JPS5877463A - マスタ−スレ−ブ形マニプレ−タ - 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】 本発明は、作業性に優れしかも作業対象物に対する作業
ロボットの作業精度が高いマスタースレーブ形マニブレ
ークに関する。

作業対象物が危険な物や或いは作業環境が悪い場合や単
調な繰〕返し作業を行なう場合には、作業者の労働条件
を改善する点からもロボットによシこれらの作業を行な
うことが望ましい。

従って、田ボットはその運転者が遠隔操作によって操縦
するか或いは単純作業等では数値制御により自動的に作
動するようにしなければならない。

従来、ロボットの遠隔操作方法としては作業者が望遠鏡
や工業用テレビジョンを使用したり或いは直接肉眼で作
業対象物とロボットとを観察しながらロボットを操作す
る方法が多用されている。ととろが、このような方法で
は、高い作業精度が要求される場合や作業内容が接緒な
場合に社ロボットの操作が難しくて高度の熟練作業者を
必要とする。数値制御によって運転されるロポツ）にお
いてはこのような問題が全くないものの、作業対象物の
形状や作業内容が頻繁に変わる場合には、その都度新丸
なデータを作成しなければならず、汎用性に乏しい欠点
力孟ある。

マスタースレーブ形マニプレータ紘上述した欠点を補う
亀のとして有用であり、その原理を表す第１！！！ＩＫ
示すように１図示しない作業対象物に対して作業を行な
う作業９ポツト（スレーブ）ｌを作業者２によつ゛て操
作される操作霞ポット（マスター）３の動きに追従させ
、作業Ｗ＆フットの手先をテレビカメラ４で撮影し、こ
れをモニタテレビ５で観察しながら作業を行−ようにな
っている。この場合、テレビカメラ４による両像は平面
画像で奥行等の立体感を把握することができないため、
一般には複数台のテレビカメラ４を用いてそれらの像を
複数のモニタテレビＳで観察し、作業対象物に対する作
業ａｄツ）１０手先の位置を判断するようにしている。

この丸め、作業性が悪く誤操作を行動危険性も高いので
作業に熟練度が要求される。又、作業者２の姿勢が変化
してもテレビカメラ４の位置が変化しないため、その都
度制御盤６を操作してテレビカメラ番の位置を調整しな
ければならない。仁の仁とは作業ロボットＩＫよる作業
の中断を意味しており、作業性を低下させる別な一因と
なっている。

本発明紘上述した従来のロボッ）Ｋ対する遠隔操作上の
不具合に艦み、高価な数値制御装置を使わすとも作１ｉ
ＩＷ変を高く維持できると共に作業性が著しく優れたマ
スタースレーブ形マニプレータを提供することを目的と
する。

この目的を達成する本発明のマスタースレーブ形！ニブ
レータにかかる構成は、相互に平行に配置され且つ一体
的に移動して作業対象物を撮曹する一対の撮像装置と、
との撮會装壇・ｋよる前記作業対象物の二つのｌＩ像を
合成して立体虚像を得る立体鏡を具えた画像合成装置と
、作業者によって操作され且つ前記立体虚像に対して作
業する操作ロボットと、この操作ロボットの動作に追従
し且つ前記作業対象物に対して作業を行なう作業ロゼツ
トと、前記作業者の頭部に固定され且つこの頭部の動き
を前記撮像装置に追従させる視線迫従装鐙とからなるも
のである。

以下、本発明によるマスタースレーブ形！ニブレータの
一実施例について第２図〜嬉４１ｍを参照しながら詳細
に説明する。事実論例の基本原理を表す［２図及び実際
の作業状部を表す第３図に示すように、作業対象物１１
に対して作業を行なう作業口ボッ）１！ａ、作業者１３
が操作する操作−ボッ）１４に連結され九追従装置１５
によ勤、この操作四プツト１４と同一の動きを倣うよう
になっている。作業対象物１１に対する作業としては各
種加工や組み立て、一定或いは移動等があり、これらの
作業形−に対応した工具中把持具或いは一定器が作業ロ
ダン）１２及び操作−ボッ）１４の先ｊｌＫ選択的に装
着すれるが、操作ロダン）１４は実際の作業を行なうわ
けではないので、操作ロボット１４には工具中把持具或
いは一定器の横置を装着するようにしてもよい。なお、
操作ロボット１４に対する作業ロボット１２の追従装置
１５として従来から周知の電気的倣い装置中油圧機器等
を利用した機械的倣い装置を用いるとよい。作業対象物
１１の画像をそれぞれ得る二台の同一な工業用テレビカ
メラ（撮像装置）１６．１７は、それらの撮影レンズの
光−の間隔が作業者１３の瞳孔間隔ＦＤと等しくなるよ
うに相互に平行に並置され、視線追従装置１８により作
業対象物１１に沿って一体的に移動する。前記画像ｙｓ
傳Ｍ：Ｒｔｑ内に組み付けられ九投影用の受像スクリー
ンに表われ、画像合成装置１９を介して前記二つの作業
対象物１１０画會画像察するととくより、作業者１３は
あたかも操作ロダン）１４によって作業対象物１１の立
体虚像２０に対して作業を行なっているように錯覚する
。

本実總例による画像合成装置１９の構造を表わす第４図
に示すように１作業者１３の瞳孔間隔ＦＤと等しい間隔
の接眼部２１を具えた建う−ハウジング２２内にはそれ
ぞれ作業者１３の観察方向に対して逆向きに４Ｓ度ずつ
傾斜した手透―鏡２３，２４が固定されておシ、前記二
台の工業用テレビカメラ１８．１７にそれぞれ接続する
二台の受像管（ブラウン管）２５．２６が各半透明鏡２
３．２４１１を向くように相互に対向状態でミラー＾ウ
ジング２２に取り付叶られている。なお−接眼部２１か
ら左右の受像管２５．２６まての光路長は等しく設定さ
れていなければならない。本実施例では半透明鏡２３゜
２４を用いることで実際の操作口ｌツ）１４と作業対象
物１１の立体虚像２０とが同時に観察できるようにして
いるが、この半透明鏡２３゜２４の代りに無数の小孔を
穿設した全反射鏡中極〈短周期のフリッカ機構を具え丸
全反射鏡？Ｚ或いは屈折プリズムを使用しても同様な効
果を期待できる。この場合、操作ロボット１４の観察が
できなくなるが、工業用テレビカメラ１６゜１７によシ
作業Ｕボッ）１１の立体虚像を観察できるので、仁の作
業ロポッ）１１の動きｋよって作業状態を把握すること
が可能である。なお、撮像装置として使用した工業用テ
レビカメラ１６．１７の代りに１ｍ１ｌ伝送路としてイ
メージファイバを使い、光信号をそのままスクリーンに
投影するようにしてもよい。一方、前記視線追従装置１
ｇは、作業者１３０頭部に固定されるヘルメット２７と
一体の視線追従装置１８と対をなしておシ、作業者１３
の頭部の動き（つまり視線の向き）Ｋ追従して工業用テ
レビカメラ１６．１７が移動するようになっている。′
つまり、これら視線追従装置１８は工業用テレビカメラ
１６．１７が三次元移動が可能なように多関節伸縮機構
を有しており、その作動原理は作業口ボッ）１２及び操
作口ボッ）１４と全く同一である。なお、前配画像合成
装［１９もヘルメット２７と一体にしておけば、画像の
けられ等がなくなって立体虚像２０の観察が一層容易と
なる。

本実施例のように半透明鏡２３．２４等を用いて作業対
象物１１及び作業ロボット１２の立体虚像２０と実際の
操作μボッ）１４とが同時に重なって観察される場合に
は、作業ロボット１２の立体虚像と操作口ボッ）１４と
が等しい大島さて観察できるように１作業ロボット１２
と工業用テレビカメラ１６．１７との間隔か或いは接眼
部２１と受像管２５．２６との光路長を調整するが、工
業用テレビカメラ１６．１７がズームレンズを具えたも
のでは、このズームレンズの操作によって簡単に行なう
ことができる。従って、この工業用テレビカメラ１１１
．１７のズームレンズを操作して立体虚像２ｏを拡大し
た場合には、高精度な作業を行なうことが可能であるが
、これと同時に接眼部２１と操作口ポット１４との距離
を接近させて、操作ロポッ）１４と作業四ボッ）１２の
立体虚像との大きさを一致させる方がよシ高精度で複雑
な作業を行なえる。なお、本実施例では反射型の立体鏡
１９を使っているため、そのままでは立体虚像２０が左
右反転像となる仁とから工業用テレビカメラ１６．１７
Ｋｍ！続する受信器２５．２６の掃引方向を逆にするこ
とで作業対象物１１の正立像を得るようにしている。又
、瞳孔間隔ＦＤは作業者１３によって個々異なっている
が、よはど高精度な作業でない限り工業用テレビカメラ
１６．１７の撮影レンズの光−の間隔と作業者１３の瞳
孔間隔ＦＤとが多少狂っていても差し支えない。更に１
工業用テレビカメラ１６゜１１の撮影方向が作業者１３
０頭部の動きに追従して視線追従装置１８によシ自動的
に制御されるため、作業者１３の姿勢が変化して４作業
を中断する必要が全くなく、連続作業による能率向上を
企図し得る。

このように本発明のロボットの遠隔操作方法によると、
立体鏡を用いて作業対象物の立体虚像に対して操作ロボ
ットを運転者が作業することにより作業ロボットを倣い
移動させるようにしたので、倣いのための模型を作る必
要がなく、操縦性の容易さと相俟って汎用性に優れてい
る。

又、作業ロボットの虚像を操作ロボットに一致させなが
ら作業を行なう仁とができると共に作業対象物の立体虚
像を必要に応じて拡大することができるので、複雑な作
業対象物においても高精度な作業を確実に行なうことが
可能である。

更に、撮像装置が作業者の頭部の動きに追従して撮影方
向を自動的に変えるようになっている丸め、作業者の姿
勢の変化による視線と撮像装置の撮影方向とが一致し、
作業の容易性を一層助けていると共に連続作業による能
率向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図は従来のマスタースレーブ形マニプレータの操作
原理を表す作業概念図、第２図は本吏朝によるｉスター
スレーブ形マニプレータの−実紬例の制御原理図、第３
図はその作業概念―、第４図はその画健合威装曾の構造
を表す原理図であり、図中の符号で １１は作業対象物、 １２は作業ロボット、 １３は作業者、 １４は操作ロボット、 １５は追従装置、 １６．１７は工業用テレビカメラ、 １８は視線追従装置、 １９は画惨合成装置、 ２０は立体虚健、 ２７はヘルメットである。 特許出願人 株式会社　明　　電　　舎 代　　　理　　　人 弁理士光石士部 （他１名） ｍ１図 第２図 １ ３ｚ７ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相互に平行に配置され且つ一体的に移動して作業対象物
   を撮像する一対の撮像装置と、この撮像装置による前記
   作業対象物の二つの画像を合成して立体虚像を得る立体
   鏡を具えたｌ１ｉｔＩ！合成装置と、作業者によって操
   作され且つ前記立体虚像に対して作業する操作ロボット
   と、この操作ロボットの動作に追従し且つ前記作業対象
   物に対して作業を行なう作業四ポットと、前記作業者の
   頭部に固定され且つこの頭部の動きを前記撮像装置に追
   従させる視線追従装置とからなるマスタースレーブ形マ
   ニプレータ。