JP6730363B2 - 操作訓練システム - Google Patents

Description

本発明は操作訓練システムに関する。

従来、サーバ装置からクライアント端末に自動車走行時に見える道路、建物等の画像データが送信され、当該画像データがクライアント端末の表示装置に表示される訓練画像データ通信装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。当該訓練画像データ通信装置では、クライアント端末の入力装置に対する入力に基づき、クライアント端末の表示装置に表示される道路、建物等が移動する。

また、このように道路、建物等が移動している画像データがサーバ装置に送信され、サーバ装置の表示装置に同様の画像が表示される。そして、サーバ装置の表示装置を見ている教官が、クライアント端末を操作している訓練者に音声指示を送り、これにより訓練者の訓練が行われる。

また、サーバ装置上で作業環境および作業者モデルが設定され、クライアント端末の表示装置に作業者モデルの視線でサーバ装置上の作業環境が表示される訓練装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。クライアント端末の表示装置に表示される画像がサーバ装置の表示装置にも表示されるので、サーバ装置の表示装置を見ている教官は、クライアント端末の表示装置を見ている訓練者が得る経験を共有することができる。

特開２００２−４９２９９号公報 特開２００２−３６６０２１号公報

前記訓練画像データ通信装置は、訓練者が自動車の運転を習得するための装置である。このため、現実の自動車教習所と同様に、訓練者の訓練のために教官は訓練者に音声指示を送るだけであり、これで十分である。
一方、後者の訓練装置は、教官が訓練者と経験を共有することを目的としており、このために仮想空間上に作業環境および作業者を再現する構成が採用されている。しかし、教官が訓練者を効率的に訓練する方法については何ら提案されていない。

一方、多関節ロボットは動きの自由度が高い機械である。このため、このような機械の操作を習得するためには、音声指示だけでは不十分であり、教官が作業者と経験を共有するだけでも不十分である。
例えば、後者の訓練装置の場合、教官は訓練者の行動を把握することはできるが、訓練者がある問題の解決方法を見出せない時に、その解決方法を効率的に教えることができない。

ここで、ロボットは複数の関節の揺動および旋回が組み合わされた複雑な動作を行う。このため、ロボット操作を常日頃行っていない者は、例えばロボットの先端部がある位置から他の位置に移動する時の各関節の動きを予想することができない。一方、ロボットは、人体に比べて頑強な部品で作られており、人に比べて大きな力を有するものが多い。このため、ロボットの誤操作はロボットの周囲の物体および人に甚大な被害を与え得る。

このようにロボットは予測が難しい動作を行うものであり、また、ロボットの周囲に配置される物体の位置、個数等は、ロボットを使用するユーザにより異なる。さらに、ロボットの動作プログラムを作成する際に、ロボットの先端近傍を目視する必要が生じる。そして、目視する際のユーザの頭の位置、ユーザの頭とロボットの先端部との距離は、ロボットの作業内容に応じて変わる。

即ち、ロボット操作時の安全性を確保するために気を付けなければならない事項は、ロボットの種類、ロボットの作業内容等により変わる。加えて、ロボットの部品、コード類等の耐久性、作業効率等を考慮したロボットの最適な動作方法も、ロボットの種類、ロボットの作業内容等に応じて変わる。このため、前記訓練画像データ通信装置又は前記訓練装置を用いても、ロボット操作時の安全性の確保および状況に適した動作方法の習得は望めない。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされている。本発明の目的の一つは、ロボット操作時の安全性の確保および状況に適した動作方法の習得が可能な操作訓練システムの提供である。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様の操作訓練システムは、第１ユーザ用の第１表示装置と、前記第１ユーザからロボット操作を教わる第２ユーザ用の１つ又は複数の第２表示装置と、前記第２ユーザが第２ユーザ入力装置を用いて行う入力に基づいて、前記第２表示装置に表示されるロボットの図を動作させる制御システムと、を備え、前記制御システムが、前記第１ユーザが第１ユーザ入力装置を用いて行う入力に基づいて、前記第１表示装置に表示される前記ロボットの図又は第１ユーザ用ロボットの図を動作させると共に前記第１表示装置に表示されるユーザの図を移動させるシミュレーションを行うように構成され、前記制御システムが、前記第１ユーザが前記第１ユーザ入力装置を用いて行う入力に基づいた前記ユーザの図の移動および前記ロボットの図又は前記第１ユーザ用ロボットの図の動作を、前記第２表示装置に表示させるように構成されている。

当該態様では、例えばトレーナーである第１ユーザの入力によって動作するロボットの図の動作およびユーザの図の移動が第２表示装置に表示される。このため、第１ユーザによる適切なロボット操作を第２表示装置上で見ることによって、例えば訓練者である第２ユーザは適切なロボット操作を習得することができる。ここで、多関節ロボットは予測が難しい動作を行うものであり、作業効率、安全性、ロボットの部品、コード類等の耐久性等の課題をそれぞれ最適にするためのロボットの動作方法も、ロボットの種類、ロボットの作業内容等に応じて変わる。このため、これら課題の解決方法やポイントを音声だけで伝え、それにより第２ユーザのスキルを上げることは容易ではない。

これに対し、当該態様では、第２ユーザは自身が操作するロボットの図の動作と第１ユーザにより操作されるロボットの図の動作との違いを第２表示装置に表示される画像によって理解する。これにより、前記違いおよび第１ユーザによるロボット操作が第２ユーザの記憶にイメージとして残り、第２ユーザは適切なロボット操作を効率的に習得することができる。

上記態様において、好ましくは、前記第１表示装置に表示される操作盤に対して前記第１ユーザ入力装置を用いて行われる前記第１ユーザの操作内容を、前記第２表示装置に表示するように構成されている。
当該態様では、第２ユーザは、自身が操作するロボットの動作と第１ユーザにより操作されるロボットの動作との違いを第２表示装置に表示される画像によって理解しながら、その違いを第１ユーザによる操作盤の操作と関連付けて理解することができる。これは、適切なロボット操作を効率的な習得のために極めて有利である。

上記態様において、好ましくは、前記制御システムが、前記操作内容のうち、前記第１表示装置に表示される前記操作盤の操作ボタンおよび／又はメニューボタンの操作状況と、前記操作盤の動作とを、前記第２表示装置に表示される操作盤上に表示するように構成されている。

当該態様では、第２ユーザは、自身が操作するロボットの動作と第１ユーザにより操作されるロボットの動作との違いを第２表示装置に表示される画像によって理解しながら、第１ユーザによる操作盤の操作を画像によって理解することができる。さらに言えば、第２ユーザは第１ユーザによる操作盤の操作をじっくり見ながら、当該操作により動作するロボットの動作を見ることができる。これは、適切なロボット操作を効率的な習得のために極めて有利である。

上記態様において、好ましくは、前記制御システムが、前記第１表示装置に表示される操作盤に対して前記第１ユーザ入力装置を用いて行われる前記第１ユーザの操作内容と、当該操作内容に応じた前記ロボット又は前記第１ユーザ用ロボットの動作とを、前記制御システムが有する記憶部に保存する機能と、保存された前記第１ユーザの操作内容および当該操作内容に応じた前記ロボット又は前記第１ユーザ用ロボットの動作を前記第２表示装置に表示する機能とを有する。

この場合、第２ユーザは、第１ユーザの操作内容および当該操作内容に応じたロボットの動作を繰り返し見ることができる。これにより、前述のように習得が難しいロボット操作を理論的に習得すると共に感覚的に習得することができ、これはロボット操作のためのセンスを得るために極めて有利である。

上記態様において、好ましくは、前記制御システムが、前記第２表示装置に表示される操作盤に対して前記第２ユーザ入力装置を用いて行われる前記第２ユーザの操作内容と、当該操作内容に応じて前記ロボットの動作とを、前記制御システムが有する記憶部に保存する機能と、保存された前記第２ユーザの操作内容および当該操作内容に応じた前記ロボットの動作を前記第２表示装置に表示する機能とを有する。

この場合、第２ユーザは、自身の操作内容および当該操作内容に応じたロボットの動作を客観的に繰り返し見ることができる。当該態様では、第２ユーザは自身のロボット操作を第１ユーザによるロボット操作と比較することが可能であり、当該比較を通して第２ユーザが適切なロボット操作を効率的に習得することが可能となる。

上記態様において、好ましくは、前記制御システムが、前記第２ユーザのロボット操作を所定の評価基準に基づき評価し、評価結果を前記第１表示装置に表示させるように構成されている。

第１ユーザは、ロボットが停止しない程度の第２ユーザによるロボット操作の誤りに気付かない場合がある。当該態様は、特に第２ユーザが複数いる場合に、何れの第２ユーザを教えるべきかの判断を容易にする。これは、適切なロボット操作の効率的な習得のために極めて有利である。

上記態様において、好ましくは、前記制御システムが、危険動作が含まれる前記ロボットの動作を前記第２表示装置に表示させるように構成されている。
当該態様では、第２ユーザは危険動作が含まれるロボットの動作を画像によって理解することができ、これはロボットの安全操作のためのセンスを習得するために有利である。

上記態様において、好ましくは、前記制御システムが、危険動作が含まれる前記ロボットの動作を、前記第２ユーザが装着するヘッドマウントディスプレイに表示させるように構成されている。

当該態様では、第２ユーザは危険動作が含まれるロボットの動作を実際の状況に近い感覚で理解することができる。危険な状態になる直前のロボットの動き、その時の雰囲気等は、ロボットの種類、ロボットが行う作業等によって異なる。実際の状況に近い感覚で危険動作が含まれるロボットの動作を体験することは、ロボットの安全操作のためのセンスの習得と、望ましくはその際の回避方法の習得のために、極めて有利である。

上記態様において、好ましくは、前記制御システムが、前記第２表示装置における前記ロボットの図の近傍に表示されるユーザの図を、第２ユーザ入力装置への入力に基づき移動させるように構成され、前記制御システムが、前記第２ユーザ入力装置への入力に基づき移動する前記ユーザの図を前記第１表示装置における前記ロボットの図の近傍に表示させるように構成されている。

当該態様では、第２ユーザはロボットの図の近傍の自身の位置を考慮しながら、ロボット操作を行うことができ、第１ユーザはロボット操作時の第２ユーザの図の位置もチェックすることができる。これは、ロボットの安全な操作を習得する上で有利である。

本発明によれば、ロボット操作時の安全性の確保および状況に適した動作方法の習得が可能である。

本発明の一実施形態の操作訓練システムの概略図である。 本実施形態の操作訓練システムの第２表示装置の表示の例である。 本実施形態の操作訓練システムの第２表示装置の表示の例である。 本実施形態の操作訓練システムの第１表示装置の表示の例である。 本実施形態の操作訓練システムの第１コンピュータのブロック図である。 本実施形態の操作訓練システムの第２コンピュータのブロック図である。 本実施形態の操作訓練システムの操作盤の表示の例である。 本実施形態の操作訓練システムの操作盤の表示の例である。

本発明の一実施形態に係る操作訓練システムが、図面を用いながら以下説明されている。
本発明の操作訓練システムは、図１に示されるように、例えばトレーナーである第１ユーザＵ１が見る第１表示装置２１と、第１ユーザＵ１からロボット操作を教わる複数の第２ユーザＵ２がそれぞれ見る第２表示装置２２と、制御システム１００とを備えている。第２表示装置２２は第１表示装置２１とは異なるスペースに配置されている。例えば、図１に示されるように、複数の第２表示装置２２はそれぞれ第２ユーザＵ２の家、職場等に配置されており、そこには第１表示装置２１は配置されていない。なお、ある１つの部屋に配置された複数の第２表示装置２２をそれぞれ複数の第２ユーザＵ２が見てもよい。

本実施形態では、図１に示されるように、制御システム１００は、第１表示装置２１に接続された第１コンピュータ１１０と、複数の第２表示装置２２にそれぞれ接続された複数の第２コンピュータ１２０とを有する。

第１コンピュータ１１０は、図５に示されるように、プロセッサ等を有する制御部１１１と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶部１１２と、キーボード、マウス等を有する入力装置（第１ユーザ入力装置）１１３と、通信ケーブルが接続される接続ポート、アンテナ等を有し、データの送受信を行う送受信部１１４と、音声入力装置であるマイク１１５と、スピーカ１１６とを備えている。入力装置１１３が、タッチスクリーンを有していてもよい。タッチスクリーンは、例えば、抵抗膜方式の場合は、第１表示装置２１の表面に設けられる透明抵抗膜を有し、静電容量方式の場合は、第１表示装置２１の表面に設けられる透明電極膜を有するものである。

第２コンピュータ１２０は、図６に示されるように、プロセッサ等を有する制御部１２１と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶部１２２と、キーボード、マウス等を有する入力装置（第２ユーザ入力装置）１２３と、通信ケーブルが接続される接続ポート、アンテナ等を有し、データの送受信を行う送受信部１２４と、音声入力装置であるマイク１２５と、スピーカ１２６とを備えている。入力装置１２３が、キーボード、マウス等の代わりに、第１コンピュータ１１０と同様のタッチスクリーンを有していてもよい。

第２コンピュータ１２０の記憶部１２２には、ロボットのシミュレーションプログラム１２２ａが格納され、ロボットのモデル、操作盤のモデル、およびユーザモデルも格納されている。制御部１２１は、シミュレーションプログラム１２２ａ、ロボットのモデル、操作盤のモデル、およびユーザモデルに基づき、図２に示されるようにロボット３０、操作盤４０、およびユーザ５０を第２表示装置２２に表示させる。なお、第２ユーザＵ２は入力装置１２３への操作によって、第２表示装置２２に表示される画像の視点を切り換えることができる。図２の例では、ユーザ５０およびロボット３０の全体を見ることができる位置に視点があり、図３の例では、ユーザ５０の目の位置に視点がある。

本実施形態では、ロボット３０は多関節ロボットである。また、操作盤４０は、複数の操作ボタンが配置された第１操作部４１と、メニューボタン、ロボット３０の状態に関する情報等を表示する第２操作部４２とを有する。つまり、操作盤４０は、複数の操作ボタンを有する第１操作部とタッチスクリーン式の第２操作部とを有する実際の操作盤のモデルである。

第１コンピュータ１１０の記憶部１１２には、ロボットのシミュレーションプログラム１１２ａが格納されている。シミュレーションプログラム１１２ａはシミュレーションプログラム１２２ａと互換性を有する。一例では、シミュレーションプログラム１１２ａとシミュレーションプログラム１２２ａとは同一のプログラムである。第１コンピュータ１１０の記憶部１１２には、複数の第２コンピュータ１２０にそれぞれ格納されているロボットのモデル、操作盤のモデル、およびユーザモデルが格納されている。これらモデルのデータは、各第２コンピュータ１２０から受信したものであってもよく、第１コンピュータ１１０の記憶部１１２に予め格納されていてもよい。

制御部１１１は、シミュレーションプログラム１１２ａ、各ロボットのモデル、各操作盤のモデル、および各ユーザモデルに基づき、図４に示されるように複数のロボット３０、複数の操作盤４０、および複数のユーザ５０を第１表示装置２１に表示させる。好ましくは、第１表示装置２１に表示されるロボット３０、操作盤４０、およびユーザ５０は、複数の第２表示装置２２にそれぞれ表示されるロボット３０、操作盤４０、およびユーザ５０と同一である。図４の例では、複数のロボット３０が並んでおり、各操作盤４０が対応するロボット３０の近傍に配置され、各ユーザ５０も対応するロボット３０の近傍に配置されている。

第２ユーザＵ２は、入力装置１２３を用いて第２表示装置２２に表示される操作盤４０を操作する（習得のためのロボット操作）。例えば、第２ユーザＵ２は、マウスを移動させることによって第２表示装置２２上にあらわれるポインタを操作ボタン、メニューボタン等の上に配置し、マウスのボタンの押下によって当該操作ボタン、メニューボタン等を操作する。
制御部１２１は、シミュレーションプログラム１２２ａに基づき、操作盤４０に対する操作に基づき、第２表示装置２２に表示されるロボット３０および操作盤４０を動作させる。操作盤４０の動作は、第２操作部４２等の表示の変更等である。

また、第２ユーザＵ２は、入力装置１２３を用いて、第２表示装置２２に表示されるロボット３０に対するモデル５０の位置を変更するための操作を行う（習得操作時のユーザ位置変更）。例えば、第２表示装置２２の左下に表示される矢印Ｘ、矢印Ｙ、および矢印Ｚの上にポインタを配置し、マウスのボタンを押下する。
制御部１２１は、シミュレーションプログラム１２２ａに基づき、前記操作に応じてシミュレーション上のユーザ５０の顔（目）、身体等の位置を移動する。図３に示されるように第２表示装置２２の表示エリアをユーザ５０の視野に合わせる場合、制御部１２１がマウスのスクロールローラの操作に応じてユーザ５０の顔の位置をその前後方向に移動させてもよい。

第２コンピュータ１２０の記憶部１２２には、操作データ送信プログラム１２２ｂが格納されており、制御部１２１は、操作データ送信プログラム１２２ｂに基づき、操作盤４０に対する操作データ（操作内容）、ロボット３０の動作データ、およびモデル５０の位置データを第１コンピュータ１１０に逐次送信する。

第１コンピュータ１１０の制御部１１１は、シミュレーションプログラム１１２ａに基づき、逐次受信する操作データ、動作データ、および位置データを用いて、第１表示装置２１上の対応するロボット３０、操作盤４０、およびユーザ５０を動作させ、操作盤４０の操作ボタンおよび／又はメニューボタンの操作状況を表示する。当該操作状況の表示として、例えば、第２ユーザＵ２によって押される操作ボタン、メニューボタン等がハイライトされる。ハイライトの例は、これらボタンの色の変更、色の濃度の変更等である。

これにより、トレーナーである第１ユーザＵ１は、第１表示装置２１を見ることによって、訓練者である第２ユーザＵ２によるロボット操作およびその際のユーザ５０の位置を的確に把握することができる。
ここで、図２、図３等に示されるように、操作盤４０の第１操作部４１の操作ボタンの数および種類が多い。また、図７および図８に示されるように、操作盤４０の第２操作部４２に表示されるメニューボタンの種類および階層は多く、条件設定項目も多い。

このように操作ボタン、メニューボタン、および条件設定項目の数が多い理由は、ロボットが代表的には６つの関節を有する多関節ロボットであり、このため複雑な動きをすることができるからである。
ロボット操作を習得する者にとって、所望のロボット動作に応じた操作ボタン、メニューボタン、および条件設定項目の操作手順および設定手順を覚えることが先ず難しい。

さらに、ロボットは複数の関節の揺動および旋回が組み合わされた複雑な動作を行う。このため、ロボット操作を常日頃行っていない者は、例えばロボットの先端部がある位置から他の位置に移動する時の各関節の動きを予想することができず、ロボットがある動作を行うために必要な各関節の最適な動き又は最適に近い動きをイメージするセンスもない。例えば、ロボットの先端部を移動する時に、ロボットの先端部を直線的に移動させた方が良いか、それとも各軸動作を行った方が良いかすら、ロボット操作を常日頃行っていない者はわからない。

ロボット操作を常日頃行っている者は、その日々積み重ねられる経験に基づき、各関節の最適な動き又は最適に近い動きをイメージするセンスを持っている。例えば、ロボットの製造会社においてロボット操作を常に行う部署にいる者は、様々なクライアント、様々な用途に適合するように、日々ロボットの操作に関連した業務を行っているため、多種多様なシチュエーションに適したロボット操作のセンスを得ることができる。

一方、例えばロボットを用いる工場では、ロボットを購入した時、又は、製造ラインを新たに構築した時に、ロボットの動作プログラムが作成され、これが複雑なロボット操作が行われる主なタイミングである。また、このようなロボット操作はロボットの製造元の技術者によって行われることが多い。さらに、その工場で扱われる製品は限定されており、ロボットが適用されるシチュエーションも限られている。なお、動作プログラムは、ロボットに一連の動作を行わせるための一群の制御指令である。

このため、ロボットを用いる工場等における従業員が、多種多様なシチュエーションに適したロボット操作のセンスを得ることは稀である。
また、垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット等の場合は、片持ち梁のような態様でロボットの先端部に加わる力が各関節に順次加わっていく。このため、ロボットの先端部に取付けるツールの重量、ロボットにより支持する物品の重量等に応じて、好ましいロボットの姿勢が変わってくる。これら重量とロボットの姿勢との関係は、ロボットの部品の耐久性に影響を与える。また、ロボットに装着されているケーブルの耐久性も考慮する必要がある。

さらに、各関節は可駆動範囲を有する。このため、ロボットの先端部を複数の位置に連続的に移動し、その時の姿勢も様々である場合に、各位置におけるそれぞれの関節の揺動位置および旋回位置は、その後の位置におけるそれぞれの関節の揺動および旋回に適したものでなければならない。つまり、各関節の可駆動範囲を超えるためにロボットが次の位置に移動できなくなる状況を避けなければならない。

加えて、ロボットを安全に操作するためには、どのような操作がロボットの危険動作に繋がるかに関する知識が必要である。例えばロボットの先端部に取付けられたハンドによって物品を把持する動作プログラムを設定する際に、操作者はハンドと物品との位置関係を目視確認しながら当該設定を行うことになる。このため、前記知識が不足していることは好ましくない。

つまり、ロボットを用いる工場等における従業員は、制御盤４０の操作ボタン、メニューボタン、および条件設定項目に関する知識をある程度有し、ロボットを動かすことができるかもしれないが、動作プログラムの設定に関するセンス、および／又は、操作者が近くに居る状況でのロボットの安全な手動操作を行うための十分な経験および知識を持っていない場合が殆どである。また、複雑なロボット操作をたまにしか行わないので、当該従業員は、複雑なロボット操作を行う時に得る知識、経験等の多くの部分を次のロボット操作時に忘れている。

トレーナーである第１ユーザＵ１は、例えば多種多様なシチュエーションに適したロボット操作のセンスを持っており、どのような操作がロボットの危険動作に繋がるかに関する十分な経験および知識を有する。第１ユーザＵ１は、入力装置１１３を用いて第１表示装置２１に表示されている操作盤４０の操作を行うことができる（教示のためのロボット操作）。当該操作によって第１表示装置２１に表示されている操作盤４０およびロボット３０が動作する。この時、第１表示装置２１に表示されているユーザ５０を移動させることも可能である（教示操作時のユーザ位置変更）。なお、本実施形態では、第１表示装置２１には、複数のロボット３０にそれぞれ対応している操作ＯＮ／ＯＦＦボタン２１ａが表示されており、操作ＯＮ／ＯＦＦボタン２１ａがＯＮに操作されたロボット３０が操作可能な状態となる。

第１ユーザＵ１は、マウスを移動させることによって第１表示装置２１上にあらわれるポインタを操作盤４０の操作ボタン、メニューボタン等の上に配置し、マウスのボタンの押下によって当該操作ボタン、メニューボタン等を操作する。
制御部１１１は、シミュレーションプログラム１１２ａに基づき、第１表示装置２１に表示される操作盤４０に対する操作に基づき、第１表示装置２１に表示されるロボット３０を動作させる。

また、第１ユーザＵ１は第２ユーザＵ２の場合と同様にユーザ５０の位置を変更できる。例えば、第１表示装置２１においてユーザ５０の近傍に表示される矢印Ｘ、矢印Ｙ、および矢印Ｚの上にポインタを配置し、マウスのボタンを押下することによって、ロボット３０に対するユーザ５０の位置を変更するための操作を行うことができる。

第１コンピュータ１１０の記憶部１１２には、操作データ送信プログラム１１２ｂが格納されており、制御部１１１は、操作データ送信プログラム１１２ｂに基づき、操作盤４０に対する操作データ、ロボット３０の動作データ、およびモデル５０の位置データを、操作された操作盤４０に対応する第２コンピュータ１２０に逐次送信する。

第２コンピュータ１２０の制御部１２１は、シミュレーションプログラム１２２ａに基づき、第１コンピュータ１１０から逐次受信する操作データ（操作内容）、動作データ、および位置データを用いて、第２表示装置２２上のロボット３０、操作盤４０、およびユーザ５０を動作させ、操作盤４０の操作ボタンおよび／又はメニューボタンの操作状況を表示する。当該操作状況の表示として、例えば、第１ユーザＵ１によって操作されるポインタが表示され、第１ユーザＵ１によって押される操作ボタン、メニューボタン等がハイライトされる。ハイライトの例は、これらボタンの色の変更、色の濃度の変更等である。

このように、本実施形態では、トレーナーである第１ユーザＵ１による適切なロボット操作を第２表示装置２２上で見ることによって、第２ユーザＵ２は適切なロボット操作を習得することができる。また、第２ユーザＵ２は、第１ユーザＵ１が居る場所とは異なる場所に居ながら、適切なロボット操作を習得することが可能である。

前述の教示のためのロボット操作および教示操作時のユーザ位置変更を行う時に、第１ユーザＵ１は、マイク１１５を用いて、対象となる第２ユーザＵ２に指示、説明等の音声を伝えることができる。第１コンピュータ１１０は、入力装置１１３への操作に応じて、複数の第２ユーザＵ２の全員に音声を伝えるモード、又は、複数の第２ユーザＵ２のうち選択された第２ユーザＵ２にのみ音声を伝えるモードに設定される。

第２コンピュータ１２０のスピーカ１２６は、第１コンピュータ１１０から送信される音声を出力する。なお、第２ユーザＵ２も、マイク１２５を用いて、第１ユーザＵ１に質問等の音声を伝えることができる。
このように、トレーナーである第１ユーザＵ１と第２ユーザＵ２とが会話できるので、第２ユーザＵ２はロボット操作を効果的に習得することができる。

第１コンピュータ１１０が第１表示装置２１に文字入力欄を表示し、第２コンピュータ１２０が第２表示装置２２に文字入力欄を表示してもよい。そして、入力装置１１３を用いて第１表示装置２１の文字入力欄に入力された文字が第２コンピュータ１２０によって第２表示装置２２に表示され、入力装置１２３を用いて第２表示装置２２の文字入力欄に入力された文字が第１コンピュータ１１０によって第１表示装置２１に表示されてもよい。この場合でも音声を用いる場合と同様の効果が得られる。

また、前述の教示のためのロボット操作および教示操作時のユーザ位置変更を行う時に、制御部１１１が、記憶部１１２に格納されているメモリプログラム１１２ｃに基づき、前述の教示のためのロボット操作および教示操作時のユーザ位置変更を、入力装置１１３の入力に応じて、記憶部１１２に保存することもできる。この時、制御部１１１は、マイク１１５に入力される音声も記憶部１１２に保存することができる。

例えば、ポインタの配置およびマウスのボタンの押下によって第１表示装置２１上の記録ボタンＲＥが操作されると、教示のためのロボット操作および教示操作時のユーザ位置変更の保存処理が開始される。一方、ポインタの配置およびマウスのボタンの押下によって第１表示装置２１上の停止ボタンＳＴが操作されると、前記保存処理が終了する。入力装置１１３の記録ボタンおよび停止ボタンが操作されてもよい。

第１コンピュータ１１０の制御部１１１は、保存された教示のためのロボット操作のデータおよび教示操作時のユーザ位置変更のデータを第２コンピュータ１２０に送信し、第２コンピュータ１２０の制御部１２１は、受信する教示のためのロボット操作のデータおよび教示操作時のユーザ位置変更のデータを記憶部１２２に保存する。

一方、制御部１２１が、記憶部１２２に格納されているメモリプログラム１２２ｃに基づき、前述の教示のためのロボット操作および教示操作時のユーザ位置変更を、入力装置１２３の入力に応じて記憶部１２２に保存することができる。この時、制御部１２１は、マイク１１５に入力される音声も記憶部１２２に保存することができる。

例えば、ポインタの配置およびマウスのボタンの押下によって第２表示装置２２上の記録ボタンＲＥが操作されると、教示のためのロボット操作および教示操作時のユーザ位置変更の保存処理が開始される。一方、ポインタの配置およびマウスのボタンの押下によって第２表示装置２２上の停止ボタンＳＴが操作されると、前記保存処理が終了する。入力装置１２３の記録ボタンおよび停止ボタンが操作されてもよい。

そして、第２表示装置２２上の再生ボタンＰＬが操作されると、第２表示装置２２上で教示のためのロボット操作および教示操作時のユーザ位置変更が再生される。第１表示装置２１上の再生ボタンＰＬの操作によって、第１表示装置２１上における再生が始まる。

このような教示のためのロボット操作および教示操作時のユーザ位置変更の保存は、適切なロボット操作の効率的且つ正確な習得のために有利であり、第１ユーザＵ１の手間の低減にも繋がる。なお、教示のためのロボット操作に応じたロボット３０の動作が同時に保存されてもよい。一方、教示のためのロボット操作だけが保存されてもよい。

このように、制御システム１００は、第１表示装置２１に表示される操作盤４０に対して入力装置１１３を用いて行われる第１ユーザＵ１の操作内容と、当該操作内容に応じたロボット３０の動作とを、制御システム１００が有する記憶部１１２，１２２に保存する機能を有し、また、保存された第１ユーザＵ１の操作内容および当該操作内容に応じたロボット３０の動作を第２表示装置２２に表示する機能とを有する。

このため、第２ユーザＵ２は、第１ユーザＵ１の操作内容および当該操作内容に応じたロボット３０の動作を繰り返し見ることができる。これにより、前述のように習得が難しいロボット操作を理論的に習得すると共に感覚的に習得することができ、これはロボット操作のためのセンスを得るために極めて有利である。

一方、前述の習得のためのロボット操作および習得操作時のユーザ位置変更を行う時に、制御部１２１が、記憶部１２２に格納されているメモリプログラム１２２ｃに基づき、前述の習得のためのロボット操作および習得操作時のユーザ位置変更を、前述と同様の入力装置１２３への入力に応じて記憶部１２２に保存することもできる。

第２コンピュータ１２０の制御部１２１は、保存された習得のためのロボット操作のデータおよび習得操作時のユーザ位置変更のデータを第１コンピュータ１１０に送信し、第１コンピュータ１１０の制御部１１１は、受信する習得のためのロボット操作のデータおよび習得操作時のユーザ位置変更のデータを記憶部１１２に保存する。

一方、制御部１１１が、記憶部１１２に格納されているメモリプログラム１１２ｃに基づき、前述の習得のためのロボット操作および習得操作時のユーザ位置変更を、前述と同様の入力装置１１３の入力に応じて記憶部１１２に保存することもできる。

そして、第２表示装置２２上の再生ボタンＰＬが操作されると、第２表示装置２２上で習得のためのロボット操作および習得操作時のユーザ位置変更が再生される。第１表示装置２１上の再生ボタンＰＬの操作によって、第１表示装置２１上における再生が始まる。なお、保存されている複数の教示操作時又は習得操作時のロボット操作のうち再生するロボット操作を選択するためのメニュー画面が表示されてもよい。

このような習得のためのロボット操作および習得操作時のユーザ位置変更の保存機能は、適切なロボット操作の効率的且つ正確な習得のために有利である。第２ユーザＵ２は自分で行った操作を客観的に見て、それを第１ユーザＵ１が行った操作と比べることができる。これにより、第２ユーザＵ２は自身のロボット操作における改善すべき点に気付き易くなり、これは第２ユーザＵ２の効率的な習得のために有利である。

ここで、ロボットの危険動作を含む動作プログラム、各関節の可駆動範囲を超えて動かない動作プログラム等が第２ユーザＵ２によって作成される場合がある。このような動作プログラムによってロボット３０が動作し、危険動作が発生した時又は動作リミットに到達した時に、制御部１２１はロボット３０を停止させる。このようなロボット３０の停止は制御部１１１によって第１表示装置２１に表示される。このため、第１ユーザＵ１は危険動作の発生又は動作リミットへの到達が発生したか否かを容易に知ることができる。

なお、制御部１１１が、記憶部１１２に格納された評価プログラム１１２ｄに基づき、各第２ユーザＵ２のロボット操作を評価してもよい。例えば、制御部１１２は、第２ユーザＵ２のロボット操作について、危険動作に関する評価を行う。この場合、記憶部１１２には、例えば、ロボット３０の複数の動作パターンと、モデル５０の位置と、危険度に関する指標とを対応付けた危険度テーブルが格納されている。そして、制御部１１１は、危険度テーブルを参照して、第２ユーザＵ２のロボット操作に含まれる各動作の危険度を導出する。危険度テーブルの代わりに、又は、危険度テーブルに加えて、危険度を計算するための危険度評価用式が用いられてもよい。危険度テーブル又は危険度評価用式は、評価基準の例である。

また、制御部１２１は、第２ユーザＵ２のロボット操作について、操作センスに関する評価を行う。この場合、記憶部１２２には、例えば、ロボットの複数の動作パターンの各々に複数のロボット操作が対応付けられた操作センステーブルが格納されている。操作センステーブル中の複数のロボット操作にはそれぞれ評価点が付与されている。そして、制御部１２１は、操作センステーブルを参照して、第２ユーザＵ２のロボット操作に含まれる各動作の操作センスを導出する。操作センステーブルの代わりに、又は、操作センステーブルに加えて、操作センスを計算するための操作センス評価用式が用いられてもよい。操作センステーブル又は操作センス評価用式は、評価基準の例である。

操作センスは、一例では、ロボットの部品、コード類等の耐久性に関するものである。この場合、操作センステーブル中の複数のロボット操作にはそれぞれロボットの耐久性に関する評価点が与えられる。
操作センスは、他の例では、各関節の可駆動範囲に関するものである。この場合、操作センステーブル中の複数のロボット操作にはそれぞれ各関節の可駆動範囲に関する評価点が与えられる。

また、制御部１１１が、記憶部１１２に格納された評価プログラム１１２ｄに基づき、評価結果（評価値）を第１表示装置２１に表示させる。第１ユーザＵ１は、ロボット３０が停止しない程度のロボット操作の誤り等に気付かない場合がある。当該構成を用いることにより、第１ユーザＵ１はより細かな指導を行うことが可能となり、第１ユーザＵ１は何れの第２ユーザＵ２を教えるべきかの判断を容易に行うことができるようになる。これは、適切なロボット操作の効率的な習得のために極めて有利である。

また、当該構成を用いると、１人の第１ユーザＵ１が教えることができる第２ユーザＵ２の数が多い時にも、各第２ユーザＵ２が適切なロボット操作を効率的に習得できるようになる。特に、多くの第２ユーザＵ２が基本的な操作を覚える段階では、第１ユーザＵ１を機械の教師にすること、複数の第２ユーザＵ２を評価に応じてクラス分けすること等が可能になる。

また、制御部１１１が、評価対象ごとの評価結果を第１表示装置２１および／又は第２表示装置２２に表示させてもよい。評価対象は、例えば、タイプ１のロボットの危険度に関する評価、タイプ１のロボットの作業性に関する評価、タイプ１のロボットの耐久性に関する評価、タイプ１のロボットの可駆動範囲に関する評価、タイプ２のロボットの危険度に関する評価等である。この場合、制御部１１１は、評価対象ごとに評価基準を持っている。

なお、第２コンピュータ１２０の記憶部１２２に同様の評価プログラム１２２ｄが格納されており、評価に関して制御部１２１が第１コンピュータ１１０の制御部１１１と同様の処理を行ってもよい。

なお、制御部１２１が、記憶部１２２に格納されたメモリプログラム１２２ｃに基づき、危険動作が含まれるロボット３０の動作およびその際のユーザ５０の位置、それに関係する操作盤４０への操作等を、記憶部１２２に保存するように構成されていてもよい。この場合、第２ユーザＵ２は、保存されたロボット３０の動作等を見ることによって、自分のロボット操作における危険な点を確認することができ、これはロボット操作における安全性を向上する上で極めて有利である。

また、記憶部１１２又は記憶部１２２に、危険動作の複数の例が格納されていてもよい。この場合、第２ユーザＵ２は、危険動作として格納されているロボット３０の動作、その際のユーザ５０の位置等を見ることによって、ロボット操作における危険な点を確認することができ、これはロボット操作における安全性を向上する上で極めて有利である。

また、第２コンピュータＵ２に、ヘッドマウントディスプレイが接続されていてもよい。この場合、制御部１２１は、ヘッドマウントディスプレイに、モデル５０から見た画像を表示させる。当該画像は三次元画像であることが好ましい。特に、制御部１２１は、前述の危険動作が含まれるロボット３０の動作をヘッドマウントディスプレイに表示させる。これにより、第２ユーザＵ２は実際の状況に近い感覚で危険な状況を体験することができ、これは第２ユーザＵ２の危険操作に関するセンスを養う上で極めて有利である。

なお、他の例では、訓練操作システムが、１つの第１表示装置２１と１つの第２表示装置２２とを有する。この場合、熟練したロボット操作者である第２ユーザＵ２が、新たな製品に対して動作プログラムを作成する際に、多種多様なシチュエーションに適したロボット操作のセンスを持っている第１ユーザＵ１から１対１でロボット操作を教えてもらうことができる。この場合でも、メモリプログラム１１２ｃ，１２２ｃに基づく前述の効果は有用である。また、評価プログラム１１２ｄ，１２２ｄによって、第１ユーザＵ１はより細かに第２ユーザＵ２のスキルを評価および把握をすることが可能となり、適切なロボット操作の効率的な習得のために極めて有利である。

なお、第１コンピュータ１１０の制御部１１１が、第２ユーザＵ２が操作しているロボット３０とは異なる第１ユーザ用ロボットを第１表示装置２１に表示させ、第１ユーザＵ１が第１ユーザ用ロボットを操作してもよい。そして、制御部１１１が、第１ユーザ用ロボットの動作データを第２コンピュータ１２０に逐次送信し、第２コンピュータ１２０の制御部１２１が受信する動作データに基づいて、第１ユーザ用ロボット又はロボット３０を動作させてもよい。この場合でも前述と同様の作用効果が達成され得る。

なお、制御システム１００が、サーバ装置を備えていてもよい。この場合、サーバ装置は、第１コンピュータ１１０および第２コンピュータ１２０の一部又は全ての機能を備えている。また、制御システム１００が、第１コンピュータ１１０だけを備えていてもよい。この場合、第１コンピュータ１１０は、第２コンピュータ１２０の全ての機能を備えている。

Ｕ１ 第１ユーザ
Ｕ２ 第２ユーザ
２１ 第１表示装置
２２ 第２表示装置
３０ ロボット
４０ 操作盤
５０ ユーザ
１００ 制御システム
１１０ 第１コンピュータ
１１１ 制御部
１１２ 記憶部
１１２ａ シミュレーションプログラム
１１２ｂ データ送信プログラム
１１２ｃ メモリプログラム
１１２ｄ 評価プログラム
１１３ 入力装置（第１ユーザ入力装置）
１２０ 第２コンピュータ
１２１ 制御部
１２２ 記憶部
１２２ａ シミュレーションプログラム
１２２ｂ データ送信プログラム
１２２ｃ メモリプログラム
１２２ｄ 評価プログラム
１２３ 入力装置（第１ユーザ入力装置）

Claims (11)

1. 第１ユーザ用の第１表示装置と、
   前記第１ユーザからロボット操作を教わる第２ユーザ用の１つ又は複数の第２表示装置と、
   前記第２ユーザが第２ユーザ入力装置を用いて行う入力に基づいて、前記第２表示装置に表示されるロボットの図を動作させる制御システムと、を備え、
   前記制御システムが、前記第１ユーザが第１ユーザ入力装置を用いて行う入力に基づいて、前記第１表示装置に表示される前記ロボットの図又は第１ユーザ用ロボットの図を動作させると共に前記第１表示装置に表示されるユーザの図を移動させるシミュレーションを行うように構成され、
   前記制御システムが、前記第１ユーザが前記第１ユーザ入力装置を用いて行う入力に基づいた前記ユーザの図の移動および前記ロボットの図又は前記第１ユーザ用ロボットの図の動作を、前記第２表示装置に表示させるように構成されている、操作訓練システム。
2. 前記制御システムが、前記第１表示装置に表示される操作盤に対して前記第１ユーザ入力装置を用いて行われる前記第１ユーザの操作内容を、前記第２表示装置に表示するように構成されている、請求項１に記載の操作訓練システム。
3. 前記制御システムが、前記操作内容のうち、前記第１表示装置に表示される前記操作盤の操作ボタンおよび／又はメニューボタンの操作状況と、前記操作盤の動作とを、前記第２表示装置に表示される操作盤上に表示するように構成されている、請求項２に記載の操作訓練システム。
4. 前記制御システムが、前記第１表示装置に表示される操作盤に対して前記第１ユーザ入力装置を用いて行われる前記第１ユーザの操作内容と、当該操作内容に応じた前記ロボットの図又は前記第１ユーザ用ロボットの図の動作とを、前記制御システムが有する記憶部に保存する機能と、保存された前記第１ユーザの操作内容および当該操作内容に応じた前記ロボットの図又は前記第１ユーザ用ロボットの図の動作を前記第２表示装置に表示する機能とを有する、請求項１に記載の操作訓練システム。
5. 前記制御システムが、前記第２表示装置に表示される操作盤に対して前記第２ユーザ入力装置を用いて行われる前記第２ユーザの操作内容と、当該操作内容に応じて前記ロボットの図の動作とを、前記制御システムが有する記憶部に保存する機能と、保存された前記第２ユーザの操作内容および当該操作内容に応じた前記ロボットの図の動作を前記第２表示装置に表示する機能とを有する、請求項１に記載の操作訓練システム。
6. 前記制御システムが、前記第２ユーザのロボットの図の操作を評価基準に基づき評価し、評価結果を前記第１表示装置に表示させるように構成されている、請求項１に記載の操作訓練システム。
7. 前記制御システムが、危険動作が含まれる前記ロボットの図の動作を前記第２表示装置に表示させるように構成されている、請求項１に記載の操作訓練システム。
8. 前記制御システムが、危険動作が含まれる前記ロボットの図の動作を、前記第２ユーザが装着するヘッドマウントディスプレイに表示させるように構成されている、請求項１に記載の操作訓練システム。
9. 前記制御システムが、前記第２表示装置における前記ロボットの図の近傍に表示されるユーザの図を、第２ユーザ入力装置への入力に基づき移動させるように構成され、前記制御システムが、前記第２ユーザ入力装置への入力に基づき移動する前記ユーザの図を前記第１表示装置における前記ロボットの図の近傍に表示させるように構成されている、請求項１〜８の何れかに記載の操作訓練システム。
10. 前記制御システムが有する記憶部には、前記ロボットの図の複数の動作パターンと、前記第２表示装置に表示され前記第２ユーザ入力装置への入力に基づいて移動するユーザの図の位置と、危険度に関する指標とを対応させる危険度テーブル又は危険度評価式が格納されており、
    前記制御システムは、前記危険度テーブル又は前記危険度評価式を用いて、前記第２ユーザが前記第２ユーザ入力装置を用いて行う前記入力に基づくロボットの操作を評価するように構成されている、請求項１に記載の操作訓練システム。
11. 前記制御システムが有する記憶部には、前記ロボットの図の複数の動作パターンの各々に複数のロボット操作が対応付けられている操作センステーブル又は操作センス評価用式が格納されており、
    前記操作センステーブルおよび前記操作センス評価用式は、前記複数のロボット操作にそれぞれ評価点を対応付けるものであり、
    前記制御システムは、前記操作センステーブル又は前記操作センス評価用式を用いて、前記第２ユーザが前記第２ユーザ入力装置を用いて行う前記入力に基づくロボットの操作を評価する、請求項１に記載の操作訓練システム。

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