TWI673148B - 遠端操作機器人系統及其運轉方法 - Google Patents

Abstract

一種具備複數個從動臂之遠端操作機器人系統，從動臂具備根據工作程式動作之自動模式、根據主裝置所受理之操作者之操作動作之手動模式、以及一邊藉由主裝置所受理之操作者之操作而逐次修正一邊根據工作程式動作之修正自動模式等複數個控制模式。動作順序資訊包含從動臂以自動模式進行作業之自動部分、與從動臂以從複數個控制模式中被選擇之一個模式進行作業之選擇部分，選擇部分在複數個從動臂間在時間上不重複。根據此動作順序資訊使複數個從動臂動作。

Description

遠端操作機器人系統及其運轉方法

本發明係關於一種具備主裝置及從動臂之遠端操作機器人系統及其運轉方法。

以往，已知有具備主裝置(亦即遠端操作裝置)與按照主裝置之操作動作之從動臂的遠端操作機器人系統。作為主裝置，係利用機械手、操作桿、操作鈕等。此種遠端操作機器人系統中，有使從動臂之姿勢依循作為主裝置之機械手之姿勢，並將作用於從動臂之反力透過主裝置傳達至操作者的構成。專利文獻1中揭示有此種技術。

專利文獻1揭示有一種遠端操作機器人系統，其具有自動操作模式、手動操作模式、以及由從動動作管理手段支援對手前端姿勢施加限制等之手動操作的具限制之手動操作模式，按照作業順序計畫切換操作模式。在自動操作模式，從動動作管理手段遵循既定程式使從動臂執行作業。又，在手動操作模式及具限制之手動操作模式，主要係按照由操作者對主裝置輸入之操作，由介面手段使從動臂執行作業。進而，在具限制之手動操作模式，係執行由從動動作管理手段支援操作之動作。

又，專利文獻1所記載之遠端操作機器人系統，係根據顯示操作者技能程度之資料及被賦予之作業目標作成手動操作部分與自動操作部分交織而成的作業順序計畫，作業順序計畫之自動操作部分係以自動操 作模式使系統運轉，並以作業順序計畫之手動操作部分或具限制之手動操作模式使系統運轉。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特公平8-5018號公報

上述專利文獻1所記載之技術，在被切換成手動操作部分或具限制之手動操作模式後，從動動作管理手段則不利用在自動操作模式所利用之程式。因此，在手動操作部分或具限制之手動操作模式，操作者之負荷過大，且招致作業效率降低。

又，專利文獻1中雖有記載亦可於遠端操作機器人系統具備複數個從動臂，但其係假定了自動操作之比例較多之情形。在如上述遠端操作機器人系統具備複數個從動臂之場合，會有各從動臂之操作內容不同之情形，而有可能造成操作者之負荷顯著過大。是以，專利文獻1所記載之技術中，在使用複數個從動臂進行有效率之作業方面仍留有改良之餘地。

本發明一態樣之遠端操作機器人系統之運轉方法，該遠端操作機器人系統具備主裝置與複數個從動臂，其特徵在於：前述從動臂之各個，具有根據預先儲存之工作程式動作之自動模式、根據前述主裝置所受理之操作者之操作動作之手動模式、以及一邊藉由前述主裝置所受理之操作者之操作而逐次修正一邊根據前述工作程式動作之 修正自動模式等複數個控制模式；且包含：作成動作順序資訊之步驟，該動作順序資訊包含前述從動臂以前述自動模式進行作業之自動部分、與前述從動臂以從前述複數個控制模式中被選擇之一個模式進行作業之選擇部分，在前述複數個從動臂間前述選擇部分在時間上不重複；以及根據前述動作順序資訊，在前述自動部分以前述自動模式使前述從動臂動作，在前述選擇部分以前述複數個控制模式中就各該選擇部分選擇之控制模式使前述從動臂動作，藉此由前述從動臂進行作業的步驟。

又，本發明一態樣之遠端操作機器人系統，其具備：主裝置，受理操作者之操作；複數個從動臂，其具有根據預先儲存之工作程式動作之自動模式、根據前述主裝置所受理之操作者之操作動作之手動模式、以及一邊藉由前述主裝置所受理之操作者之操作而逐次修正一邊根據前述工作程式動作之修正自動模式等複數個控制模式；儲存裝置，儲存有動作順序資訊及前述工作程式，該動作順序資訊包含前述從動臂以前述自動模式進行作業之自動部分、與前述從動臂以從前述複數個控制模式中被選擇之一個模式進行作業之選擇部分，在前述複數個從動臂間前述選擇部分在時間上不重複；以及從動控制裝置，根據前述動作順序資訊，在前述自動部分以前述自動模式使前述從動臂動作，在前述選擇部分以前述複數個控制模式中就各該選擇部分選擇之控制模式使前述從動臂動作。

根據上述遠端操作機器人系統及其運轉方法，能按照作業內 容或從動臂之狀況從自動模式與手動模式與修正自動模式選擇從動臂之控制模式。控制模式之選擇可由操作者之判斷來進行，在可預測若使從動臂完全以自動動作即會產生不良情形時，則可以修正自動模式使從動臂動作。在修正自動模式，由於可一邊以從動臂之自動動作為基礎，一邊透過操作者之操作修正其動作，因此與手動模式相較，操作者之負荷較小，且能抑制作業效率降低。如上述，藉由操作者從複數個控制模式中選擇出與狀況對應之適當控制模式，即能實現不停止之機器人系統。

又，由於被要求操作者之操作之手動模式及修正自動模式不會在複數個從動臂間同時出現，因此操作者能使用一個主裝置遠端操作複數個從動臂，縮短從動臂或操作者之空白時間。是以，能使用複數個從動臂進行有效率之作業。

根據本發明之遠端操作機器人系統及其運轉方法，能使用複數個從動臂進行有效率之作業。

1,1A,1B‧‧‧從動臂

2‧‧‧主臂

3‧‧‧操作受理裝置

4‧‧‧輸出裝置

5‧‧‧狀況取得裝置

6‧‧‧控制單元

7‧‧‧輸入裝置

8‧‧‧儲存裝置

11a~11f‧‧‧連桿

13‧‧‧臂部

14‧‧‧手腕部

15‧‧‧基台

16‧‧‧馬達控制部

20‧‧‧主裝置

21a~21f‧‧‧連桿

23‧‧‧臂部

25‧‧‧基台

26‧‧‧馬達控制部

41‧‧‧顯示器裝置

60‧‧‧主機控制部

61,61A,61B‧‧‧從動控制部(從動控制裝置)

62‧‧‧主控制部(主控制裝置)

63‧‧‧收訊部

64‧‧‧輸出控制部

65‧‧‧修正部

100‧‧‧遠端操作機器人系統

C1~6,Cm1~6‧‧‧電流感測器

E1~6,Em1~6‧‧‧位置感測器

JT1~6,JTm1~6‧‧‧關節

M1~6,Mm1~6‧‧‧驅動馬達

圖1係顯示導入本發明一實施形態之遠端操作機器人系統之汽車組裝產線之樣子的圖。

圖2係顯示遠端操作機器人系統之概略構成的方塊圖。

圖3係顯示從動臂之控制系統構成的方塊圖。

圖4係顯示動作順序資訊一例之圖。

以下，參照圖式，針對本發明之實施形態進行說明。

(遠端操作機器人系統100)

圖1係顯示具備本發明一實施形態之遠端操作機器人系統100之汽車組裝產線之樣子的圖，圖2係顯示遠端操作機器人系統100之概略構成的方塊圖。如圖1及圖2所示，遠端操作機器人系統100係主從方式之機器人系統，其具備複數個從動臂1(1A,1B)、主裝置20、輸入裝置7、輸出裝置4、狀況取得裝置5、統籌控制系統100之控制單元6。本說明書中，在不區別複數個從動臂1A,1B時，係將添加於數字1之字母A或B省略而單表示為「從動臂1」。

圖1中顯示有汽車組裝產線，該汽車組裝產線具備於作業空間內藉由輸送帶99形成之工件W搬送線、沿著搬送線設置之從動臂1A,1B、以及設置於與作業空間分離之位置(作業空間外)之主裝置20。此汽車組裝產線中，從動臂1能進行對工件W之移送、零件之組裝或配置更換、姿勢轉換、塗裝等作業。不過，本發明之遠端操作機器人系統100不限定於此種汽車組裝產線，亦可在各種製造設備中廣泛使用。

本實施形態之從動臂1具有自動模式、手動模式、以及修正自動模式之三個控制模式。能切換從動臂1之控制模式，俾以此等複數個控制模式中所選擇之一個模式控制動作。

於本說明書中，將從動臂1按照預先設定之工作程式動作之控制模式稱為「自動模式」。在自動模式中，係與習知之教示再現(teaching playback)機器人同樣地，在無透過操作者之主裝置20之操作之情形下由從動臂1自動進行既定作業。

又，於本說明書中，將從動臂1根據主裝置20所受理之操 作者之操作動作之控制模式稱為「手動模式」。主裝置20，能受理藉由操作者直接移動主裝置20而輸入之操作。此外，在手動模式中，主裝置20所受理之操作者之操作或根據此操作動作之從動臂1之移動亦可被自動修正。

又，於本說明書中，將從動臂1一邊藉由主裝置20所受理之操作者之操作而逐次修正一邊按照預先設定之工作程式動作之控制模式稱為「修正自動模式」。於修正自動模式中，按照預先設定之工作程式動作之從動臂1之移動，係根據主裝置20所受理之操作者之操作而被修正。

以下，詳細說明遠端操作機器人系統100之各構成要素。

(從動臂1)

圖1顯示與工件W之搬送線平行分離設置之第1從動臂1A與第2從動臂1B之兩台從動臂1。兩台從動臂1均為垂直多關節機器人，除了末端效應器12外具有實質上相同構成。此外，遠端操作機器人系統100所具備之複數個從動臂1之態樣不限定於本實施形態，只要各從動臂1為具有3以上之關節數量(軸數)之水平或垂直多關節機器臂(機器手)即可。又，於複數個從動臂1亦可包含連桿長度或關節數量不同之複數種類之機器臂。

如圖2所示，從動臂1係多關節機器臂，其由複數個連桿11a~11f之連接體與支承此之基台15構成，具有複數個關節JT1~JT6。更詳言之，第1關節JT1中，基台15與第1連桿11a之基端部連結成能繞延伸於鉛垂方向之軸旋轉。第2關節JT2中，第1連桿11a之前端部與第2連桿11b之基端部連結成能繞延伸於水平方向之軸旋轉。第3關節JT3中，第2連桿11b之前端部與第3連桿11c之基端部連結成能繞延伸於水平方向之軸旋轉。第4關節JT4中，第3連桿11c之前端部與第4連桿11d之基端部 連結成能繞延伸於第4連桿11d長度方向之軸旋轉。第5關節JT5中，第4連桿11d之前端部與第5連桿11e之基端部連結成能繞與第4連桿11d長度方向正交之軸旋轉。第6關節JT6中，第5連桿11e之前端部與第6連桿11f之基端部連結成能扭轉旋轉。又，於第6連桿11f之前端部設有機械式介面。於此機械式介面能拆裝地安裝有與作業內容對應之末端效應器12(參照圖1)。

藉由由上述第1關節JT1、第1連桿11a、第2關節JT2、第2連桿11b、第3關節JT3、第3連桿11c構成之連桿與關節之連結體，形成從動臂1之臂部13。又，藉由由上述第4關節JT4、第4連桿11d、第5關節JT5、第5連桿11e、第6關節JT6、第6連桿11f構成之連桿與關節之連結體，形成從動臂1之手腕部14。臂部13負責定位末端效應器12之功能，手腕部14負責賦予末端效應器12方向之功能。

圖3係顯示從動臂1之控制系統構成之方塊圖。此圖中，顯示有以馬達控制部16為中心之具體電性構成。如圖3所示，於從動臂1之各關節JT1~JT6，設有作為使該關節所連結之兩個構件相對地旋轉之致動器一例之驅動馬達M1~M6。驅動馬達M1~M6例如係藉由馬達控制部16伺服控制之伺服馬達。又，於各驅動馬達M1~M6，設有用以檢測其旋轉位置之位置感測器E1~E6與用以檢測控制其旋轉之電流之電流感測器C1~C6。位置感測器E1~E6只要係例如編碼器、分解器、脈衝產生器等能檢測出旋轉位置者即可。此外，於上述驅動馬達M1~M6、位置感測器E1~E6、以及電流感測器C1~C6之記載中，係與各關節JT1~JT6對應地於字母附加了添加字之1~6。以下，在表示關節JT1~JT6中之任意關節之情形係省 略添加字而稱為「JT」，而關於驅動馬達M、位置感測器E、以及電流感測器C亦同。

驅動馬達M、位置感測器E、以及電流感測器C係與馬達控制部16電性連接。本實施形態之馬達控制部16，雖能以一台對複數個驅動馬達M進行伺服控制，但亦可設有與各驅動馬達M對應之馬達控制部。

馬達控制部16，係根據從後述之控制單元6(更詳言之為從動控制部61)取得之位置指令值或伺服增益等生成驅動指令值(電流指令值)，將與驅動指令值對應之驅動電流往驅動馬達M供應。驅動馬達M之輸出旋轉角由位置感測器E檢測，並對馬達控制部16回饋。不過，馬達控制部16與從動控制部61之功能亦可藉由單一電路或單一運算裝置來實現。

在從控制單元6(更詳言之為從動控制部61)對馬達控制部16輸入位置指令值後，被輸入之位置指令值即被賦予至減算器31b之正側之輸入。表示以位置感測器E檢測出之旋轉角之訊號(位置現在值)則被賦予至該減算器31b之負側之輸入。減算器31b，係從位置指令值減去旋轉角。減算器31b之輸出被賦予至係數器31c，在此處以位置增益Kp增幅後，被賦予至減算器31e之+輸入。此減算器31b之-輸入，係被賦予來自位置感測器E之旋轉角經微分器31d微分後之值。減算器31b之輸出被賦予至係數器31f，在此處以速度增益Kv增幅後，被賦予至減算器31g之+輸入。此減算器31g之-輸入，係被賦予來自電流感測器C之電流值。減算器31g之減算輸出作為驅動指令值而往增幅電路31h輸入，與增幅後之驅動指令值對應之驅動電流往驅動馬達M供給。

(主裝置20)

主裝置20係受理操作者之操作之手段。本實施形態之遠端操作機器人系統100之主裝置20，係一主臂2、亦即多關節機器臂(機器手)，以從動臂1追隨主臂2之移動而移動之方式建構系統100。亦即，主臂2構成為能直覺地操作從動臂1之位置或姿勢。

主臂2係具有與從動臂1相同數量之複數個關節JTm1~JTm6之多關節機器臂，依序連結基台25及複數個連桿21a~21f而構成。主臂2之連桿21a~21f之連接構成係與從動臂1之連桿11a~11f實質上相同，故省略詳細說明。於主臂2之第6連桿21f之前端部，安裝有與安裝於從動臂1之末端效應器12相似或對應之擬似末端效應器。

於關節JTm1~JTm6，設置有作為使該關節所連結之2個構件相對地旋轉之致動器之一例的驅動馬達Mm1~Mm6(省略圖示)。驅動馬達Mm1~Mm6例如為由馬達控制部26伺服控制之伺服馬達。又，於各驅動馬達Mm1~Mm6，設有用以檢測其旋轉位置之位置感測器Em1~Em6(省略圖示)與用以檢測控制其旋轉之電流之電流感測器Cm1~Cm6(省略圖示)。位置感測器Em1~Em6例如係編碼器。此外，於上述驅動馬達Mm1~Mm6、位置感測器Em1~Em6、以及電流感測器Cm1~Cm6之記載中，係與各關節JTm1~JTm6對應地於字母附加了添加字之1~6。以下，在表示關節JTm1~JTm6中之任意關節之情形係省略添加字而稱為「JTm」，而關於驅動馬達Mm、位置感測器Em、以及電流感測器Cm亦同。

與前述之從動臂1之驅動系統同樣地，驅動馬達Mm、位置感測器Em、以及電流感測器Cm係與馬達控制部26電性連接。本實施形態之馬達控制部26，雖能以一台對複數個驅動馬達Mm進行伺服控制，但亦 可設有與各驅動馬達Mm對應之馬達控制部。

馬達控制部26，係與前述之馬達控制部16同樣地，根據從後述之控制單元6(更詳言之為主控制部62)取得之位置指令值或伺服增益等生成驅動指令值(扭矩指令值)，將與驅動指令值對應之驅動電流往驅動馬達Mm供應。驅動馬達Mm之輸出旋轉角由位置感測器Em檢測，並對馬達控制部26回饋。不過，馬達控制部26與主控制部62之功能亦可藉由單一電路或單一運算裝置來實現。

從動臂1與主臂2，雖係軸數量相等之多關節機器臂1，但臂部13,23之連桿長度比相異。亦即，從動臂1與主臂2亦可非相似形狀。此外，所謂連桿之連桿長度，係從該連桿之基端側之關節至前端側之關節為止的距離。本實施形態之從動臂1及主臂2為六軸機器臂，形成臂部13,23之連桿為第1~3連桿。從動臂1，雖係將具有對作業內容或作業對象而言非常合適之連桿長度比之臂部13者導入系統100，但主臂2採用具有操作者易於處理之連桿長度比之臂部23者。例如，在從動臂1之第1連桿11a：第2連桿11b：第3連桿11c之連桿長度比為1：4：2時，主臂2之第1連桿21a：第2連桿21b：第3連桿21c之連桿長度比可為1：2：2。

[輸入裝置7]

輸入裝置7係與主臂2一起設置於作業空間外，係受理來自操作者之操作指示，並將所受理之操作指示對控制單元6輸入之輸入手段。輸入裝置7，係輸入與從動臂1之位置或姿勢相關之操作以外之操作。於輸入裝置7設有用以選擇從動臂1之控制模式之操作輸入工具或緊急停止開關等輸入除了從動臂1之位置或姿勢以外之操作指令之1以上之操作輸入工具。於1 以上之操作輸入工具，亦可包含例如觸控面板、按鍵、桿、按鈕、開關、刻度盤等已知之操作輸入工具。又，亦可使用遙控器(pendant)或平板等攜帶型終端來作為輸入裝置7。

[狀況取得裝置5]

狀況取得裝置5，係取得顯示各從動臂1在作業空間內之狀況之狀況資訊之手段。狀況資訊，包含在作業空間內之從動臂1之位置及姿勢等、或為了辨識從動臂1周圍狀況所利用的資訊。更具體而言，狀況資訊，包含例如在作業空間內之從動臂1之位置及姿勢、從動臂1與工件之位置關係、或從動臂1與供組裝工件之被組裝零件之位置關係等在作業空間內能辨識從動臂1之狀況及從動臂1周圍狀況所必須之資訊。

狀況取得裝置5，能藉由例如感測器、攝影機等攝影裝置、通訊器、編碼器等來實現。作為感測器，例如能例示用以測量至組裝零件或被組裝零件之距離或位置之雷射感測器或雷達感測器等。再者，亦能例示使用從複數個攝影裝置取得之影像資料測量從從動臂1至其周圍之物體為止之距離的感測器亦即立體攝影機等。作為通訊器，可舉出例如用以取得來自感測器及攝影裝置之資訊之通訊器等，該感測器及攝影裝置設置於組裝零件或被組裝零件或者作業空間內之既定位置。作為編碼器，能例示例如能偵測從動臂1之移動量或位置之編碼器。

狀況取得裝置5逐次取得狀況資訊，所取得之狀況資訊被輸入至後述之控制單元6，在控制單元6中用於從動臂1之動作控制。進而，控制單元6亦可為控制成使狀況資訊在輸出裝置4中輸出之構成。狀況取得裝置5亦可安裝於從動臂1本體，亦可安裝於作業空間內之適當位置。 又，所安裝之狀況取得裝置5數量亦可為一個，亦可為複數個。只要在能適當地取得狀況資訊之位置安裝適當數量之狀況取得裝置5即可，安裝位置及安裝數量為任意。

[輸出裝置4]

輸出裝置4用以輸出從控制單元6發送之資訊。輸出裝置4設置於由操作主臂2中之操作者易於視認的位置。輸出裝置4至少包含顯示器裝置41，進而可包含列印機或揚聲器或警報燈等。顯示器裝置41顯示輸出從控制單元6發送之資訊。例如，在揚聲器係將從控制單元6發送之資訊輸出為聲音。又，例如，在列印機係將從控制單元6發送之資訊印刷輸出至紙等記錄媒體。

此外，如圖1所示，當作為輸出裝置4，針對各從動臂1設有一個顯示器裝置41時，可輸出與各顯示器裝置41對應之從動臂1之狀況資訊。此情形下，以操作者能辨識出哪一從動臂1為被操作從動臂1之方式，使顯示有被操作從動臂1之顯示器裝置41之背景顏色變化或於顯示器裝置41周圍設置顯示燈。此處所謂「被操作從動臂1」，係指主裝置20之操作對象，亦即使該主裝置20所受理之操作反映於動作之從動臂1。

[儲存裝置8]

於儲存裝置8儲存有用於從動臂1之控制之各種工作程式。工作程式，可作成為各作業之動作流程。工作程式例如可藉由教示(teaching)作成，與從動臂1之識別資訊及工作建立對應關係而存放於儲存裝置8。此外，儲存裝置8雖與控制單元6分開獨立記載，但亦可由控制單元6所具備之儲存裝置來負責作為儲存裝置8之功能。

又，於儲存裝置8儲存有預先作成之動作順序資訊。所謂動作順序資訊，係與規定在作業空間內藉由從動臂1實施之一連串作業步驟的動作順序相關的資訊。此動作順序資訊，係將作業步驟之動作順序與從動臂1之控制模式建立有對應關係。又，此動作順序資訊，係對各作業步驟，將使從動臂1自動執行其作業之工作程式建立對應關係。不過，動作順序資訊亦可包含用以對各作業步驟使從動臂1自動執行其作業之程式。

圖4顯示有儲存於儲存裝置8之動作順序資訊一例。此處，係以對汽車車體之座椅安裝作業之動作順序為例進行說明。對汽車車體之座椅安裝作業之動作順序，由從容器取出座椅之零件取出工作T1、將座椅搬送至車體安裝位置附近之零件搬送工作T2、以及將位於安裝位置附近之座椅對安裝位置安裝之零件安裝工作T3構成，依此順序反覆執行此等工作T1~T3。此動作順序中之零件取出工作T1及零件搬送工作T2，係從動臂1以自動模式動作之「自動部分」。於動作順序中之自動部分，自動模式作為控制模式而建立對應關係。又，動作順序中之零件安裝工作T3，係從動臂1以從自動模式、手動模式、以及修正自動模式選擇之控制模式動作之「選擇部分」。於動作順序中之選擇部分未建立特定控制模式之對應關係，控制模式為能選擇者。

圖4中，第1從動臂1A之動作順序與第2從動臂1B之動作順序係排列顯示。在第1從動臂1A執行零件安裝工作T3(亦即選擇部分)之期間，第2從動臂1B執行零件取出工作T1與零件搬送工作T2。又，在第2從動臂1B執行零件安裝工作T3(亦即選擇部分)之期間，第1從動臂1A執行零件取出工作T1與零件搬送工作T2。如此，動作順序作成為，選擇部 分在第1從動臂1A與第2從動臂1B之間交互出現，且第1從動臂1A之選擇部分與第2從動臂1B之選擇部分在時間上不重複。

[控制單元6]

如圖2所示，於控制單元6，以有線或無線方式能通訊地連接有複數個從動臂1、主裝置20、輸出裝置4、狀況取得裝置5、輸入裝置7、儲存裝置8。

控制單元6即所謂電腦，具有CPU等運算處理部與ROM、RAM等儲存部(均未圖示)。於儲存部儲存有控制單元6執行之控制程式或各種固定資料等。運算處理部例如與輸入裝置7、輸出裝置4、儲存裝置8等外部裝置進行資料之收發送。又，運算處理部，係進行來自各種感測器之檢測訊號之輸入或對各控制對象之控制訊號輸出。控制單元6，藉由由運算處理部讀出儲存於儲存部之程式等軟體並加以執行，以進行用以控制系統100之各種動作的處理。此外，控制單元6可藉由單一電腦之集中控制來執行各處理，亦可藉由複數台電腦之協同動作之分散控制來執行各處理。又，控制單元6，亦可由微控制器、可編程邏輯控制器(PLC)等構成。

控制單元6，具備作為功能塊之主機控制部60、複數個從動控制部61、主控制部62、收訊部63、輸出控制部64、修正部65。圖2中，雖此等功能塊彙整顯示於一個控制單元6，但亦可藉由獨立之1以上之電腦實現各功能塊或複數個功能塊之組合。此情形下，亦可此等功能塊中之一部分配置於作業空間，剩餘部分配置於作業外空間。

從動控制部61係控制從動臂1之動作。從動控制部61包含控制第1從動臂1A動作之第1從動臂控制部61A與控制第2從動臂1B動 作之第2從動臂控制部61B。從動控制部61，可視系統100所具備之從動臂1數量來設置。

從動控制部61在自動模式時，係讀出儲存於儲存裝置8之工作程式並依照此工作程式生成位置指令值，將位置指令值或伺服增益等對從動臂1之馬達控制部16賦予。又，從動控制部61在手動模式時，係根據主臂2所受理、以收訊部63接收之操作訊號生成位置指令值，將位置指令值或伺服增益等對從動臂1之馬達控制部16賦予。又，從動控制部61在修正自動模式時，係讀出儲存於儲存裝置8之工作程式並根據此工作程式與從修正部65取得之修正指令值生成位置指令值(或修正後之位置指令值)，將位置指令值或伺服增益等對馬達控制部16賦予(參照圖3)。此外，若在修正自動模式時從修正部65沒被賦予修正指令值，修正指令值即會作為零來運算。

主控制部62係控制主臂2之動作。主控制部62係以按照操作者對主臂2所賦予之外力而由該主臂2使移動或姿勢變化之方式，使主臂2動作。亦即，藉由主臂2之動作，操作者之操作力被輔助。又，主控制部62，亦可在操作者對主臂2賦予外力時，以主臂2之手前端部沿著既定軌道移動之方式使主臂2動作。

又，主控制部62在被操作從動臂1切換時，以主臂2之姿勢與新的被操作從動臂1之姿勢對應之方式，使主臂2之姿勢自動變化。具體而言，在被操作從動臂1切換時，主控制部62係取得新的被操作從動臂1之各關節JT之以位置感測器E檢測出之位置資訊，以在被操作從動臂1與主臂2間對應之關節之旋轉位置實質上相等之方式透過馬達控制部26 使主臂2之各關節JTm動作。藉此，在以手動模式及修正自動模式之任一者開始作業時，被操作從動臂1之第n關節JTn與主臂2之第n關節JTmn之旋轉位置相等(其中，n為1~6之整數)。

收訊部63，接收從控制單元6外部發送之輸入訊號。作為以收訊部63接收之輸入訊號，可舉出例如從主臂2發送之訊號、從輸入裝置7發送之訊號、從狀況取得裝置5發送之顯示狀況資訊之訊號等。

輸出控制部64，係控制輸出裝置4並將通知操作者之資訊對輸出裝置4輸出。例如，輸出裝置4在開始動作順序中之選擇部分時，係將識別作為對象之從動臂1之資訊與催促從動臂1之控制模式之選擇輸入之資訊對顯示器裝置41輸出。又，例如輸出裝置4在從動臂1之控制模式為手動模式及修正自動模式時，係將被主臂2操作之從動臂1之狀況資訊或動作狀況對顯示器裝置41輸出。又，例如輸出裝置4在系統100產生不良情形時，係對揚聲器或顯示器裝置41輸出警報。

修正部65，在從動臂1之控制模式為修正自動模式時，係根據主臂2所受理之操作修正從動臂1之移動。例如，在藉由操作者使主臂2移動而主臂2之手前端部位置變化時，主臂2即將此手前端部之位移作為修正指示予以受理，並對控制單元6輸入。在從動臂1之控制模式為修正自動模式時，收訊部63接收修正指令訊號後，修正部65即根據修正指令訊號生成修正指令值。從修正指令訊號求出修正指令值之運算式或圖(map)預先被儲存。此種修正指令值，例如亦可為與主臂2之位移量成正比之值。所生成之修正指令值往從動控制部61傳達，從從動控制部61將修正後之位置指令值對馬達控制部16輸出(參照圖3)。

主機控制部60，讀出儲存於儲存裝置8之動作順序資訊，以按照此動作順序資訊使從動臂1、主臂2、輸出裝置4、以及狀況取得裝置5動作之方式，對從動控制部61、主控制部62、輸出控制部64、修正部65輸出指令。

[遠端操作機器人系統100之動作]

接著，說明上述構成之遠端操作機器人系統100之動作一例。

首先，控制單元6讀出儲存於儲存裝置8之既定動作順序資訊，按照此動作順序資訊開始系統100之控制。

若依照圖4所示之動作順序資訊，首先，控制單元6從儲存裝置8讀出零件取出工作T1之工作程式並執行。其次，控制單元6讀出零件搬送工作T2之工作程式並執行。在零件取出工作T1及零件搬送工作T2，控制單元6以自動模式控制從動臂1A之動作。

零件搬送工作T2結束後，控制單元6使顯示器裝置41顯示用以對操作者催促次一零件安裝工作T3之控制模式之選擇的選擇畫面。同時，控制單元6使即將被選擇選擇控制模式之從動臂1(此處為第1從動臂1A)之狀況資訊輸出至顯示器裝置41。此處，顯示輸出於顯示器裝置41之狀況資訊，亦可包含被顯示之從動臂1之識別資訊或其次進行之程序的內容等。

操作者，係視認顯示於顯示器裝置41之第1從動臂1A之狀況資訊，而選擇三個控制模式中之一個。透過操作者之控制模式之選擇，係被主裝置20或輸入裝置7受理而對控制單元6輸入。

上述中，在自動模式被選擇後，控制單元6即從儲存裝置8 讀出零件安裝工作T3之工作程式，控制單元6以自動模式控制第1從動臂1A之動作。又，在手動模式被選擇後，控制單元6以手動模式控制第1從動臂1A之動作。或者，在修正自動模式被選擇後，控制單元6以修正自動模式控制第1從動臂1A之動作。

上述中，在手動模式及修正自動模式中之任一者被選擇後，控制單元6即以使被操作從動臂1與主臂2之姿勢對應之方式使主臂2動作。

又，上述中，在手動模式及修正自動模式中之任一者被選擇後，控制單元6即在整個該程序中使被操作從動臂1之狀況資訊顯示輸出於顯示器裝置41。

控制單元6，係與以第1從動臂1A進行之零件安裝工作T3並行地，使第2從動臂1B進行零件取出工作T1與零件搬送工作T2。接著，控制單元6，在以第1從動臂1A進行之零件安裝工作T3結束且以第2從動臂1B進行之零件取出工作T1及零件搬送工作T2結束後，使第2從動臂1B開始零件安裝工作T3，使第1從動臂1A開始零件取出工作T1。以此方式，控制單元6按照動作順序依序進行作業步驟。

如以上所說明，本實施形態之遠端操作機器人系統100，其具備：主裝置20，受理操作者之操作；複數個從動臂1；儲存裝置，儲存有動作順序資訊及前述工作程式；以及從動控制部61(從動控制裝置)，係根據動作順序資訊使從動臂1動作。各從動臂1，具有根據預先儲存之工作程式動作之自動模式、根據主裝置20所受理之操作者之操作動作之手動模式、以及一邊藉由主裝置20所受理之操作者之操作而逐次修正一邊根據工作程式動作之修正自動模式等複數個控制模式。動作順序資訊包含以從動 臂1以自動模式進行作業之自動部分與從動臂1以複數個控制模式中被選擇之一個模式進行作業之選擇部分，在複數個從動臂間選擇部分在時間上不重複。又，控制單元6，係根據動作順序資訊，在自動部分以自動模式使從動臂1動作，在選擇部分以複數個控制模式中透過操作者就各該選擇部分選擇之控制模式使從動臂1動作。

又，上述實施形態之遠端操作機器人系統100之運轉方法，包含：作成動作順序資訊之步驟，該動作順序資訊包含以從動臂1以自動模式進行作業之自動部分與從動臂1以複數個控制模式中被選擇之一個模式進行作業之選擇部分，在複數個從動臂1間選擇部分在時間上不重複；以及根據動作順序資訊，在自動部分以自動模式使從動臂1動作，在選擇部分以複數個控制模式中透過操作者就各該選擇部分選擇之控制模式使從動臂1動作，藉此由從動臂1進行作業的步驟。

根據上述遠端操作機器人系統100及其運轉方法，操作者能按照作業內容或從動臂之狀況從自動模式與手動模式與修正自動模式選擇從動臂1之控制模式。控制模式之選擇可由操作者之判斷來進行。例如，在把持脆弱之零件、精密嵌合、正確定位或軸對準等作業，較佳為透過能使從動臂1之移動反映出操作者之操作之手動模式或修正自動模式來進行。在此種作業中，例如，當可預測若使從動臂1完全以自動動作即會產生不良情形時，則選擇修正自動模式即可。在修正自動模式，由於可一邊以從動臂1之自動動作為基礎，一邊透過操作者之操作修正其動作，因此與手動模式相較，操作者之負荷較小，且能抑制作業效率降低。如上述，根據本系統100，藉由操作者依各作業從複數個控制模式中選擇出與狀況對 應之適當控制模式，即能實現不停止之機器人系統。

又，根據上述遠端操作機器人系統100及其動作方法，被要求操作者之操作之手動模式及修正自動模式，在複數個從動臂1不會同時出現。因此，能使用兩個以上之從動臂1A,1B有效率地進行將自動部分與選擇部分交織而成之一連串作業，與使用一個從動臂之情形相較，可擴張系統100之作業內容。亦即，能同時進行在自動模式下之從動臂1A之作業與在自動模式、手動模式、以及修正自動模式中之一個控制模式下之從動臂1B之作業。又，由於由一名操作者遠端操作複數個從動臂1，因此可縮短從動臂及操作者之空白時間。因此，可預估系統100之作業效率之提升。

又，上述實施形態之遠端操作機器人系統100具備主控制部62(主控制裝置)，其在手動模式或修正自動模式之開始時，取得複數個從動臂1中之被操作從動臂1之各關節JT之旋轉位置，以主臂2與被操作從動臂1之對應之關節JTn,JTmn(n為1~6之整數)之旋轉位置各自相等之方式使主臂2動作。

同樣地，上述實施形態之遠端操作機器人系統100之運轉方法，從動臂1進行作業之步驟包含：在選擇部分之開始時，受理複數個控制模式中之一個模式之選擇；以及在受理之控制模式為手動模式或修正自動模式時，以複數個從動臂中被操作從動臂1與主臂2之對應之關節JTn,JTmn(n為1~6之整數)之旋轉位置各自相等之方式使主臂2動作。

根據上述遠端操作機器人系統100及其動作方法，在手動模式或修正自動模式下之作業開始時，從動臂1與被操作從動臂1之對應關節JTn,JTmn之旋轉位置會成為各自相等，操作者只要視認主臂2則可得知 被操作從動臂1之各關節JT之狀況。是以，顯示於顯示器裝置41之被操作從動臂1之狀況資訊即使不顯示被操作從動臂1整體，操作者亦能得知被操作從動臂1之大致狀況。

又，上述實施形態之遠端操作機器人系統100，複數個從動臂1之關節數量相等，主裝置20係與複數個從動臂1相同關節數量之主臂2，主臂2之臂部23之連桿長度比係與從動臂1中至少一個臂部13之連桿長度比不同。

如此，主臂2與從動臂1不限定於相似形狀，主臂2可為操作者易於操作之構成，從動臂1可為適於作業內容之構成。

又，上述實施形態之遠端操作機器人系統100，更具備：狀況取得裝置5，係取得從動臂1之狀況資訊；以及輸出裝置4，在手動模式或修正自動模式開始時，輸出複數個從動臂1中之被操作從動臂1之狀況資訊。

藉此，操作者能一邊確認輸出至輸出裝置4(例如顯示器裝置41)之被操作從動臂1之狀況資訊，一邊操作主裝置20。此外，在手動模式時，依照操作者之技能或作業難易度不同，所需時間容易依各作業變動。因此，在手動模式時，亦可由輸出裝置4將用以進行手動操作之導引內容向操作者顯示輸出。

以上雖說明了發明之較佳實施形態，但上述構成例如亦可如下般變更。

例如，上述實施形態中，主裝置20雖係與從動臂1為非相似形狀之機器臂，但主裝置20之態樣不限定於此。例如，作為主裝置20， 亦可採用從動臂1之相似形狀之機器臂。亦即，主裝置20亦可係與複數個從動臂1相同關節數量之主臂，且主臂之臂部之連桿長度比與從動臂1中至少一個臂部13之連桿長度比相等。此外，在使用與從動臂1相似形狀之主臂作為主裝置20時，可與前述實施形態同樣地，在手動模式或修正自動模式開始時，取得被操作從動臂1之各關節JT之旋轉位置，以主臂與被操作從動臂之對應之關節之旋轉位置各自相等之方式由主控制部62使主臂動作。

如上述，只要採用與從動臂1相似形狀之機器臂作為主裝置20，則主裝置20會採取與從動臂1對應之姿勢，操作者能觀看主裝置20而直覺地捕捉從動臂1之姿勢。

又，上述實施形態中，主裝置20雖為機器臂，但主裝置20不限定於此。例如，主裝置20亦可為具有3以上之自由度之水平或垂直多關節機器人，亦可係搖桿、操作桿、操作按鍵、操作刻度盤、平板、遙控器(pendant)等已知操作手段中之一個以上的組合。

從上述說明中，對於發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，本發明之諸多改良或其他實施形態為明確。是以，上述說明僅應作為例示解釋，係以對發明所屬技術領域中具有通常知識者教示實行本發明之最佳態樣的目的而提供。在不脫離本發明之精神之情形下，能實質變更其構造及/或功能之詳細。

Claims (7)

1. 一種遠端操作機器人系統之運轉方法，該遠端操作機器人系統具備主裝置與複數個從動臂，其特徵在於：前述從動臂之各個，具有根據預先儲存之工作程式動作之自動模式、根據前述主裝置所受理之操作者之操作動作之手動模式、以及一邊藉由前述主裝置所受理之操作者之操作而逐次修正一邊根據前述工作程式動作之修正自動模式等複數個控制模式；且包含：作成動作順序資訊之步驟，該動作順序資訊包含前述從動臂以前述自動模式進行作業之自動部分、與前述從動臂以從前述複數個控制模式中被選擇之一個模式進行作業之選擇部分，在前述複數個從動臂間前述選擇部分在時間上不重複；以及根據前述動作順序資訊，在前述自動部分以前述自動模式使前述從動臂動作，在前述選擇部分以前述複數個控制模式中就各該選擇部分選擇之控制模式使前述從動臂動作，藉此由前述從動臂進行作業的步驟。
2. 如申請專利範圍第1項之遠端操作機器人系統之運轉方法，其中，前述主裝置，係與前述從動臂相同關節數量之主臂；前述從動臂進行作業之步驟，包含：在前述選擇部分之開始時，受理前述複數個控制模式中之一個模式之選擇；以及在前述受理之控制模式為前述手動模式或前述修正自動模式時，以使前述從動臂中將前述主臂所受理之操作反映至動作之被操作從動臂與前述主臂之對應關節的旋轉位置各自相等之方式，使前述主臂動作。
3. 一種遠端操作機器人系統，其具備：主裝置，受理操作者之操作；複數個從動臂，其具有根據預先儲存之工作程式動作之自動模式、根據前述主裝置所受理之操作者之操作動作之手動模式、以及一邊藉由前述主裝置所受理之操作者之操作而逐次修正一邊根據前述工作程式動作之修正自動模式等複數個控制模式；儲存裝置，儲存有動作順序資訊及前述工作程式，該動作順序資訊包含前述從動臂以前述自動模式進行作業之自動部分與前述從動臂以前述複數個控制模式中被選擇之一個模式進行作業之選擇部分，在前述複數個從動臂間前述選擇部分在時間上不重複；以及從動控制裝置，根據前述動作順序資訊，在前述自動部分以前述自動模式使前述從動臂動作，在前述選擇部分以前述複數個控制模式中就各該選擇部分選擇之控制模式使前述從動臂動作。
4. 如申請專利範圍第3項之遠端操作機器人系統，其中，前述主裝置，係與前述從動臂相同關節數量之主臂；前述主臂之臂部之連桿長度比與前述從動臂中至少一個臂部之連桿長度比相等。
5. 如申請專利範圍第3項之遠端操作機器人系統，其中，前述主裝置，係與前述從動臂相同關節數量之主臂；前述主臂之臂部之連桿長度比與前述從動臂中至少一個臂部之連桿長度比不同。
6. 如申請專利範圍第4或5項之遠端操作機器人系統，其具備：控制裝置，係在前述手動模式或前述修正自動模式開始時，取得使前述從動臂中將前述主臂所受理之操作反映至動作之被操作從動臂之各關節的旋轉位置，以前述主臂與前述被操作從動臂之對應關節的旋轉位置各自相等之方式，使前述主臂動作。
7. 如申請專利範圍第3項之遠端操作機器人系統，其更具備：狀況取得裝置，係取得前述從動臂之狀況資訊；以及輸出裝置，係在前述手動模式或前述修正自動模式開始時，輸出使前述從動臂中將前述主裝置所受理之操作反映至動作之被操作從動臂之前述狀況資訊。