

本発明は作業者の動作に追従する作業追従装置に関する。

（背景技術１）
作業追従装置として、特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の作業追従装置は、複数段の自由度関節を備え、それら各自由度関節の動作を検知する検知機構を有した骨格モデルにスプレーガンを装着し、作業者が前記骨格モデルに装着したスプレーガンに手を添えて実際に塗装作業を行なう間、前記検知機構で検知した動作データと、スプレーガンの吹き付け圧力変化のデータとをコンピュータに入力し、前記動作データは、スプレーガン装着部の三次元座標及び向きの変化データに変換するものである。
特開平8-89859

（背景技術２）
作業追従装置として、特許文献２に記載のものがある。特許文献２に記載の制御装置は、カメラなど視覚情報に基づくTVモニターでスレーブマニピュレータの動きを見ながら、作業内容をジョイティックで操作するものである。
特開平8-11071

（背景技術３）
手術用の作業追従装置として、特許文献３に記載のものがある。特許文献３に記載のマニピュレータシステムは、術者が操作する操作手段とその操作に追従するマニピュレータからなり、そのいずれかの座標変換を行なうことで操作者の意図するように遠隔操作を可能とするものである。
特開平7-328016

特許文献１の従来技術では、動作メモリを入力処理加工し、ロボットのモータ側に出力アウトプット指令するため、動作メモリの更新にプログラムは必要としない繰り返し動作指令ができるメリットがある。但し、その動作プログラムを度々変更更新することには不向きであり、一度限り動作などには不適である。また、同様の理由で、その動作が複雑なものとなりメモリ量が増加するとデータ出力の時間もかかるため、比較的単純な繰り返し作業となる塗装作業程度に適した機能に限定される。

特許文献２の従来技術では、スレーブマニピュレータに加え、作業内容の入力装置としてジョイスティックやTVモニター、また、そのためのカメラなど視覚情報取り込み装置が必要である。また、人の目には及ばないため視覚情報は制限される。更に、これを人の目に近づけようとすると、３次元カメラやワークとの距離測定装置などが必要となり、システムは複雑化かつ高価なものとなる。また、ジョイスティックはスレーブマニピュレータと全く同じものとは限らないので、ジョイスティックで望む動きをスレーブマニピュレータが再現できないこともある。

特許文献３の従来技術では、マスターマニピュレータの座標系におけるマニピュレータ先端位置と、スレーブマニピュレータの座標系におけるマニピュレータ先端位置を一致させるために座標系の変換処理を行なわねばならず、大量の計算を要し制御の負荷が大きい。また、この従来技術は手術用なのでさほど高速動作の必要性はないが、高速でマニピュレータを動作させたい場合では、追従に計算処理時間が追いつけずに、追従が困難になることが予測される。

本発明の課題は、人の動作をメモリすることなく、簡易な構成と、最小限の制御により、人の動作に追従する作業追従装置を提供することにある。

請求項１の発明は、作業者に装着されて操作されるハンド部を有し、ハンド部を複数の一軸回転部で棒状部材を連結した腕部の先端に備えており、各一軸回転部が回転角度を検出する角度検出手段を個々に備えてなる作業入力部と、ハンド部を複数の一軸回転部で棒状部材を連結した腕部の先端に備えるとともに、各一軸回転部は作業入力部の各一軸回転部に対応するとともに回転角度を制御する従動手段を個々に備えた複数の作動部を備え、各作動部において、作業入力部の各一軸回転部の角度検出手段が検出した所定時刻毎の角度に、作業入力部の当該一軸回転部に対応する各一軸回転部の回転角度が一致するように対応する従動手段を制御し、該角度に達した一軸回転部の従動手段は停止するとともに該所定時刻における検出角度に複数の作動部の全ての一軸回転部の回転角度が達するまで次動作をすることなく待機させる作業追従制御部を備えた作業追従装置であって、作業入力部において作業者がハンド部を特定位置に固定させる原点教示位置を備えるとともに、作動部において作業入力部のハンド部の原点教示位置に対応した該作動部のハンド部の原点確認位置を備え、全ての作動部が原点確認位置へ位置することで、作業入力部における次作業の入力を可能にするようにしたものである。

（実施例１）（図１〜図４）
実施例１は、箱詰め装置１００に本発明の作業追従装置１０を適用したものである。
作業追従装置１０は、制御装置１１に内蔵される作業追従制御部１２と、作業者１に被着される作業入力部２０と、作業者１の動作に追従するロボットである複数の作動部３０とを有する。作業入力部２０及び作動部３０は横一直線上に並ぶように配置される。

箱詰め装置１００は、作業入力部２０と各作動部３０のそれぞれの前面下部に、３列で１組をなす物品供給コンベヤ１０１〜１０３を縦列配置し、物品供給コンベヤ１０１は物品Ａ１（ポンプキャップ付きボトル）を入れた段ボール箱１０１Ａを供給し、物品供給コンベヤ１０２は物品Ａ２（袋状包装体）を入れた段ボール箱１０２Ａを供給し、物品供給コンベヤ１０３は物品Ａ３（ワンタッチ開閉キャップ付きボトル）を入れた段ボール箱１０３Ａを供給する。物品は、作業者が掴めるものであれば、特に種類は問わない。また作業入力部２０と各作動部３０への供給物が一致さえしていれば、段ボール箱内の物品数や、配列パターンも任意である。箱詰め装置１００は、作業入力部２０と各作動部３０の前面上部にて横一直線をなし、作業入力部２０と各作動部３０のそれぞれに包装箱（袋でも可）Ｂを供給する包装箱供給コンベヤ１０４を有する。

箱詰め装置１００は、作業入力部２０と各作動部３０の前面、かつ物品供給コンベヤ１０１〜１０３の手前側にて横一直線をなし、作業入力部２０と各作動部３０において物品Ａ１〜Ａ３を包装箱Ｂに入れた箱詰品Ｃを払出す箱詰品払出しコンベヤ１０５を有する。

箱詰め装置１００は、作業入力部２０と各作動部３０のそれぞれの背面に、空になった段ボール箱１０１Ａ〜１０３Ａを払出す空箱払出しコンベヤ１０６を有する。

作業追従装置１０は、作業者１が作業入力部２０を用いて、包装箱供給コンベヤ１０４上の包装箱Ｂを箱詰品払出しコンベヤ１０５上に取出し、物品供給コンベヤ１０１〜１０３上の段ボール箱１０１Ａ〜１０３Ａから取出した物品Ａ１〜Ａ３を順に箱詰品払出しコンベヤ１０５上の包装箱Ｂに箱詰めして箱詰品Ｃを作り、この箱詰品Ｃを箱詰品払出しコンベヤ１０５により下行程へ払出す箱詰作業と、空になった段ボール箱１０１Ａ〜１０３Ａを空箱払出しコンベヤ１０６に移載する空箱処理作業を行なうに際し、各作動部３０において上記作業者１による箱詰作業と空箱処理作業を追従動作せしめる。即ち、各作動部３０は、作業者１による箱詰作業に追従し、包装箱供給コンベヤ１０４上の包装箱Ｂを箱詰品払出しコンベヤ１０５上に取出し、物品供給コンベヤ１０１〜１０３上の段ボール箱１０１Ａ〜１０３Ａから取出した物品Ａ１〜Ａ３を順に箱詰品払出しコンベヤ１０５上の包装箱Ｂに箱詰めして箱詰品Ｃを作り、この箱詰品Ｃを箱詰品払出しコンベヤ１０５により下行程へ払出すとともに、空になった段ボール箱１０１Ａ〜１０３Ａを空箱払出しコンベヤ１０６に移載する。

作業入力部２０に対する、包装箱供給コンベヤ１０４の包装箱供給位置、箱詰品払出しコンベヤ１０５の箱詰品払出し位置、物品供給コンベヤ１０１〜１０３の物品供給位置、空箱払出しコンベヤ１０６の空箱払出し位置、及び作動部３０に対する包装箱供給コンベヤ１０４の包装箱供給位置、箱詰品払出しコンベヤ１０５の箱詰品払出し位置、物品供給コンベヤ１０１〜１０３の物品供給位置、空箱払出しコンベヤ１０６の空箱払出し位置、及び作動部３０に対する包装箱供給コンベヤ１０４の包装箱供給位置は、その相対位置関係がほぼ一致するように設置される。相対位置の誤差範囲としては、扱う箱や物品などの大きさによって異なるが、日用雑貨品を取扱う際には、20ｍｍ以内、好ましくは10ｍｍ以内、更に好ましくは、5ｍｍ以内としなければならない。

以下、作業追従装置１０を構成する作業入力部２０、作動部３０について詳述する。
作業入力部２０は、図２に示す如く、作業者１の左右の腕２と掌３に対応する左右一対からなり、横一直線をなす支持バー１３に吊り下げ支持されている。左右の作業入力部２０は、図３、図４に示す如く、複数の一軸回転部２１Ａで棒状部材２１Ｂを連結した指部２１と、複数の指部２１を個別の一軸回転部２２Ａで連結した掌部２２と、各指部２１に作業者１の指４を挿入するために固定用バンド等からなる指挿入部２３とを備えてなるハンド部２０Ａを有するとともに、複数の一軸回転部２４Ａで棒状部材２４Ｂを連結した腕部２０Ｂを有し、ハンド部２０Ａを腕部２０Ｂの先端に備えている。作業入力部２０は、各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａのそれぞれに、それらの回転角度を検出するエンコーダ等の角度検出手段２５を個々に備えている。作業入力部２０の各角度検出手段２５は、信号線２６等を介して、制御装置１１に接続されている。信号線は無線などの手段を用いることで減らすことも可能である。また、図３、図４では指４の外を指部２１が覆うように指挿入部２３を設けているが、指部２１は指４の内側や横側となるような構成としても良い。

作動部３０も、図２に示す如く、作業者１の左右の腕２と掌３に対応する左右一対からなり、横一直線をなす支持バー１３に吊り下げ支持されている。左右の作動部３０は、作業入力部２０と同様に、複数の一軸回転部３１Ａ（図示せず）と棒状部材３１Ｂ（図示せず）を連結した指部３１（図示せず）と、複数の指部３１を個別の一軸回転部３２Ａ（図示せず）で連結した掌部３２（図示せず）とを備えてなるハンド部３０Ａを有するとともに、複数の一軸回転部３４Ａ（図示せず）で棒状部材３４Ｂ（図示せず）を連結した腕部３０Ｂを有し、ハンド部３０Ａを腕部３０Ｂの先端に備えている。作動部３０の各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａのそれぞれは、作業入力部２０の各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａのそれぞれに対応するとともに、それらの回転角度を制御するサーボモータ等の従動手段３５（図示せず）を個々に備えている。

本実施例の作業追従装置１０は、５式の作動部３０を有する。また、作業入力部２０の指４又は指挿入部２３が物品や箱などの対象物に触れることから、指部３１は、相当する厚み分を増すなどして、対象物との位置関係が作業入力部２０と同等にする必要がある。又は、作動部３０の各一軸回転部３１Ａ、３２Ａの回転角度を制御する際に、対象物との位置関係を修正することで、対象物との位置関係が作業入力部２０と同等にしても良い。

作業入力部２０、作動部３０は、人間の５指に合せた５つの組で部材（２１、２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、３１、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａなど）が構成されているが、軽い物品を取り扱うなど５指が必要でない際は、２指、３指、または４指に相当する数の組に減らした部材で構成しても良い。

制御装置１１は、５式の作動部３０のそれぞれに対応する５式の作業追従制御部１２を有する。作業追従制御部１２は、各作動部３０において、作業入力部２０の各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの角度検出手段２５が検出する所定時刻毎のそれら各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの角度に、作業入力部２０の当該一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａに対応する各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が一致するように、対応する従動手段３５を制御し、結果として各作動部３０のハンド部３０Ａを作業入力部２０のハンド部２０Ａに追従動作せしめる。更に、作業追従制御部１２は、作動部３０の各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの角度が作業入力部２０の各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの上記検出角度に達して一致するに至ったとき、各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの従動手段３５を停止するとともに、該所定時刻における作業入力部２０の検出角度に全ての一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が達するまで次動作をすることなく待機させる。全ての一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が該所定時刻における作業入力部２０の検出角度に達するに至ったとき、次動作をすることができる。

このとき、作業追従装置１０にあっては、作業者１が作業入力部２０を用いて前述の箱詰作業と空箱処理作業を行ない、各作動部３０がこれに対応して動作する際に、作業者１が作業入力部２０のハンド部２０Ａで扱うワークＷ（ワークＷは物品Ａ１〜Ａ３、包装箱Ｂ、箱詰品Ｃ、空段ボール箱１０１Ａ〜１０３Ａ、以下同じ）と概同一形状のワークＷを扱う。

また、作業追従装置１０にあっては、作業者１が作業入力部２０を用いて前述の箱詰作業と空箱処理作業を行なう際に、作業入力部２０において、作業者１の指４の動きにより、ハンド部２０ＡでワークＷの把持、向きの変更、把持解除を行ない、同時又は別の際に、作業者１が指４の全体を動かすことによってハンド部２０Ａを備えた腕部２０Ｂも動かされ、ハンド部２０Ａ及び腕部２０Ｂの各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの角度検出手段２５がそれらの動きの回転角度を検出する。

また、作業追従装置１０にあっては、作業者１が作業入力部２０を用いて前述の箱詰作業と空箱処理作業を行ない、各作動部３０がこれに対応して動作するに際に、作業入力部２０において作業者１がハンド部２０Ａを移動させることでハンド部２０Ａが固定される原点教示位置を備えるとともに、作動部３０において作業入力部２０のハンド部２０Ａの原点教示位置に対応した作動部３０のハンド部３０Ａの原点確認位置を備える。そして、作業者１による箱詰作業と空箱処理作業のそれぞれを複数区分の作業に分割し、各分割作業を順に行なうとき、全ての作動部３０が原点確認位置へ位置することで、作業入力部２０の原点教示位置における作業者１のハンド部２０Ａの固定が解除され、作業入力部２０において次作業を入力することができる。

具体的には、左右の各作業入力部２０の各原点教示位置に位置検知センサ２７とハンド固定台２８が配置され、作業者１がハンド部２０Ａの各指部２１をハンド固定台２８の５本の指状溝部に嵌め合せたとき、原点教示位置に固定されたハンド部２０Ａを位置検知センサ２７により検知できる。原点教示位置としては、固定台２８を備えたほうが、ハンド部を安定的に固定できるので好ましい。しかし、作業面で固定台２８が邪魔になるようであれば、固定台２８を撤去して位置検知センサ２７のみの使用とて、後述する位置情報の測定装置を用いれば良い。

また、左右の各作動部３０の各原点確認位置に位置検知センサ３６が配置され、原点確認位置に位置付けられたハンド部３０Ａを位置検知センサ３６により検知できる。このとき、各作動部３０の各原点確認位置に位置付けられたハンド部３０Ａの位置情報をもとに、該作動部３０における前述した各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの各従動手段３５を用いた制御による、ハンド部２０Ａに対するハンド部３０Ａの追従動作を行なうに際し、各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの角度補正、ひいてはハンド部３０Ａの位置補正を行なうことができる。尚、ハンド部３０Ａの位置情報は、ハンド部３１Ａの指部３１先端と掌部３２のいずれか又は両方に設けられたマーク等の基点の位置情報をカメラ等を用いた画像処理手段により測定することにて得ることができる。

また、作業追従装置１０にあっては、作業入力部２０と作動部３０両方の指部２１、３１先端と掌部２２、３２のいずれか又は両方に設けられたマーク等の基点の位置情報を測定するカメラ等を用いた画像処理手段を備え、その位置情報をもとに作業追従制御部１２の制御動作におけるハンド部２０Ａ、３０Ａの位置補正を行なうことができる。

また、作業追従装置１０にあっては、作業入力部２０と作動部３０両方の腕部２０Ｂ、３０Ｂの各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａ、各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａに設けられたマーク等の基点の位置情報を測定するカメラ等を用いた画像処理手段を備え、その位置情報をもとに作業追従部１２の制御動作におけるハンド部２０Ａ、３０Ａの位置補正を行なうことができる。

尚、上述した作業入力部２０と作動部３０両方の指部２１、３１先端と掌部２２、３２のいずれか又は両方に設けられたマーク等の基点の位置情報を測定する測定装置や、作業入力部２０と作動部３０両方の腕部２０Ｂ、３０Ｂの各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａ、各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａに設けられたマーク等の基点の位置情報を測定する測定装置として、上述の画像処理手段に代え、指部２１等の基点に設けたＩＣタグを電波で受信して位置を測定する装置、指部２１等の基点に設けた赤外線送信機とこれに対する赤外線受信機を用いる装置、指部２１等の基点に設けたレーザー発信機とこれに対するレーザー受信機を用いる装置、指部２１等の基点に設けた超音波発信機とこれに対する超音波受信機を用いる装置等を使用できる。

また、作業追従装置１０にあっては、作業入力部２０の各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａにパワーアシスト手段を備えることができる。各パワーアシスト手段は、サーボモータ等からなり、作業入力部２０における作業者１の作業入力の際、各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの回転角度を検出する角度検出手段２５の検出情報に基づき、その角度変動方向と角速度などから、各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａに作業者１の負担を軽減するための補助的回転力を付与する。また、簡易なパワーアシスト手段としては、ハンド部を弾性を有する線状部材で上方から吊るす方法、各一軸回転部２４Ａ付近に、作業追従装置１０の自重、又は作業追従装置１０の自重と扱う物品の重量の合計と釣り合うような力を発生するバネなどの機構を持たせる方法、各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ付近に、物品を掴むため、ハンド部が閉じたり開いたりするように作用するバネなどの機構を持たせる方法も挙げられる。

以下、作業追従装置１０による作業追従動作について説明する。
(1)左右の作業入力部２０の各指部２１に作業者１の左右の掌３の指２４を挿入する。作業入力部２０のハンド部２０Ａが原点教示位置に固定されたことに連動し、全ての作動部３０が原点確認位置に位置付けられ、原点確認位置に位置付けられたハンド部３０Ａが位置検知センサ３６により検知される。これにより、作業入力部２０の原点教示位置における作業者１のハンド部２０Ａの固定が解除され、作業入力部２０において次作業を入力することができる。

(2)作業者１が作業入力部２０を用いて箱詰作業と空箱処理作業のいずれかを行なう。このとき、作業者１の指４の動きにより、ハンド部２０ＡでワークＷ（物品Ａ１〜Ａ３、包装箱Ｂ、箱詰品Ｃ、空段ボール箱１０１Ａ〜１０３Ａ）の把持、向きの変更、把持解除を行ない、同時又は別の際に、作業者１が指４の全体を動かすことによってハンド部２０Ａを備えた腕部２０Ｂも動かされ、ハンド部２０Ａ及び腕部２０Ｂの各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの角度検出手段２５がそれらの動きの回転角度を検出する。

(3)各作動部３０において、作業入力部２０の各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの上述(2)の角度検出手段２５が検出した所定時刻毎のそれら各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの角度に、作業入力部２０の当該一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａに対応する各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が一致するように、対応する従動手段３５を制御し、結果として各作動部３０のハンド部３０Ａを作業入力部２０のハンド部２０Ａに追従動作せしめ、ハンド部２０Ａが扱ったと同様のワークＷの把持、向きの変更、把持解除を行ない、箱詰作業と空箱処理作業のいずれかを行なう。更に、作動部３０の各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの角度が作業入力部２０の各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの上記検出角度に達して一致するに至ったとき、各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの従動手段３５を停止するとともに、該所定時刻における作業入力部２０の検出角度に全ての一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が達するまで次動作をすることなく待機させる。全ての一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が該所定時刻における作業入力部２０の検出角度に達するに至ったとき、次動作に移る。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)各作動部３０において、作業入力部２０の各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの角度検出手段２５が検出する所定時刻毎の角度に、作業入力部２０の当該一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａに対応する各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が一致するように対応する従動手段３５を制御する。作業入力部２０の各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａと、これに対応する作動部３０の各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの角度を一致させるようにするだけで、作動部３０が作業入力部２０に入力された作業者１の動作に簡易に追従するものになる。

(b)各作動部３０において、各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が作業入力部２０の対応する一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａの検出角度に達したとき、各作動部３０の該角度に達した一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの従動手段３５は停止するとともに該所定時刻における検出角度に全ての一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの回転角度が達するまで次動作をすることなく待機させる。複数の作動部３０が機差に基づく動作速度の相違を有するときにも、それらの速度均等化のための複雑な制御を用いることなく、作業入力部２０の入力動作に対し各作動部３０を確実に追従動作させる制御サイクルを簡易に繰り返しできる。

(c)２式以上の作業追従制御部１２を有することにより、２式以上の作動部３０のそれぞれがもつ各一軸回転部３１Ａ、３２Ａ、３４Ａの従動手段３５を制御できる。各作動部３０は同じ動作を行なうために、制御面からの追加も、機器構成面からの追加も容易である。また、包装箱（袋でも可）Ｂを供給する包装箱供給コンベヤ１０４などの共用も可能とできるために、１作動部あたりの周辺機器の価格を低減したり、全体の作業スペースを小さくすることができる。

(d)作業入力部２０において、作業者１の指４の動きにより、ハンド部２０ＡでワークＷの把持、向きの変更、把持解除を行ない、同時又は別の際に、作業者１が指４の全体を動かすことによってハンド部２０Ａを備えた腕部２０Ｂも動かされ、その動きがハンド部２０Ａ及び腕部２０Ｂの各一軸回転部２１Ａ、２２Ａ、２４Ａで回転角度を検出されるものとすることにより、作業入力部２０のハンド部２０Ａと腕部２０Ｂに作業者１の動作を入力できる。

(e)作業入力部２０において作業者１がハンド部２０Ａを移動させることでハンド部２０Ａが固定される原点教示位置を備えるとともに、作動部３０において作業入力部２０のハンド部２０Ａの原点教示位置に対応した該作動部３０のハンド部３０Ａの原点確認位置を備えることにより、作業入力部２０のハンド部２０Ａを一定の原点に固定化したとき、各作動部３０のハンド部３０Ａが作業入力部２０の上記原点に対応する原点に追従せしめられたことを確認できる。

(f)全ての作動部３０が原点確認位置へ位置することで、作業入力部２０の原点教示位置における作業者１のハンド部２０Ａの固定が解除され、作業入力部２０に次作業を入力することができるよう構成されたことにより、１つの作業毎に、作業入力部２０の入力動作に対する各作動部３０の追従動作の完了をチェックし、その後、作業入力部２０において次作業を入力することにより、作業入力部２０に順に入力される複数の作業を各作動部３０において正しく順に追従できる。

(g)作動部３０のハンド部３０Ａの原点確認位置にて測定された位置情報をもとに、該作動部３０のハンド部３０Ａの位置補正を行なうことにより、作業追従制御部１２による各作動部３０の追従制御精度を向上できる。作業入力部２０の位置情報は用いないため、制御面からは単純にできる。

(h)作動部３０が動作の際に、作業者１が作業入力部２０のハンド部２０Ａで扱うワークＷと概同一形状のワークＷを扱うことができる。作業者自身が作業を行なうことで、スペース面でのムダがない。また、作業者はロボットに動作を示しているだけでなく、その動作そのものが生産活動であるため、人的にムダのない状態とできる。

(i)作業入力部２０と作動部３０両方の指先端部と掌部のいずれか又は両方に設けられた基点の位置情報を測定する装置を備え、その位置情報をもとに作業追従制御部１２による各作動部３０の追従制御精度を向上できる。

(j)作業入力部２０と作動部３０両方の腕部の各一軸回転部に設けられた基点の位置情報を測定する装置を備え、その位置情報をもとに作業追従制御部１２による各作動部３０の追従制御精度を向上できる。

(k)作業入力部２０における作業入力の際、各一軸回転部の回転角度を検出する角度検出手段２５の情報に基づき、作業者１の負荷を低減するように作動させるパワーアシスト手段を各一軸回転部に設けることにより、作業入力部２０における作業者１の負荷を低減できる。

(l)作業入力部において、作業者はハンド部で扱うワークとしてツールを用いた作業を行ない、作動部においても、作業入力部と同等のツールをハンド部で扱わせることで、箱詰めや袋詰めといった単純作業だけではなく、より複雑な作業が可能となる。ツールの具体例としては、ネジ回し、スパナ、六角レンチ、打込み道具などの組み付け道具、ドリル、電動鋸、やすり、溶接トーチなどの加工道具、スプレー装置、洗浄道具などの表面処理道具などが挙げられる。

(m)作業入力部２０におけるハンド部の作業ツールとして、例えば、エアー式開閉装置、電動式開閉装置、真空やマグネットや粘着材などを利用の吸着装置などの物品把持用装置とすることで、ハンド部をより簡単な構成とすることができる。また、ＯＮ-ＯＦＦなどの動作制御装置も備えることで作業者はハンド部やハンド部の作業ツールを持ったままで作業入力が可能である。

(n)作業入力部２０におけるハンド部の作業ツールとして、例えば、ネジ締め機、リベット打ち機、打ち込み機、締込み機どの組立装置、例えば、穴あけ、バフ研磨、研削、レーザー加工、放電加工、液体ジェット加工、溶接などの加工装置、例えば、スプレー塗装、溶射、洗浄などの表面処理装置、例えば、エアーチャックや電動チャック等の把持装置とすることで、より広範囲の分野への使用が可能となる。

(o)作業者が作業入力部で行なった入力情報の一定範囲を記憶し、作動部でこの記憶させた情報に基づき、これを再現させれば、作業者がつききりで作業入力を行なう必要はない。作動部の動作の再現時に、作業者は、物品供給コンベヤに物品を供給したり、箱詰品払出しコンベヤ上の箱詰品を次工程に送ったりするなどの周辺作業を行なうことが可能となり、最小限の人員で作業追従装置を稼動させ続けることが可能となる。また、記憶させる範囲は、物品供給コンベヤで供給される段ボール箱に入った物品うち、段ボール箱内の物品数が最小である数と同じ回数のサイクルを記憶することで、最小限のメモリ使用とすることができる。尚、段ボール箱内の物品を余らせないためには、段ボール箱の各種の物品数は同じとしておけば良い。また、制御装置１１内にメモリが不足するようであれば、ネットワークを介して別の場所のメモリに情報を記録しても良い。更に、別の場所に設置された同一のハンド部と腕部を有す作動部に対して、動作のための情報をネットワークを介して転送して、その場所では作業入力部なしで作動部は作業を追従することも可能である。

（実施例２）（図５）
実施例２が実施例１と異なる点は、箱詰め装置１００において、空になった段ボール箱１０１Ａ〜１０３Ａをエレベータ（不図示）で物品供給コンベヤ１０１〜１０３の下方に移動して払出すようにしたこと、作業追従装置１０の作業入力部２０、作動部３０が作った箱詰品Ｃを払出す箱詰品払出しコンベヤとして実施例１の箱詰品払出しコンベヤ１０５とともに、実施例１の空箱払出しコンベヤ１０６を用途変更した箱詰品払出しコンベヤ１０７をも使用できるようにしたことにある。箱詰品払出しコンベヤ１０７は箱詰品Ｃを段ボール箱１０７Ａに入れて払い出し可能にする。

図１は実施例１の作業追従装置を示す模式図である。 図２は図１の要部拡大図である。 図３は作業入力部を示す斜視図である。 図４は作業入力部を示す正面図である。 図５は実施例２の作業追従装置を示す模式図である。

符号の説明

１ 作業者
２ 腕
３ 掌
４ 指
１０ 作業追従装置
１１ 制御装置
１２ 作業追従制御部
２０ 作業入力部
２０Ａ ハンド部
２０Ｂ 腕部
２１ 指部
２１Ａ 一軸回転部
２１Ｂ 棒状部材
２２ 掌部
２２Ａ 一軸回転部
２３ 指挿入部
２４Ａ 一軸回転部
２４Ｂ 棒状部材
２５ 角度検出手段
２７ 位置検出センサ
２８ ハンド固定台
３０ 作動部
３０Ａ ハンド部
３０Ｂ 腕部
３１ 指部
３１Ａ 一軸回転部
３１Ｂ 棒状部材
３２ 掌部
３２Ａ 一軸回転部
３４Ａ 一軸回転部
３４Ｂ 棒状部材
３５ 従動手段
３６ 位置検出センサ

Claims (15)

1. 作業者に装着されて操作されるハンド部を有し、ハンド部を複数の一軸回転部で棒状部材を連結した腕部の先端に備えており、各一軸回転部が回転角度を検出する角度検出手段を個々に備えてなる作業入力部と、
   ハンド部を複数の一軸回転部で棒状部材を連結した腕部の先端に備えるとともに、各一軸回転部は作業入力部の各一軸回転部に対応するとともに回転角度を制御する従動手段を個々に備えた複数の作動部を備え、
   各作動部において、作業入力部の各一軸回転部の角度検出手段が検出した所定時刻毎の角度に、作業入力部の当該一軸回転部に対応する各一軸回転部の回転角度が一致するように対応する従動手段を制御し、該角度に達した一軸回転部の従動手段は停止するとともに該所定時刻における検出角度に複数の作動部の全ての一軸回転部の回転角度が達するまで次動作をすることなく待機させる作業追従制御部を備えた作業追従装置であって、
   作業入力部において作業者がハンド部を特定位置に固定させる原点教示位置を備えるとともに、作動部において作業入力部のハンド部の原点教示位置に対応した該作動部のハンド部の原点確認位置を備え、全ての作動部が原点確認位置へ位置することで、作業入力部における次作業の入力を可能にする作業追従装置。
2. 作業入力部におけるハンド部が、複数の一軸回転部で棒状部材を連結した指部と、複数の指部を個別の一軸回転部で連結した掌部とを備え、各一軸回転部が回転角度を検出する角度検出手段を個々に備えており、
   作動部におけるハンド部が、複数の一軸回転部で棒状部材を連結した指部と、複数の指部を個別の一軸回転部で連結した掌部とを備え、各一軸回転部は作業入力部の各一軸回転部に対応するとともに回転角度を制御する従動手段を個々に備えた作動部を備えている請求項１に記載の作業追従装置。
3. 作業追従制御部を２式以上有する請求項１又は２に記載の作業追従装置。
4. 作業入力部において、作業者の指の動きにより、作業者に装着されて操作されるハンド部でワークの把持、向きの変更、把持解除、ワークの操作を行ない、同時又は別の際に、作業者が指全体を動かすことによってハンド部を備えた腕部も動かされ、その動きがハンド部及び腕部の各一軸回転部で回転角度を検出される請求項１〜３のいずれかに記載の作業追従装置。
5. 作業入力部において作業者がハンド部を特定位置に固定させることでハンド部が固定される原点教示位置を備えるとともに、作動部において作業入力部のハンド部の原点教示位置に対応した該作動部のハンド部の原点確認位置を備え、全ての作動部が原点確認位置へ位置することで、作業入力部の原点教示位置における作業者のハンド部の固定が解除され、作業入力部における次作業の入力を可能にする請求項１〜４のいずれかに記載の作業追従装置。
6. 作動部のハンド部の原点確認位置にて測定された位置情報をもとに、該作動部のハンド部の位置補正を行なう請求項５に記載の作業追従装置。
7. 作動部が動作の際に、作業者が作業入力部のハンド部で扱うワークと概同一形状のワークを扱う請求項１〜６のいずれかに記載の作業追従装置。
8. 作業入力部の指部先端と掌部のいずれか又は両方に設けられた基点の位置情報を測定する装置を備え、作動部の指部先端と掌部のいずれか又は両方に設けられた基点の位置情報を測定する装置を備え、それぞれの位置情報をもとに作業追従制御部によるハンド部の位置補正を行なう請求項１〜７のいずれかに記載の作業追従装置。
9. 作業入力部と作動部両方の腕部の各一軸回転部に設けられた基点の位置情報を測定する装置を備え、その位置情報をもとに作業追従制御部によるハンド部の位置補正を行なう請求項１〜８のいずれかに記載の作業追従装置。
10. 作業入力部における作業入力の際、各一軸回転部の回転角度を検出する角度検出手段の情報に基づき、作業者の負荷を低減するように作動させるパワーアシスト手段を各一軸回転部に設ける請求項１〜９のいずれかに記載の作業追従装置。
11. 作業入力部において、作業者がハンド部でワークを扱うとき、作動部においても、作業入力部と概同一形状のワークをハンド部で扱わせ、作業入力部と同等の作業を行なう請求項１〜１０のいずれかに記載の作業追従装置。
12. 作業入力部におけるハンド部が、作業ツールと、作業ツールの動作制御装置を備えており、作動部におけるハンド部も作業入力部と同等の作業ツールを備えている請求項１〜１０のいずれかに記載の作業追従装置。
13. 作業ツールが、物品把持用装置である、請求項１２に記載の作業追従装置。
14. 作業ツールが、組立装置、加工装置、表面処理装置である、請求項１３に記載の作業追従装置。
15. 作業者が作業入力部で行なった入力情報の一定範囲を記憶し、作動部でこの記憶させた情報に基づき、これを再現する請求項１〜１４のいずれかに記載の作業追従装置。

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