JPH04210390A - ロボットハンドの遠隔操作システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は操作者が直接触れることができない物品の処理
を行うロボットハンドの遠隔操作システムに関するもの
である。

（従来の技術） 一般に放射線物質やクリーンルーム内の物品等の対象物
に何らかの処理を施す場合等には、人間の手指や腕の動
作と同様の動作を行うロボットハンドが用いられ、その
アーム部やチャック部を遠隔地にて操作して上記対象物
に対する所望の処理を行っている。

この場合、上記ロボットハンドのアーム部やチャック部
の遠隔操作は、操作者が窓越しに対象物とロボットハン
ドを直接視認したり、上記ロボットハンドと対象物の周
辺を撮像するテレビカメラからの映像を固定のモニタテ
レビにて見ながら、例えばＸ−Ｙ平面方向に傾倒自在の
操作レバー等を操作することによって行われる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記ロボットハンドの遠隔操作方法では、
所望の動作を上記ロボットハンドに行わせるために上記
操作者が操作レバー等を用いて複雑な操作を行う必要が
あるという問題があった。

また、上記対象物とロボットハンドの相対位置関係を確
認する場合、操作者が窓越しに直接視認したり上記固定
のモニタテレビを見ながら行う必要があり、対象物とロ
ボットハンドの相対位置関係を確認しながら上記操作レ
バーの操作を並行して行うことが困難であるという問題
があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、ロボッ
トハンドの遠隔操作に掛る操作者の動作を簡略化するこ
とができると共に、対象物及びロボ・ソトハンドの相対
位置関係の確認と上記操作レバーの操作との並行作業を
容易に行うことができる、ロボットハンドの遠隔操作シ
ステムを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、そのアーム部やチ
ャック部を操作者の遠隔操作により動作させるロボット
ハンドの遠隔操作システムにおいて、少なくとも前記ロ
ボットハンドの動作範囲内を搬像するテレビカメラと、
前記操作者の視線上に位置するように保持され、前記テ
レビカメラによって撮像された映像を表示する映像表示
装置と、該映像表示手段を操作者の視線上に位置するよ
うに保持する保持手段と、前記遠隔操作者の手指乃至腕
に装着され、該手指乃至腕部の動作を検出するセンサと
、該センサの検出結果に基づいて前記遠隔操作者の手指
乃至腕の動作内容を解析して、該遠隔操作者の手指乃至
腕の少なくとも三次元空間上の動作方向と変位量を示す
信号を出力する演算装置と、該演算装置の出力に基づい
て、前記ロボットハンドのアーム部やチャック部を遠隔
操作者の手指乃至腕の動作に倣って動作させるよう制御
する制御装置とを備えてなるものである。

（作用） 上記構成による本発明では、センサが操作者の手指乃至
腕の動作内容を検出し、該検出内容を演算装置が解析し
てその三次元空間上の動作方向と変位量を示す信号を出
力すると共に、この出力信号に基づいて制御装置がロボ
ットハンドの動作を制御するので、ロボットハンドの遠
隔操作に掛る操作者の動作を簡略化することができる。

また本発明によれば、テレビカメラがロボットハンドの
動作範囲内を撮像し、その映像が遠隔操作者の視線上に
位置するように設けられた映像表示装置に表示されるの
で、対象物及びロボットハンドの相対位置関係の確認と
、該ロボットハンドの遠隔操作との並行作業を容易に行
うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例によるロボットハンドの遠隔
操作システムの概略構成を示す説明図である。

第１図においてｌＯは直接触れることができない対象物
Ｓに対して何らかの処理を行うためのロボットハンドで
あり、枢軸１１を中心としてＸＹＺ方向に回動自在なア
ーム部１２と、該アーム部１２の先端に設けられたチャ
ック部１３とから構成しである。

上記アーム部１２とチャック部１３は制御装置１４によ
ってその動作を制御されるようになっており、またロボ
ットハンドｌＯの枢軸１１の近傍位置には、少なくとも
上記ロボットハンド１０の動作範囲内を搬偉し、例えば
上記アーム部１２の回動に連動してその向きが変化する
テレビカメラ２０が取り付けである。

一方、第１図中３０は上記操作者Ｐの頭部に装着される
保持手段としてのヘルメットであり、その側部にはアー
ム３１を介して映像表示装置３２が、上記ヘルメット３
０の装着者の右目前方に位置するように取り付けである
。

この映像表示装置３２は第２図に示すように、表示部と
してのテレビ画面３３、ハーフミラ−３４、及びレンズ
３５を備えており、テレビ画面３３に映し出された映像
をレンズ３５によって所定の倍率に拡大した後にハーフ
ミラ−３４に投影する構成としである。

これにより上記ヘルメット３０の装着者は、ハーフミラ
−３４に投影されたテレビ画面３３の映像に、該ハーフ
ミラ−３４を通して目視される前方の視野をオーバーラ
ツプさせた像を見ることができる。

また第１図に示すように上記ヘルメット３０の側部には
ヘッドホン３６と、該ヘッドホン３６から延出するアー
ム３７の先端に接続されたマイクロホン３８が夫々取り
付けであり、上記ヘルメット３０の装着時に上記ヘッド
ホン３６が装着者の左耳に、上記マイクロホン３８が装
着者の口元に夫々位置するようにしであると共に、上記
ヘルメッ１−３０の頂部には、後述する空間位置センづ
の構成要素である第１の直交コイル３９が配設しである
。

一方、第１図中４０は−Ｆｘ−ロボットハンド１０を遠
隔操作する操作者Ｐの手指乃至腕に装着されるグローブ
であり、その内部には第３図に示すように、上記操作者
Ｐの各手指の動作を検出するセンサとしての光ファイバ
４１，４１．・・・が各手指に沿って配設しであると共
に、操作者Ｐの腕の動作を検出するセンサとしての第２
の直交コイル４２が、手の甲の位置に配設しである。

また、第１図中５０は操作者Ｐの背中に背負われるコン
トロールボックスで、その内部には第４図に示すように
、上記光ファイバ４１，４１．・・−の始端と終端に臨
んで各光ファイバ４１，４１゜・・・内に導光される光
を発光、受光する複数対の発光素子５Ｉ、受光素子５２
と、上記第２の直交コイル４２に発生する誘導電流の量
を検出する検出器５３と、コントローラ５４とを有して
いる。

そして、上記受光素子５２の受光量や検出器５３の検出
量を示す信号は上記コントローラ５４を介して外部に出
力されるようになっている。

上記光ファイバ４１，４１．−・−は直線状態でない部
分においては、その内部に導光された光が外部に漏光さ
れるようになっており、該光ファイバ４１．４１．・・
−内を導光されて上記発光受光素子５２．５２．・・・
にて受光される導光量が、操作者Ｐの手指の曲げ等の動
きに伴う上記光ファイバ４１．４１．・・−の折曲によ
って変化することを利用して、操作者Ｐの手指の曲げの
度合を検出するようにしている。

一方、上記第１及び第２の直交コイル３９゜４２は、図
示しないが各々が互いに直交するＸＹ２の３方向にコイ
ル線を巻回してなるものであり、操作者Ｐの腕の空間位
置を検出する際には、その位置が略々固定される上記第
１の直交コイル３９に交流電圧を印加し、これに伴って
第２の直交コイル４２に誘導電流を発生させる。

そして、上記誘導電流が第２の直交コイル４２の移動に
よって変化するのを利用して、その変化量を上記検出器
５３によって、上記第２の直交コイル４２のＸＹＺ各方
向のコイル毎に検出することにより、操作者Ｐの腕の空
間位置を検出するようにしている。

上Ｊ２受光素子５２の受光量や検出器５３の検出量を示
す信号は、コントローラ５４を介して第１図の演算装置
６０に出力され、ここで該出力信号の信号量及びその変
什に基づいて前記遠隔操作者の手指乃至腕の動作内容が
解析される。

この解析結果に基づいて上記演算装置６０は、操作者Ｐ
の手指乃至腕の少なくとも三次元空間上の動作方向と変
位量を示す信号を、例えばパーソナルコンピュータコン
ピュータ等のコンピュータ６５に出力し、ここで入力さ
れた上記信号を上記ロボットハンド１０の制ｍ用信号に
変換して制御装置１４に出力し、該制御装置１４はこの
制御用信号に基づいて上記ロボットハンド１０のアーム
部１２とチャック部１３の動作を制御する。

尚、上記コントロールボックス５０内には、上記テレビ
カメラ２０からの映像信号が入力される受像装置（図示
せず）が設けてあり、この受像装置に入力されたテレビ
カメラ２０からの映像は、上記ヘルメット３０に取り付
もづられな映像表示装置３２のテレビ画面３３に表示さ
れるようになっている。

ところで、第１図に示すように上記ロボットハンド１０
と操作者Ｐの近傍には各々の動作状況を撮像するモニタ
カメラ７０．８０が設置してあり、それらモニタカメラ
７０．８０にて撮像された映像と上記テレビカメラ２０
からの映像は、コントロールルーム９０に設置された個
別のモニタテレビ９１，９２．９３に表示されるように
なっている。

該コントロールルーム９０にはマイクロホン９４とスピ
ーカ９５とが設けてあり、該マイクロホン９４にて集音
された音声は上記ヘルメット３０のヘッドホン３６から
出力され、上記スピーカ９５からは上記ヘルメット３０
のマイクロホン３８にて集音された操作者Ｐの音声が出
力されるようになっている。

次に、上述のように構成される本実施例のロボットハン
ドの遠隔操作システムを用いて、操作者Ｐがロボットハ
ンドｌＯを遠隔操作する場合について説明する。

まず、遠隔操作の開始時点では上記映像表示装置３２の
テレビ画面３３に、上記テレビカメラ２０にて搬像した
ロボットハンド１０の動作範囲内の映像が表示されてお
り、この表示画面はハーフミラ−３４に投影されて操作
者Ｐに視認される。

ここで、上記映像内の適性位置に対象物Ｓが位置してい
ないときには、上記テレビカメラ２０の向きがアーム部
１２の動きに連動して変化することから、操作者Ｐの腕
の向きを適宜変えて映像内の適性位置に対象物Ｓが位置
するようにする。

次に、この状態で操作者Ｐの頭部をグローブ４０の手指
方向に向け、上記ハーフミラ−３４に投影された対象物
Ｓが５該ハーフミラ−３４を通して目視されるグローブ
４０の手指部分にオーバーラツプするようにする。

以後上記操作者Ｐは、視界上にオーバーラツプされた対
象物Ｓの虚像に対する物理的な処理（掴み、持ち上げ、
移動等）を、グローブ４０を装着した手指で行う。

この場合、操作者Ｐの手指や腕の動きは先に述べたよう
な原理で信号化されて演算装置６０からコンピュータ６
５を介して制御装置１４に出力され、これによってロボ
ットハンド１０のアーム部１２やチャック部１３が、操
作者Ｐの手指乃至腕の動作に倣って動作し、操作者Ｐの
意図する所望の処理が上記対象物Ｓに対してなされる。

尚、これら一連の操作者ＰとロボットハンドＩＯの動作
は、上記モニタカメラ７０．８０とテレビカメラ２０に
よって撮像されて、コントロールルーム９０に設置され
た個別のモニタテレビ９１．９２．９３に表示される。

そして、該コントロールルーム９０側の指示者Ｔは上記
モニタテレビ９１，９２．９３の映像を見比べながら、
マイクロホン９４とスピーカ９５を用いて操作者Ｐと会
話しながら適切な指示を操作者Ｐに与える。

また場合によっては、上記テレビカメラ２０による映像
に例えば処理を施す位置を示すマーク等を重ねた映像や
、指示内容を文字表示した画面をコントロールボックス
５０の受像装置に出力して、この映像や画面を上記ハー
フミラ−３４に投影させてもよい。

尚、上記本実施例では映像表示装置３２を１つ有し、ヘ
ルメット３０の装着者の右目前方に位置させた構成とし
たが、左右両目前方に位置する２つの映像表示装置を有
するものとしてもよい。

この場合は、上記映像表示装置に映し出される映像があ
たかも立体的な映像であるかのような３−　Ｄ　（Ｔｈ
ｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　）的映像となり、特
にテレビカメラ２０からの映像を表示する際にはそのイ
メージがより正確に上記操作者Ｐへ伝達されるようにな
る。

また、本実施例ではヘルメット３０にヘッドホン３６と
マイクロホン３８を設ける構成としたが、これらを省略
して映像情報の伝送機能のみを有する構成としてもよい
。

さらに、本実施例では上記映像表示装置３２をテレビ画
面３３とハーフミラ−３４を備える構成のものとしたが
１例えば上記ハーフミラ−３４を省略して、テレビ画面
３３の表示面を直接ヘルメット３０の装着者の視線上に
位置させる構成としてもよい。

加えて、上記本実施例では保持手段としてヘルメット３
０を用いた場合について説明したが、例えば野球帽等の
帽子やヘアバンドのようなものであってもよい。

また、上記本実施例では操作者Ｐの手指の動作を検出す
るセンサとして光ファイバの導光量の変化に基づいて検
出するものを、一方操作者Ｐの腕の動作を検出するセン
サとして直交コイルに発生する誘導電流の変化に基づい
て検出するものを夫々使用しでいるが、これらのセンサ
は上記構成に限定されるものではなく、例えば操作者Ｐ
の手指や腕、肩の関節部分に右ける曲げの度合を検出す
るメカ的なセンサ等であってもよい。

面、上記本実施例においではロボン）・ハン１：１０に
て対象物Ｔの処理を遠隔操作で行う場合番ごついて説明
したが、本発明は上記ロボットハンド１０にあらかしめ
定めた動作を行わせる場合の、動作パターンの字習特等
孟こも適用されるものである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、センサが操作者の
手指乃至腕の動作内容を検出し、該検出内容を演算装置
が解析してその三次元空間上の動作方向と変位量を示す
信号を出力すると共に、この出力信号に基づいて制？１
１装置がロボットハンドの動作を制御するので、ロボッ
トハンドの遠隔操作に掛る操作者の動作を簡略化するこ
とができる。

また本発明によれば、テレビカメラがロボットハンドの
動作範囲内を搬像し、その映像が遠隔操作者の視線上に
位置するように設けられた映像表示装置に表示されるの
で、対象物及びロボットハンドの相対位置関係の確認と
、該ロボットハンドの遠隔操作との並行作業を容易に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるロボットハンドの遠隔
操作システムの概略構成を示す説明図、第２図は第１図
の映像表示装置の概略構成を示す説明図、第３図は第１
図のグローブ内部の概略構成を示す説明図、第４図は第
１図のコントロールボックスの概略構成を示すブロック
図である。 尚図中１０はロボットハンド、１２はアーム部、１３は
チャック部、１４は制＠装置、２ｏはテレビカメラ、３
０はヘルメット（保持手段）、３２は映像表示装置、４
０はグローブ、４１は光ファイバ（センサ）、４２は第
２の直交コイル（センサ）、６０は演算装置、Ｐは操作
者である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 そのアーム部やチャック部を操作者の遠隔操作により動
   作させるロボットハンドの遠隔操作システムにおいて、 少なくとも前記ロボットハンドの動作範囲内を撮像する
   テレビカメラと、 前記操作者の視線上に位置するように保持され、前記テ
   レビカメラによって撮像された映像を表示する映像表示
   装置と、 該映像表示手段を操作者の視線上に位置するように保持
   する保持手段と、 前記遠隔操作者の手指乃至腕に装着され、該手指乃至腕
   部の動作を検出するセンサと、 該センサの検出結果に基づいて前記遠隔操作者の手指乃
   至腕の動作内容を解析して、該遠隔操作者の手指乃至腕
   の少なくとも三次元空間上の動作方向と変位量を示す信
   号を出力する演算装置と、該演算装置の出力に基づいて
   、前記ロボットハンドのアーム部やチャック部を遠隔操
   作者の手指乃至腕の動作に倣って動作させるよう制御す
   る制御装置と、 を備えたことを特徴とするロボットハンドの遠隔操作シ
   ステム。