JPH05253889A - マニピュレータ操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、比較的少ない視覚情報を得るだけ
で、所望の移動軌跡を安全に運用し得るようにすると共
に、簡便な取扱い操作を実現することにある。 【構成】表示部１７に撮像カメラ１８からとらえた視覚
情報と共に、マニピュレータ１０の現在位置から目標へ
の誘導視覚情報を表示するようにして、操作部１２を表
示部１７の視覚情報が誘導視覚情報に合致するように操
作することにより、マニピュレータ１０が予め定めた目
標への移動軌跡を採って誘導し得るように構成し、所期
の目的を達成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば宇宙空間や原
子力発電所等の極限環境において作業用マニピュレータ
を遠隔的に動作させるのに用いられるマニピュレータ操
作装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のマニピュレータ操作
装置としては、撮像カメラ、例えばテレビジョン（Ｔ
Ｖ）カメラで撮影した作業現場等の視覚情報を表示部に
表示し、この表示部に表示される視覚情報に基づいてマ
スターアームと称する操作部を操作し、スレーブアーム
と称するマニピュレータを動作させて所望の作業を実施
するマスタ・スレーブ制御方式が知られている。

【０００３】ところが、上記マニピュレータ操作装置で
は、ＴＶカメラで捕らえた視覚情報を操作者が観察しな
がら操作部を操作してマニピュレータを遠隔的に動作さ
せる構成上、視覚情報の制約等による認識性の点から作
業内容に応じて安全にして、高精度な位置決め操作が困
難となるという問題を有していた。そこで、認識性を確
保する手段として、複数のＴＶカメラを設置して、複数
のモニタを観察しながら操作するマニピュレータ操作装
置も出現されている。しかしながら、上記マニピュレー
タ操作装置では、監視装置が非常に大掛かりとなると共
に、操作者の負担が非常に多くなるという問題を有して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のマニピュレータ操作装置では、高精度な位置制御が
困難で、作業内容に制約を受けるという問題を有してい
た。

【０００５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、簡便な操作で、安全にして、高精度な位置決め制
御を実現し得るようにしたマニピュレータ操作装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、撮像カメラ
で捕らえた視覚情報に基づいて操作部を操作して遠隔的
にマニピュレータを動作させてなるマニピュレータ操作
装置において、前記マニピュレータの目標への経路情報
を設定する設定手段と、前記マニピュレータの現在位置
を検出する現在位置検出手段と、前記設定手段で設定し
た経路情報と前記現在位置検出手段で検出した現在位置
情報に基づいて前記マニピュレータの現在位置から目標
への誘導視覚情報を算出する演算手段と、この演算手段
で算出した誘導視覚情報と前記撮像カメラで捕らえた視
覚情報の双方を表示する表示手段とを備え、前記操作部
を前記視覚情報が前記誘導視覚情報に合致するように操
作するようにしたものである。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、操作部は、その表示部に撮
像カメラからとらえた視覚情報と共に、マニピュレータ
の現在位置から目標への誘導視覚情報が表示されること
により、該表示部の視覚情報が誘導視覚情報に合致する
ように操作するだけで、マニピュレータが予め設定され
た目標への経路情報に対応して動作される。これによ
り、比較的少ない視覚情報を得るだけで、マニピュレー
タの目標への安全な位置決め操作が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。

【０００９】図１はこの発明の一実施例に係るマニピュ
レータ操作装置を示すもので、スレーブアームと称する
マニピュレータ１０には、操作演算部１１が接続され
る。操作演算部１１にはマスターアームと称する操作部
１２の出力端が接続され、この操作部１２の操作に応じ
た駆動信号を生成してマニピュレータ１０の駆動機構部
を駆動して動作させる。

【００１０】また、マニピュレータ１０の信号出力端に
は現在位置演算部１３が接続され、この現在位置演算部
１３の出力端には誘導視覚情報演算部１４の一方の入力
端が接続される。現在位置演算部１４は、マニピュレー
タ１０の関節角度信号等が入力され、該関節角度信号に
基づいてマニピュレータ１０の先端位置を算出して、誘
導視覚情報演算部１４に出力する。

【００１１】誘導視覚情報演算部１４には、その他方の
入力端に入力部１５が接続され、この入力部１５により
選択的に設定されるマニピュレータ１０の目標への経路
情報が入力される。誘導視覚情報演算部１４は入力した
マニピュレータ１０の現在位置情報と経路情報に基づい
てマニピュレータ１０の現在位置から目標への誘導視覚
情報を求めて、その出力端に接続される画像データ生成
部１６に出力する。画像データ生成部１６には表示部１
７が接続されており、入力した誘導視覚情報に基づいて
画像データを生成して表示部１７に出力する。

【００１２】表示部１７には、監視用撮像カメラ１８の
出力端が接続される。この撮像カメラ１８は、例えばマ
ニピュレータ１０に設置されて、作業現場等を撮影し、
その視覚情報である画像データを上記表示部１７に出力
する。これにより、表示部１７は、図２に示すように撮
像カメラ１８からの視覚情報（図中破線で示す）及び画
像データ生成部１６からの誘導視覚情報（図中実線で示
す）の双方が表示される。

【００１３】なお、上記経路情報としては、例えばマニ
ピュレータ先端の軌跡（円・曲線・直線）、速度、通過
点及び経路上におけるマニピュレータ誘導の目標となる
マニピュレータ１０の実作業環境データの位置・幾何デ
ータ等が含まれる。（但し、実作業データには、故意に
設定した目標も含まれる。）

【００１４】上記構成において、マニピュレータ１０に
所望の作業を実行させる場合には、まず、入力部１５に
より目標への経路情報を設定して誘導視覚情報演算部１
４に入力する。同時に、誘導視覚情報演算部１４には現
在位置演算部１３よりマニピュレータ１０の現在位置情
報が入力され、これら現在位置情報及び経路情報に基づ
いて誘導視覚情報を算出する。そして、この誘導視覚情
報は画像データ生成部１６で画像データに変換されて表
示部１７に表示される。同時に、表示部１７には、撮像
カメラ１８で撮影した視覚情報が表示される。ここで、
操作者は操作部１２を、図３に示すように表示部１７に
表示される撮像カメラ１８からの視覚情報（図中破線で
示す）が誘導視覚情報（図中実線で示す）に合致するよ
うに操作することにより、マニピュレータ１０が目標に
向かって所望の移動軌跡を採って移動される。

【００１５】このように、上記マニピュレータ操作装置
は、表示部１７に撮像カメラ１８からとらえた視覚情報
と共に、マニピュレータ１０の現在位置から目標への誘
導視覚情報を表示するようにして、操作部１２を表示部
１７の視覚情報が誘導視覚情報に合致するように操作す
ることにより、マニピュレータ１０が予め定められた目
標への移動軌跡を採って誘導し得るように構成した。こ
れによれば、比較的少ない視覚情報を得るだけで、所望
の移動軌跡を採らせて移動させることが可能となること
により、簡便な操作で、マニピュレータ１０の目標への
安全な位置決め制御が可能となるため、取扱い操作性の
簡便化が図れる。これは、特に宇宙空間等の極限環境に
おける視覚情報の制約される場合に、顕著な効果が期待
される。

【００１６】なお、上記各実施例では、誘導視覚情報を
オフライン的に処理するように構成するように構成した
場合で説明したが、これに限ることなく、例えばオンラ
イン的に処理するように構成することも可能である。

【００１７】また、上記実施例では、撮像カメラ１８を
マニピュレータ１０の先端部に配設して、するように視
覚情報を得るように構成したが、これに限ることなく、
撮像カメラを作業空間に配設して視覚情報を得るように
構成しても良い。

【００１８】さらに、実環境の目標としては、マニピュ
レータ自身とすることも可能であり、又、誘導視覚情報
に対応する目標がマニピュレータの先端の動きに応じて
逐次変更されるように構成することも可能である。

【００１９】また、さらに、上記実施例では、制御方式
として、マスタ・スレーブ方式に適用した場合で説明し
たが、これに限ることなく、各種の制御方式のものに適
用可能である。よって、この発明は上記実施例に限るこ
となく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変形を実施し得ることは勿論のことである。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡便な操作で、安全にして、高精度な位置決め制御
を実現し得るようにしたマニピュレータ操作装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るマニピュレータ操作
装置を示した図。

【図２】図１の表示部の表示状態を示した図。

【図３】図１の動作を説明するために示した図。

【符号の説明】

１０…マニピュレータ、１１…操作演算部、１２…操作
部、１３…現在位置演算部、１４…誘導視覚情報演算
部、１５…入力部、１６…画像データ演算部、１７…表
示部、１８…撮像カメラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像カメラで捕らえた視覚情報に基づい
   て操作部を操作して遠隔的にマニピュレータを動作させ
   てなるマニピュレータ操作装置において、 前記マニピュレータの目標への経路情報を設定する設定
   手段と、 前記マニピュレータの現在位置を検出する現在位置検出
   手段と、 前記設定手段で設定した経路情報と前記現在位置検出手
   段で検出した現在位置情報に基づいて前記マニピュレー
   タの現在位置から目標への誘導視覚情報を算出する演算
   手段と、 この演算手段で算出した誘導視覚情報と前記撮像カメラ
   で捕らえた視覚情報の双方を表示する表示手段とを具備
   し、前記操作部を前記視覚情報が前記誘導視覚情報に合
   致するように操作してなることを特徴とするマニピュレ
   ータ操作装置。