JPS6137511Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、作業ロボツトを遠隔操作するマニプ
レータ操縦装置に関し、特に作業者の作業性向上
に寄与するものである。

作業対象物が危険な場合や作業環境が悪い場合
等は、作業者の過酷な労働条件を避ける為、作業
ロボツトによりこれらの作業を行なうことが望ま
しい。従つて作業者が、作業ロボツトを遠隔操作
する必要がある。

従来、作業ロボツトの遠隔操作する装置として
第１図に示すように、図示しない作業対象物に対
して作業を行なう作業ロボツト１を作業者２によ
つて操作される操作ロボツト３の動きに追従さ
せ、作業ロボツト１の手先を作業者２の目に対応
した２台のテレビカメラ４で撮影し、これを立体
的に合成する立体像合成装置５で観察しながら作
業を行なうようになつている。この装置は、作業
対象物が立体像合成装置５により手に取るように
わかるので便利である。しかしこのような従来型
は、固定されている立体像合成装置５に常に顔を
近づけて、目が立体像合成装置５から離れないよ
うに頭を固定した一定姿勢で作業しなければなら
ない為、特に長時間の作業では、作業者２の疲労
蓄積が著しく大きくなる。その結果、作業能率の
低下にもなりかねない。

本考案は上述した従来のロボツトに対する遠隔
操作上の不具合に鑑み、作業者が楽な姿勢で作業
ロボツトの遠隔操作を行なえるマニプレータ操縦
装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成する本考案によるマニプレー
タ操縦装置の構成は、作業者によつて操作される
操作ロボツトと、前記操作ロボツトの動作に追従
して作業対象物に対して作業をする作業ロボツト
と、前記作業者の両目に対応して配設されて前記
作業対象物を撮像する１対の撮像装置と、これら
撮像装置からの伝送信号を映し出す１対の映像装
置と、これら映像装置に写し出された前記作業対
象物の２つの画像をそれぞれ伝送する１対のイメ
ージフアイバを具えると共にこれらイメージフア
イバと前記映像装置との間若しくはこれらイメー
ジフアイバの接眼部に１対の半透明鏡の介装され
た立体像合成装置と、前記撮像装置を任意の方向
に移動し得る視線追従装置と、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追従装置に
伝えると共にこの追従装置を制御する制御装置と
からなるものである。

以下、本考案によるマニプレータ操縦装置の一
実施例を第２図〜第６図を参照しながら詳細に説
明する。本装置を用いた作業状態を表す第２図に
示すように、作業対象物１１に対して作業を行な
う作業ロボツト１は、作業者２が操作する操作ロ
ボツト３に連結された追従装置１２により、この
操作ロボツト３の動きに追従するようになつてい
る。この作業ロボツト１を操作ロボツト３に追従
させる追従装置１２は、従来から周知の電気的倣
い装置や油圧機器等を利用した機械的倣い装置を
用いると良い。作業対象物１１の画像を得る２台
のテレビカメラ４（一方を図示せず）が、作業ロ
ボツト１にこれらテレビカメラ４を任意の方向に
移動する視線追従装置１３を介して取り付けられ
ており、これらはその画像を映し出し得るそれぞ
れの映像装置１４に連絡している。当該コントロ
ール装置１３は、作業者２の頭に装着した制御装
置１５と連絡されており、作業者２の頭の動き、
つまり視線の向きに追従してテレビカメラ４が移
動するようになつている。２つの映像装置１４
は、内部構造を示す第３図及び観察を示す第４図
のように、作業者２の目の間隔と等しいＡの間隔
で設けた観察窓１６を具えたハウジング１７の両
側端に、ハウジング１７内に向かつて作業者２の
視線方向Ｅに対して30度の傾斜角で取り付けられ
ており、更にハウジング１７内には、これら映像
装置１４に写し出されるそれぞれの画像を反射し
て、それぞれの観察窓１６から見れる１対の半透
明鏡１８が、前記映像装置１４と同様に30度の傾
斜角で相反する方向に固定されている。更に観察
窓１６には、画像伝送する１対のイメージフアイ
バ１９の一端が連結されており、これらイメージ
フアイバ１９の他端は、作業者２の目に装着され
得る接眼部２０に連結されている。立体像合成装
置５は主にこれらの半透明鏡１８とイメージフア
イバ１９と接眼部２０とで構成されている。観察
窓１６とイメージフアイバ１９と接続部には、半
透明鏡１８を介して見られる映像装置１４上の画
像をイメージフアイバ１９の入射端部に集結させ
る凸レンズ２１がそれぞれ設けられている。また
接眼部２０にもイメージフアイバ１９の射出端部
に伝送されて来た集結画像を拡大する接眼レンズ
２２がそれぞれ取り付けられており、これら射出
端部及び接眼レンズ２２の中心距離は、作業者２
の目の間隔Ａに合わせてある。従つてその観察窓
１６からそれぞれの映像装置１４に写る画像を半
透明鏡１８を介して作業者２が接眼部２０からそ
れぞれの目で見るを、２つの画像が合成されて作
業者２の視線方向Ｅ前方で結像する立体虚像Ｉと
して見え、しかも半透明鏡１８を通してその立体
虚像Ｉにある作業ロボツト１と自分の操作ロボツ
ト３とが重なり合つて見えるので、作業者２はあ
たかも自分で直接操作しているように錯覚して作
業を進めることができる。尚本実施例では、映像
装置１４からの画像を半透明鏡１８で１回だけ反
射したので像が左右反転している。従つて画像処
理して戻すか、第３図に示したようにテレビカメ
ラ４の前に反射鏡を置いて作業対象物１１を撮る
ようにすると良い。視線追従装置１３及び制御装
置１５は、テレビカメラ４及び作業者２の頭の動
きに対応する三次元移動が可能なように多関節伸
縮機構を有したものである。

また立体像合成装置５に取り付けた半透明鏡１
８を全反射鏡にして、その代わり第５図、第６図
に示すように、接眼部２０の上部からイメジフア
イバ１９の射出部を接続し、水平に覗く覗き窓２
３との間に45度傾斜した半透明鏡２４を取り付け
ても良い。このとき作業者２は、接眼部２０の半
透明鏡２４にそれぞれ映る画像を見ることで、そ
れら半透明鏡２４の向こう側に合成された立体虚
像I′を見ることができると同時に、半透明鏡２４
の下方に位置する操作ロボツト３と合成視され
て、自分の操作ロボツト３が立体虚像I′に対して
作業をしているように見える。以上２つの一実施
例では、半透明鏡１８，２４を用いることで実際
の操作ロボツト３と作業対象物１１の立体虚像
Ｉ，I′とが重なり合い状態で同時に観察できるよ
うにしたが、半透明鏡１８，２４の代わりに無数
の小孔を穿設した全反射鏡や屈折プリズム等を使
用しても同様な効果が期待できる。この実施例で
は映像装置１４から２回反射して作業者２の目に
画像が届いており、作業者２に正立像として見え
るからテレビカメラは、直接作業対象物１１を撮
像した方が良い。なお、撮像装置として使用した
テレビカメラ４の代りに画像伝送路としてイメー
ジフアイバを使い、光信号をそのまま映像装置と
するスクリーンに投影するようにしても良い。

本実施例のように半透明鏡１３，２４等を用い
て作業対象物１１及び作業ロボツト１の立体虚像
Ｉ，I′と実際の操作ロボツト３とが同時に重なつ
て観察される場合には、作業ロボツト１の立体虚
像と操作ロボツト３とが等しい大きさで観察でき
るように、作業ロボツト１とテレビカメラ４との
間隔か或いは接眼部２０と撮像装置１４との光路
長を調節するが、テレビカメラ４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
つて簡単に行なうことができる。従つて、このテ
レビカメラ４のズームレンズを操作して立体虚像
Ｉ，I′を拡大した場合には、高精度が作業を行な
うことが可能であるが、これと同時に接眼部２０
と操作ロボツト３との距離を接近させて、操作ロ
ボツト３と作業ロボツト２の立体虚像Ｉ，I′との
大きさを一致させる方がより高精度で複雑な作業
を行なえる。又、作業者２の目の間隔に対応した
間隔Ａは作業者によつて個々異なつているが、よ
ほど高精度な作業でない限りテレビカメラ４の撮
影レンズの光軸の間隔と作業者２の目の間隔とが
多少狂つていても差し支えない。更に、テレビカ
メラ４の撮影方向が作業者２の頭部の動きに追従
して視線追従装置１３により自動的に制御される
ため、作業者２の姿勢が変化しても作業を中断す
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。

このように本考案のマニプレータ操縦装置を用
いると、２台のテレビカメラから得た作業対象物
の２つの画像を鏡を用いて立体的に合成した虚像
に対して操作ロボツトを運転者が操作することに
より作業ロボツトを倣い移動させるようにしたの
で、倣いのための摸型を作る必要がなく、操縦性
の容易さと相俟つて汎用性に優れている。又、作
業ロボツトの虚像を操作ロボツトに一致させなが
ら作業を行なうこ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、立体像合
成装置と接眼部とに可撓性のあるイメージフアイ
バを介して作業者が動き易くしたうえ撮像装置が
作業者の頭部の動きに追従して撮影方向を自動的
に変えるようになついるため、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
よる作業者の疲労蓄回避や能率向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマニプレータ操縦装置の操作原
理を表す作業概念図、第２図は本考案によるマニ
プレータ操縦装置の一実施例の作業概念図、第３
図は立体像合成装置の内部構造を示す断面構造
図、第４図はその概観図、第５図は立体像合成装
置の他の一実施例を示した概観図、第６図はその
内部構造図である。 図面中、１は作業ロボツト、２は作業者、３は
操作ロボツト、４はテレビカメラ、５は立体像合
成装置、１１は作業対象物、１２は追従装置、１
３は視線追従装置、１４は映像装置、１５は制御
装置、１８，２４は半透明鏡、１９はイメージフ
アイバ、２０は接眼部、Ｉ，I′は立体虚像であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 作業者によつて操作される操作ロボツトと、前
   記操作ロボツトの動作に追従して作業対象物に対
   して作業をする作業ロボツトと、前記作業者の両
   目に対応して配設されて前記作業対象物を撮像す
   る１対の撮像装置と、これら撮像装置からの伝送
   信号を映し出す１対の映像装置と、これら映像装
   置に写し出された前記作業対象物の２つの画像を
   それぞれ伝送する１対のイメージフアイバを具え
   ると共にこれらイメージフアイバと前記映像装置
   との間若しくはこれらイメージフアイバの接眼部
   に１対の半透明鏡の介装された立体像合成装置
   と、前記撮像装置を任意の方向に移動し得る視線
   追従装置と、前記作業者の頭部に固定され且つそ
   の頭部の動きを前記追従装置に伝えると共にこの
   追従装置を制御する制御装置とからなるマニプレ
   ータ操縦装置。