TW201707880A - 遠端操作機械臂系統及其運轉方法 - Google Patents

Abstract

本發明之遠端操作機械臂系統具備：操作器(2)，其受理來自操作人員之操作指示；從動臂(1)，其進行由複數個步驟構成之一系列作業；相機(3)，其拍攝從動臂(1)之動作；顯示裝置(6)，其顯示利用相機(3)拍攝而得之影像；儲存裝置(5)，其將與作業空間內之環境相關之資訊作為環境模型(52)而儲存；及控制裝置(4)；且於手動運轉或混合運轉從動臂(1)時，控制裝置(4)自儲存於儲存裝置(5)之環境模型(52)，取得與利用相機(3)拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊，並以周邊資訊與利用相機(3)拍攝而得之影像連動之方式，使兩者顯示於顯示裝置(6)。

Description

遠端操作機械臂系統及其運轉方法

本發明係關於一種遠端操作機械臂系統及其運轉方法。

已知有使從動臂之動作追隨於操作人員操作之主動臂之動作之主從方式之遠端操作控制裝置(例如，參照專利文獻1)。於專利文獻1所揭示之遠端操作控制裝置中，具備：相機，其捕捉作業環境之影像；環境模型儲存手段，其將與成為機器人之作業環境之對象之物體之位置姿勢等相關之資訊等作為環境模型而儲存；及合成圖像生成手段，其生成合成圖像，該合成圖像係將利用相機而捕捉到之影像與將自環境模型儲存手段獲得之與定位相關之資訊圖形化而顯示之圖像合成而成；且於進行機器人之手動操作時，藉由將合成圖像顯示於顯示裝置，可引導手動操作。

先前技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2003-311661號公報

然而，於上述專利文獻1所揭示之遠端操作裝置中，未考慮操作人員正操作之機器人(從動臂)之周邊狀況。因此，操作人員為不使正操作之機器人與其他機器人等接觸、或為選定機器人之移動路徑，必須始終對利用相機拍攝之區域以外之區域進行觀察，從而作業人員之負擔較大，自提高作業效率之觀點而言尚有改善之餘地。

本發明係解決上述習知之課題者，其目的在於提供一種可減輕作業人員之負擔，提高作業效率之遠端操作機械臂系統及其運轉方法。

為解決上述習知之課題，本發明之遠端操作機械臂系統具備：操作器，其受理來自操作人員之操作指示；從動臂，其設置於作業空間內，進行由複數個步驟構成之一系列作業；相機，其拍攝前述從動臂之動作；顯示裝置，其顯示利用前述相機拍攝而得之影像；儲存裝置，其將與前述作業空間內之環境相關之資訊作為環境模型而儲存；及控制裝置；且於手動運轉或混合運轉前述從動臂時，前述控制裝置自儲存於前述儲存裝置之前述環境模型，取得與利用前述相機拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊，並以前述周邊資訊與利用前述相機拍攝而得之影像連動之方式，使兩者顯示於前述顯示裝置。

藉此，於顯示裝置不僅顯示利用相機拍攝之區域，亦顯示從動臂之周邊資訊，因此操作人員可容易地掌握從動臂之狀況。因此，可減輕作業人員之負擔，提高作業效率。

又，本發明之遠端操作機械臂系統之運轉方法中之遠端操作機械臂系統具備：操作器，其受理來自操作人員之操作指示；從動臂，其 設置於作業空間內，進行由複數個步驟構成之一系列作業；相機，其拍攝前述從動臂之動作；顯示裝置，其顯示利用前述相機拍攝而得之影像；儲存裝置，其將與前述作業空間內之環境相關之資訊作為環境模型而儲存；且該遠端操作機械臂系統之運轉方法具備：(A)於手動運轉或混合運轉前述從動臂時，自儲存於前述儲存裝置之前述環境模型，特定與利用前述相機拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊；及(B)前述顯示裝置係以前述周邊資訊與利用前述相機拍攝而得之影像連動之方式進行顯示。

藉此，於顯示裝置不僅顯示利用相機拍攝之區域，亦顯示從動臂之周邊資訊，因此操作人員可容易地掌握從動臂之狀況。因此，可減輕作業人員之負擔，提高作業效率。

根據本發明之遠端操作機械臂系統及其運轉方法，可減輕作業人員之負擔，提高作業效率。

1‧‧‧從動臂

2‧‧‧操作器

3‧‧‧相機

4‧‧‧控制裝置

5‧‧‧儲存裝置

6‧‧‧顯示裝置

10‧‧‧基部

11‧‧‧基軸部

12‧‧‧前端部

13‧‧‧對象物

14a‧‧‧關節部

14b‧‧‧關節部

14c‧‧‧關節部

14d‧‧‧關節部

14e‧‧‧關節部

15a‧‧‧連桿部

15b‧‧‧連桿部

15c‧‧‧連桿部

15d‧‧‧連桿部

16‧‧‧物體

16a‧‧‧孔

40‧‧‧收訊部

41‧‧‧周邊資訊取得部

42‧‧‧姿勢資訊取得部

43‧‧‧動作控制部

44‧‧‧輸出控制部

51‧‧‧動作序列資訊

52‧‧‧環境模型

60‧‧‧顯示畫面

60A‧‧‧中央部分

60B‧‧‧周緣部分

60C‧‧‧右側緣部

100‧‧‧遠端操作機械臂系統

圖1係顯示本實施形態1之遠端操作機械臂系統之概略構成之方塊圖。

圖2係顯示圖1所示遠端操作機械臂系統之從動臂之概略構成之示意圖。

圖3係顯示本實施形態1之遠端操作機械臂系統之動作之流程圖。

圖4係顯示圖1所示遠端操作機械臂系統之顯示裝置之顯示畫面之示意圖。

圖5係顯示圖1所示遠端操作機械臂系統之顯示裝置之顯示畫面之示意圖。

圖6係顯示圖1所示遠端操作機械臂系統之顯示裝置之顯示畫面之示意圖。

圖7係顯示圖1所示遠端操作機械臂系統之顯示裝置之顯示畫面之示意圖。

圖8係顯示本實施形態2之遠端操作機械臂系統之動作之流程圖。

圖9係顯示本實施形態3之遠端操作機械臂系統之顯示裝置之顯示畫面之示意圖。

以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行說明。再者，於所有圖式中，對於相同或相當部分標註相同符號，並省略重複說明。又，存在如下情形：於所有圖式中，節選用以說明本發明之構成要素而加以圖示，對於其他構成要素則省略圖示。再者，本發明並不限定於以下實施形態。

(實施形態1)

本實施形態1之遠端操作機械臂系統具備：操作器，其受理來自操作人員之操作指示；從動臂，其設置於作業空間內，進行由複數個步驟構成之一系列作業；相機，其拍攝從動臂之動作；顯示裝置，其顯示利用相機拍攝而得之影像；儲存裝置，其將與作業空間內之環境相關之資訊作為環境模型而儲存；及控制裝置；且於手動運轉或混合運轉從動臂時，控制裝 置係以如下方式構成：自儲存於儲存裝置之環境模型，取得與利用相機拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊，並以周邊資訊與利用相機拍攝而得之影像連動之方式，使兩者顯示於顯示裝置。

又，於本實施形態1之遠端操作機械臂系統中，顯示裝置亦可為以於中央部分顯示利用相機拍攝而得之影像，於周緣部分顯示周邊資訊之方式構成。

又，於本實施形態1之遠端操作機械臂系統中，控制裝置亦可為以取得從動臂之姿勢資訊，而自該姿勢資訊特定相機之拍攝位置，自環境模型特定周邊資訊之方式構成。

進而，於本實施形態1之遠端操作機械臂系統中，周邊資訊亦可為為從動臂之作動區域。

以下，一面參照圖1~圖6，一面對本實施形態1之遠端操作機械臂系統之一例進行說明。

[遠端操作機械臂系統之構成]

圖1係顯示本實施形態1之遠端操作機械臂系統之概略構成之方塊圖。

如圖1所示，本實施形態1之遠端操作機械臂系統100構成為具備從動臂1、操作器2、相機3、控制裝置4、儲存裝置5、及顯示裝置6，且從動臂1藉由操作人員對操作器2實施操作而動作。

從動臂1係設置於作業空間內，進行由複數個步驟構成之一系列作業之機械臂。再者，作為由複數個步驟構成之一系列作業，可例示對製品之零件的組裝、塗裝等作業。

本實施形態1之從動臂1係多關節機器人，該多關節機器人 於以裝配線生產方式或單元生產方式組裝電機、電子零件等而生產製品之生產工廠中使用，沿設置於該生產工廠之作業台而配置，可對作業台上之工件進行移送、部件之組裝或改裝、姿勢變換等作業中之至少1者。但從動臂1之實施態樣並不限定於上述者，無論是水平多關節型還是垂直多關節型，均可廣泛應用於多關節機器人。

此處，一面參照圖2，一面對從動臂1之構成進行說明。

圖2係顯示圖1所示遠端操作機械臂系統之從動臂之概略構成之示意圖。

如圖2所示，從動臂1構成為具備基部10、基軸部11、及前端部12，且藉由安裝於前端部12之各種末端效應器而可執行各種作業。再者，於本實施形態1中，採用於前端部12安裝有用以握持對象物13之手部之形態，但並不限定於此，亦可安裝有用以對於對象物進行焊接之焊接裝置等末端效應器。

基部10係用以將從動臂1設置於地面或載置台等之基座。於基部10之上表面，設置有基軸部11。基軸部11係規定從動臂1之主要動作姿勢之部分，由複數個關節部14a~14e及將各關節部連接之連桿部15a~15d構成。

關節部14a將基部10之前端部與連桿部15a之基端部接合，連桿部15a係以繞於垂直(鉛垂)方向延伸之旋轉軸、繞於水平方向延伸之旋轉軸、及繞於連桿部15a之延伸方向延伸之旋轉軸旋動自如之方式構成。

同樣地，關節部14b將連桿部15a之前端部與連桿部15b之基端部接合，連桿部15b係以繞於連桿部15b之延伸方向延伸之旋轉軸、及 繞於相對在連桿部15b之延伸方向延伸之旋轉軸垂直之方向延伸之旋轉軸旋動自如之方式構成。

關節部14c將連桿部15b之前端部與連桿部15c之基端部接合，連桿部15c係以繞於連桿部15c之延伸方向延伸之旋轉軸、及繞於相對在連桿部15c之延伸方向延伸之旋轉軸垂直之方向延伸之旋轉軸旋動自如之方式構成。

關節部14d將連桿部15c之前端部與連桿部15d之基端部接合，連桿部15d係以繞於連桿部15d之延伸方向延伸之旋轉軸、及繞於相對在連桿部15d之延伸方向延伸之旋轉軸垂直之方向延伸之旋轉軸旋動自如之方式構成。

關節部14e將連桿部15d之前端部與前端部12接合，前端部12係以繞於前端部12之延伸方向延伸之旋轉軸、及繞於相對在前端部12之延伸方向延伸之旋轉軸垂直之方向延伸之旋轉軸旋動自如之方式構成。

前端部12係對進行作業之末端效應器之詳細定位進行控制之部分。亦即，本實施形態1之從動臂1係以如下方式構成：藉由基軸部11規定主要姿勢，藉由前端部12以與末端效應器之作業位置對應之方式進行詳細定位。

而且，於從動臂1中，鄰接之連桿部彼此係以藉由關節部14a~14e各自具備之驅動馬達(未圖示)而相對地旋轉之方式接合。因此，按照自操作器2輸出之從動臂1之操作指示資訊、或由下述儲存裝置5之動作序列資訊51規定之動作資訊，控制裝置4對藉由驅動馬達而旋轉之各 關節部14a~14e之角度進行控制，藉此可決定從動臂1之前端部位置。

再者，上述從動臂1之構成為一例，從動臂1之構成並不限定於此，可根據使用該從動臂1實施之作業內容及作業空間等而適當變更構成。

操作器2係設置於作業空間外，受理來自操作人員之操作指示之裝置。作為操作器2，例如可列舉主動臂、操作桿、或輸入板等。再者，於操作器2中，亦可另行設置有輸入下述作業之開始指示、操作運轉(手動運轉)所實施之作業之完成通知等之輸入部等。又，操作器2亦可設置於作業空間內。

相機3係以影像形式拍攝作業空間內之從動臂1。例如，以影像形式記錄作業空間內之從動臂1之位置或姿勢、從動臂1與工件之位置關係、或從動臂1與組裝工件之被組裝零件之位置關係等。

相機3既可配置於從動臂1本身，亦可配置於作業空間內之適當位置。又，所配置之相機3之數量既可為1個，亦可為複數個。只要適當地於可取得狀況資訊之位置配置適當個數之相機3即可，可為任意安裝位置及安裝個數。

儲存裝置5係可讀寫之記錄媒體，儲存有遠端操作機械臂系統100之動作序列資訊51及環境模型52。再者，於本實施形態1之遠端操作機械臂系統100中，儲存裝置5係與控制裝置4分開設置，但亦可與控制裝置4作為一體而設置。

所謂動作序列資訊51係指與規定於作業空間內由從動臂1實施之一系列作業之動作序列相關之資訊，包含用以執行從動臂1之自動 運轉之程式。具體而言，其係使動作順序、從動臂1之運轉模式(運轉模式)、及該運轉模式下之動作流程建立對應而成之資訊。

環境模型52係配置於作業空間內之從動臂1、帶式輸送機等各機器、工件等對象物13、組裝工件之被組裝對象物等之名稱、形狀、配置位置(座標)、及姿勢等資訊。具體而言，例如為作業空間內之從動臂1之位置或姿勢、從動臂1與工件之位置關係、或從動臂1與組裝工件之被組裝零件之位置關係等資訊。

控制裝置4係控制從動臂1之動作者，具備作為功能塊之收訊部40、周邊資訊取得部41、姿勢資訊取得部42、動作控制部43、及輸出控制部44。控制裝置4例如可由運算部(未圖示)、及記憶體部(未圖示)構成，該運算部係由微控制器、MPU、PLC(Programmable Logic Controller，可程式化邏輯控制器)、邏輯電路等構成，該記憶體部係由ROM或RAM等構成。又，控制裝置4所具備之各功能塊可藉由控制裝置4之運算部讀出並執行儲存於記憶體部或儲存裝置5之程式而實現。再者，控制裝置4不僅可為由單獨之控制裝置構成之形態，亦可為由複數個控制裝置協動而執行從動臂1(遠端操作機械臂系統100)之控制之控制裝置群構成之形態。

收訊部40係接收自控制裝置4之外部發送之輸入訊號者。作為由收訊部40接收之輸入訊號，例如可列舉自操作器2發送之訊號、自操作器2以外之未圖示之操作指示部發送之訊號等。

周邊資訊取得部41自儲存於儲存裝置5之環境模型52之各資訊、藉由收訊部40自相機3接收之影像資訊、及自姿勢資訊取得部42取得之從動臂1之姿勢資訊，將與利用相機3拍攝之區域之周邊區域相關 之資訊即周邊資訊模型化(模擬)而取得。

再者，周邊資訊之模型化可藉由公知之技術而適當執行。又，周邊資訊可為從動臂1之各連桿部15a~15d整體之姿勢資訊，亦可為配置於從動臂1之動作範圍內之各機器之資訊，還可為設置有從動臂1之作業帶內之各機器之資訊。進而，周邊資訊可為電腦圖形，亦可為經變形之圖形、或說明圖等。

姿勢資訊取得部42自動作控制部43取得設置於從動臂1之各關節部14a~14e之驅動馬達之旋轉角度，或於在從動臂1之各連桿部15a~15d配置有位置感測器之情形時，藉由接收來自該位置感測器之位置資訊，而取得操作人員正操作之從動臂1之姿勢資訊。

於收訊部40自操作器2受理操作指示作為輸入訊號之情形時，動作控制部43以該操作指示為觸發判定於一系列作業中從動臂1將要實施之步驟之運轉模式。動作控制部43可參照儲存於儲存裝置5之動作序列資訊51進行接下來從動臂1所要實施之步驟之運轉模式之判定。動作控制部43係以如下方式進行控制：若判定為自動運轉模式、手動運轉模式、及混合運轉模式中哪個運轉模式，則使從動臂1於所判定之運轉模式下動作。

此處，所謂自動運轉模式係指從動臂1按照預先設定之程式而自動地實施動作。又，所謂手動運轉模式係指從動臂1按照自操作器2受理之操作指示而動作，既能以完全遵照自操作器2受理之操作指示之方式使從動臂1動作，亦可一面藉由預先設定之程式對自操作器2受理之操作指示進行修正(例如，手振修正)一面使從動臂1動作。進而，所謂混 合運轉模式係指藉由手動運轉對正藉由自動運轉而動作之從動臂進行動作修正。

動作控制部43於判定為將從動臂1設定為自動運轉之情形時，以讀出動作序列資訊51，實施藉由動作序列資訊51中所含之程式而規定之動作之方式控制從動臂1。

又，動作控制部43於判定為將從動臂1設定為手動運轉之情形時，以根據收訊部40自操作器2接收之操作指示而動作之方式控制從動臂1。

再者，動作控制部43於判定為將從動臂1設定為混合運轉之情形時，讀出動作序列資訊51，實施藉由動作序列資訊51中所含之程式而規定之動作，若於藉由自動運轉而使從動臂1動作之過程中，收訊部40自操作器2接收到修正指示訊號作為輸入訊號，則將從動臂1之自動運轉之動作修正為遵從來自操作器2之修正指示訊號之動作。

然後，於停止自操作器2輸出修正指示訊號從而收訊部40停止該修正指示訊號之接收之情形時、或收訊部40自操作器2接收到指示從動臂1再次開始自動運轉之訊號之情形時，動作控制部43再次開始從動臂1之自動運轉。

又，於在以手動運轉模式或混合運轉模式使從動臂1動作時，操作人員對操作器2實施操作而變焦放大或變焦趨近正利用相機3拍攝之被攝體之情形時(自操作器2透過收訊部40而取得變焦放大或變焦趨近資訊之情形時)，動作控制部43自姿勢資訊取得部42取得周邊資訊，並將透過收訊部40接收之利用相機3拍攝而得之影像資訊及周邊資訊輸出至 輸出控制部44。

輸出控制部44控制顯示裝置6，將通知給操作人員等之資訊以影像資訊或圖像資訊之形式輸出。輸出控制部44將自動作控制部43輸入之利用相機3拍攝而得之影像資訊及周邊資訊輸出至顯示裝置6。

顯示裝置6設置於操作器2之操作人員可感知被輸出之資訊之位置(作業空間外；設置有操作器2之空間)，顯示自控制裝置4發送之資訊，例如，既可由監視器構成，於操作器2由輸入板構成之情形時，亦可為該輸入板。

[遠端操作機械臂系統之動作及作用效果]

其次，一面參照圖1~圖7，一面對本實施形態1之遠端操作機械臂系統100之動作及作用效果進行說明。再者，操作人員對操作器2實施操作而使從動臂1動作，從而進行一系列作業之動作係與公知之遠端操作機械臂系統同樣地執行，因此省略其詳細說明。又，以下動作係藉由控制裝置4之運算部讀出儲存於記憶體部或儲存裝置5之程式而執行。

圖3係顯示本實施形態1之遠端操作機械臂系統之動作之流程圖。圖4~圖7係顯示圖1所示遠端操作機械臂系統之顯示裝置之顯示畫面之示意圖。

首先，如圖4所示，進行利用從動臂1之前端部12握持對象物13而將該對象物13插入至物體16之孔16a之作業，相機3於變焦移離或變焦趨遠之狀態下，拍攝從動臂1及物體16，並將拍攝所得之影像顯示於顯示裝置6之顯示畫面60。然後，如圖5所示，操作人員對操作器2實施操作，以拍攝從動臂1之前端部12附近之方式，使相機3變焦放大或 變焦趨近。

於此種情形時，於習知之遠端操作機械臂系統中，並不如圖5所示，於顯示裝置6之顯示畫面60顯示從動臂1整體之姿勢，且亦不顯示從動臂1與物體16之位置關係。因此，操作人員需藉由目視從動臂1等，或頻繁地切換相機3之變焦，而確認從動臂1之姿勢、或從動臂1與物體16之位置關係，從而作業人員之負擔較大。

然而，於本實施形態1之遠端操作機械臂系統100中，藉由執行以下動作，可消除上述習知之遠端操作機械臂系統之缺陷。

如圖3所示，控制裝置4判定從動臂1是否以手動運轉模式或混合運轉模式運轉(步驟S101)。其原因在於：於從動臂1執行自動運轉模式之情形時，操作人員無需藉由操作器2操作從動臂1。

具體而言，控制裝置4之動作控制部43判定是否透過收訊部40自操作器2接收從動臂1之操作指示資訊、是否正自操作器2接收修正指示訊號。

控制裝置4之動作控制部43於判定為從動臂1並未以手動運轉模式或混合運轉模式運轉之情形時(於步驟S101中為否)，結束本程式。再者，控制裝置4於已結束本程式之情形時，例如，於50msec後再次執行本程式。另一方面，控制裝置4之動作控制部43於判定為從動臂1以手動運轉模式或混合運轉模式運轉之情形時(於步驟S101中為是)，執行步驟S102所示之處理。

於步驟S102中，控制裝置4之動作控制部43判定是否自操作器2透過收訊部40取得相機3之變焦放大資訊或變焦趨近資訊。控制裝 置4之動作控制部43於判定為並未自操作器2透過收訊部40取得相機3之變焦放大資訊或變焦趨近資訊之情形時(於步驟S102中為否)，結束本程式。再者，控制裝置4於已結束本程式之情形時，例如，於50msec後再次執行本程式。

另一方面，控制裝置4之動作控制部43於判定為自操作器2透過收訊部40取得相機3之變焦放大資訊或變焦趨近資訊之情形時(於步驟S102中為是)，執行步驟S103所示之處理。

於步驟S103中，控制裝置4之動作控制部43透過收訊部40取得利用相機3拍攝而得之影像資訊。繼而，控制裝置4之動作控制部43自姿勢資訊取得部42取得周邊資訊(步驟S104)。

具體而言，控制裝置4之姿勢資訊取得部42藉由自動作控制部43取得設置於從動臂1之各關節部14a~14e之驅動馬達之轉數等，而取得從動臂1之姿勢資訊。然後，控制裝置4之周邊資訊取得部41自儲存於儲存裝置5之環境模型52之各資訊、於步驟S103中取得之影像資訊、及自姿勢資訊取得部42取得之從動臂1之姿勢資訊進行模擬而取得周邊資訊，並將其輸出至動作控制部43。藉此，動作控制部43取得周邊資訊。

其次，控制裝置4之動作控制部43透過輸出控制部44，將於步驟S103中取得之影像資訊、及於步驟S104中取得之周邊資訊輸出至顯示裝置6(步驟S105)，結束本程式。

藉此，顯示裝置6可將利用相機3拍攝而得之影像資訊、及與利用相機3拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊顯示於顯示畫面60。此時，顯示裝置6例如亦可如圖6所示，於顯示畫面60之中央部分 60A顯示影像資訊，於顯示畫面60之周緣部分60B顯示周邊資訊。

如此，顯示裝置6將利用相機3拍攝而得之影像資訊、及與利用相機3拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊以連動之方式顯示於顯示畫面60，藉此操作人員可藉由觀看顯示裝置6之顯示畫面60而掌握從動臂1之姿勢、或從動臂1與物體16之位置關係。因此，如圖7所示，操作人員能以對象物13之鉛垂方向之中心軸與物體16之孔16a之鉛垂方向之中心軸一致之方式，容易地操作從動臂1。

於以此方式構成之本實施形態1之遠端操作機械臂系統100中，於在手動運轉或混合運轉從動臂1時，操作人員使相機3變焦放大或變焦趨近之情形時，顯示裝置6將利用相機3拍攝而得之影像資訊、及與利用相機3拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊以連動之方式顯示於顯示畫面60。

藉此，可藉由觀看顯示裝置6之顯示畫面60而掌握從動臂1之姿勢、或從動臂1與物體16之位置關係。因此，無需如習知之遠端操作機械臂系統般，藉由目視從動臂1等，或頻繁地切換相機3之變焦，而確認從動臂1之姿勢、或從動臂1與物體16之位置關係，從而可降低作業負擔。

從而，於本實施形態1之遠端操作機械臂系統100中，操作人員易於集中於遠端操作之作業，從而可降低操作之失敗，可減輕作業人員之疲勞。又，可提高遠端操作之作業效率。

再者，於本實施形態1中，採用於顯示畫面60之中央部分60A顯示影像資訊，於顯示畫面60之周緣部分60B顯示周邊資訊之形態， 但並不限定於此。例如，亦可採用將顯示畫面60分割成2個部分，使一部分顯示影像資訊，使另一部分顯示周邊資訊之形態。於該情形時，畫面之比率既可為1：1，亦可為2：1，亦可為3：1，亦可為4：1，亦可為5：1。

(實施形態2)

本實施形態2之遠端操作機械臂系統係以如下方式構成：於實施形態1之遠端操作機械臂系統中，控制裝置判定操作人員正操作之從動臂是否與配置於作業空間內之機件接觸。

又，於本實施形態2之遠端操作機械臂系統中，亦能以如下方式構成：控制裝置若判定為操作人員正操作之從動臂與配置於作業空間內之機件接觸，則使顯示裝置顯示警告。

以下，一面參照圖7，一面詳細地對本實施形態2之遠端操作機械臂系統之一例進行說明。再者，本實施形態2之遠端操作機械臂系統100係與實施形態1之遠端操作機械臂系統100相同之構成，因此省略其構成之詳細說明。

[遠端操作機械臂系統之動作及作用效果]

圖8係顯示本實施形態2之遠端操作機械臂系統之動作之流程圖。再者，以下動作係藉由控制裝置4之運算部讀取儲存於記憶體部或儲存裝置5之程式而執行。

如圖8所示，控制裝置4判定是否自操作器2取得操作指示資訊或修正指示資訊(步驟S201)。具體而言，控制裝置4之動作控制部43判定是否透過收訊部40而自操作器2取得操作指示資訊或修正指示資訊。

控制裝置4之動作控制部43於判定為並未自操作器2取得 操作指示資訊或修正指示資訊之情形時(於步驟S201中為否)，結束本程式。再者，控制裝置4於已結束本程式之情形時，例如，於50msec後再次執行本程式。

另一方面，控制裝置4之動作控制部43於判定為自操作器2取得操作指示資訊或修正指示資訊之情形時(於步驟S201中為是)，執行步驟S202所示之處理。

於步驟S202中，控制裝置4之動作控制部43透過收訊部40而取得利用相機3拍攝之影像資訊。繼而，控制裝置4之動作控制部43自姿勢資訊取得部42取得周邊資訊(步驟S203)。

其次，控制裝置4之動作控制部43根據在步驟S201中取得之操作指示資訊或修正指示資訊、在步驟S202中取得之影像資訊、及在步驟S203中取得之周邊資訊，判定正利用操作器2操作之從動臂1是否不會與配置於作業空間內之其他機件接觸(步驟S204)。

具體而言，控制裝置4之動作控制部43根據正利用操作器2操作之從動臂1與其他機件之距離、從動臂1之移動方向或移動速度、及於其他機件正移動之情形時之該機件之移動方向或移動速度，判定正利用操作器2操作之從動臂1是否不會與其他機件接觸。

此處，配置於作業空間內之其他機件例如可為與正利用操作器2操作之從動臂1鄰接之從動臂1，亦可為其他從動臂1所握持之工件，亦可為工廠之牆壁、柱、或天花板，亦可為帶式輸送機等搬運工件等之機器。

控制裝置4之動作控制部43於判定為有正利用操作器2操 作之從動臂1與其他機件接觸之虞之情形時(於步驟S204中為否)，透過輸出控制部44使顯示裝置6顯示警告(步驟S205)。此外，警告可為使「有與其他機件接觸之虞」等文字資訊(圖像資訊)顯示(輸出)於顯示裝置6。又，亦可取代顯示裝置6，而藉由揚聲器等使上述警告以聲音資訊之形式輸出。

其次，控制裝置4之動作控制部43抑制從動臂1之動作(步驟S206)，反覆實施步驟S201~步驟S206直至判定為從動臂1不會與其他機件接觸為止。

再者，從動臂1之動作之抑制例如既可為降低從動臂1之移動速度而使之動作，亦可為禁止從動臂1之動作。

另一方面，控制裝置4之動作控制部43於判定為正利用操作器2操作之從動臂1不會與配置於作業空間內之其他機件接觸之情形時(於步驟S204中為是)，允許從動臂1之動作(步驟S207)，而結束本程式。再者，所謂允許從動臂1之動作係指不抑制從動臂1之動作而使之動作。

於以此方式構成之本實施形態2之遠端操作機械臂系統100中，於有正利用操作器2操作之從動臂1與配置於作業空間內之其他機件接觸之虞之情形時會抑制從動臂1之動作，故可抑制與其他機件接觸而使作業中斷之情況。

(實施形態3)

本實施形態3之遠端操作機械臂系統係以如下方式構成：於實施形態1或2之遠端操作機械臂系統中，於作業空間內設置有複數個從動臂，且控制裝置將與操作人員正操作之從動臂鄰接之從動臂之姿勢資訊作為周邊資 訊而顯示於顯示裝置。

以下，一面參照圖9，一面對本實施形態3之遠端操作機械臂系統之一例進行說明。

[遠端操作機械臂系統之構成及作用效果]

本實施形態3之遠端操作機械臂系統100係與實施形態1之遠端操作機械臂系統100相同之構成，但顯示於顯示裝置6之影像資訊及周邊資訊不同。

圖9係顯示本實施形態3之遠端操作機械臂系統之顯示裝置之顯示畫面之示意圖。

如圖9所示，於本實施形態3之遠端操作機械臂系統100中，於顯示裝置6之顯示畫面60，除操作人員正藉由操作器2而操作之從動臂1之姿勢資訊以外，亦將與操作人員正藉由操作器2而操作之從動臂1鄰接之從動臂1A、1B之姿勢資訊顯示於顯示畫面60之右側緣部60C。

又，於右側緣部60C係顯示自上方觀察而得之影像，以使操作人員易於瞭解是否有從動臂1與鄰接之從動臂1A、1B接觸之虞。

以此方式構成之本實施形態3之遠端操作機械臂系統100亦發揮與實施形態1及實施形態2之遠端操作機械臂系統100相同之作用效果。

根據上述說明，對於本技術領域具有通常知識者而言，可明瞭本發明之多種改良及其他實施形態。從而，上述說明應僅作為例示而解釋，其係以向本技術領域具有通常知識者教示執行本發明之最佳態樣之目的而提供。於不脫離本發明之精神之前提下，可實質性地變更其構造及/或功能之詳細內容。

[產業上之可利用性]

本發明之遠端操作機械臂系統及其運轉方法可減輕作業人員之負擔、提高作業效率，因此於產業機器人之領域可發揮效用。

1‧‧‧從動臂

2‧‧‧操作器

3‧‧‧相機

4‧‧‧控制裝置

5‧‧‧儲存裝置

6‧‧‧顯示裝置

40‧‧‧收訊部

41‧‧‧周邊資訊取得部

42‧‧‧姿勢資訊取得部

43‧‧‧動作控制部

44‧‧‧輸出控制部

51‧‧‧動作序列資訊

52‧‧‧環境模型

100‧‧‧遠端操作機械臂系統

Claims (14)

1. 一種遠端操作機械臂系統，其具備：操作器，其受理來自操作人員之操作指示；從動臂，其設置於作業空間內，進行由複數個步驟構成之一系列作業；相機，其拍攝前述從動臂之動作；顯示裝置，其顯示利用前述相機拍攝而得之影像；儲存裝置，其將與前述作業空間內之環境相關之資訊作為環境模型而儲存；及控制裝置；且於手動運轉或混合運轉前述從動臂時，前述控制裝置自儲存於前述儲存裝置之前述環境模型，取得與利用前述相機拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊，並以前述周邊資訊與利用前述相機拍攝而得之影像連動之方式，使兩者顯示於前述顯示裝置。
2. 如申請專利範圍第1項之遠端操作機械臂系統，其中前述顯示裝置係以於中央部分顯示利用前述相機拍攝而得之影像，於周緣部分顯示前述周邊資訊之方式構成。
3. 如申請專利範圍第1或2項之遠端操作機械臂系統，其中前述控制裝置係以取得前述從動臂之姿勢資訊，而自該姿勢資訊特定前述相機之拍攝位置，自前述環境模型特定前述周邊資訊之方式構成。
4. 如申請專利範圍第1項之遠端操作機械臂系統，其中 前述周邊資訊為前述從動臂之作動區域。
5. 如申請專利範圍第1項之遠端操作機械臂系統，其中於前述作業空間內，設置有複數個前述從動臂，且前述控制裝置係以將與前述操作人員正操作之從動臂鄰接之從動臂之姿勢資訊作為前述周邊資訊而顯示於前述顯示裝置之方式構成。
6. 如申請專利範圍第1項之遠端操作機械臂系統，其中前述控制裝置係以判定前述操作人員正操作之前述從動臂是否與配置於前述作業空間內之機件接觸之方式構成。
7. 如申請專利範圍第6項之遠端操作機械臂系統，其中前述控制裝置係以若判定為前述操作人員正操作之前述從動臂與配置於前述作業空間內之機件接觸，則使前述顯示裝置顯示警告之方式構成。
8. 一種遠端操作機械臂系統之運轉方法，該遠端操作機械臂系統具備：操作器，其受理來自操作人員之操作指示；從動臂，其設置於作業空間內，進行由複數個步驟構成之一系列作業；相機，其拍攝前述從動臂之動作；顯示裝置，其顯示利用前述相機拍攝而得之影像；儲存裝置，其將與前述作業空間內之環境相關之資訊作為環境模型而儲存；且該遠端操作機械臂系統之運轉方法具備：(A)於手動運轉或混合運轉前述從動臂時，自儲存於前述儲存裝置之前述環境模型，特定與利用前述相機拍攝之區域之周邊區域相關之資訊即周邊資訊；及 (B)前述顯示裝置係以前述周邊資訊與利用前述相機拍攝而得之影像連動之方式進行顯示。
9. 如申請專利範圍第8項之遠端操作機械臂系統之運轉方法，其中前述顯示裝置係以於中央部分顯示利用前述相機拍攝而得之影像，於周緣部分顯示前述周邊資訊之方式構成。
10. 如申請專利範圍第8或9項之遠端操作機械臂系統之運轉方法，其中於前述(A)中，自前述從動臂之姿勢資訊特定前述相機之拍攝位置，自前述環境模型特定前述周邊資訊。
11. 如申請專利範圍第8項之遠端操作機械臂系統之運轉方法，其中前述周邊資訊為前述從動臂之作動區域。
12. 如申請專利範圍第8項之遠端操作機械臂系統之運轉方法，其中於前述作業空間內，設置有複數個前述從動臂，且於前述(A)中，前述顯示裝置將與前述操作人員正操作之從動臂鄰接之從動臂之姿勢資訊作為前述周邊資訊而顯示。
13. 如申請專利範圍第8項之遠端操作機械臂系統之運轉方法，其更具備(C)，該(C)係判定前述操作人員正操作之前述從動臂是否與述配置於前述作業空間內之機件接觸。
14. 如申請專利範圍第13項之遠端操作機械臂系統之運轉方法，其更具備(D)，該(D)係若於前述(C)中判定為前述操作人員正操作之前述從動臂與配置於前述作業空間內之機件接觸，則前述顯示裝置顯示警告。