JP6791859B2 - ロボット装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態はロボット装置に関する。

近年ロボットがユーザと同一空間にいる環境が多くなってきている。介護用ロボットはもちろん産業用ロボットでも作業者と並んで作業を行なう状況が今後拡大していくものと考えられる。あるロボット装置は垂直多関節部アーム機構を備えている。垂直多関節部アーム機構は一般的には根元３軸と呼ばれる関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３と手首３軸と呼ばれる関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６とを装備している。例えばダイレクトティーチング工程において、これら６個の関節部Ｊ１−Ｊ６を個別に又は連動動作させることにより、手先を移動させ、手先姿勢を任意に変更している。

最も簡易には根元関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の個別駆動により手先が移動し、手首関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６の個別駆動により手先姿勢が変更される。これら関節部の連動制御により手先姿勢を固定した状態での移動（並進移動）や手先位置を固定した状態での手先姿勢を変更することが可能となる。並進移動、姿勢変更の操作についてユーザはワールド座標系、ロボット座標系、ユーザ座標系のいずれかを基準座標系として選択し、手首座標系、手先座標系（ツール座標系）、ワーク座標系のいずれかを対象座標系として選択して操作空間をロボット装置の適用環境に応じて好適に定義することができる。並進移動では、基準座標系に対する対象座標系の原点が変位され、基準座標系に対する対象座標系の相対的角度が固定される。姿勢変更では、基準座標系上での対象座標系の原点を固定したまま対象座標系がその直交３軸の各軸を中心として回転される。並進移動、姿勢変更それぞれについて基準座標系と対象座標系を任意に定義できるので、汎用性は非常に広い。

その一方でこれら座標系の組み合わせは膨大に存在し、それら組み合わせにより実際にどのように移動し姿勢が変更されるのかが変化する。この移動や姿勢変更について座標系の膨大な組み合わせごとに理解することは非常に専門性が高く、それを習得するには困難を伴っていた。

目的は、ロボット装置の手先移動、姿勢変更の操作専門性を下げ、操作習得の難度を抑制させることにある。

本実施形態にかかるロボット装置は、基部から順番に配設された第１，第２，第３の関節部と、手首部を構成する第４，第５，第６の関節部とを有し、先端に手先効果器を装備可能なロボットアーム機構と、前記手先効果器の移動及び姿勢変更について操作者が入力操作をするための操作部と、前記操作部を介した入力操作に従って前記関節部の駆動を制御する制御部とを具備し、前記操作部には、前記ロボットアーム機構のロボット座標系上での前記手先効果器の姿勢が固定された状態で前記手先効果器が前記ロボット座標系の直交３軸の各軸に沿って正負に移動する並進動作の操作に関する第１操作ボタンセットと、前記ロボット座標系上での前記手先効果器の手先座標系の原点位置が固定した状態で前記手先座標系の直交３軸の各軸を回転中心として前記手先効果器が正負に回転する姿勢変更動作の操作に関する第２操作ボタンセットとが前記ロボットアーム機構の移動回転に係る動作入力操作手段として限定的に装備され、前記ロボット座標系は、前記第１関節部の回転軸とそれに直交する２軸とからなる直交３軸座標系であり、前記手先座標系は、前記第６関節部の回転軸とそれに直交する２軸とからなる直交３軸座標系である。

図１は、本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構の外観斜視図である。 図２は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す側面図である。 図３は、図１のロボットアーム機構の構成を図記号表現により示す図である。 図４は、本実施形態によるロボット装置の構成を示すブロック図である。 図５は、図４の第２アーム操作部の操作パネル構造を示す平面図である。 図６は、図４の第２アーム操作部の他の操作パネル構造を示す平面図である。 図７は、図４の第２アーム操作部の他の操作パネル構造を示す平面図である。 図８は、図４のハンド操作部の操作パネル構造を示す平面図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボット装置を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１は、本実施形態に係るロボット装置の外観斜視図である。図２は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す斜視図である。図３は、図１のロボットアーム機構を図記号表現により示す図である。

ロボットアーム機構は、複数、ここでは６つの関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基部１０から順番に配設される。一般的に、第１、第２、第３関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は根元３軸と呼ばれ、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６はハンド装置３の姿勢を変化させる手首３軸と呼ばれる。ロボットアーム機構において、根元３軸を構成する第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３とにより３つの位置自由度が実現される。また、手首３軸を構成する第４関節部Ｊ４と第５関節部Ｊ５と第６関節部Ｊ６とにより３つの姿勢自由度が実現される。手首部４は第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。根元３軸を構成する関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の少なくとも一つは直動伸縮関節である。ここでは第３関節部Ｊ３が直動伸縮関節部、特に伸縮距離の比較的長い関節部として構成される。アーム部２は直動伸縮関節部Ｊ３（第３関節部Ｊ３）の伸縮部分を表している。

第１関節部Ｊ１は基台面に対して例えば垂直に支持される第１回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節である。第２関節部Ｊ２は第１回転軸ＲＡ１に対して垂直に配置される第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節である。第３関節部Ｊ３は、第２回転軸ＲＡ２に対して垂直に配置される第３軸（移動軸）ＲＡ３を中心として直線的にアーム部２が伸縮する関節である。

第４関節部Ｊ４は、第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節である。第４回転軸ＲＡ４は、後述の第７関節部Ｊ７が回転していないとき、つまりアーム部２の全体が直線形状にあるとき、第３移動軸ＲＡ３と略一致する。第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節である。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４に対して直交し、第５回転軸ＲＡ５に対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心とした曲げ関節である。

基部１０を成すアーム支持部（第１支持部）１１は、第１関節部Ｊ１の第１回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第１関節部Ｊ１は図示しない固定台に取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、アーム部２は第１支持部１１の軸回転とともに左右に旋回する。なお、第１支持部１１が接地面に固定されていてもよい。その場合、第１支持部１１とは独立してアーム部２が旋回する構造に設けられる。第１支持部１１の上部には第２支持部１２が接続される。

第２支持部１２は第１支持部１１に連続する中空構造を有する。第２支持部１２の一端は第１関節部Ｊ１の回転部に取り付けられる。第２支持部１２の他端は開放され、第３支持部１３が第２関節部Ｊ２の第２回転軸ＲＡ２において回動自在に嵌め込まれる。第３支持部１３は第１支持部１１及び第２支持部に連通する鱗状の外装からなる中空構造を有する。第３支持部１３は、第２関節部Ｊ２の曲げ回転に伴ってその後部が第２支持部１２に収容され、また送出される。ロボットアーム機構の直動伸縮関節部Ｊ３（第３関節部Ｊ３）を構成するアーム部２の後部はその収縮により第１支持部１１と第２支持部１２の連続する中空構造の内部に収納される。

第３支持部１３はその後端下部において第２支持部１２の開放端下部に対して第２回転軸ＲＡ２を中心として回動自在に嵌め込まれる。それにより第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節部としての第２関節部Ｊ２が構成される。第２関節部Ｊ２が回動するとき、アーム部２は第２回転軸ＲＡ２を中心に垂直方向に回動、つまり起伏動作をする。

第４関節部Ｊ４は、アーム部２の伸縮方向に沿ったアーム中心軸、つまり第３関節部Ｊ３の第３移動軸ＲＡ３に典型的には接する第４回転軸ＲＡ４を有するねじり関節である。第４関節部Ｊ４が回転すると、手首部４及び手首部４に取り付けられたハンド装置３は第４回転軸ＲＡ４を中心に回転する。第５関節部Ｊ５は、第４関節部Ｊ４の第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を有する曲げ関節部である。第５関節部Ｊ５が回転すると、第５関節部Ｊ５から先端にかけてハンド装置３とともに上下（第５回転軸ＲＡ５を中心に垂直方向）に回動する。第６関節部Ｊ６は、第４関節部Ｊ４の第４回転軸ＲＡ４に直交し、第５関節部Ｊ５の第５回転軸ＲＡ５に垂直な第６回転軸ＲＡ６を有する曲げ関節である。第６関節部Ｊ６が回転すると、ハンド装置３は左右に旋回する。

図３に示すように回転軸ＲＡ１は第１関節部Ｊ１の固定部が設置される基台の基準面ＢＰに垂直に配置される。第２関節部Ｊ２は回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節として構成される。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２はＹb軸に平行に設けられる。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１に対して垂直な向きに設けられる。さらに第２関節部Ｊ２は、第１関節部Ｊ１に対して、第１回転軸ＲＡ１の方向（Ｚb軸方向）と第１回転軸ＲＡ１に垂直なＸb軸方向との２方向に関してオフセットされる。第２関節部Ｊ２が第１関節部Ｊ１に対して上記２方向にオフセットされるように、第２支持部１２は第１支持部１１に取り付けられる。第１関節部Ｊ１に第２関節部Ｊ２を接続する仮想的なアームロッド部分（リンク部分）は、先端が直角に曲がった２つの鈎形状体が組み合わされたクランク形状を有している。この仮想的なアームロッド部分は、中空構造を有する第１、第２支持部１１、１２により構成される。

第３関節部Ｊ３は移動軸ＲＡ３を中心とした直動伸縮関節として構成される。第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２に対して垂直な向きに設けられる。第２関節部Ｊ２の回転角がゼロ度、つまりアーム部２の起伏角がゼロ度であってアーム部２が水平な基準姿勢においては、第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は、第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２とともに第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１にも垂直な方向に設けられる。空間座標系上では、第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３はＹb軸及びＺb軸に対して垂直なＸb軸に平行に設けられる。さらに、第３関節部Ｊ３は、第２関節部Ｊ２に対して、その回転軸ＲＡ２の方向（Ｘb軸方向）と、移動軸ＲＡ３に直交するＺb軸の方向との２方向に関してオフセットされる。第３関節部Ｊ３が第２関節部Ｊ２に対して上記２方向にオフセットされるように、第３支持部１３は第２支持部１２に取り付けられる。第２関節部Ｊ２に第３関節部Ｊ３を接続する仮想的なアームロッド部分（リンク部分）は、先端が垂直に曲がった鈎形状体を有している。この仮想的なアームロッド部分は、第２、第３支持部１２、１３により構成される。

第４関節部Ｊ４は回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節として構成される。第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４は第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３に略一致するよう配置される。第５関節部Ｊ５は回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節として構成される。第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５は第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３及び第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４に略直交するよう配置される。第６関節部Ｊ６は回転軸ＲＡ６を中心としたねじり関節として構成される。第６関節部Ｊ６の回転軸ＲＡ６は第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４及び第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に略直交するよう配置される。第６関節部Ｊ６は手先効果器としてのハンド装置３を左右に旋回するために設けられている。なお、第６関節部Ｊ６は、その回転軸ＲＡ６が第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４及び第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に略直交する曲げ関節として構成されてもよい。

このように複数の関節部Ｊ１−Ｊ６の根元３軸のうちの一つの曲げ関節部を直動伸縮関節部に換装し、第１関節部Ｊ１に対して第２関節部Ｊ２を２方向にオフセットさせ、第２関節部Ｊ２に対して第３関節部Ｊ３を２方向にオフセットさせることにより、本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構は、特異点姿勢を構造上解消している。

上記の通り手首部４のアダプタに取り付けられたハンド装置３は、第１、第２、第３関節部Ｊ１．Ｊ２．Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３のアーム部２の伸縮距離の長さは、基部１０の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にハンド装置３を到達させることを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直線的な伸縮動作とその伸縮距離の長さとが特徴的である。

ハンド装置３は、ワークを把持によりピッキングするための把持機構と他のワークを吸着によりピッキングするための吸着機構とを備える構造を一例として説明する。ハンド装置３は、他の機能を備える他の構造のものが装備されていても良い。ハンド装置３は、ハンド本体３１を有する。ハンド本体３１は角柱形状を有し、その上方端面に取り付け部を備える。この取り付け部を介して、ハンド装置３は手首部４のアダプタ（関節部Ｊ６）に装着される。ハンド本体３１の下方には、エアチャックボックス３２が取り付けられる。エアチャックボックス３２は一対のスライダ３３を有する。一対のスライダ３３は接近／離反自在に支持される。エアチャックボックス３２は、エアシリンダ（図示しない）を有する。エアシリンダには一対のエアチューブが接続されている。一対のエアチューブ各々は圧縮式のエアポンプ（図示しない）に接続されている。一対のエアチューブには一対の電磁弁（図示しない）が介在されている。後述の開閉用電磁弁ドライバ３０１により、一方の電磁弁の開閉と他方の電磁弁の開閉とは逆相に制御される。一方の電磁弁が開放され、他方の電磁弁が閉じられているとき、一対のスライダ３３は接近する方向に移動される。一方の電磁弁が閉じられ、他方の電磁弁が開放されているとき、一対のスライダ３３は離反する方向に移動される。一対のスライダ３３の接近／離反する方向をスライド方向という。

一対のスライダ３３には一対の把持部３４が取り付けられている。把持部３４は外観略円柱形状を有する。把持部３４の先端には、円筒状体のパッド（吸着パッド）３６が取り付けられている。一対の把持部３４には一対のエアチューブが接続されている。一対のエアチューブ各々は既出のエアポンプに接続されている。把持部３４には、エアチューブとの接続口からその先端まで配管経路が形成されている。これにより、エアポンプから把持部３４の先端までの配管経路が確保されている。エアポンプとしては圧縮式と真空式のいずれでも良いがここでは圧縮ポンプとして説明する。把持部３４のパッド３６とエアポンプとの間は負圧経路と正圧経路との２系統の配管経路で接続される。負圧経路には負圧弁とエジェクタとが介在される。正圧経路には正圧弁が介在される。負圧弁と正圧弁とは電磁弁である。後述の水平吸着用電磁弁ドライバ３０２により負圧弁の開閉と正圧弁の開閉とは逆相に制御される。

負圧弁が開放され正圧弁が閉じられているとき、負圧経路が確保される。負圧経路が確保されているとき、エアポンプで発生された圧縮空気は負圧弁を介してエジェクタに供給される。エジェクタは吸気口とノズルと排気口とを有する。吸気口にはパッド３６の後方部分が接続されている。エジェクタに供給された圧縮空気は、ノズルから噴射され高速な空気の束となって排気口から排気される。すると、エジェクタのチャンバの内圧が低下し、これにより吸気口から空気が吸い込まれ、吸気口から吸いこまれた空気は、圧縮空気とともに排気口から排気される。これにより、吸気口に接続されたパッド３６に負圧が発生する。正圧弁が開放され負圧弁が閉じられているとき、正圧経路が確保される。正圧経路が確保されているとき、エアポンプで発生された圧縮空気は直接的にパッド３６に供給される。これにより、パッド３６に正圧が発生する。

一対のスライダ３３には一対の吸着パッド３８が取り付けられている。吸着パッド３８は弾性材料として例えばシリコーン樹脂で円筒状体に成形される。吸着パッド３８の先端面をワークを吸着する吸着面という。吸着パッド３８の胴体部分は蛇腹形に成形される。吸着パッド３８は円筒状体の軸方向の向きにワークを吸着する。この吸着方向がスライド方向に垂直になるように、吸着パッド３８はスライダ３３に取り付けられる。一対の吸着パッド３８には、一対のエアチューブが接続されている。一対のエアチューブ各々は既出のエアポンプに接続されている。吸着パッド３８とエアポンプとの間は負圧経路と正圧経路との２系統の配管経路で接続される。負圧経路には負圧弁とエジェクタとが介在される。正圧経路には正圧弁が介在される。負圧弁と正圧弁とは電磁弁である。後述の垂直吸着用電磁弁ドライバ３０３により負圧弁の開閉と正圧弁の開閉とは逆相に制御される。負圧弁が開放され正圧弁が閉じられているとき、負圧経路が確保される。負圧経路が確保されているとき吸着パッド３８に負圧が発生する。正圧弁が開放され負圧弁が閉じられているとき、正圧経路が確保される。正圧経路が確保されているとき吸着パッド３８に正圧が発生する。

図２に詳細に示されるように直動伸縮機構はアーム部２と射出部４２とを有する。アーム部２は第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２とを有する。第１連結コマ列２１は複数の第１連結コマ２３からなる。第１連結コマ２３は略平板形に構成される。前後の第１連結コマ２３は、互いの端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。第１連結コマ列２１は内側や外側に自在に屈曲できる。

第２連結コマ列２２は複数の第２連結コマ２４からなる。第２連結コマ２４は横断面コ字形状の短溝状体に構成される。前後の第２連結コマ２４は、互いの底面端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。第２連結コマ列２２は内側に屈曲できる。第２連結コマ２４の断面はコ字形状であるので、第２連結コマ列２２は、隣り合う第２連結コマ２４の側板同士が衝突して、外側には屈曲しない。なお、第１、第２連結コマ２３、２４の第２回転軸ＲＡ２に向いた面を内面、その反対側の面を外面というものとする。第１連結コマ列２１のうち先頭の第１連結コマ２３と、第２連結コマ列２２のうち先頭の第２連結コマ２４とは結合コマ２７により接続される。例えば、結合コマ２７は第２連結コマ２４と第１連結コマ２３とを合成した形状を有している。

射出部４２は、複数の上部ローラ４３と複数の下部ローラ４４とが角筒形状のフレーム４５に支持されてなる。例えば、複数の上部ローラ４３は第１連結コマ２３の長さと略等価な間隔を隔ててアーム中心軸に沿って配列される。同様に、複数の下部ローラ４４は第２連結コマ２４の長さと略等価な間隔を隔ててアーム中心軸に沿って配列される。射出部４２の後方には、ガイドローラ４０とドライブギア４１とが第１連結コマ列２１を挟んで対向するように設けられる。ドライブギア４１は減速器（図示しない）を介してステッピングモータ３３０に接続される。第１連結コマ２３の内面には連結方向に沿ってリニアギアが形成されている。複数の第１連結コマ２３が直線状に整列されたときに互いのリニアギアは直線状につながって、長いリニアギアを構成する。ドライブギア４１は、直線状のリニアギアにかみ合わされる。直線状につながったリニアギアはドライブギア４１とともにラックアンドピニオン機構を構成する。

アーム伸長時、モータ３３０が駆動し、ドライブギア４１が順回転すると、第１連結コマ列２１はガイドローラ４０により、アーム中心軸と平行な姿勢となって、上部ローラ４３と下部ローラ４４との間に誘導される。第１連結コマ列２１の移動に伴い、第２連結コマ列２２は射出部４２の後方に配置されたガイドレール（図示しない）により上部ローラ４３と下部ローラ４４との間に誘導される。上部ローラ４３と下部ローラ４４との間に誘導された第１、第２連結コマ列２１，２２は互いに押圧される。これにより、第１、第２連結コマ列２１，２２による柱状体が構成される。射出部４２は、第１、第２連結コマ列２１，２２を接合して柱状体を構成するとともに、その柱状体を上下左右に支持する。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合による柱状体が射出部４２により堅持されることで、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合状態が保持される。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合状態が維持されているとき、第１、第２連結コマ列２１，２２の屈曲は互いに拘束される。それにより第１、第２連結コマ列２１、２２は、一定の剛性を備えた柱状体を構成する。柱状体とは、第２連結コマ列２２に第１連結コマ列２１が接合されてなる柱状の棒体を言う。この柱状体は第２連結コマ２４が第１連結コマ２３とともに全体として様々な断面形状の筒状体に構成される。筒状体とは上下左右が天板、底板及び両側板で囲まれ、前端部と後端部とが開放された形状として定義される。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合による柱状体は、結合コマ２７が始端となって、第３移動軸ＲＡ３に沿って直線的に第３支持部１３の開口から外に向かって送り出される。

アーム収縮時、モータ３３０が駆動し、ドライブギア４１が逆回転されると、ドライブギア４１と係合している第１連結コマ列２１が第１支持部１１内に引き戻される。第１連結コマ列２１の移動に伴って、柱状体が第３支持部１３内に引き戻される。引き戻された柱状体は射出部４２後方で分離される。例えば、柱状体を構成する第１連結コマ列２１はガイドローラ４０とドライブギア４１とに挟まれ、柱状体を構成する第２連結コマ列２２は重力により下方に引かれ、それにより第２連結コマ列２２と第１連結コマ列２１とは互いに離反される。離反された第１、第２連結コマ列２１，２２はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰する。収納に際しては、射出部４２から、第１支持部１１（基部１０）の内部の収納部に第２連結コマ列２２は内側に屈曲されて搬送され、第１連結コマ列２１も第２連結コマ列２２と同じ方向（内側）に屈曲されて搬送される。第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２２に略平行な状態で格納される。

周知の通りロボット分野では多くの座標系が扱われる。ワールド座標系Σgは、ロボット装置が設置された工場内床面に設定された直交３軸座標系（Ｘg、Ｙg、Ｚg）であり、観測座標系とも言い、ロボット装置はこのワールド座標系Σgに対して作業を行なう。ユーザ座標系Σuは、ロボット装置を操作するユーザを基準とした直交３軸座標系（Ｘu,Ｙu,Ｚu）である。ロボット座標系Σbは、ロボット装置の基部１０を基準とした座標系であり、ここでは第1関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１上の任意位置を原点とした直交３軸座標系である。例えば、ロボット座標系Σbにおいて、回転軸ＲＡ１上の基部１０の接地面に原点、回転軸ＲＡ１にＺb軸（鉛直軸）、Ｚb軸に直交する２軸をＸb軸、Ｙb軸に規定する。Ｘb軸はロボット装置の前後軸、Ｙb軸は左右軸を示す。

手首座標系Σwrは、ロボット装置の手首部４を基準とした直交３軸座標系である。例えば、第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４上の任意位置に設定した手首基準点を原点とし、第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４をＸwr軸（前後軸）、第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５と平行にＹwr軸（左右軸）、これら２軸に直交するＺwr軸（鉛直軸）が規定されている。手首姿勢とは、手首座標系Σwrの直交３軸各々周りの回転角として、Ｘwr軸周りの回転角（ロール角）αwr、Ｙwr軸周りの回転角（ピッチ角）βwr、Ｚwr軸周りの回転角（ヨー角）γwrとして与えられる。

手先座標系Σhは、ロボット装置のハンド装置３を基準とした直交３軸座標系であり、ハンド装置３の一対のパッド３６の間の中央位置（手先基準点という）を原点とし、第６関節部Ｊ６の旋回軸ＲＡ６と平行にＸh軸（前後軸）、Ｘh軸に直交する２軸をＹh軸、Ｚh軸が規定される。Ｙh軸はハンド装置３の左右軸、Ｚh軸はハンド装置３の上下軸を示す。手先姿勢とは、手先座標系Σhの直交３軸各々周りの回転角（Ｘh軸周りの回転角（ロール角）αh、Ｙh軸周りの回転角（ピッチ角）βh、Ｚh軸周りの回転角（ヨー角）γhとして与えられる。

ワーク座標系Σwoは、ハンド装置３が取り扱うワークに基準をおいた直交３軸座標系である。例えば、ワーク座標系Σwoにおいて、ワークの重心位置（ワーク基準点という）を原点として、第６関節部Ｊ６の旋回軸ＲＡ６と平行にＸwo軸（前後軸）、Ｘwo軸に直交する２軸をＹwo軸、Ｚwo軸が規定される。Ｙwo軸はワークの左右軸、Ｚwo軸はワークの上下軸を示す。ワーク姿勢とは、ワーク座標系Σwoの直交３軸各々周りの回転角（Ｘwo軸周りの回転角（ロール角）αwo、Ｙwo軸周りの回転角（ピッチ角）βwo、Ｚwo軸周りの回転角（ヨー角）γwoとして与えられる。

図４は、本実施形態に係るロボット装置の構成を示すブロック図である。ロボット装置は、多関節アーム機構２００とハンド装置３とを備える。動作制御装置１００の制御に従って、多関節アーム機構２００を構成する関節部Ｊ３が伸縮し、関節部Ｊ１、Ｊ２，Ｊ４−Ｊ６各々が回転され、ハンド装置３が動作される。

多関節アーム機構２００は複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５、Ｊ６を有する。複数の関節部Ｊ１−Ｊ６各々には、ステッピングモータが設けられる。これらステッピングモータの回転はドライバユニット２０１により制御される。ドライバユニット２０１は、動作制御装置１００からの位置指令値に応じたパルス信号をステッピングモータに送る。これによりステッピングモータは指令値に応じた位置まで回転する。これらステッピングモータのドライブシャフトには、一定の回転角ごとにパルスを出力するロータリエンコーダ２０２が接続されている。ロータリエンコーダ２０２から出力されたエンコードパルスは、ドライバユニット２０１のカウンタ（図示しない）で加減算される。カウンタで計数されたエンコードパルスの計数値は、ドライバユニットインターフェース１０５を介して、動作制御装置１００に入力される。

ハンド装置３は、開閉用電磁弁ドライバ３０１と、水平吸着用電磁弁ドライバ３０２と、垂直吸着用電磁弁ドライバ３０３とを備える。開閉用電磁弁ドライバ３０１は、後述のハンド操作部７０を介して入力された把持部３４の開閉指令に従って、エアチャック構造３２の電磁弁を開閉する。これにより、一対のスライダ３３が接近／離反する方向に移動される。水平吸着用電磁弁ドライバ３０２は、後述のハンド操作部７０を介して入力されたパッド３６の吸着動作のＯＮの指令に従って、把持部３４のパッド３６とエアポンプとの間に介在された正圧弁を閉じ、負圧弁をハンド操作部７０で操作者により設定された吸着強度に応じた開度で開放する。水平吸着用電磁弁ドライバ３０２は、後述のハンド操作部７０を介して入力されたパッド３６の吸着動作のＯＦＦの指令に従って、把持部３４のパッド３６とエアポンプとの間に介在された正圧弁を開放し、負圧弁を閉じる。垂直吸着用電磁弁ドライバ３０３は、後述のハンド操作部７０を介して入力された吸着パッド３８の吸着動作のＯＮの指令に従って、吸着パッド３８とエアポンプとの間に介在された正圧弁を閉じ、負圧弁をハンド操作部７０で操作者により設定された吸着強度に応じた開度で開放する。垂直吸着用電磁弁ドライバ３０３は、後述のハンド操作部７０を介して入力された吸着パッド３８の吸着動作のＯＦＦの指令に従って、吸着パッド３８とエアポンプとの間に介在された正圧弁を開放し、負圧弁を閉じる。

動作制御装置１００は、システム制御部１０１を中心として制御／データバス１０９を介して各部が接続されてなる。動作制御装置１００には、ロボット装置の着目点の位置および姿勢の変更を操作者が手動操作するための２系統のアーム操作部５０，６０が、それぞれ第１アーム操作部インターフェース１０２と第２アーム操作部インターフェース１０３とを介して接続されている。また、動作制御装置１００には、ハンド装置３の動作を操作者が操作するためのハンド操作部７０がハンド操作部インターフェース１０４を介して接続されている。

動作制御部１０６は、第１アーム操作部５０又は第２アーム操作部６０を介してユーザにより入力されたロボット装置の移動指示、回転指示に従って、制御周期Δｔ毎の関節部Ｊ１−Ｊ６各々の位置指令値を発生する。動作制御部１０６により発生された位置指令値はドライバユニットＩ／Ｆ１０５を介して、関節部Ｊ１−Ｊ６各々のドライバユニット２０１に制御周期Δｔごとに送信される。

ここでは説明の便宜上、ロボット座標系Σbを基準座標系として、手先座標系Σhを対象座標系とする。動作制御部１０６は、エンコーダ２０２の出力パルスに基づいて、関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６の関節変数（θ１、θ２、ｄ３、θ４、θ５、θ６）を計算する。関節変数は、関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５、Ｊ６の関節角度と関節部Ｊ３の伸長距離との６変数をいう。計算した関節変数（θ１、θ２、ｄ３、θ４、θ５、θ６）に基づいて、順運動学によりロボット座標系Σb上での手先座標系Σhの原点（手先基準点）の現在位置と手先姿勢とを計算する。

第１アーム操作部５０又は第２アーム操作部６０により、並進移動が指示されると、動作制御部１０６は、手先基準点の現在位置とこれらアーム操作部により入力された最終目標位置とに基づいて、予め設定された軌道計算式により、制御周期Δｔ毎の目標位置を計算する。動作制御部１０６は、並進移動開始時の手先姿勢を維持した状態で、手先基準点を現在位置から目標位置に移動するための関節変数（θ１、θ２、ｄ３、θ４、θ５、θ６）を計算し、計算した関節変数に応じた位置指令値を発生する。

第１アーム操作部５０又は第２アーム操作部６０により、手先姿勢の変更が指示されると、動作制御部１０６は、現在の手先姿勢とこれらアーム操作部により入力された最終目標姿勢とに基づいて、手先座標系ΣhのＸh軸、Ｙh軸、Ｚh軸に関する回転行列により、制御周期Δｔ毎の目標姿勢を計算する。動作制御部１０６は、並進移動開始時の手先基準点の位置を維持した状態で、手先姿勢現在の姿勢から目標姿勢に変更するための関節変数（θ１、θ２、ｄ３、θ４、θ５、θ６）を計算し、計算した関節変数に応じた位置指令値を発生する。

なお、基準座標系として他の座標系（ワールド座標系／ユーザ座標系)が選択された場合、又は対象座標系として他の座標系（手首座標系／ワーク座標系）、基準座標系と対象座標系との両方が他の座標系に選択された場合においても、上記と同様に、動作制御部１０６は、アーム操作部５０，６０の入力に基づいて、制御周期Δｔ毎の位置指令値を発生する。そのために、動作制御部１０６は基準座標系（ワールド座標系／ユーザ座標系／ロボット座標系）と対象座標系（手首座標系／手先座標系／ワーク座標系）との関係を定義する複数の同次変換行列のデータ、手首座標系ΣwrのＸwr軸、Ｙwr軸、Ｚwr軸に関する回転行列のデータ、およびワーク座標系ΣwoのＸwo軸、Ｙwo軸、Ｚwo軸に関する回転行列のデータ等を保持する。

本実施形態に係るロボット装置は、ロボットアーム機構を操作するための２系統のアーム操作部５０，６０を備える。第１アーム操作部５０は、本実施形態に係るロボット装置が提供可能な全て又はほとんどの移動回転動作を網羅する専門的知識の必要な主に専門員が使用するのに適した汎用性の高い操作部である。第２アーム操作部６０は、本実施形態に係るロボット装置が提供可能な移動回転動作のうちいくつかの移動回転動作に限定し、それらの動きと操作ボタンとの関係を固定化することにより汎用性は低いものの高い操作習熟性が期待できる操作部である。例えば、ロボットアーム機構の操作に熟練した操作者は、第１アーム操作部５０を用いて、基準座標系と対象座標系とをそれぞれ切り替えながら、効率よくロボットアーム機構を操作することが可能なものとなっている。ロボットアーム機構の操作に不慣れな習熟度の低い者は、第２アーム操作部６０を用いて容易にロボットアーム機構を操作することができる。

第１アーム操作部５０は、本実施形態に係るロボット装置が提供可能な移動回転動作を網羅するための複数のボタンを装備する。本実施形態に係るロボット装置は、以下の移動回転動作を提供する。
（１）並進移動
並進移動とは、基準座標系上での対象座標系の各軸角度差（姿勢）を維持した状態で、基準座標系に対する対象座標系の原点の相対的な位置が連続的に変化する移動を一般的には言うものであるが、ここでは対象座標系の原点が基準座標系のいずれか１軸に関する座標が変化する移動に限定的に用いるものとする。基準座標系として、ワールド座標系Σg、ユーザ座標系Σuおよびロボット座標系Σｂのうち一が、ユーザにより選択される。対象座標系として、手首座標系Σwr、手先座標系Σhおよびワーク座標系Σwoのうち一が、ユーザにより選択される。例えば、基準座標系としてロボット座標系Σb、対象座標系として手先座標系Σhが選択された場合を想定する。このとき、並進移動操作が開始されると、並進移動操作開始時のロボット座標系Σb上での手先姿勢を維持した状態で、手先がロボット座標系Σbの直交３軸の各軸に沿って移動される。なお、対象座標系として手首座標系Σwrが選択された場合、基準座標系上での手首姿勢を維持した状態で、手首が基準座標系の直交３軸のいずれか１軸に沿って移動される。また、対象座標系としてワーク座標系Σwoが選択された場合、基準座標系上でのワーク姿勢を維持した状態で、ワークが基準座標系の直交３軸の各軸に沿って移動される。
（２）並進移動の混合動作
並進移動の混合動作は、基準座標系上の直交３軸のうち１軸の並進移動に他の１又は２軸の並進移動をされる移動をいうものという。
（３）手首姿勢の変更
手首姿勢の変更とは、手首座標系Σwrの原点が基準座標系上で固定された状態で、基準座標系上で手首座標系ΣwrがそのＸwr軸周りに回転し（ロールαwr）、Ｙwr軸周りに回転し（ピッチβwr）、Ｚwr軸周りに回転（ヨーγwr）することにより手首姿勢が変更される動作をいう。手首に着目した姿勢変更は、対象座標系として手首座標系Σwrが選択された場合に行われる。
（４）手先姿勢の変更
手先姿勢の変更とは、手先座標系Σhの原点が基準座標系上で固定された状態で、基準座標系上で手先座標系ΣhがそのＸh軸周りに回転し（ロールαh）、Ｙh軸周りに回転し（ピッチβh）、Ｚh軸周りに回転（ヨーγh）することにより手先姿勢が変更される動作をいう。手先に着目した姿勢変更は、対象座標系として手先座標系Σhが選択された場合に行われる。
（５）ワーク姿勢の変更
ワーク姿勢の変更とは、ワーク座標系Σwoの原点が基準座標系上で固定された状態で、基準座標系上でワーク座標系ΣwoがそのＸwo軸周りに回転し（ロールαwo）、Ｙwo軸周りに回転し（ピッチβwo）、Ｚh軸周りに回転（ヨーγwo）することによりワーク姿勢が変更される動作をいう。ワークに着目した姿勢変更は、対象座標系としてワーク座標系Σwoが選択された場合に行われる。
（６）回転軸毎の回転動作
回転軸毎の回転動作とは、基準座標系および対象座標系に依らず、複数の関節部Ｊ１−Ｊ６がそれぞれの回転軸ＲＡ１−ＲＡ６周りに個別に正負回転する動作をいう。

これら多種動作をユーザが入力操作するための操作ボタンが第１アーム操作部５０には装備される。第１アーム操作部５０には、並進移動のための基準座標系としてワールド座標系Σg、ユーザ座標系Σuおよびロボット座標系Σbの一の座標系をユーザが任意に設定するためのボタン、上述した対象座標系として手首座標系Σwr、手先座標系Σhおよびワーク座標系Σwoのうち一をユーザが任意に設定するためのボタンが設けられる。第１アーム操作部５０には、姿勢変更のための対象座標系として手首座標系Σwr、手先座標系Σhおよびワーク座標系Σwoのうち一をユーザが任意に設定するためのボタンが設けられる。

また第１アーム操作部５０には、上記選択した対象座標系の着目点（原点）の並進移動を入力操作するための６個の操作ボタンが装備される。並進移動を入力操作するための６個の操作ボタンには、移動軸に関して基準座標系の直交３軸のいずれか、移動方向に関して各軸の正負いずれかが個々に対応つけられる。

さらに第１アーム操作部５０には、姿勢変更を入力操作するための６個の操作ボタンが装備される。姿勢変更を入力操作するための６個の操作ボタンには、回転軸に関して対象座標系の直交３軸のいずれか、回転方向に関して各軸の正負いずれかが個々に対応つけられる。

第１アーム操作部５０には、関節部Ｊ１−Ｊ６各々を個別に正負回転させるための１２個の操作ボタンが装備される。また、これら移動回転に係る操作ボタンとは別に、移動速度（回転速度）を調整するための複数の調整ボタンが装備されるかもしれない。これらボタンは物理的ボタンの実装により構成されてもよいし、タッチパネルを装備したディスプレイにより構成されていてもよいし、これらの組み合わせにより構成されてもよい。

第２アーム操作部６０は、片手で保持が可能な重量及びサイズに形成され、矩形の平面形状を備えた操作パネルに、上記ロボット装置の移動回転動作の中の限定的な移動回転動作をユーザが入力操作するための操作ボタンが装備されてなる。第２アーム操作部６０は、ロボット装置が提供可能な移動回転動作（上記の（１）−（６））のうち、並進移動（２）と手先姿勢の変更（４）とに限定した入力操作のための複数のボタンが限定的に装備されている。並進移動に関しては、基準座標系としてロボット座標系Σb、対象座標系としては手先座標系Σhに固定されている。姿勢変更に関しては、対象座標系としては並進移動と同じ手先座標系Σhに固定されている。

図５は、図４の第２アーム操作部６０の操作パネル構造を示す平面図である。第２アーム操作部６０には、ロボット座標系Σb上で手先を並進移動させるための第１操作ボタンセット（６０１−６０６）と手先姿勢を変更するための第２操作ボタンセット（６１１−６１６）とが装備されている。

具体的には、第１操作ボタンセットは、ロボット座標系Σbの直交３軸の各軸に関する正負移動を入力操作するための６個の物理的押しボタン６０１−６０６からなる。これら６個の押しボタン６０１−６０６各々には、対応する移動方向が文字（上、下、前、後、左、右）により表記されている。第２操作ボタンセットは、手先座標系Σhの直交３軸の各軸に関する正負回転を入力操作をするための６個の物理的押しボタン６１１−６１６からなる。これら６個の押しボタン各々には、対応する軸およびその軸周りの回転方向が図柄により表記されている。

第１操作ボタンセットの６個の押しボタン６０１−６０６は第２アーム操作部６０の上部に配設されている。第１操作ボタンセットの６個の押しボタン６０１−６０６のうち、ロボット座標系Σb上の前後移動に係る２個の押しボタン６０１，６０２が操作パネルの長手方向（縦方向）に並設され、左右移動に係る２個の押しボタン６０３，６０４が操作パネルの短手方向（幅方向、横方向）に並設される。つまりロボット座標系Σb上の前後左右移動に係る４個の押しボタン６０１−６０４が十字に配設される。また、ロボット座標系Σb上の上下移動に係る２個の押しボタン６０５，６０６が、４個の押しボタン６０１−６０４の右隣の領域に縦方向に並設される。押しボタン６０１，６０２は、ロボット座標系ΣbのＸh軸の正負方向にそれぞれ対応する。押しボタン６０３，６０４は、ロボット座標系ΣbのＹh軸の正負方向にそれぞれ対応する。押しボタン６０５，６０６は、ロボット座標系ΣbのＺh軸の正負方向にそれぞれ対応する。例えば、押しボタン６０１には、移動方向を表す文字「前」が表記されている。押しボタン６０１が押されている間、ハンド装置３の姿勢が維持された状態で、ハンド装置３がロボット座標系Σb上のＸh軸の正方向に既定速度で並進移動される。押しボタン６０２には、移動方向を表す文字「後」が表記されている。押しボタン６０２が押されている間、ハンド装置３の姿勢が維持された状態で、ハンド装置３がロボット座標系Σb上のＸh軸の負方向に既定速度で並進移動される。

第２アーム操作部６０の下部であって、第１操作ボタンセットの下方には、第２操作ボタンセットの６個の押しボタン６１１−６１６が配設されている。第２操作ボタンセットの６個の押しボタン６１１−６１６は手先座標系Σhの直交３軸の各軸ごとに２個ずつ、第２アーム操作部６０の幅方向に分散されている。直交３軸の各軸ごとに設けられた２個の押しボタンは第２アーム操作部６０の縦方向に配列されている。直交３軸の各軸ごとに設けられた２個の押しボタンの下方に、対応する回転軸の位置を示す絵柄６１７−６１９が表記されている。操作ボタン６１１、６１２はＸh軸周りの（＋）／（−）の回転（ロールαh）に対応する。操作ボタン６１３、６１４はＹh軸周りの（＋）／（−）の回転（ピッチβh）に対応する。操作ボタン６１５、６１６は手先座標系ΣhのＺh軸周りの（＋）／（−）の回転（ヨーγh）に対応する。例えば、押しボタン６１１が押されている間、ハンド装置３が図柄６１７に表記されたＸh軸周りに、押しボタン６１１に表記されている方向に既定速度で回転される。

第２操作ボタンセットの下方には、第２アーム操作部６０を起動するための電源ボタン６２１、第２アーム操作部６０の操作を無効にするための緊急停止ボタン６２０、第２アーム操作部６０が起動中か否かを操作者に通知するためのインジケータランプ６２３、及び操作ボタンが押されているか否かを操作者に通知するためのインジケータランプ６２４が配設されている。

図６は、図４の第２アーム操作部６０の他の操作パネル構造を示す平面図である。図５と同様に、第１操作ボタンセットを構成する６個の押しボタン６０１−６０６が第２アーム操作部６０の上部に配設されている。また、図５と同様に、第１操作ボタンセットの下方に第２操作ボタンセットを構成する６個の押しボタン６１１−６１６が配設されている。図６に示すように、第２操作ボタンセットの下方に手先座標系Σhの直交３軸の各軸の向きを示す図柄６３０が表記されている。例えば、この図柄６３０は動作対象、ここではロボット装置の手先の概形を表す。この図柄６３０で表記されている直交３軸の各軸と、各軸ごとに設けられた２個の押しボタンとは、引き出し線により関連付けされている。手先座標系Σhの直交３軸の各軸の向きを示す図柄６３０の下方には、電源ボタン６２１と緊急停止ボタン６２０とインジケータランプ６２３，６２４が配設されている。１つの図柄６３０で、手先座標系Σhの直交３軸の各軸の向きを示すことで、操作者は各軸の位置関係をより簡易に理解することができるため、回転操作の操作容易性の向上が実現される。

図７は、図４の第２アーム操作部６０の他の操作パネル構造を示す平面図である。ここでは、第２アーム操作部６０は、ロボット装置が提供可能な移動回転動作（上記の（１）−（６））のうち、並進移動（２）と回転軸毎の回転動作（６）とだけを操作者が入力するための複数のボタンが装備されている。この並進移動において、基準座標系はロボット座標系Σb、対象座標系は手先座標系Σhに固定されている。

第２アーム操作部６０には、ロボット座標系Σb上で手先を並進移動させるための第１操作ボタンセットと、手首３軸各々を直接回転させるための第２操作ボタンセットとが装備されている。図５と同様に、第１操作ボタンセットを構成する６個の押しボタン６０１−６０６が第２アーム操作部６０の上部に配設されている。第１操作ボタンセットの下方に、第２操作ボタンセットが配設されている。第２操作ボタンセットの下方には、電源ボタン６２１と緊急停止ボタン６２０とインジケータランプ６２３，６２４が配設されている。図７に示す他の操作パネル構造において、第２操作ボタンセットは、手首３軸の各軸に関する正負回転を入力操作をするための６個の物理的押しボタン６４１−６４６からなる。これら６個の押しボタン６４１−６４６各々には、対応する軸およびその軸周りの回転方向が図柄により表記されている。６個の押しボタン６４１−６４６は、手首３軸の各軸ごとに２個ずつ、第２アーム操作部６０の幅方向に分散されている。手首３軸の各軸ごとに設けられた２個の押しボタンは第２アーム操作部６０の縦方向に分散されている。手首３軸の各軸ごとに設けられた２個の押しボタンの下方に、対応する回転軸の位置を示す図柄６４７−６４９が表記されている。操作ボタン６４１、６４２は第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４周りの（＋）／（−）の回転に対応する。操作ボタン６４３、６４４は第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５周りの（＋）／（−）の回転に対応する。操作ボタン６４５、６４６は第６関節部Ｊ６の回転軸ＲＡ６周りの（＋）／（−）の回転に対応する。例えば、押しボタン６４１が押されている間、手首部４及びハンド装置３は第４関節部Ｊ４と共に、回転軸ＲＡ４周りに押しボタン６４１に表記されている方向に既定速度で回転される。

図８は、図４のハンド操作部７０の操作パネル構造を示す平面図である。ハンド操作部７０には、その上部にハンド装置３の一対の把持部３４を開閉するための複数の操作ボタン７０１、７０２がハンド操作部７０の幅方向に分散して配置されている。これら操作ボタン７０１，７０２には、開閉が文字により表記されている。複数の操作ボタン７０１，７０２の下方には、把持部３４のパッド３６の吸着動作をＯＮ／ＯＦＦするための複数の操作ボタン７１１，７１２がハンド操作部７０の幅方向に分散して配置されている。これら操作ボタン７１１、７１２には、それぞれ「ＯＮ」、「ＯＦＦ」が文字により表記されている。複数の操作ボタン７１１，７１２の隣には、把持部３４のパッド３６の吸着動作の吸着力を操作者が任意に選択するための複数の選択ボタン７１３，７１４、７１５が配置されている。複数の選択ボタン７１３，７１４、７１５は、ハンド操作部７０の幅方向に分散されている。複数の選択ボタン７１３，７１４，７１５には、吸着力の強さを表す文字（「強」、「中」、「弱」）がそれぞれ表記されている。複数の操作ボタン７１１，７１２の下方には、吸着パッド３８の吸着動作をＯＮ／ＯＦＦするための複数の操作ボタン７２１，７２２がハンド操作部７０の幅方向に分散して配置されている。これら操作ボタン７２１、７２２には、それぞれ「ＯＮ」、「ＯＦＦ」が文字により表記されている。複数の操作ボタン７２１，７２２の隣には、吸着パッド３８の吸着動作の吸着力を操作者が任意に選択するための複数の選択ボタン７２３，７２４、７２５が配置されている。複数の選択ボタン７２３，７２４、７２５は、ハンド操作部７０の幅方向に分散されている。複数の選択ボタン７２３，７２４，７２５には、吸着力の強さを表す文字（「強」、「中」、「弱」）がそれぞれ表記されている。複数の操作ボタン７２１，７２２の下方には、ハンド操作部７０を起動するための電源ボタン７３１、ハンド操作部７０の操作を無効にするための緊急停止ボタン７３０、ハンド操作部７０が起動中か否かを操作者に通知するためのインジケータランプ７３３、及び操作ボタンが押されているか否かを操作者に通知するためのインジケータランプ７３４が配設されている。

上述したようにロボット装置のアーム機構に関する移動回転動作から選択された限定的な動作の入力操作に限定した第２アーム操作部６０を、全動作の入力操作を網羅した第１アーム操作部５０とは別体で設けたことにより、操作者が自身の操作習熟の程度に応じて操作部を選択的に使用することができる。

第２アーム操作部６０では、並進移動の基準座標系、対象座標系をロボット座標系、手先座標系に設定し、それらを操作ボタンに対して固定化させたこと、さらに姿勢変更の対象座標系を並進移動の対象座標系と同じ手先座標系に設定したことにより、それら座標系の方向はアーム機構及びハンド部の形状等から非常にわかり易く、アーム機構及びハンド部の上下・左右・前後を視認しながらそれに応じて入力操作をすることができ、それは他の座標系に比べて動作予測性が高いといえ、操作を短期間のうちに上達させる事が可能となる。

また第２アーム操作部６０では対象動作ごとに独立した物理的な押しボタンを装備させることにより、その構造上、２又はそれ以上の動作を混合して同時に入力操作をすることを回避させることができ、意図した動作と異なる不測の動作が実行されることによる煩雑さを解消する事ができる。それは、並進移動の６個の押しボタンにはそれぞれ対応する移動方向を文字により表記し、姿勢変更の６個の押しボタンにはそれぞれ対応する回転方向を図柄により表記したことにより、さらに向上し得る。

並進移動に係る６個の押しボタンを操作部の上部に、姿勢変更にかかる６個の押しボタンを操作部の下部にそれぞれ分離して配設したこと、そして並進移動に係る６個の押しボタンのうち前後左右移動に係る４個の押しボタンを十字に配置し、上下移動に係る２個の押しボタンを４個の押しボタンの隣に配置し、さらに姿勢変更に係る６個の押しボタンを直交３軸の回転軸ごとに並設し、このようなボタン配置は操作パネルを視認することなく指先の触覚により、ボタンを識別する事が容易になり、アーム機構及びハンド部から視点を動かすことなく正確な入力操作を実現する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

５０…第１アーム操作部、６０…第２アーム操作部、７０…ハンド操作部、１００…制御装置、１０１…システム制御部、１０２…第１アーム操作部インターフェース、１０３…第２アーム操作部インターフェース、１０４…ハンド操作部インターフェース、１０５…ドライバユニットインターフェース、１０６…動作制御部。

Claims (8)

1. 基部から順番に配設された第１，第２，第３の関節部と、手首部を構成する第４，第５，第６の関節部とを有し、先端に手先効果器を装備可能なロボットアーム機構と、
   前記手先効果器の移動及び姿勢変更について操作者が入力操作をするための操作部と、
   前記操作部を介した入力操作に従って前記関節部の駆動を制御する制御部とを具備し、
   前記操作部には、前記ロボットアーム機構のロボット座標系上での前記手先効果器の姿勢が固定された状態で前記手先効果器が前記ロボット座標系の直交３軸の各軸に沿って正負に移動する並進動作の操作に関する第１操作ボタンセットと、前記ロボット座標系上での前記手先効果器の手先座標系の原点位置が固定した状態で前記手先座標系の直交３軸の各軸を回転中心として前記手先効果器が正負に回転する姿勢変更動作の操作に関する第２操作ボタンセットとが前記ロボットアーム機構の移動回転に係る動作入力操作手段として限定的に装備され、
   前記ロボット座標系は、前記第１関節部の回転軸とそれに直交する２軸とからなる直交３軸座標系であり、
   前記手先座標系は、前記第６関節部の回転軸とそれに直交する２軸とからなる直交３軸座標系である、
   ことを特徴とするロボット装置。
2. 前記並進移動に加えて前記並進移動以外の他の移動と前記姿勢変更に加えて前記姿勢変更以外の他の姿勢変更とについて操作者が入力操作をするための他の操作部をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
3. 前記第１操作ボタンセットは、前記ロボット座標系の直交３軸の各軸に関する正負移動を入力操作するための６個の物理的押しボタンからなることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
4. 前記第２操作ボタンセットは、前記手先座標系の直交３軸の各軸に関する正負回転を入力操作をするための６個の物理的押しボタンからなることを特徴とする請求項３記載のロボット装置。
5. 前記第１操作ボタンセットの６個の押しボタンにはそれぞれ対応する移動方向が文字により表記され、前記第２操作ボタンセットの６個の押しボタンにはそれぞれ対応する回転方向が図柄により表記されることを特徴とする請求項４記載のロボット装置。
6. 前記第１操作ボタンセットの６個の押しボタンは前記操作部の上部に配設され、前記第１操作ボタンセットの６個の押しボタンのうち前記ロボット座標系上の前後左右移動に係る４個の押しボタンが十字に近接配置され、前記ロボット座標系上の上下移動に係る２個の押しボタンが前記４個の押しボタンの隣に近接配置され、
   前記第２操作ボタンセットの６個の押しボタンは前記操作部の下部に配設され、前記第２操作ボタンセットの６個の押しボタンは前記手先座標系の直交３軸の各軸ごとに近接配置されることを特徴とする請求項５記載のロボット装置。
7. 前記複数の関節部の個別入力操作ボタンセット、前記第１、第２操作ボタンセット、前記第１操作ボタンセットとは異なる座標系の直交３軸の各軸に沿って前記手先効果器が正負に移動する動作に関するボタンセット、前記第２操作ボタンセットとは異なる座標系の直交３軸の各軸を回転中心として前記手先効果器が正負に回転する動作に関するボタンセットが装備された他の操作部がさらに具備されることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
8. 前記第１関節部は前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転のための関節部であり、前記第２関節部は前記第１軸に直交する第２軸回りの曲げ回転のための関節部であり、前記第３関節部は前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮のための関節部であることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。

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