KR102039077B1 - 원격조작 로봇시스템 및 그 운전방법 - Google Patents

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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

복수의 슬레이브암을 구비한 원격조작 로봇 시스템에 있어서, 슬레이브암은 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 자동모드와, 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 기초하여 동작하는 수동모드와, 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 의해 차례로(逐次) 수정되면서 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 수정자동모드의 복수의 제어모드를 구비한다. 동작시퀀스정보는 슬레이브암이 자동모드에서 작업을 행하는 자동부분과, 슬레이브암이 복수의 제어모드 중 선택된 1개에서 작업을 행하는 선택부분을 포함하고, 선택부분은 복수의 슬레이브암 사이에서 시간적으로 중복하지 않는다. 이 동작시퀀스정보에 기초하여 복수의 슬레이브암을 동작시킨다.

Description

원격조작 로봇시스템 및 그 운전방법
본 발명은, 마스터장치 및 슬레이브암을 구비한 원격조작 로봇시스템 및 그 운전방법에 관한 것이다.
종래, 마스터장치(즉, 원격조작장치)와, 마스터장치의 조작에 따라 동작하는 슬레이브암을 구비한 원격조작 로봇시스템이 알려져 있다. 마스터장치로서는, 머니퓰레이터, 조작레버, 조작버튼 등이 이용되고 있다. 이와 같은 원격조작 로봇 시스템에 있어서, 마스터장치로서의 로봇암의 자세에 슬레이브암의 자세를 따르게 하여, 슬레이브암에 작용하는 반력(反力)을 마스터장치를 통해 오퍼레이터에게 전달하도록 구성된 것이 있다. 특허문헌1에서는 이런 종류의 기술이 개시되어 있다.
특허문헌1에는, 자동조작모드, 수동조작모드 및 슬레이브 동작 관리수단이 손끝자세에 구속을 가하는 것 등의 수동조작을 지원하는 구속형 수동조작모드의 3개의 조작모드를 가지고 있고, 작업순서플랜에 따라 조작모드를 전환하는 원격조작 로봇시스템이 나타나 있다. 자동조작모드에서는, 슬레이브 동작 관리수단이 소정의 프로그램에 따라 슬레이브암에 작업을 실행시킨다. 또, 수동조작모드 및 구속형 수동조작모드에서는, 주로, 오퍼레이터에 의해 마스터장치로 입력된 조작에 따라 인터페이스수단이 슬레이브암에 작업을 실행시킨다. 덧붙여, 구속형 수동조작모드에서는 슬레이브 동작 관리수단이 조작을 지원하는 동작을 실행한다.
또 특허문헌1에 기재된 원격조작 로봇시스템에서는, 오퍼레이터의 기능(技能)의 정도를 나타내는 데이터 및 주어진 작업목표에 기초하여 수동조작부분과 자동조작부분을 혼합한 작업순서플랜을 작성하고, 작업순서플랜의 자동조작부분은 자동조작모드에서 시스템을 운전하고, 작업순서플랜의 수동조작모드 또는 구속형 수동조작모드에서 시스템을 운전하는 원격조작방법이 나타나 있다.
일본 공개특허공보 특공평(特公平)８－５０１８호
상기 특허문헌1에 기재된 기술은, 수동조작모드 또는 구속형 수동조작모드로 전환되면, 슬레이브 동작 관리수단은 자동조작모드에서 이용하는 프로그램을 이용하지 않는다. 이 때문에, 수동조작모드 또는 구속형 수동조작모드에서는 오퍼레이터의 부하(負荷)가 과대해짐과 동시에, 작업효율의 저하가 야기된다.
또, 특허문헌1에는 원격조작 로봇 시스템에 복수의 슬레이브암을 구비해도 좋다고 기재되어 있지만, 그것은 자동조작의 비율이 많은 것을 상정한 것이다. 이와 같이, 원격조작 로봇 시스템이 복수의 슬레이브암을 구비한 경우에는 슬레이브암 마다 조작내용이 다를 수 있고, 오퍼레이터의 부하가 현저하게 과대해질 우려가 있다. 따라서, 특허문헌1에 기재된 기술(技術)에는 복수의 슬레이브암을 이용하여 효율적인 작업을 행함에 있어서 개량의 여지가 남아있다.
본 발명의 일태양(一態樣)에 관계되는 원격조작 로봇 시스템의 운전방법은 마스터장치와 복수의 슬레이브암을 구비한 원격조작 로봇 시스템의 운전방법이며,
상기 슬레이브암 각각은 미리 기억된 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 자동모드와, 상기 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 기초하여 동작하는 수동모드와, 상기 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 의해 차례로(逐次) 수정되면서 상기 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 수정자동모드의 복수의 제어모드를 가지고,
상기 슬레이브암이 상기 자동모드에서 작업을 행하는 자동부분과, 상기 슬레이브암이 상기 복수의 제어모드 중 선택된 1개에서 작업을 행하는 선택부분을 포함하며, 상기 복수의 슬레이브암 사이에서 상기 선택부분이 시간적으로 중복하지 않는 동작시퀀스정보를 작성하는 단계와,
상기 동작시퀀스정보에 기초하여, 상기 자동부분에서는 상기 자동모드로 상기 슬레이브암을 동작시켜, 상기 선택부분에서는 상기 복수의 제어모드 중 해당 선택부분마다 선택된 제어모드에서 상기 슬레이브암을 동작시킴에 의해, 상기 슬레이브암이 작업을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명의 일태양(一態樣)에 관계되는 원격조작 로봇시스템은,
오퍼레이터의 조작을 접수하는 마스터장치와,
미리 기억된 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 자동모드와, 상기 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 기초하여 동작하는 수동모드와, 상기 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 의해 차례로(逐次) 수정해나가면서 상기 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 수정자동모드의 복수의 제어모드를 가진 복수의 슬레이브암과,
상기 슬레이브암이 상기 자동모드에서 작업을 행하는 자동부분과 상기 슬레이브암이 상기 복수의 제어모드 중 선택된 1개에서 작업을 행하는 선택부분을 포함하고, 상기 복수의 슬레이브암 사이에서 상기 선택부분이 시간적으로 중복하지 않는 동작시퀀스정보 및 상기 태스크 프로그램을 기억한 기억장치와,
상기 동작시퀀스정보에 기초하여, 상기 자동부분에서는 상기 자동모드로 상기 슬레이브암을 동작시켜, 상기 선택부분에서는 상기 복수의 제어모드 중 해당 선택부분 마다 선택된 제어모드로 상기 슬레이브암을 동작시키는 슬레이브 제어장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 원격조작 로봇시스템 및 그 동작방법에 의하면, 작업내용이나 슬레이브암의 상황에 따라 자동모드와 수동모드와 수정자동모드로부터 슬레이브암의 제어모드를 선택할 수 있다. 제어모드의 선택은 오퍼레이터의 판단으로 행하는 것이 가능하고, 슬레이브암을 완전히 자동으로 동작시키면, 좋지 아니한 상태(不具合)의 발생이 예상되는 경우에는, 수정자동모드에서 슬레이브암을 동작시킬 수 있다. 수정자동모드에서는 슬레이브암의 자동적인 동작을 기조(基調)로 하면서, 오퍼레이터의 조작에서 그 동작을 수정할 수 있으므로, 수동모드와 비교하여 오퍼레이터의 부하는 작고, 동시에 작업효율의 저하를 억제할 수 있다. 이와 같이, 오퍼레이터가 복수의 제어모드 중에서 상황에 따라 적절하게 제어모드를 선택함에 의해, 멈추지 않는 로봇 시스템을 실현할 수 있다.
또, 오퍼레이터의 조작이 요구되는 수동모드 및 수정자동모드가 복수의 슬레이브암 사이에서 동시에 출현하지 않으므로, 오퍼레이터는 1개의 마스터장치를 이용하여 복수의 슬레이브암을 원격 조작할 수 있고, 슬레이브암이나 오퍼레이터의 비어있는 시간이 단축된다. 따라서, 복수의 슬레이브암을 이용하여 효율적인 작업을 행할 수 있다.
본 발명의 원격조작 로봇시스템 및 그 운전방법에 의하면 복수의 슬레이브암을 이용하여 효율적인 작업을 행할 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시형태에 관계되는 원격조작 로봇시스템이 도입된 자동차조립라인의 모양을 나타낸 도면이다.
도2는 원격조작 로봇시스템의 개략구성을 나타내는 블록도이다.
도3은 슬레이브암의 제어계통의 구성을 나타내는 블록도이다.
도4는 동작시퀀스정보의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조해서 설명한다.
〔원격조작 로봇 시스템(100)〕
도1은 본 발명의 일 실시형태에 관계되는 원격조작 로봇시스템(100)을 구비한 자동차 조립라인의 상태를 나타내는 도면이고, 도2는 원격조작 로봇시스템(100)의 개략구성을 나타내는 블록도이다. 도1 및 도2에 나타낸 바와 같이, 원격조작 로봇시스템(100)은 마스터 슬레이브 방식의 로봇시스템이고, 복수의 슬레이브암(1, 1A, 1B)과, 마스터장치(20)와 입력장치(7)와, 출력장치(4)와 상황취득장치(5)와 시스템(100)을 포괄적으로 제어하는 제어유닛(6)을 구비하고 이루어진다. 본 명세서에서는 복수의 슬레이브암(1A, 1B)을 구별하지 않을 때에는, 숫자1에 붙어있는 알파벳 A 또는 B를 생략하고 단순히 「슬레이브암(1)」으로 나타낸다.
도1에는 작업공간 내에 컨베이어(99)에 의해 형성된 워크(W)의 반송(搬送)라인과, 반송라인을 따라 설치된 복수의 슬레이브암(1A, 1B)과, 작업공간으로부터 떨어진 위치(작업공간 외)에 설치된 마스터장치(20)를 구비한 자동차 조립라인이 나타나 있다. 이 자동차 조립라인에 있어서, 슬레이브암(1)은 워크(W)에 대한 이송, 부품의 조립이나 배치 바꿈, 자세변환, 도장(塗裝) 등의 작업을 행할 수 있다. 단, 본 발명에 관계되는 원격조작 로봇시스템(100)은 이와 같은 자동차 조립라인에 한정되지 않고, 각종 제조설비에 있어서 널리 적용시킬 수 있다.
본 실시형태에 관계되는 슬레이브암(1)은 자동모드, 수동모드 및 수정자동모드의 3개의 제어모드를 가진다. 이들의 복수의 제어모드 중 선택된 1개에서 동작이 제어되는 것과 같이, 슬레이브암(1)의 제어모드를 전환할 수 있다.
본 명세서에서는 슬레이브암(1)이 미리 설정된 태스크 프로그램에 따라 동작하는 제어모드를 「자동모드」라고 칭한다. 자동모드에서는 종래의 티칭 플레이백 로봇(teaching playback robot)과 동일하게 오퍼레이터에 의한 마스터장치(20)의 조작 없이 슬레이브암(1)이 소정의 작업을 자동적으로 행한다.
또, 본 명세서에서는 슬레이브암(1)이 마스터장치(20)가 접수한 오퍼레이터의 조작에 기초하여 동작하는 제어모드를 「수동모드」라고 칭한다. 마스터장치(20)는 오퍼레이터가 마스터장치(20)를 직접적으로 움직이게 하는 것에 의해 입력한 조작을 접수할 수 있다. 또한, 수동모드에서는 마스터장치(20)가 접수한 오퍼레이터의 조작이나, 이 조작에 기초하여 동작하고 있는 슬레이브암(1)의 움직임이 자동적으로 수정되어도 좋다.
또, 본 명세서에서는 슬레이브암(1)이 마스터장치(20)가 접수한 오퍼레이터의 조작에 의해 차례로(逐次) 수정되면서 미리 설정된 태스크 프로그램에 따라 동작하는 제어모드를 「수정자동모드」라고 칭한다. 수정자동모드에서는 미리 설정된 태스크 프로그램에 따라서 동작하고 있는 슬레이브암(1)의 움직임이, 마스터장치(20)가 접수한 오퍼레이터의 조작에 기초하여 수정된다.
이하, 원격조작 로봇시스템(100)의 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.
〔슬레이브암(1)〕
도1에는 워크(W)의 반송라인과 평행하게 이간(離間)하여 설치된 제1슬레이브암(1A)과 제2슬레이브암(1B)의 2대의 슬레이브암(1)이 나타나 있다. 2대의 슬레이브암(1)은 모두 수직 다관절 로봇이며, 엔드 이펙터(12)(end effecter)를 제외하고 실질적으로 동일한 구성을 가지고 있다. 또한, 원격조작 로봇시스템(100)이 구비하는 복수의 슬레이브암(1)의 태양(態樣)은 본 실시형태에 한정되지 않고, 각 슬레이브암(1)은 3이상의 관절수(축수)를 가진 수평 또는 수직 다관절 로봇암(머니퓰레이터)이면 좋다. 또, 복수의 슬레이브암(1)에는 링크길이나 관절수가 다른 여러 종류의 로봇암이 포함되어 있어도 좋다.
도2에 나타낸 바와 같이, 슬레이브암(1)은 복수의 링크(11a~11f)의 연접체와(連接體), 이를 지지하는 기대(15)로부터 구성된 복수의 관절(JT1~JT6)을 가진 다관절 로봇암이다. 보다 자세히는, 제1관절(JT1)에서는, 기대(15)와 제1링크(11a)의 기단부(基端部)가 연직방향으로 연장되는 축 주위로 회전 가능하게 연결되어 있다. 제2관절(JT2)에서는, 제1링크(11a)의 선단부(先端部)와 제2링크(11b)의 기단부가 수평방향으로 연장되는 축 주위로 회전 가능하게 연결되어 있다. 제3관절(JT3)에서는, 제2링크(11b)의 선단부와 제3링크(11c)의 기단부가 수평방향으로 연장되는 축 주위로 회전 가능하게 연결되어 있다. 제4관절(JT4)에서는, 제3링크(11c)의 선단부와 제4링크(11d)의 기단부가 제4링크(11d)의 긴 쪽 방향으로 연장되는 축 주위로 회전 가능하게 연결되어 있다. 제5관절(JT5)에서는, 제4링크(11d)의 선단부와 제5링크(11e)의 기단부가 제4링크(11d)의 긴 쪽 방향과 직교하는 축 주위로 회전 가능하게 연결되어 있다. 제6관절(JT6)에서는, 제5링크(11e)의 선단부와 제6링크(11f)의 기단부가 뒤틀림 회전 가능하게 연결되어 있다. 그리고 제6링크(11f)의 선단부에는 메커니컬 인터페이스가 설치되어 있다. 이 메커니컬 인터페이스에는 작업내용에 대응한 엔드 이펙터(12)(도1참조)가 탈착 가능하게 장착된다.
상기의 제1관절(JT1), 제1링크(11a), 제2관절(JT2), 제2링크(11b), 제3관절(JT3), 및 제3링크(11c)로 이루어진 링크와 관절의 연결체에 의해, 슬레이브암(1)의 완부(腕部)(13)가 형성되어 있다. 또, 상기의 제4관절(JT4), 제4링크(11d), 제5관절(JT5), 제5링크(11e), 제6관절(JT6), 제6링크(11f)로 이루어진 링크와 관절의 연결체에 의해, 슬레이브암(1)의 손목부(14)가 형성되어 있다. 완부(13)는 엔드 이펙터(12)를 위치결정하는 역할을 담당하고, 손목부(14)는 엔드 이펙터(12)의 방향을 정하는 역할을 담당한다.
도3은 슬레이브암(1)의 제어계통의 구성을 나타낸 블록도이다. 이 도에서는, 모터제어부(16)를 중심으로 한 구체적인 전기적 구성이 나타나 있다. 도3에 나타낸 바와 같이, 슬레이브암(1)의 각 관절(JT1~JT6)에는 그것이 연결하는 2개의 부재를 상대적으로 회전시키는 액츄에이터의 일례로서의 구동모터(M1~M6)가 설치되어 있다. 구동모터(M1~M6)는, 예를 들어, 모터제어부(16)에 의해 서보 제어되는 서보모터이다. 또, 각 구동모터(M1~M6)에는 그 회전위치를 검출하기 위한 위치센서(E1~E6)와, 그 회전을 제어하는 전류를 검출하기 위한 전류센서(C1~C6)가 설치되어 있다. 위치센서(E1~E6)는, 예를 들어, 인코더, 리졸버, 펄스 제네레이터 등의 회전위치를 검출할 수 있는 것이면 좋다. 또한, 상기의 구동모터(M1~M6), 위치센서(E1~E6), 및 전류센서(C1~C6)의 기재(記載)에서는, 각 관절(JT1~JT6)에 대응하여 알파벳에 첨자인 1~6이 붙어 있다. 이하에서는 관절(JT1~JT6) 중 임의의 관절을 나타내는 경우에는 첨자를 생략하여 「JT」라고 칭하고, 구동모터(M), 위치센서(E) 및 전류센서(C)에 대해서도 동일하다.
구동모터(M), 위치센서(E), 및 전류센서(C)는 모터제어부(16)와 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시형태에 관계되는 모터제어부(16)는, 1대에서 복수의 구동모터(M)를 서보 제어할 수 있지만, 각 구동모터(M)에 대응하는 모터제어부가 설치되어 있어도 좋다.
모터제어부(16)에서는 후술하는 제어유닛(6)(보다 자세히는, 슬레이브 제어부(61))에 의해 취득된 위치지령값이나 서보게인 등에 기초하여 구동지령값(전류지령값)을 생성하고, 구동지령값에 대응한 구동전류를 구동모터(M)로 공급한다. 구동모터(M)의 출력회전각은 위치센서(E)에 의해 검출되어, 모터 제어부(16)로 피드백된다. 단, 모터제어부(16)와 슬레이브 제어부(61)의 기능이 단일의 회로 또는 단일의 연산장치에 의해 실현되어도 좋다.
제어유닛(6)(보다 자세히는 슬레이브 제어부(61))으로부터 모터제어부(16)로 위치지령값이 입력되면, 입력된 위치지령값은 감산기(31b)의 플러스측의 입력에 주어진다. 이 감산기(31b)의 마이너스측의 입력에는 위치센서(E)에서 검출된 회전각을 나타내는 신호(위치현재값)가 주어진다. 감산기(31b)에서는 위치지령값으로부터 회전각이 감산된다. 감산기(31b)의 출력은 계수기(係數器)(31c)에 주어져, 여기서 위치게인(Kp)으로 증폭되고나서, 감산기(31e)의 (+)입력에 주어진다. 이 감산기(31e)의 (-)입력에는 위치센서(E)로부터의 회전각이 미분기(31d)에서 미분된 것이 주어진다. 감산기(31e)의 출력은 계수기(31f)에 주어져, 여기서 속도게인(Kv)으로 증폭되고나서, 감산기(31g)의 (+)입력에 주어진다. 이 감산기(31g)의 (-)입력에는 전류센서(C)로부터의 전류값이 주어진다. 감산기(31g)의 감산출력이 구동지령값으로서 증폭회로(31h)로 입력되어, 증폭된 구동지령값과 대응하는 구동전류가 구동모터(M)로 공급된다.
〔마스터장치(20)〕
마스터장치(20)는 오퍼레이터의 조작을 접수하는 수단이다. 본 실시형태에 관계되는 원격조작 로봇시스템(100)의 마스터장치(20)는 마스터암(2) 즉, 다관절 로봇암(머니퓰레이터)이고, 슬레이브암(1)이 마스터암(2)의 움직임에 추종하여 움직이도록 시스템(100)이 구축되어 있다. 결국, 마스터암(2)은 슬레이브암(1)의 위치나 자세를 직감적으로 조작할 수 있도록 구성되어 있다.
마스터암(2)은 슬레이브암(1)과 같은 수의 복수의 관절(JTm1~JTm6)을 가진 다관절 로봇암이며, 기대(25) 및 복수의 링크(21a~21f)가 순차로 연결되어 구성되어 있다. 마스터암(2)의 링크(21a~21f)의 연접구성은 슬레이브암(1)의 링크(11a~11f)와 실질적으로 동일하며, 상세한 설명은 생략한다. 마스터암(2)의 제6링크(21f)의 선단부에는 슬레이브암(1)에 장착된 엔드 이펙터(12)와 서로 닮아 있는 또는 대응하는 의사(擬似; 유사) 엔드 이펙터가 장착되어도 좋다.
관절(JTm1~JTm6)에는 그것이 연결하는 2개의 부재를 상대적으로 회전시키는 액츄에이터의 일례로서의 구동모터(Mm1~Mm6)(미도시)가 설치되어 있다. 구동모터(Mm1~Mm6)는 예를 들어, 모터제어부(26)에 의해 서보 제어되는 서보모터이다. 또, 각 구동모터(Mm1~Mm6)에는, 그 회전위치를 검출하기 위한 위치센서(Em1~Em6)(미도시)와, 그 회전을 제어하는 전류를 검출하기 위한 전류센서(Cm1~Cm6)(미도시)가 설치되어 있다. 위치센서(Em1~Em6)는, 예를 들어, 인코더이다. 또한, 상기의 구동모터(Mm1~Mm6), 위치센서(Em1~Em6) 및 전류센서(Cm1~Cm6)의 기재(記載)에서는 각 관절(JTm1~JTm6)에 대응하여 알파벳에 첨자 1~6이 붙어있다. 이하에서는 관절(JTm1~JTm6) 중 임의의 관절을 나타내는 경우에는 생략하여 「JTm」이라 칭하고, 구동모터(Mm), 위치센서(Em) 및 전류센서(Cm)에 대해서도 동일하다.
전술한 슬레이브암(1)의 구동계통과 동일하게, 구동모터(Mm), 위치센서(Em) 및 전류센서(Cm)는 모터제어부(26)와 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시형태에 관계되는 모터제어부(26)는 1대로 복수의 구동모터(Mm1~Mm6)를 서보 제어 할 수 있는 것이지만, 구동모터(Mm)마다 대응하는 모터제어부가 설치되어 있어도 좋다.
모터제어부(26)는 전술한 모터제어부(16)와 동일하게, 후술하는 제어유닛(6)(상세하게는 마스터 제어부(62))로부터 취득한 위치지령값이나 서보게인 등에 기초하여 구동지령값(토크 지령값)을 생성하고, 구동지령값에 대응한 구동전류를 구동모터(Mm)에 공급한다. 구동모터(Mm)의 출력 회전각은 위치센서(Em)에 의해 검출되어, 모터제어부(26)로 피드백된다. 단, 모터제어부(26)와 마스터 제어부(62)의 기능이 단일의 회로 또는 단일 또는 단일의 연산장치에 의해 실현되어 있어도 좋다.
슬레이브암(1)과 마스터암(2)은, 축수(軸數)가 같은 다관절 로봇암이지만, 완부(13, 23)의 링크 길이의 비가 상이하다. 결국, 슬레이브암(1)과 마스터암(2)은 닮은꼴이 아니어도 좋다. 또한, 링크의 링크길이란, 그 링크의 기단측(基端側)의 관절로부터 선단측(先端側)의 관절까지의 거리이다. 본 실시형태에 관계되는 슬레이브암(1) 및 마스터암(2)은 6축의 로봇암이며, 완부(13, 23)를 형성하고 있는 링크는 제1~3링크이다. 슬레이브암(1)은 작업내용이나 작업대상에 적절한 링크 길이의 비의 완부(13)를 가진 것이 시스템(100)에 도입되어 있지만, 마스터암(2)은 오퍼레이터가 취급하기 쉬운 링크 길이의 비의 완부(23)를 가진 것이 채용된다. 예를 들어, 슬레이브암(1)의 제1링크(11a):제2링크(11b):제3링크(11c)의 링크 길이의 비가 1:4:2인 경우에, 마스터암(2)의 제1링크(21a):제2링크(21b):제3링크(21c)의 링크 길이의 비가 1:2:2라도 좋다.
〔입력장치(7)〕
입력장치(７)는 마스터암(2)과 같이 작업공간 외에 설치되어 조작자로부터의 조작지시를 접수하고, 접수한 조작지시를 제어유닛(6)에 입력하는 입력수단이다. 입력장치(7)에서는, 슬레이브암(1)의 위치나 자세에 관계되는 조작 이외의 조작이 입력된다. 입력장치(7)에는, 슬레이브암(1)의 제어모드를 선택하기 위한 조작입력구(具)나 비상정지스위치 등 슬레이브암(1)의 위치나 자세를 제외한 조작지령을 입력하는 1이상의 조작입력구가 설치되어 있다. 1이상의 조작입력구에는 예를 들어, 터치판넬(touch panel), 키(key), 레버, 버튼, 스위치, 다이얼 등의 이미 알려진 조작입력구가 포함되어도 좋다. 또, 입력장치(7)로서 팬던트(pendant)나 태블릿(tablet) 등의 휴대단말이 이용되어도 좋다.
〔상황취득장치(５)〕
상황취득장치(５)는 각 슬레이브암(1)의 작업공간 내에 있어서의 상황을 나타내는 상황정보를 취득하는 수단이다. 상황정보는, 작업공간 내에 있어서의 슬레이브암(1)의 위치 및 자세 등, 또는 슬레이브암(1)을 둘러싼 주위의 상황을 인식하기 위해서 이용하는 정보를 포함한다. 보다 구체적으로는, 상황정보는 예를 들어, 작업공간 내에 있어서의 슬레이브암(1)의 위치 및 자세, 슬레이브암(1)과 워크와의 위치관계, 또는 슬레이브암(1)과 워크를 조립하는 피조립부품의 위치관계 등, 작업공간 내에 있어서 슬레이브암(1)의 상황 및 슬레이브암(1)의 주위상황을 인식 가능하게 하기 위해 필요한 정보가 포함된다.
상황취득장치(5)는, 예를 들어, 센서, 카메라 등의 촬영장치, 통신기, 인코더 등에 의해 실현할 수 있다. 센서로서는, 예를 들어, 조립부품 또는 피조립부품까지의 거리 또는 위치를 계측하기 위한 레이저센서 또는 레이더센서 등을 예시할 수 있다. 게다가, 복수의 촬영장치로부터 얻어진 화상데이터를 이용하여 슬레이브암(1)으로부터 그 주위의 물체까지의 거리를 계측하는 센서인 스테레오 카메라 등도 예시할 수 있다. 통신기로서는, 예를 들어, 조립부품 또는 피조립부품 또는 작업공간내의 소정위치에 설치된 센서 및 촬영장치로부터의 정보를 취득하는 통신기 등을 들 수 있다. 인코더로서는, 예를 들어, 슬레이브암(1)의 이동량 또는 위치를 검지할 수 있는 인코더를 예시할 수 잇다.
상황취득장치(5)는 상황정보를 축차(逐次; 차례로) 취득하고 있고, 취득된 상황정보는 후술하는 제어유닛(6)에 입력되어, 제어유닛(6)에 있어서 슬레이브암(1)의 동작제어에 이용된다. 게다가, 제어유닛(6)은, 상황정보를 출력장치(4)에 있어서 출력시키도록 제어하는 구성으로 해도 좋다. 상황취득장치(5)는, 슬레이브암(1) 자체에 부착되어 있어도 좋고, 작업공간내의 적절한 위치에 부착되어 있어도 좋다. 또, 부착되는 상황취득장치(5)의 개수는 1개여도 좋고 복수 개라도 좋다. 적절히 상황정보를 취득할 수 있는 위치에 적절한 개수의 상황취득장치(5)가 부착되어 있으면 좋고, 부착위치 및 부착 개수는 임의적이다.
〔출력장치(4)〕
출력장치(4)는, 제어유닛(6)으로부터 송신된 정보를 출력하는 것이다. 출력장치(4)는 마스터암(2)을 조작하고 있는 오퍼레이터로부터 시인(視認)하기 쉬운 위치에 설치된다. 출력장치(4)에는, 적어도 디스플레이장치(41)가 포함되어 있고, 더욱이, 프린터나 스피커나 경보등(警報燈) 등이 포함되어 있어도 좋다. 디스플레이 장치(41)에서는 제어유닛(6)으로부터 송신된 정보가 표시 출력된다. 예를 들어 스피커에서는, 제어유닛(6)으로부터 송신된 정보가 소리로서 출력된다. 또, 예를 들어, 프린터에서는 제어유닛(6)으로부터 송신된 정보가 종이 등의 기록매체에 인자(印字)출력된다.
또한, 도1에 나타낸 바와 같이, 출력장치(4)로서 각 슬레이브암(1)에 대해 1개의 디스플레이 장치(41)가 설치되어 있는 경우에는, 각 디스플레이 장치(41)에 대응하는 슬레이브암(1)의 상황정보를 출력시켜도 좋다. 이 경우, 오퍼레이터가 어느 슬레이브암(1)이 피조작 슬레이브암(1)인지를 인식할 수 있도록, 피조작 슬레이브암(1)이 표시된 디스플레이 장치(41)의 배경색을 변화시키거나, 디스플레이 장치(41)의 주위에 표시등을 설치하거나 해도 좋다. 여기서 「피조작 슬레이브암(1)」이라는 것은, 마스터장치(20)의 조작대상이며, 해당 마스터장치(20)가 접수한 조작을 동작에 반영시키는 슬레이브암(1)을 뜻한다.
〔기억장치(8)〕
기억장치(8)에는, 슬레이브암(1)의 제어에 이용되는 각종 태스크 프로그램이 기억되어 있다. 태스크 프로그램은 작업마다의 동작 플로우로서 작성되어 있어 좋다. 태스크 프로그램은, 예를 들어, 티칭(teaching)에 의해 작성되어, 슬레이브암(1)의 식별정보와 태스크에 대응시켜, 기억장치(8)에 저장된다. 또한, 기억장치(8)는, 제어유닛(6)으로부터 독립하여 기재되어 있지만, 제어유닛(6)이 구비하는 기억장치가 기억장치(8)로서의 기능을 맡아도 좋다.
또, 기억장치(8)에는 미리 작성된 동작시퀀스정보가 기억되어 있다. 동작시퀀스정보란, 작업공간 내에서 슬레이브암(1)에 의해 실시되는 일련의 작업공정을 규정한 동작시퀀스에 관한 정보이다. 이 동작시퀀스정보에서는, 작업공정의 동작순과 슬레이브암(1)의 제어모드가 대응되어 있다. 또, 이 동작시퀀스정보에서는 각 작업공정에 대해 슬레이브암(1)에 그 작업을 자동적으로 실행시키기 위한 태스크 프로그램이 대응되어 있다. 단, 동작시퀀스정보가 각 작업공정에 대해 슬레이브암(1)에 그 작업을 자동적으로 작업을 실행시키기 위한 프로그램을 포함하고 있어도 좋다.
도4에는 기억장치(8)에 기억된 동작시퀀스정보의 일례가 나타나 있다. 여기서는 자동차의 보디(body)로의 시트 부착작업의 동작시퀀스를 예를 들어 설명한다. 자동차의 보디로의 시트부착작업의 동작시퀀스는, 컨테이너로부터 시트를 집어내는 부품취출(取出) 태스크(T1), 시트를 보디의 부착위치근방까지 반송(搬送)하는 부품반송 태스크(T2), 및 부착위치 근방에 있는 시트를 부착위치로 부착하는 부품부착 태스크(T3)로 이루어져 있고, 이들의 태스크(T1~T3)를 이 순서로 반복하여 실행한다. 이 동작시퀀스 중, 부품취출 태스크(T1) 및 부품반송 태스크(T2)는 슬레이브암(1)이 자동모드로 동작하는 「자동부분」이다. 동작시퀀스 중 자동부분에는, 제어모드로서 자동모드가 대응되어 있다. 또, 동작시퀀스 중, 부품부착 태스크(T3)는 슬레이브암(1)이 자동모드, 수동모드 및 수동자동모드 중에서 선택된 제어모드로 동작하는 「선택부분」이다. 동작시퀀스 중 선택부분에는 특정의 제어모드는 대응되어 있지 않고, 제어모드가 선택 가능하게 되어 있다.
도4에서는 제1슬레이브암(1A)의 동작시퀀스와 제2슬레이브암(1B)의 동작시퀀스가 나란히 나타나 있다. 제1슬레이브암(1A)이 부품부착 태스크(T3)(즉, 선택부분)를 실행하고 있는 동안에, 제2슬레이브암(1B)이 부품취출 태스크(T1)와 부품반송 태스크(T2)를 행한다. 또, 제2슬레이브암(1B)가 부품부착 태스크(T3)(즉, 선택부분)를 실행하고 있는 동안에, 제1슬레이브암(1A)가 부품취출 태스크(T1)와 부품반송 태스크(T2)를 행한다. 이와 같이, 동작시퀀스는 선택부분이 제1슬레이브암(1A)과 제2슬레이브암(1B)을 번갈아 나타나고, 동시에 제1슬레이브암(1A)의 선택부분과 제2슬레이브암(1B)의 선택부분이 시간적으로 중복되지 않도록 작성되어 있다.
〔제어유닛(6)〕
도2에 나타낸 바와 같이, 제어유닛(6)에는 복수의 슬레이브암(1)과, 마스터장치(20)와, 출력장치(4)와, 상황취득장치(5)와, 입력장치(7)와, 기억장치(8)가 유선 또는 무선으로 통신 가능하게 접속되어 있다.
제어유닛(6)은 이른바 컴퓨터이며, CPU등의 연산처리부와, ROM, RAM등의 기억부를 가지고 있다(모두 미도시). 기억부에는 제어유닛(6)이 실행하는 제어프로그램이나 각종 고정데이터 등이 기억되어 있다. 연산처리부는 예를 들어, 입력장치(7), 출력장치(4), 기억장치(8)등의 외부장치와 데이터의 송수신을 행한다. 또, 연산처리부는 각종센서로부터의 검출신호 입력이나 각 제어대상으로의 제어신호의 출력을 행한다. 제어유닛(6)에서는, 기억부에 기억된 프로그램 등의 소프트웨어를 연산처리부가 읽어내어 실행함에 의해, 시스템(100)의 각종 동작을 제어하기 위한 처리가 행해진다. 또한, 제어유닛(6)은 단일 컴퓨터에 의한 집중제어에 의해 각 처리를 실행해도 좋고, 복수의 컴퓨터의 협동에 의한 분산제어에 의해 각 처리를 실행해도 좋다. 또, 제어유닛(6)은, 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller, PLC) 등으로 구성되어 있어도 좋다.
제어유닛(6)은, 기능블록으로서, 호스트 제어부(60)와, 복수의 슬레이브 제어부(61)와, 마스터제어부(62)와, 수신부(63)와 출력제어부(64)와, 수정부(65)를 구비하고 있다. 도2에서는 이들의 기능블록이 1개의 제어유닛(6)에 통합해서 나타내지고 있는데, 각 기능블록 또는 복수의 기능불록의 조합이 독립한 1이상의 컴퓨터에 의해 실현되어 있어도 좋다. 이 경우, 이들의 기능불록 중 일부가 작업공간에 배치되어, 나머지부분이 작업 외 공간에 배치되어 있어도 좋다.
슬레이브 제어부(61)는 슬레이브암(1)의 동작을 제어한다. 슬레이브 제어부(61)에는, 제1슬레이브암(1A)의 동작을 제어하는 제1슬레이브 제어부(61A)와 제2슬레이브암(1B)의 동작을 제어하는 제2슬레이브 제어부(61B)가 포함된다. 슬레이브 제어부(61)는 시스템(100)이 구비한 슬레이브암(1)의 개수에 따라 설치되어도 좋다.
슬레이브 제어부(61)는 자동모드일 때는, 기억장치(8)에 기억된 태스크 프로그램을 읽어내어 이 태스크 프로그램에 따라서 위치지령값을 생성하고, 위치지령값이나 서보게인 등을 슬레이브암(1)의 모터제어부(16)로 준다. 또, 슬레이브 제어부(61)는 수동모드일 때는, 마스터암(2)이 접수하여, 수신부(63)로 수신한 조작신호에 기초하여 위치지령값을 생성하고, 위치지령값이나 서보게인 등을 슬레이브암(1)의 모터제어부(16)에 준다. 또, 슬레이브 제어부(61)는 수정자동모드일 때는, 기억장치(8)에 기억된 태스크 프로그램을 읽어내어 이 태스크 프로그램과 수정부(65)로부터 취득한 수정지령값에 기초하여 위치지령값(또는 수정된 위치지령값)을 생성하고, 위치지령값이나 서보게인 등을 모터제어부(16)에 준다(도3 참조). 또한, 수정자동모드일 때에, 수정부(65)로부터 수정지령값이 주어지지 않으면, 수정지령값은 제로(zero)로서 연산된다.
마스터 제어부(62)는 마스터암(2)의 동작을 제어한다. 마스터 제어부(62)는 오퍼레이터가 마스터암(2)에 부여한 외력에 따라서 해당 마스터암(2)이 이동 또는 자세를 변화시키도록 마스터암(2)을 동작시킨다. 즉, 마스터암(2)의 동작에 의해 오퍼레이터의 조작력이 어시스트 된다. 또, 마스터 제어부(62)는 오퍼레이터가 마스터암(2)에 외력을 부여할 때, 마스터암(2)의 손끝부가 소정의 궤도를 따라 이동하도록 마스터암(2)을 동작시켜도 좋다.
또, 마스터 제어부(62)는 피조작 슬레이브암(1)이 전환될 때에, 마스터암(2)의 자세가 새로운 피조작 슬레이브암(1)의 자세와 대응하도록, 마스터암(2)의 자세를 자동적으로 변화시킨다. 구체적으로는, 피조작 슬레이브암(1)이 전환될 때에, 마스터 제어부(62)는 새로운 피조작 슬레이브암(1)의 각 관절(JT)의 위치센서(E)에서 검출된 위치정보를 취득하여, 피조작 슬레이브암(1)과 마스터암(2)에서 대응하는 관절의 회전위치가 실질적으로 같아지도록, 마스터암(2)의 각 관절(JTm)을 모터제어부(26)를 통해 동작시킨다. 이에 의해, 수동모드 및 수정자동모드 중 어느 하나에서 작업을 개시할 때에는, 피조작 슬레이브암(1)의 제n관절(JTn)과 마스터암(2)의 제n관절(JTmn)의 회전위치가 동일하다(단, n은 1~6의 정수).
수신부(63)는 제어유닛(6)의 외부로부터 송신된 입력신호를 수신한다. 수신부(63)에 의해 수신하는 입력신호로서, 예를 들어, 마스터암(2)으로부터 송신된 신호, 입력장치(7)로부터 송신된 신호, 상황취득장치(5)로부터 송신된 상황정보를 나타내는 신호 등을 들 수 있다.
출력제어부(64)는 출력장치(4)를 제어하여 오퍼레이터로 통지되는 정보를 출력장치(4)에 출력한다. 예를 들어, 출력장치(4)는 동작시퀀스 중 선택부분을 개시할 때에, 대상이 되는 슬레이브암(1)을 식별하는 정보와, 슬레이브암(1)의 제어모드의 선택의 입력을 재촉하는 정보를 디스플레이 장치(41)에 출력한다. 또, 예를 들어, 출력장치(4)는 슬레이브암(1)의 제어모드가 수동모드 및 수정자동모드일 때에, 마스터암(2)에 조작되는 슬레이브암(1)의 상황정보나 동작상황을 디스플레이 장치(41)에 출력한다. 또, 예를 들어 출력장치(4)는 시스템(100)에 좋지 아니한 상태(不具合)가 발생했을 때, 스피커나 디스플레이 장치(41)로 경보를 출력한다.
수정부(65)는 슬레이브암(1)의 제어모드가 수정자동모드일 때에, 마스터암(2)이 접수한 조작에 기초하여, 슬레이브암(1)의 움직임을 수정한다. 예를 들어, 오퍼레이터가 마스터암(2)을 움직이게 하는 것에 의해 마스터암(2)의 손끝부의 위치가 변화하면, 마스터암(2)은 이 손끝부의 변위를 수정지시로서 접수하여, 제어유닛(6)에 입력한다. 슬레이브암(1)의 제어모드가 수정자동모드일 때에, 수신부(63)가 수정지시신호를 수신하면, 수정부(65)가 수정지시신호에 기초하여 수정지령값을 생성한다. 수정지시신호로부터 수정지령값을 구하는 연산식 또는 맵은 미리 기억되어 있다. 이와 같은 수정지령값은 예를 들어, 마스터암(2)의 손끝부의 변위량에 비례한 값이어도 좋다. 생성된 수정지령값은 슬레이브 제어부(61)로 전달되어, 슬레이브 제어부(61)로부터 수정된 위치지령값이 모터제어부(16)로 출력된다(도3, 참조)
호스트 제어부(60)는 기억장치(8)에 기억된 동작시퀀스정보를 읽어 내어, 이 동작시퀀스정보에 따라 슬레이브암(1), 마스터암(2), 출력장치(4) 및 상황취득장치(5)가 동작하도록, 슬레이브 제어부(61), 마스터 제어부(62), 출력제어부(64), 수정부(65)에 지령을 출력한다.
〔원격조작 로봇시스템(100)의 동작〕
계속해서, 상기 구성의 원격조작 로봇시스템(100)의 동작의 일례를 설명한다.
처음에, 제어유닛(6)은 기억장치(8)에 기억된 소정의 동작시퀀스정보를 읽어내어, 이 동작시퀀스정보에 따라 시스템(100)의 제어를 개시한다.
도4에 나타내는 동작시퀀스정보에 따르면, 우선, 제어유닛(6)은 기억장치(8)로부터 부품취출 태스크(T1)의 태스크 프로그램을 읽어내어 실행한다. 다음으로, 제어유닛(6)은 부품반송 태스크(T2)의 태스크 프로그램을 읽어내어 실행한다. 부품취출 태스크(T1) 및 부품반송 태스크(T2)에서는 제어유닛(6)은 자동모드로 제1 슬레이브암(1A)의 동작을 제어한다.
부품반송 태스크(T2)가 종료하면, 제어유닛(6)은, 다음의 부품부착 태스크(T3)의 제어모드 선택을 오퍼레이터에게 재촉하기 위한 선택화면을 디스플레이 장치(41)에 표시시킨다. 아울러, 제어유닛(6)은 제어모드가 선택되려고 하고 있는 슬레이브암(1)(여기에서는 제1슬레이브암(1A)의 상황정보를 디스플레이 장치(41)에 출력시킨다. 여기서, 디스플레이 장치(41)에 표시 출력되는 상황정보에, 비춰져 있는 슬레이브암(1)의 식별정보나 다음에 행하는 프로세스의 내용 등이 포함되어 있어도 좋다.
오퍼레이터는 디스플레이 장치(41)에 표시된 제1슬레이브암(1A)의 상황정보를 시인(視認)하여, 3개의 제어모드 중 1개를 선택한다. 오퍼레이터에 의한 제어모드의 선택은, 마스터장치(20) 또는 입력장치(7)에 의해 접수되어, 제어유닛(6)에 입력된다.
상기에 있어서, 자동모드가 선택되면, 제어유닛(6)은 기억장치(8)로부터 부품부착 태스크(T3)의 태스크 프로그램을 읽어내어, 자동모드에서 제1 슬레이브암(1A)의 동작을 제어한다. 또, 수동모드가 선택되면 제어유닛(6)은 수동모드에서 제1슬레이브암(1A)의 동작을 제어한다. 혹은, 수정자동모드가 선택되면 제어유닛(6)은 수정자동모드에서 슬레이브암(1 A)의 동작을 제어한다.
상기에 있어서, 수동모드 및 수정자동모드 중 어느 하나가 선택되면, 제어유닛(6)은, 피조작 슬레이브암(1)과 마스터암(2)의 자세를 대응시키도록 마스터암(2)을 동작시킨다.
또, 상기에 있어서, 수동모드 및 수정자동모드 중 어느 하나가 선택되면, 제어유닛(6)은 그 프로세스에 걸쳐서 피조작 슬레이브암(1)의 상황정보를 디스플레이 장치(41)에 표시 출력시킨다.
제어유닛(6)은 제1슬레이브암(1A)에서의 부품부착 태스크(T3)와 병행하여, 제2슬레이브암(1B)에 부품취출 태스크(T1)와 부품반송 태스크(T2)를 행하게 한다. 그리고, 제어유닛(6)은 제1슬레이브암(1A)에서의 부품부착 태스크(T3)가 종료하고, 동시에 제2슬레이브암(1B)에서의 부품취출 태스크(T1) 및 부품반송 태스크(T2)가 종료되면, 제2슬레이브암(1B)에 부품부착 태스크(T3)를 개시시키고, 제1슬레이브암(1A)에 부품취출 태스크(T1)를 개시시킨다. 이와 같이 하여, 제어유닛(6)은 동작시퀀스에 따라 작업공정을 순차진행 시킨다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관계되는 원격조작로봇시스템(100)은 오퍼레이터의 조작을 접수하는 마스터장치(20)와 복수의 슬레이브암(1)과 동작시퀀스정보 및 태스크 프로그램을 기억한 기억장치(8)와 동작시퀀스정보에 기초하여 슬레이브암(1)을 동작시키는 슬레이브 제어부(61)(슬레이브 제어장치)를 구비한다. 각 슬레이브암(1)은 미리 기억된 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 자동모드와, 마스터장치(20)가 접수한 오퍼레이터의 조작에 기초하여 동작하는 수동모드와, 마스터장치(20)가 접수한 오퍼레이터의 조작에 의해 차례로(逐次) 수정되면서 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 수정자동모드의 복수의 제어모드를 가지고 있다. 동작시퀀스정보는 슬레이브암(1)이 자동모드에서 작업을 행하는 자동부분 및 슬레이브암(1)이 복수의 제어모드 중 선택된 1개에서 작업을 행하는 선택부분을 포함하고, 복수의 슬레이브암 사이에서 선택부분이 시간적으로 중복하지 않도록 구성되어 있다. 그리고 제어유닛(6)은 동작시퀀스정보에 기초하여, 자동부분에서는 자동모드로 슬레이브암(1)을 동작시키고, 선택부분에서는 복수의 제어모드 중 오퍼레이터에 의해 해당 선택부분마다 선택된 제어모드에서 슬레이브암(1)을 동작시킨다.
또, 상기 실시형태에 관계되는 원격조작 로봇시스템(100)의 운전방법은, 슬레이브암(1)이 자동모드에서 작업을 행하는 자동 부분과, 슬레이브암(1)이 복수의 제어모드 중 선택된 1개에서 작업을 행하는 선택부분을 포함하고, 복수의 슬레이브암(1) 사이에서 선택부분이 시간적으로 중복하지 않는 동작시퀀스정보를 작성하는 단계와, 동작시퀀스정보에 기초하여 자동부분에서는 자동모드에서 슬레이브암(1)을 동작시키고, 선택부분에서는 복수의 제어모드 중 오퍼레이터에 의해 해당 선택부분 마다 선택된 제어모드에서 슬레이브암(1)을 동작시킴으로써, 슬레이브암(1)이 작업을 행하는 단계를 포함하는 것이다.
상기 원격조작 로봇 시스템(100) 및 그 동작방법에 의하면, 오퍼레이터는 작업내용이나 슬레이브암(1)의 상황에 따라 자동모드와 수동모드와 수정자동모드로부터 슬레이브암(1)의 제어모드를 선택할 수 있다. 제어모드의 선택은 오퍼레이터의 판단으로 행하는 것이 가능하다. 예를 들어 취약한 부품을 파지(把持), 정밀한 끼워 맞추기, 정확한 위치결정이나 축 맞추기 등의 작업은 슬레이브암(1)의 움직임에 오퍼레이터의 조작을 반영시키는 것이 가능한 수동 모드 또는 수정자동모드로 행해지는 것이 적절하다. 이와 같은 작업에 있어서, 예를 들어, 슬레이브암(1)을 완전하게 자동으로 동작시키면 좋지 아니한 상태(不具合)의 발생이 예상되는 경우에는, 수정자동모드가 선택되면 좋다. 수정자동모드에서는, 슬레이브암(1)의 자동적인 동작을 기조로 하면서, 오퍼레이터의 조작으로 그 동작을 수정하는 것이 가능하므로, 수동모드와 비교하여 오퍼레이터의 부하가 작고, 동시에 작업효과의 저하를 억누를 수 있다. 이와 같이, 본 시스템(100)에 의하면, 오퍼레이터가 작업 마다 복수의 제어모드 중에서 상황에 따른 적절한 제어모드를 선택함에 의해, 멈추지 않는 로봇 시스템을 실현할 수 있다.
또, 상기 원격조작 로봇시스템(100) 및 그 동작방법에 의하면, 오퍼레이터의 조작이 요구되는 수동모드 및 수정자동모드가 복수의 슬레이브암(1)에서 동시에 출현하지 않는다. 따라서, 자동부분과 선택부분을 혼합한 일련의 작업을 2개 이상의 슬레이브암(1A, 1B)을 이용하여 효율적으로 행하는 것이 가능해지고, 1개의 슬레이브암을 이용하는 경우와 비교하여 시스템(100)의 작업내용이 확장된다. 결국, 자동모드에서의 슬레이브암(1A)의 작업과, 자동모드, 수동모드 및 수정자동모드 중 1개의 제어모드에서의 슬레이브암(1B)의 작업을 동시에 진행시키는 것이 가능해진다. 또, 복수의 슬레이브암(1)을 1명의 오퍼레이터가 원격 조작하므로, 슬레이브암이나 오퍼레이터의 비어있는 시간이 단축된다. 따라서, 시스템(100)의 작업효율의 향상을 바라볼 수 있다.
또, 상기 실시형태에 관계되는 원격조작 로봇시스템(100)은, 수동모드 또는 수정자동모드의 개시 시에, 복수의 슬레이브암(1) 중 피조작 슬레이브암(1)의 각 관절(JT)의 회전위치를 취득하고, 마스터암(2)과 피조작 슬레이브암(1)의 대응하는 관절(JTn, JTmn)(n은1~6의 정수)의 회전위치가 각각 동등해지도록 마스터암(2)을 동작시키는 마스터 제어부(62)(마스터 제어장치)를 구비하고 있다.
동일하게, 상기 실시형태에 관계되는 원격조작 로봇시스템(100)의 운전방법은 슬레이브암(1)이 작업을 행하는 단계가 선택부분의 개시 시에, 복수의 제어모드 중 1개의 선택을 접수하는 것과, 접수한 제어모드가 수동모드 또는 수정자동모드일 때에, 복수의 슬레이브암 중 피조작 슬레이브암(1)과 마스터암(2)의 대응하는 관절(JTn, JTmn)(n은1~6의 정수)의 회전위치가 각각 동등해지도록 마스터암(2)을 동작시키는 것을 포함하고 있다.
상기 원격조작 로봇시스템(100) 및 그 동작방법에 의하면, 수동모드 또는 수정자동모드에서의 작업의 개시 시에, 마스터암(2)과 피조작 슬레이브암(1)의 대응하는 관절(JTn, JTmn)의 회전위치가 각각 동등해져 있고, 오퍼레이터는 마스터암(2)을 시인(視認)하면, 피조작 슬레이브암(1)의 각 관절(JT)의 상황을 알 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치(41)에 표시된 피조작 슬레이브암(1)의 상황정보가 피조작 슬레이브 암(1)의 전체를 나타내지 않아도, 오퍼레이터는 피조작 슬레이브 암(1)의 대체적인 상황을 알 수 있다.
또, 상기 실시형태에 관계되는 원격조작 로봇시스템(100)에서는 복수의 슬레이브암(1)의 관절수는 동일하고, 마스터장치(20)는 복수의 슬레이브암(1)과 같은 관절수의 마스터암(2)이며, 마스터암(2)의 완부(23)의 링크 길이의 비가 슬레이브암(1) 중 적어도 1개의 완부(13)의 링크 길이의 비와 다르다.
이와 같이, 마스터암(2)과 슬레이브암(1)은 닮은꼴에 한정되지 않고, 마스터암(2)은 오퍼레이터가 조작하기 쉽고, 슬레이브암(1)은 작업 내용에 적합한 구성을 할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 관계되는 원격조작 로봇시스템(100)은, 복수의 슬레이브암(1)의 상황정보를 취득하는 상황취득장치(5)와 수동모드 또는 수정자동모드의 개시 시에, 복수의 슬레이브암(1) 중 피조작 슬레이브암(1)의 상황정보를 출력하는 출력장치(4)를 더 구비하고 있다.
이에 의해, 오퍼레이터는 출력장치(4)(예를 들어, 디스플레이 장치(41))에 출력된 피조작 슬레이브암(1)의 상황정보를 확인하면서, 마스터장치(20)를 조작할 수 있다. 또한, 수동모드일 때는, 오퍼레이터의 기능(技能)이나 작업 난이도에 의해, 작업마다 소요시간이 변동하기 쉽다. 그래서, 수동모드일 때는, 출력장치(4)가 수동조작을 위한 가이던스(guidance)를 오퍼레이터를 향해 표시 출력하도록 해도 좋다.
이상으로 본 발명의 적절한 실시형태를 설명했지만, 상기 구성은 예를 들어 아래와 같이 변경할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시형태에 있어서, 마스터장치(20)는 슬레이브암(1)과 비닮은꼴의 로봇암이지만, 마스터장치(20)의 태양(態樣)은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 마스터장치(20)로서, 슬레이브암(1)의 닮은꼴인 로봇암이 채용되어도 좋다. 결국, 마스터장치(20)가 복수의 슬레이브암(1)과 같은 관절수의 마스터암이고, 마스터암의 완부의 링크 길이의 비가 슬레이브암(1) 중 적어도 1개의 완부(13)의 링크 길이의 비와 동등한 것이어도 좋다. 또한, 슬레이브암(1)과 닮은꼴인 마스터암이 마스터장치(20)로서 이용된 경우에 있어서도, 전술한 실시형태와 동일하게 수동모드 또는 상기 수정자동모드의 개시 시에, 피조작 슬레이브암(1)의 각 관절(JT)의 회전위치를 취득하고, 마스터암과 피조작 슬레이브암(1)의 대응하는 관절의 회전위치가 각각 동등해지도록 마스터 제어부(62)가 마스터암을 동작시켜도 좋다.
이와 같이, 마스터장치(20)로서 슬레이브암(1)과 닮은꼴인 로봇암이 채용되는 것에 의하면, 마스터장치(20)는 슬레이브암(1)과 대응한 자세를 채용하게 되고, 오퍼레이터는 마스터장치(20)를 보고 슬레이브암(1)의 자세를 감각적으로 파악할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 마스터장치(20)는 로봇암이지만, 마스터장치(20)는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 마스터장치(20)는 3이상의 자유도를 가진 수평 또는 수직 다관절 로봇이라도 좋고, 조이스틱, 조작레버, 조작버튼, 조작다이얼, 태블릿, 펜던트 등의 기존에 알려져 있는 조작수단 중 1개 이상의 조합이라도 좋다.
상기 설명으로부터, 통상의 기술자(당업자)에게는 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시형태가 자명하다. 따라서, 상기 설명은 예시로서만 해석되어야만 하고, 본 발명을 실시하는 최선의 태양(態樣)을 통상의 기술자에게 교시하는 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고, 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.
１，１Ａ，１Ｂ：슬레이브암
２：마스터암
４：출력장치
５：상황취득장치
６：제어유닛
７：입력장치
８：기억장치
１１ａ~１１ｆ：링크
１３：완부
１５：기대
１６：모터제어부
２０：마스터장치
２１ａ~２１ｆ：링크
２３：완부
２５：기대
２６：모터제어부
４１：디스플레이 장치
６０：호스트 제어부
６１，６１Ａ，６１Ｂ：슬레이브 제어부(슬레이브 제어장치)
６２：마스터 제어부(마스터 제어장치)
６３：수신부
６４：출력제어부
６５：수정부
１００：원격조작 로봇시스템
Ｃ１~６，Ｃm１~６：전류센서
Ｅ１~６，Ｅm１~６：위치센서
ＪＴ１~６，ＪＴm１~６：관절
Ｍ１~６，Ｍm１~６：구동모터

Claims (7)

  1. 마스터장치와 복수의 슬레이브암을 구비한 원격조작 로봇시스템의 운전방법이며,
    상기 슬레이브암 각각은 미리 기억된 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 자동모드와, 상기 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 기초하여 동작하는 수동모드와, 상기 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 의해 차례로(逐次) 수정되면서 상기 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 수정자동모드로 이루어진 복수의 제어모드를 가지고,
    상기 슬레이브암이 상기 자동모드에서 작업을 행하는 자동부분과, 상기 슬레이브암이 상기 복수의 제어모드 중 선택된 1개에서 작업을 행하는 선택부분을 포함하며, 상기 복수의 슬레이브암 각각은 서로 상기 선택부분이 시간적으로 중복하지 않는 동작시퀀스정보를 작성하는 단계와,
    상기 동작시퀀스정보에 기초하여, 상기 자동부분에서는 상기 자동모드에서 상기 슬레이브암을 동작시키고, 상기 선택부분에서는 상기 복수의 제어모드 중 해당 선택부분마다 선택된 제어모드에서 상기 슬레이브암을 동작시킴에 의해, 상기 슬레이브암이 작업을 행하는 단계를 포함하는 원격조작 로봇시스템의 운전방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터장치는 상기 슬레이브암과 같은 관절수의 마스터암이고,
    상기 슬레이브 암이 작업을 행하는 단계가,
    상기 선택부분의 개시 시에, 상기 복수의 제어모드 중 1개의 선택을 접수하는 것과,
    상기 접수한 제어모드가 상기 수동모드 또는 상기 수정자동모드일 때에, 상기 슬레이브 암 중 상기 마스터암이 접수한 조작을 동작에 반영시키는 피조작 슬레이브암과 상기 마스터암의 대응하는 관절의 회전위치가 각각 동등해지도록, 상기 마스터암을 동작시키는 것을 포함하는 원격조작 로봇시스템의 운전방법.
  3. 오퍼레이터의 조작을 접수하는 마스터장치와,
    미리 기억된 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 자동모드와, 상기 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 기초하여 동작하는 수동모드와, 상기 마스터장치가 접수한 오퍼레이터의 조작에 의해 차례로(逐次) 수정되면서 상기 태스크 프로그램에 기초하여 동작하는 수정자동모드로 이루어진 복수의 제어모드를 가진 슬레이브암과,
    상기 슬레이브암이 상기 자동모드에서 작업을 행하는 자동부분과, 상기 슬레이브암이 상기 복수의 제어모드 중 선택된 1개에서 작업을 행하는 선택부분을 포함하며, 상기 복수의 슬레이브암 각각은 서로 상기 선택부분이 시간적으로 중복하지 않는 동작시퀀스정보 및 상기 태스크 프로그램을 기억한 기억장치와,
    상기 동작시퀀스정보에 기초하여, 상기 자동부분에서는 상기 자동모드에서 상기 슬레이브암을 동작시키고, 상기 선택부분에서는 상기 복수의 제어모드 중 해당 선택부분마다 선택된 제어모드에서 상기 슬레이브암을 동작시키는 슬레이브 제어장치를 구비하는 원격조작 로봇시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마스터장치는 상기 슬레이브암과 동일한 관절수의 마스터암이며,
    상기 마스터암의 완부(腕部)가 가지는 각 링크들의 링크 길이의 비가 상기 슬레이브 암 중 적어도 1개의 완부가 가지는 각 링크들의 링크 길이의 비와 동일한 원격조작 로봇시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 마스터장치는 상기 슬레이브암과 동일한 관절수의 마스터암이며,
    상기 마스터암의 완부가 가지는 각 링크들의 링크 길이의 비가 상기 슬레이브암 중 적어도 1개의 완부가 가지는 각 링크들의 링크 길이의 비와 다른 원격조작 로봇시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 수동모드 또는 상기 자동모드의 개시 시에, 상기 슬레이브암 중 상기 마스터암이 접수한 조작을 동작에 반영시키는 피조작 슬레이브암의 각 관절의 회전위치를 취득하고, 상기 마스터암과 상기 피조작 슬레이브암의 대응하는 관절의 회전위치가 각각 동등해지도록 상기 마스터암을 동작시키는 마스터 제어장치를 구비하는 원격조작 로봇시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 슬레이브암의 상황정보를 취득하는 상황취득장치와,
    상기 수동모드 또는 상기 수정자동모드의 개시 시에, 상기 슬레이브암 중 상기 마스터장치가 접수한 조작을 동작에 반영시키는 피조작 슬레이브암의 상기 상황정보를 출력하는 출력장치를 더 구비하는 원격조작 로봇시스템.
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