JP7283767B2 - スレーブアームの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、スレーブアームの制御装置に関する。

従来、マニピュレータ制御システムが知られている（特許文献１参照）。

特開平１－３１０８７３号公報

特許文献１の発明によれば、スレーブアームのコントローラーとして動作する、マスターアームと、ジョイスティックとを操作者が適宜に切り替えて用いて、スレーブアームの動作を制御することができる。

ところで、このようなマスター・スレーブ型のコントローラーにおいては、一般的にスレーブアームの大きさに比して、マスター側のコントローラー（たとえばマスターアーム）の大きさは小さい。そのため例えばスレーブアームを１ｃｍ移動させたい場合には、操作者はマスターアームを数ｍｍの単位で操作することが求められる。

このように、マスター・スレーブ型のコントローラーは、操作者の動きに追従するので直感的な操作ができるためアバウトな位置決め操作をする場合に向く一方で、厳密な位置合わせをする際には非常に繊細な操作を操作者に求めるという課題を有している。

しかしながら、特許文献１の発明においては、単に異なる操作手段を操作者が適宜に切り替えて用いることができるにとどまり、厳密な位置合わせをする際には非常に繊細な操作を操作者に求めるという課題を解決することはできない。

そこで本発明は、厳密な位置合わせが求められる場合においても、簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できるスレーブアームの制御装置を提供することを目的とする。

本発明のスレーブアームの制御装置は、
スレーブアームをマスターアームの動きに追従して動くように制御する、スレーブアームの制御装置において、
前記マスターアームを有するメインコントローラーと、複数の操作部を有するサブコントローラーと、を備え、
前記メインコントローラーは、前記スレーブアームを前記マスターアームの動きに追従して動くように制御する第１動作制御部を有し、
前記マスターアームは、相互に関節でつながれた複数のリンクを含んで構成され、
前記サブコントローラーは、
前記サブコントローラーに対する操作に従って、前記スレーブアームの先端部を所定の方向に間欠的に移動させるように制御する第２動作制御部と、
一対の第１操作部と、該第１操作部の一方と他方とを結ぶ第１線分の向きを認識する操作部向き認識部と、を有し、
前記操作部向き認識部は、前記第１線分の向きが垂直よりも水平に近い第１状態と、該第１線分の向きが水平よりも垂直に近い第２状態とを認識し、
前記第２動作制御部は、前記操作部向き認識部の認識結果に基づいて、前記サブコントローラーが前記第１状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を所定の基準面に対して奥行方向に向けて間欠的に移動させるように制御し、
前記サブコントローラーが前記第２状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を前記基準面における上下方向に向けて間欠的に移動させるように制御する
ことを特徴とする。

本発明によれば、第２動作制御部により、サブコントローラーに対する操作に従って、スレーブアームの先端部が所定の方向に間欠的に移動するように制御される。

これにより、マスターアームのみでスレーブアームを操作する場合に比して、多様な動作を簡便にスレーブアームにさせることができる。

また、操作部向き認識部により一対の第１操作部の一方と他方とを結ぶ第１線分の向きが認識される。

そして、第２動作制御部により、第１線分の向きが垂直よりも水平に近い第１状態にある場合には、第１操作部への操作に従ってスレーブアームの先端部が所定の基準面に対して奥行方向に向けて移動するように制御される。

また、第２動作制御部により、第１線分の向きが水平よりも垂直に近い第２状態にある場合には、第１操作部への操作に従ってスレーブアームの先端部が所定の基準面における上下方向に向けて移動するように制御される。

すなわち、一対の第１操作部の向きと、スレーブアームの先端部の移動方向の向きとを一致させることができるので、操作者はサブコントローラーを用いて直感的にスレーブアームの動作を制御することができる。

また、２つの操作部で、奥行方向の奥側及び手前側と、上下方向の上側及び下側の４つの側にスレーブアームの先端部が移動するように制御できるので、その操作は簡便である。

このように本発明によれば、厳密な位置合わせが求められる場合においても、簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できる。

本発明のスレーブアームの制御装置において、
前記スレーブアームは先端部にカメラを有しており、
前記カメラからの映像を表示する表示部を備え、
前記第２動作制御部は、前記操作部向き認識部の認識結果に基づいて、
前記サブコントローラーが前記第１状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を前記表示部に表示された前記映像に対して奥行方向に向けて間欠的に移動させるように制御し、
前記サブコントローラーが前記第２状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を前記表示部に表示された前記映像における上下方向に向けて間欠的に移動させるように制御する
ことが好ましい。

スレーブアームが遠隔地にある場合に、操作者はスレーブアームが有するカメラからの映像を見ながら、スレーブアームに対する操作を行うことが考えられる。この場合には、カメラから見える方向と、サブコントローラーを操作した際にスレーブアームが移動する方向とが一致していることが望ましい。

本発明によれば、表示部により、スレーブアームが先端部に有するカメラからの映像が表示される。

そして、第２動作制御部により、第１線分の向きが垂直よりも水平に近い第１状態にある場合には、第１操作部への操作に従ってスレーブアームの先端部が表示部に表示された映像に対して奥行方向に向けて移動するように制御される。

また、第２動作制御部により、第１線分の向きが水平よりも垂直に近い第２状態にある場合には、第１操作部への操作に従ってスレーブアームの先端部が表示部に表示された映像における上下方向に向けて移動するように制御される。

すなわち、一対の第１操作部の向きと、表示部に表示された映像中のスレーブアームの先端部の移動方向の向きとを一致させることができるので、操作者は表示部の映像を見ながらサブコントローラーを用いて直感的にスレーブアームの動作を制御することができる。

このように本発明によれば、厳密な位置合わせが求められる場合においても、表示部の映像を見ながら簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できる。

本発明のスレーブアームの制御装置において、
前記マスターアームは、該マスターアームの前記関節を駆動させるアクチュエーターを有し、
前記第２動作制御部は、前記操作部向き認識部の認識結果に基づいて、
前記サブコントローラーが前記第１状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記マスターアームの前記先端部を所定の基準面に対して奥行方向に向けて間欠的に移動させるように前記アクチュエーターを制御し、
前記サブコントローラーが前記第２状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記マスターアームの前記先端部を前記基準面における上下方向に向けて間欠的に移動させるように前記アクチュエーターを制御する
ことが好ましい。

マスターアームと、サブコントローラーとを適宜に切り替えて用いて、スレーブアームの動作を制御する場合に、サブコントローラーによる操作内容をスレーブアームのみに反映した場合は、スレーブアームの状態とマスターアームの状態とが不一致になる。そのため、次にマスターアームを用いた制御を開始しようとしたときに、直感的にスレーブアームの制御ができない不都合を生じさせる。

そのような不都合を生じさせないためには、サブコントローラーによる操作内容をマスターアーム、サブコントローラー双方に反映させることが望ましい。

本発明によれば、マスターアームは、マスターアームの関節を駆動させるアクチュエーターを有している。そして、第２動作制御部により、サブコントローラーに対して行われた操作が、アクチュエーターを介してマスターアームに反映される。

スレーブアームは、マスターアームの動きに追従して動くように制御されるように構成されているので、マスターアームに反映された操作は、そのままスレーブアームにも反映され、結果として、スレーブアームの状態とマスターアームの状態とが一致することとなり、上記のような不都合を生じさせない。

このように本発明によれば、厳密な位置合わせが求められる場合においても、スレーブアームの状態とマスターアームの状態とを一致させながら、簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できる。

本発明のスレーブアームの制御装置において、
前記サブコントローラーは、
一対の第２操作部を有し、
前記一対の第２操作部は、該第２操作部の一方と他方とを結ぶ第２線分が前記サブコントローラーの平面視において前記第１線分と直角に交わる位置に配置されており、
前記操作部向き認識部は、前記第２線分の向きが垂直よりも水平に近い第３状態と、該第２線分の向きが水平よりも垂直に近い第４状態とを認識し、
前記第２動作制御部は、前記操作部向き認識部の認識結果に基づいて、
前記サブコントローラーが前記第３状態にある場合には、前記第２操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を所定の基準面における左右方向に向けて間欠的に移動させるように制御し、
前記サブコントローラーが前記第４状態にある場合には、前記第２操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を前記基準面における上下方向に向けて間欠的に移動させるように制御する
ことが好ましい。

本発明によれば、サブコントローラーは一対の第２操作部を有している。なお一対の第２操作部は、第２操作部の一方と他方とを結ぶ第２線分がサブコントローラーの平面視において第１線分と直角に交わる位置に配置されている。

また、操作部向き認識部により第２線分の向きが認識される。

そして、第２動作制御部により、第２線分の向きが垂直よりも水平に近い第３状態にある場合には、第２操作部への操作に従ってスレーブアームの先端部が所定の基準面における左右方向に向けて移動するように制御される。

また、第２動作制御部により、第２線分の向きが水平よりも垂直に近い第４状態にある場合には、第２操作部への操作に従ってスレーブアームの先端部が所定の基準面における上下方向に向けて移動するように制御される。

すなわち、一対の第２操作部の向きと、スレーブアームの先端部の移動方向の向きとを一致させることができるので、操作者はサブコントローラーを用いて直感的にスレーブアームの動作を制御することができる。

また、４つの操作部で、奥行方向の奥側及び手前側と、上下方向の上側及び下側と、左右方向の左側及び右側の６つの側にスレーブアームの先端部が移動するように制御できるので、その操作は簡便である。

このように本発明によれば、厳密な位置合わせが求められる場合においても、奥行方向の奥側及び手前側と、上下方向の上側及び下側と、左右方向の左側及び右側の６つの側に簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できる。

本発明のスレーブアームの制御装置において、
前記第２動作制御部は、いずれかの前記操作部による操作が継続している間は、所定の周期により繰り返して前記先端部を間欠的に移動させるように制御する
ことが好ましい。

本発明によれば、第２動作制御部により、いずれかの操作部による操作が継続している間は、所定の周期により繰り返して先端部が間欠的に移動するように制御される。

これにより、サブコントローラーを用いて、同一方向に向けて複数回連続して間欠的な移動をスレーブアームの先端部にさせたい場合には、当該方向に位置する操作部の操作を継続（例えば押したままに）すればよいので、操作は簡便である。

このように本発明によれば、厳密な位置合わせが求められる場合においても、より簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できる。

本発明のスレーブアームの制御装置において、
前記第２動作制御部が前記スレーブアームの前記先端部を間欠的に移動させるように制御するときの、該先端部の一回分の移動量を設定する移動量設定部を備え、
前記移動量設定部は、前記第２動作制御部による前記先端部を間欠的に移動させる制御が予め定められた所定の期間中に連続して予め定められた所定の回数行われた場合には、前記移動量を現在の設定値より小さな値に変更する
ことが好ましい。

１回の間欠的な移動で移動する距離が、位置合わせをしたい対象物とスレーブアームの先端部の位置のずれの距離よりも大きい場合、何度間欠的な移動を繰り返しても正しく位置合わせをすることができない。

このような場合には、１回の間欠的な移動で移動する量を小さくすることが望ましい。

本発明によれば、第２動作制御部による先端部を間欠的に移動させる制御が予め定められた所定の期間中に連続して予め定められた所定の回数行われた場合には、移動量設定部により、間欠的に移動させるときの一回分の移動量の値が現在の設定値より小さな値に自動的に変更される。

これにより、より厳密な位置合わせを簡便に行うことができる。

このように本発明によれば、厳密な位置合わせが求められる場合においても、より簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できる。

本発明のスレーブアームの制御装置において、
前記スレーブアームは先端部に、把持対象物を挟み込んで把持する把持部を有しており、
前記サブコントローラーは、把持部操作部を有し、
前記把持部操作部は、該把持部操作部に対する圧力を感知するセンサーを含んで構成され、
前記第２動作制御部は、前記センサーに対する圧力の強さに応じて、前記把持部が前記把持対象物を挟み込む動作の圧力又は速度を制御する
ことが好ましい。

本発明によれば、サブコントローラーが有する把持部操作部の圧力センサーにより圧力が感知されて、第２動作制御部によりセンサーに対する圧力の強さに応じて、スレーブアームが有する把持部が把持対象物を挟み込む動作の圧力又は速度が制御される。

これにより操作者は、スレーブアームが有する把持部に対しても直感的な操作が可能である。

このように本発明によれば、厳密な位置合わせと把持動作とが求められる場合においても、簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できる。

本発明のスレーブアームの制御装置の全体像を示すイメージ図。 本発明のスレーブアームの制御装置の全体像を示すブロック図。 本発明のスレーブアームの制御装置のサブコントローラーを示すイメージ図。 本発明のスレーブアームの制御装置の処理内容を示すフローチャート。 本発明のスレーブアームの制御装置の表示部の表示内容を示すイメージ図。

＜スレーブアームの制御装置の構成＞
まず図１、図２及び図３を用いて、本実施形態のスレーブアームの制御装置の構成について説明する。なお同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略することがある。

本実施形態のスレーブアームの制御装置は、スレーブアーム７１０をマスターアーム１３０の動きに追従して動くように制御する、スレーブアーム７１０の制御装置であり、メインコントローラー１０と、サブコントローラー３０を含んで構成される。メインコントローラー１０とスレーブアーム７１０との間は例えば無線通信により相互に通信可能に接続され、メインコントローラー１０とサブコントローラー３０との間は例えばケーブルにより相互に通信可能に接続されるが、それに限定されず任意の通信手段が用いられてよい。

メインコントローラー１０は、メインコントローラー制御部１１０と、マスターアーム１３０と、を含んで構成される、例えばロボット７０に搭載されたスレーブアーム７１０の遠隔操作装置である。メインコントローラー１０は、表示部１５０を備えていてもよい。

メインコントローラー制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算処理装置、メモリ、及びＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）デバイスなどにより構成されている。メインコントローラー制御部１１０は、所定のプログラムを読み込んで実行することにより例えば第１動作制御部１１１として機能する。

第１動作制御部１１１は、スレーブアーム７１０をマスターアーム１３０の動きに追従して動くように制御する。

マスターアーム１３０は、相互にマスターアーム関節１３１でつながれた複数のマスターアームリンク１３３を含んで構成される。あるいはさらにマスターアーム１３０は、マスターアーム関節１３１を駆動させるマスターアームアクチュエーター１３５を有している。

表示部１５０は、スレーブアーム７１０が先端部に有するカメラからの映像を表示する、例えばヘッドマウントディスプレイであるが、卓上型等の複数人が同時に見ることのできるディスプレイ装置であってもよい。

サブコントローラー３０は、サブコントローラー制御部３１０と、一対の第１操作部３３０と、を含んで構成される、スレーブアーム７１０の遠隔操作装置である。サブコントローラー３０はさらに、一対の第２操作部３５０と、把持部操作部３７０と、を備えている。

サブコントローラー制御部３１０は、ＣＰＵ等の演算処理装置、メモリ、及びＩ／Ｏデバイスなどにより構成されている。サブコントローラー制御部３１０は、所定のプログラムを読み込んで実行することにより例えば第２動作制御部３１１、操作部向き認識部３１３、移動量設定部３１５として機能する。

第２動作制御部３１１は、サブコントローラー３０に対する操作に従って、スレーブアーム７１０の先端部を所定の方向に間欠的に移動させるように制御する。

また第２動作制御部３１１は、把持部操作部３７０に対する圧力を感知するセンサーに対する圧力の強さに応じて、スレーブアーム７１０の先端部ＴＡに設けられた把持部７１９が把持対象物を挟み込む動作の圧力又は速度を制御するように構成される。

操作部向き認識部３１３は、一対の第１操作部３３０の一方と他方とを結ぶ第１線分Ｌ１の向きを認識する、例えばジャイロセンサ―である。あるいはさらに操作部向き認識部３１３は、一対の第２操作部３５０の一方と他方とを結ぶ第２線分Ｌ２の向きを認識するように構成される。

移動量設定部３１５は、第２動作制御部３１１がスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを間欠的に移動させるように制御するときの、先端部ＴＡの一回分の移動量を設定する。

第１操作部３３０は、例えばサブコントローラー３０の上面に設けられた２つのボタンである。

第２操作部３５０は、例えばサブコントローラー３０の上面に設けられた２つのボタンであり、第２操作部３５０の一方（３５０Ａ）と他方（３５０Ｂ）とを結ぶ第２線分Ｌ２がサブコントローラー３０の平面視（図３においては上方から見た場合。）において第１線分Ｌ１と直角に交わる位置に配置されている。

把持部操作部３７０は、圧力を感知するセンサーを含んで構成される。把持部操作部３７０は、サブコントローラー３０による操作を妨げない限りにおいて、サブコントローラー３０の任意の箇所に設けられてよい。

本実施形態のスレーブアームの制御装置の制御対象となるスレーブアーム７１０は、例えばクローラ等により任意の方向に移動可能なロボット７０に設けられている。

スレーブアーム７１０は、相互にスレーブアーム関節７１１でつながれた複数のスレーブアームリンク７１３と、スレーブアーム関節７１１を駆動させるスレーブアームアクチュエーター７１５を有している。あるいはさらにスレーブアーム７１０は、カメラ７１７と、把持部７１９と、を含んでいる。スレーブアーム７１０は、マスターアーム１３０と同じ動作をすることができるように構成されている。

カメラ７１７は、スレーブアーム７１０の先端部ＴＡからの映像を撮像し、表示部１５０に送信する。

把持部７１９は、スレーブアーム７１０の先端部ＴＡに設けられ、把持対象物を挟み込んで把持するように構成された、例えばロボットハンドである。

＜処理の概要＞
次に、図４及び図５を参照して、スレーブアームの制御装置による一連の処理について説明する。図５は、把持対象Ｏｂであるバルブが表示部１５０に表示されている状態を示している。なお、マスターアーム１３０を用いたスレーブアーム７１０の制御には周知の手法が用いられてよいので、サブコントローラー３０によるスレーブアーム７１０の制御を中心に説明する。

＜操作部向き認識処理＞
処理を開始すると、操作部向き認識部３１３が、第１操作部及び第２操作部の向きを認識する（図４／Ｓ１１０）。

すなわち例えば操作部向き認識部３１３は、サブコントローラー３０の図５におけるＹＺ方向の傾きを認識して、当該認識結果に基づいて、一対の第１操作部３３０の一方（３３０Ａ）と他方（３３０Ｂ）とを結ぶ第１線分Ｌ１の向きが垂直よりも水平に近い第１状態にあるか、第１線分Ｌ１の向きが水平よりも垂直に近い第２状態にあるかを認識する。例えば図３の状態においては、第１線分Ｌ１の向きが水平であるので、操作部向き認識部３１３は第１状態にあると認識する。なお操作部向き認識部３１３は、第１線分Ｌ１の向きが水平よりも垂直に近い第２状態にある場合には、一対の第１操作部３３０の一方（３３０Ａ）と他方（３３０Ｂ）のいずれが相対的に上方又は下方にあるのかを併せて認識する。

同様に、操作部向き認識部３１３は、サブコントローラー３０のＸＹ方向の傾きを認識して、当該認識結果に基づいて、一対の第２操作部３５０の一方（３５０Ａ）と他方（３５０Ｂ）とを結ぶ第２線分Ｌ２の向きが垂直よりも水平に近い第３状態にあるか、第２線分Ｌ２の向きが水平よりも垂直に近い第４状態にあるかを認識する。例えば図３の状態においては、第２線分Ｌ２の向きが水平であるので、操作部向き認識部３１３は第３状態にあると認識する。なお操作部向き認識部３１３は、第２線分Ｌ２の向きが水平よりも垂直に近い第４状態にある場合には、一対の第２操作部３５０の一方（３５０Ａ）と他方（３５０Ｂ）のいずれが相対的に上方又は下方にあるのかを併せて認識する。

また操作部向き認識部３１３は、当該認識を非常に短い周期（例えば１０ミリ秒に１回など）で繰り返し行う。

＜第２動作制御処理＞
第２動作制御部３１１は、一対の第１操作部３３０（３３０Ａ、３３０Ｂ）及び一対の第２操作部３５０（３５０Ａ、３５０Ｂ）の何れかに対する操作が行われたときにスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを所定の基準面における所定の方向に向けて間欠的に移動させるように制御する。

なお、所定の基準面とは、例えば表示部１５０に表示された映像ＶのＸＹ方向の２次元に対応する面Ｐである。

すなわち例えば第２動作制御部３１１は、サブコントローラー３０が第１状態にある場合（図４／Ｓ２００：ＣＡＳＥ１）には、第１操作部３３０への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを奥行方向であるＺ方向に向けて間欠的に移動させる（図４／Ｓ２１０）。

より具体的には、第１操作部の一方（３３０Ａ）への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖに対して奥行方向の奥側Ｚ１に向けて間欠的に移動させるように制御し、第１操作部の他方（３３０Ｂ）への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖに対して奥行方向の手前側Ｚ２に向けて間欠的に移動させるように制御する。

同様に第２動作制御部３１１は、サブコントローラー３０が第２状態にある場合（図４／Ｓ２００：ＣＡＳＥ２）には、第１操作部３３０への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを上下方向であるＹ方向に向けて間欠的に移動させる（図４／Ｓ２３０）。

より具体的には、例えば第１操作部３３０の一方（３３０Ａ）が他方（３３０Ｂ）よりも相対的に上方にある場合には、第１操作部の一方（３３０Ａ）への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖにおける上側Ｙ１に向けて間欠的に移動させるように制御し、第１操作部の他方（３３０Ｂ）への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖにおける下側Ｙ２に向けて間欠的に移動させるように制御する。

また第２動作制御部３１１は、サブコントローラー３０が第３状態にある場合（図４／Ｓ３００：ＣＡＳＥ３）には、第２操作部３５０への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを左右方向であるＸ方向に向けて間欠的に移動させる（図４／Ｓ３１０）。

より具体的には、第２操作部の一方（３５０Ａ）への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖに対して左側Ｘ１に向けて間欠的に移動させるように制御し、第２操作部の他方（３５０Ｂ）への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖに対して右側Ｘ２に向けて間欠的に移動させるように制御する。

同様に第２動作制御部３１１は、サブコントローラー３０が第４状態にある場合（図４／Ｓ３００：ＣＡＳＥ４）には、第２操作部３５０への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを上下方向であるＹ方向に向けて間欠的に移動させる（図４／Ｓ３３０）。

より具体的には、例えば第２操作部３５０の一方（３５０Ａ）が他方（３５０Ｂ）よりも相対的に上方にある場合には、第２操作部の一方（３５０Ａ）への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖに対して上側Ｙ１に向けて間欠的に移動させるように制御し、第２操作部の他方（３５０Ｂ）への操作に従ってスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖに対して下側Ｙ２に向けて間欠的に移動させるように制御する。

なお第２動作制御部３１１は、いずれかの操作部（３３０Ａ、３３０Ｂ、３５０Ａ、３５０Ｂ）が例えば押下されたままであるなど、操作部（３３０Ａ、３３０Ｂ、３５０Ａ、３５０Ｂ）に対する操作が継続している間は、所定の周期により繰り返して先端部ＴＡを間欠的に移動させるように制御する。

すなわち例えば、第１状態である場合に、第１操作部の一方が押下されたままの状態であれば、スレーブアーム７１０の先端部ＴＡを表示部１５０に表示された映像Ｖに対して奥行方向の奥側Ｚ１に向けて所定の周期により繰り返して間欠的に移動させるように制御する。所定の周期とは、例えば１秒間に数回であり、当該周期は任意の値に設定が可能である。

また、第２動作制御部３１１はサブコントローラー３０に対する操作に応じてマスターアーム１３０の先端部を間欠的に移動させるようにマスターアームアクチュエーター１３５を制御し、マスターアームを介してスレーブアームを間欠的に移動させるように構成される。

すなわち例えば第２動作制御部３１１は、サブコントローラー３０が第１状態にある場合には、第１操作部３３０への操作に従ってマスターアーム１３０の先端部を表示部１５０に表示された映像Ｖに対して奥行方向に向けて間欠的に移動させるようにマスターアームアクチュエーター１３５を制御する。サブコントローラー３０が第２状態、第３状態、第４状態にある場合にも第２動作制御部３１１は、マスターアーム１３０の先端部をサブコントローラー３０の向きに応じた方向に向けて間欠的に移動させるようにマスターアームアクチュエーター１３５を制御する。

当該制御に伴って、マスターアーム１３０が動作するので、スレーブアーム７１０の各スレーブアームアクチュエーター７１５は、当該動作に追随して動くように第１動作制御部１１１により制御される。

＜移動量設定処理＞
移動量設定部３１５は、第２動作制御部３１１がスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを間欠的に移動させるように制御している間（図４／Ｓ２１０、Ｓ２３０、Ｓ３１０、Ｓ３３０）に、スレーブアーム７１０の先端部ＴＡの一回分の移動量を設定する移動量設定処理を行うように構成される。

より具体的には、例えば第１操作部の一方（３３０Ａ）を１回押下し、第２操作部の一方（３５０Ａ）を２回押下し・・・などと、スレーブアーム７１０の位置合わせのための操作部（３３０、３５０）による操作が複数回にわたって連続して行われたことにより、第２動作制御部３１１によるスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを間欠的に移動させる制御が連続して所定回数（例えば３回、５回など）行われた場合には、移動量設定部３１５は、移動量を設定値の初期値（例えば５ｍｍなど）より小さな値（例えば３ｍｍなど）に変更する。

あるいはさらに多くの所定回数（例えば１０回など）連続して、第２動作制御部３１１によるスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを間欠的に移動させる制御が行われた場合には、移動量設定部３１５は、当該移動量をさらに小さな値（例えば１ｍｍなど）に変更するなど、第２動作制御部３１１による先端部ＴＡを間欠的に移動させる制御が予め定められた所定の期間中に連続して予め定められた所定の回数行われた場合に、先端部ＴＡの移動量を現在の値より小さな値にする制御を繰り返し行ってもよい。

なお移動量設定部３１５は、第２動作制御部３１１がスレーブアーム７１０の先端部ＴＡを間欠的に移動させる制御が一定期間（例えば数秒など。）行われない場合、すなわちいずれかの操作部（３３０Ａ、３３０Ｂ、３５０Ａ、３５０Ｂ）による操作が一定期間行われない場合に、移動量を初期値に再設定する。

以上説明してきたように、本発明によれば、厳密な位置合わせが求められる場合においても、簡便かつ直感的にスレーブアームの動作を制御できるスレーブアームの制御装置を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

例えばサブコントローラー制御部３１０の機能の一部または全部が、メインコントローラー制御部１１０により実行されてもよい。サブコントローラー制御部３１０の機能の全部がメインコントローラー制御部１１０により実行される場合には、サブコントローラー制御部３１０は省略されてもよい。

あるいは例えば上記においては、サブコントローラー３０による操作がマスターアーム１３０を介してスレーブアーム７１０に反映される構成について説明したが、これに限定されない。すなわち例えば、サブコントローラー３０による操作が、まずスレーブアーム７１０に反映されて、スレーブアーム７１０の状態がマスターアーム１３０にフィードバックされてもよい。

３０…サブコントローラー、１１１…第１動作制御部、１３０…マスターアーム、１３１…マスターアーム関節、１３３…マスターアームリンク、１３５…マスターアームアクチュエーター、１５０…表示部、３１１…第２動作制御部、３１３…操作部向き認識部、３１５…移動量設定部、３３０…第１操作部、３５０…第２操作部、３７０…把持部操作部、７１０…スレーブアーム、７１７…カメラ、７１９…把持部。

Claims (7)

1. スレーブアームをマスターアームの動きに追従して動くように制御する、スレーブアームの制御装置において、
   前記マスターアームを有するメインコントローラーと、複数の操作部を有するサブコントローラーと、を備え、
   前記メインコントローラーは、前記スレーブアームを前記マスターアームの動きに追従して動くように制御する第１動作制御部を有し、
   前記マスターアームは、相互に関節でつながれた複数のリンクを含んで構成され、
   前記サブコントローラーは、
   前記サブコントローラーに対する操作に従って、前記スレーブアームの先端部を所定の方向に間欠的に移動させるように制御する第２動作制御部と、
   一対の第１操作部と、該第１操作部の一方と他方とを結ぶ第１線分の向きを認識する操作部向き認識部と、を有し、
   前記操作部向き認識部は、前記第１線分の向きが垂直よりも水平に近い第１状態と、該第１線分の向きが水平よりも垂直に近い第２状態とを認識し、
   前記第２動作制御部は、前記操作部向き認識部の認識結果に基づいて、前記サブコントローラーが前記第１状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を所定の基準面に対して奥行方向に向けて間欠的に移動させるように制御し、
   前記サブコントローラーが前記第２状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を前記基準面における上下方向に向けて間欠的に移動させるように制御する
   ことを特徴とするスレーブアームの制御装置。
2. 請求項１に記載のスレーブアームの制御装置において、
   前記スレーブアームは先端部にカメラを有しており、
   前記カメラからの映像を表示する表示部を備え、
   前記第２動作制御部は、前記操作部向き認識部の認識結果に基づいて、
   前記サブコントローラーが前記第１状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を前記表示部に表示された前記映像に対して奥行方向に向けて間欠的に移動させるように制御し、
   前記サブコントローラーが前記第２状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を前記表示部に表示された前記映像における上下方向に向けて間欠的に移動させるように制御する
   ことを特徴とするスレーブアームの制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のスレーブアームの制御装置において、
   前記マスターアームは、該マスターアームの前記関節を駆動させるアクチュエーターを有し、
   前記第２動作制御部は、前記操作部向き認識部の認識結果に基づいて、
   前記サブコントローラーが前記第１状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記マスターアームの前記先端部を所定の基準面に対して奥行方向に向けて間欠的に移動させるように前記アクチュエーターを制御し、
   前記サブコントローラーが前記第２状態にある場合には、前記第１操作部への操作に従って前記マスターアームの前記先端部を前記基準面における上下方向に向けて間欠的に移動させるように前記アクチュエーターを制御する
   ことを特徴とするスレーブアームの制御装置。
4. 請求項１～３の何れかに記載のスレーブアームの制御装置において、
   前記サブコントローラーは、
   一対の第２操作部を有し、
   前記一対の第２操作部は、該第２操作部の一方と他方とを結ぶ第２線分が前記サブコントローラーの平面視において前記第１線分と直角に交わる位置に配置されており、
   前記操作部向き認識部は、前記第２線分の向きが垂直よりも水平に近い第３状態と、該第２線分の向きが水平よりも垂直に近い第４状態とを認識し、
   前記第２動作制御部は、前記操作部向き認識部の認識結果に基づいて、
   前記サブコントローラーが前記第３状態にある場合には、前記第２操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を所定の基準面における左右方向に向けて間欠的に移動させるように制御し、
   前記サブコントローラーが前記第４状態にある場合には、前記第２操作部への操作に従って前記スレーブアームの前記先端部を前記基準面における上下方向に向けて間欠的に移動させるように制御する
   ことを特徴とするスレーブアームの制御装置。
5. 請求項１～４の何れかに記載のスレーブアームの制御装置において、
   前記第２動作制御部は、いずれかの前記操作部による操作が継続している間は、所定の周期により繰り返して前記先端部を間欠的に移動させるように制御する
   ことを特徴とするスレーブアームの制御装置。
6. 請求項１～５の何れかに記載のスレーブアームの制御装置において、
   前記第２動作制御部が前記スレーブアームの前記先端部を間欠的に移動させるように制御するときの、該先端部の一回分の移動量を設定する移動量設定部を備え、
   前記移動量設定部は、前記第２動作制御部による前記先端部を間欠的に移動させる制御が予め定められた所定の期間中に連続して予め定められた所定の回数行われた場合には、前記移動量を現在の設定値より小さな値に変更する
   ことを特徴とするスレーブアームの制御装置。
7. 請求項１～６の何れかに記載のスレーブアームの制御装置において、
   前記スレーブアームは先端部に、把持対象物を挟み込んで把持する把持部を有しており、
   前記サブコントローラーは、把持部操作部を有し、
   前記把持部操作部は、該把持部操作部に対する圧力を感知するセンサーを含んで構成され、
   前記第２動作制御部は、前記センサーに対する圧力の強さに応じて、前記把持部が前記把持対象物を挟み込む動作の圧力又は速度を制御する
   ことを特徴とするスレーブアームの制御装置。
   

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