WO2017033359A1 - 遠隔操作ロボットシステム - Google Patents

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康彦 橋本
掃部　雅幸
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川崎重工業株式会社
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    • Y10S901/46—Sensing device
    • Y10S901/47—Optical

Definitions

  • the present invention relates to a remote control robot system.
  • Patent Document 1 proposes a remote operation robot system capable of operating a robot based on an operation instruction from an operator.
  • the remote control robot system disclosed in Patent Document 1 includes a camera that captures a work environment and a display device that displays a captured image captured by the camera. It is configured to be switched from operation to manual operation. The operator remotely operates the robot arm while looking at the captured image displayed on the display device, and causes the robot arm to perform a predetermined operation.
  • Patent Document 1 describes that a plurality of cameras are provided and a camera that captures a captured image displayed on a display device is switched.
  • an object of the present invention is to provide a remote control robot system capable of easily switching cameras for displaying an image suitable for remote control of a robot arm on a monitor.
  • a remote operation robot system includes a robot arm that performs a predetermined work, a remote operation device for an operator to remotely operate the robot arm, A plurality of cameras for capturing work, a monitor on which the transmitted captured images are displayed, and a captured image displayed on the monitor by receiving selection of one of the plurality of cameras from an operator.
  • Automatic switching information that associates the camera selection information for generating camera selection information for switching to a captured image from the selected camera, operation information regarding the operation of the robot arm in the work, and the camera selection information.
  • An image processing unit to send the captured image on the monitor from the selected camera Te comprises a.
  • the storage device stores information associating the operation information related to the operation of the robot arm in the work with the camera selection information as the automatic switching information. For this reason, in the work of the robot arm after the next time, even if the camera selection device does not select the camera, the image processing unit displays the captured image displayed on the monitor based on the automatic switching information stored in the storage device.
  • the arm can be automatically switched to be suitable for remote control. Furthermore, since automatic switching information can be stored by performing camera switching using the camera selection device during actual work, it is not necessary to adjust the timing of camera switching before work. The timing for automatically switching the camera can be adjusted.
  • a camera selection mode for sending a captured image from a camera selected based on the camera selection information sent from the camera selection device to the monitor
  • a switching mode selection unit that receives from the operator a selection of any one of the automatic switching modes for sending a captured image from the camera selected based on the automatic switching information stored in the storage device to the monitor; Also good.
  • the switching mode selection unit can select whether the captured image displayed on the monitor is switched by the operator's selection or automatically. For this reason, the operator can change the camera switching method flexibly according to the work content or the work object.
  • the remote operation robot system includes a plurality of sub-monitors different from the monitor, each of which is provided corresponding to each of the plurality of cameras, and each of the captured images from the corresponding cameras among the plurality of cameras is displayed.
  • the camera selection device detects an operator's line of sight to identify a sub-monitor to which the operator's line of sight is directed for a predetermined time from among the plurality of sub-monitors, and sets the camera corresponding to the identified sub-monitor to the operator You may accept as a camera selected by. According to this configuration, the selection of the camera for switching the monitor image can be performed without using a hand.
  • the present invention can provide a remote control robot system that can easily switch cameras for displaying an image suitable for remote control of a robot arm on a monitor.
  • a robot system 100 is a system including a robot arm 1 that repeatedly performs a predetermined operation and a remote operation device 2 that remotely operates the operation of the robot arm 1 by manual operation.
  • a robot system 100 an operator at a position away from the work area of the robot arm 1 (outside the work area) manually operates the remote control device 2 and inputs a command, so that the robot arm 1 responds to the command. Perform actions and perform specific tasks.
  • the robot arm 1 can also automatically perform a predetermined operation without the operator operating the remote operation device 2.
  • an operation mode in which the robot arm 1 is operated in accordance with a command input via the remote control device 2 is referred to as a “manual mode”.
  • a part of the operation of the robot arm 1 in operation may be automatically corrected based on a command input by the operator operating the remote control device 2.
  • Automatic mode An operation mode in which the robot arm 1 is operated according to a preset task program is referred to as “automatic mode”.
  • the operation of the remote operation device 2 is reflected in the automatic operation of the robot arm 1 while the robot arm 1 is automatically operating, and is automatically performed. It is configured so that the operation can be corrected.
  • an operation mode in which the robot arm 1 is operated according to a preset task program in a state in which a command input via the remote control device 2 can be reflected is referred to as a “correction automatic mode”.
  • the “automatic mode” described above is “correction automatic mode” in that the operation of the remote control device 2 is not reflected in the operation of the robot arm 1 when the operation mode for operating the robot arm 1 is the automatic mode. Differentiated.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a robot system 100 according to the present embodiment.
  • the robot system 100 includes an industrial robot 10, a remote control device 2, a camera system 4, a monitor system 5, a storage device 6, an input device 7, and a line-of-sight detection device 8. .
  • each component of the robot system 100 will be described in detail.
  • the industrial robot 10 includes a robot arm 1, an end effector 16 attached to the tip of the robot arm 1, and a control device 3 that controls the operation of the robot arm 1 and the end effector 16.
  • the industrial robot 10 is a robot that performs an assembling operation for assembling the assembly W1 to the assembly W2. More specifically, the article to be assembled W2 is supported by a support base (not shown), and has a hole that penetrates in the vertical direction in which the article to be assembled W1 is assembled.
  • the end effector 16 is a grip portion that grips the assembly W1.
  • the industrial robot 10 is not particularly limited, and may be, for example, a welding robot, a painting robot, a coating robot, or an inspection robot.
  • the robot arm 1 includes a base 15, an arm part 13 supported by the base 15, and a wrist part 14 supported at the tip of the arm part 13 and to which an end effector 16 is attached.
  • the robot arm 1 is an articulated robot arm having three or more joints JT1 to JT6, and a plurality of links 11a to 11f are sequentially connected. More specifically, in the first joint JT1, the base 15 and the base end portion of the first link 11a are coupled so as to be rotatable about an axis extending in the vertical direction. In the second joint JT2, the distal end portion of the first link 11a and the proximal end portion of the second link 11b are coupled to be rotatable about an axis extending in the horizontal direction.
  • the distal end portion of the second link 11b and the proximal end portion of the third link 11c are coupled to be rotatable about an axis extending in the horizontal direction.
  • the distal end portion of the third link 11c and the proximal end portion of the fourth link 11d are coupled so as to be rotatable about an axis extending in the longitudinal direction of the fourth link 11c.
  • the distal end portion of the fourth link 11d and the proximal end portion of the fifth link 11e are coupled so as to be rotatable about an axis orthogonal to the longitudinal direction of the link 11d.
  • the distal end portion of the fifth link 11e and the proximal end portion of the sixth link 11f are coupled so as to be able to rotate.
  • a mechanical interface is provided at the tip of the sixth link 11f.
  • An end effector (a gripping part in the present embodiment) 16 corresponding to the work content with respect to the work target (the assembly W1 and the assembly W2 in the present embodiment) is detachably mounted on the mechanical interface.
  • the arm portion 13 of the robot arm 1 is formed by a link-joint joint composed of the first joint JT1, the first link 11a, the second joint JT2, the second link 11b, the third joint JT3, and the third link 11c. Is formed. Further, the wrist portion of the robot arm 1 is formed by a link-joint coupling body including the fourth joint JT4, the fourth link 11d, the fifth joint JT5, the fifth link 11e, the sixth joint JT6, and the fourth link 11f. 14 is formed.
  • the joints JT1 to JT6 are provided with a drive motor (not shown) as an example of an actuator that relatively rotates two members connected to each other.
  • the drive motor is, for example, a servo motor that is servo-controlled by the control device 3.
  • the joints JT1 to JT6 are provided with a rotation sensor (not shown) for detecting the rotational position of the drive motor and a current sensor (not shown) for detecting a current for controlling the rotation of the drive motor. ing.
  • the rotation sensor is, for example, an encoder.
  • the control device 3 includes, for example, a calculation unit (not shown) including a microcontroller, MPU, PLC (Programmable Logic Controller), a logic circuit, and the like, and a memory unit (not shown) including a ROM, a RAM, and the like. ing.
  • a calculation unit including a microcontroller, MPU, PLC (Programmable Logic Controller), a logic circuit, and the like
  • a memory unit not shown including a ROM, a RAM, and the like. ing.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the control system of the robot system 100.
  • the control device 3 includes an operation control unit 31, an image processing unit 32, an association unit 33, and an automatic switching information generation unit 34 as functional blocks.
  • the functional blocks provided in the control device 3 can be realized by, for example, reading and executing a program stored in the memory unit by the arithmetic unit of the control device 3. Details of the functional blocks 31 to 34 will be described later.
  • the remote control device 2 is a device that receives an operation instruction from an operator.
  • the remote control device 2 is installed outside the work area of the robot arm 1.
  • the remote control device 2 in the present embodiment is, for example, a joystick.
  • Operation information is generated by operating the remote operation device 2, and the generated operation information is sent to the control device 3.
  • the robot system 100 of the present embodiment when the operation information is sent to the control device 3 when the operation mode for operating the robot arm 1 is the manual mode, the robot arm 1 performs an operation according to the operation information. Further, when the operation information is sent to the control device 3 when the operation mode for operating the robot arm 1 is the correction automatic mode, the operation of the robot arm 1 that is operating automatically is corrected by the operation information.
  • the camera system 4 includes a first camera 41, a second camera 42, a third camera 43, and a fourth camera 44.
  • the first camera 41, the second camera 42, the third camera 43, and the fourth camera 44 are installed in a space in which the robot arm 1 is provided, and images the work of the robot arm 1 from different directions.
  • the first camera 41 is disposed above the supported attachment W2 and the robot arm 1, and images the entire attachment W2 and the robot arm 1 from above.
  • the second camera 42 is attached to the tip of a support arm 42a fixed to the end effector 16, and the field of view of the second camera 42 is the tip of the end effector 16 (that is, the place where the assembly W1 is gripped). It is arranged to include.
  • the second camera 42 images not only the tip portion of the end effector 16, but also the assembly W1.
  • the 3rd camera 43 is provided so that the to-be-attached thing W2 supported by the support stand may be imaged from a horizontal direction.
  • the 4th camera 44 is provided so that the to-be-attached thing W2 supported by the support stand may be imaged from the downward direction.
  • the attached object W2 is provided such that the direction in which the hole extends coincides with the direction in which the optical axis of the fourth camera 44 extends.
  • the first camera 41, the second camera 42, the third camera 43, and the fourth camera 44 are connected to the control device 3 by wire or wirelessly, and the captured images captured by the cameras 41 to 44 are The image is sent to the image processing unit 32 of the control device 3.
  • the monitor system 5 includes a main monitor 50, a first sub monitor 51, a second sub monitor 52, a third sub monitor 53, and a fourth sub monitor 54.
  • the main monitor 50 and the first to fourth sub-monitors 51 to 54 are connected to the control device 3 by wire or wirelessly, and the captured images sent from the control device 3 are displayed on the monitors 50 to 54.
  • the main monitor 50 has a larger screen size than the first to fourth sub-monitors 51 to 54, and the operator (operator) operates the remote control device 2 while viewing the captured image output to the main monitor 50. .
  • a captured image from the camera selected by the image processing unit 32 is sent to the main monitor 50.
  • the first to fourth sub-monitors 51 to 54 are monitors provided corresponding to the first to fourth cameras 41 to 44, respectively.
  • the first to fourth sub-monitors 51 to 54 display captured images from the corresponding cameras, respectively. That is, the corresponding captured image from the first camera 41 is displayed on the first sub monitor 51, the corresponding captured image from the second camera 42 is displayed on the second sub monitor 52, and the third sub monitor 53 is displayed. The corresponding captured image from the third camera 43 is displayed, and the corresponding captured image from the fourth camera 44 is displayed on the fourth sub-monitor 54.
  • captured images captured by the first to fourth cameras 41 to 44 are sent to the first to fourth sub-monitors 51 to 54 via the control device 3, respectively.
  • the captured images captured by the first to fourth cameras 41 to 44 may be sent to the sub-monitors 51 to 54 directly or via another device, respectively.
  • the line-of-sight detection device 8 is a device that detects the line of sight of the operator.
  • the line-of-sight detection device 8 functions as a camera selection device of the present invention that accepts selection of one of the first to fourth cameras 41 to 44 from the operator. That is, the line-of-sight detection device 8 is used by the operator to select which of the first to fourth cameras 41 to 44 the captured image captured by the camera is to be displayed on the main monitor 50.
  • the line-of-sight detection device 8 detects which of the first to fourth sub-monitors 51 to 54 the line of sight of the operator who operates the remote control device 2 is directed to, and the sub monitor to which the line of sight of the operator is directed Is identified. Then, the line-of-sight detection device 8 accepts the camera corresponding to the specified sub-monitor as the camera selected by the operator. For example, the line-of-sight detection device 8 determines whether or not the operator's line of sight is directed to a certain sub-monitor for a predetermined time, and when it is determined that the line of sight is directed for a predetermined time, the sub-monitor is displayed by the operator. Accept as the selected camera.
  • the line-of-sight detection device 8 generates camera selection information by receiving selection of a camera from the operator by line of sight.
  • the camera selection information is information for switching a captured image displayed on the main monitor 50 to a captured image from the selected camera.
  • the line-of-sight detection device 8 is connected to the control device 3 by wire or wirelessly, and the generated camera selection information is sent to the image processing unit 32 and the association unit 33 of the control device 3.
  • the line-of-sight detection device 8 may be a wearable type that can be worn by the operator or a non-wearable type.
  • the input device 7 is an input device that receives an operation instruction from an operator and inputs the received operation instruction to the control device 3.
  • the input device 7 is installed outside the work space together with the remote control device 2.
  • the input device 7 is a tablet terminal.
  • the configuration of the input device 7 is not particularly limited, and may be, for example, a switch, an adjustment knob, an operation lever, or a personal computer.
  • the input device 7 includes an operation mode selection unit 71, a switching mode selection unit 72, and an image operation unit 73.
  • the operation mode selection unit 71, the switching mode selection unit 72, and the image operation unit 73 are each configured by operation buttons and the like on the display screen of the tablet terminal.
  • the operation mode selection unit 71 is used for the operator to select an operation mode for operating the robot arm 1 from the above-described automatic mode, correction automatic mode, and manual mode. Information about the operation mode selected by the operation mode selection unit 71 is sent to the operation control unit 31 of the control device 3. The operation control unit 31 operates the robot arm 1 based on the information sent from the operation mode selection unit 71, that is, according to the operation mode selected by the operation mode selection unit 71.
  • operation information generated by operating the remote operation device 2 is sent to the operation control unit 31.
  • the memory section of the control device 3 stores planned trajectory information for automatically operating the robot arm 1, and the planned trajectory information is sent to the operation control section 31.
  • the operation control unit 31 uses one or both of the planned trajectory information and the operation information according to the operation mode selected by the operation mode selection unit 71.
  • the operation control unit 31 uses operation information. More specifically, when the operation mode for operating the robot arm 1 is the manual mode, the operation control unit 31 does not use the planned trajectory information, but operates information (input command) sent by operating the remote control device 2. Is used to control the operation of the robot arm 1.
  • the operation control unit 31 uses the scheduled trajectory information. More specifically, when the operation mode in which the robot arm 1 is operated is the automatic mode, the operation control unit 31 does not use the operation information sent from the remote operation device 2 but displays the scheduled trajectory information according to a preset task program. Used to control the operation of the robot arm 1.
  • the operation control unit 31 uses both scheduled trajectory information and operation information.
  • the operation control unit 31 uses only the planned trajectory information. More specifically, when the operation mode for operating the robot arm 1 is the correction automatic mode, the operation control unit 31 receives operation information while the robot arm 1 is automatically operating using the scheduled trajectory information. The operation of the robot arm 1 is controlled using both the planned trajectory information and the operation information. Thereby, the planned trajectory that the robot arm 1 was supposed to automatically follow based on the planned trajectory information is corrected.
  • the switching mode selection unit 72 is used for the operator to select whether the captured image displayed on the main monitor 50 is automatically switched or switched by the operator's selection in the operation of the robot arm 1.
  • the switching mode selection unit 72 receives a selection of either the camera selection mode or the automatic switching mode from the operator as the processing mode of the image processing unit 32.
  • the camera selection mode is a processing mode in which the image processing unit 32 switches a captured image displayed on the main monitor 50 based on camera selection information sent from the line-of-sight detection device 8.
  • the automatic switching mode is a processing mode in which the image processing unit 32 switches the captured image displayed on the main monitor 50 based on the automatic switching information stored in the storage device 6.
  • the image operation unit 73 is used for an operator to operate a captured image displayed on the main monitor 50.
  • the image operation unit 73 may be configured to enlarge and reduce a captured image displayed on the main monitor 50.
  • the storage device 6 is a readable / writable recording medium, and stores automatic switching information 61 that is information for automatically switching a captured image displayed on the main monitor 50.
  • the automatic switching information 61 is generated by the association unit 33 of the control device 3.
  • the associating unit 33 associates the camera selection information sent from the line-of-sight detection device 8 with information on the operation of the robot arm 1 in one operation (hereinafter referred to as “operation information”), and generates automatic switching information.
  • the operation information is, for example, position information of the tip of the robot arm 1, posture information of the robot arm 1, state information of the end effector 16, or a combination thereof.
  • the position information and the posture information are calculated from, for example, rotation position information of each drive motor sent from the rotation sensor of the robot arm 1.
  • the state information of the end effector 16 is, for example, information regarding whether or not the gripping unit is gripping the work object when the end effector 16 is a gripping unit.
  • the operation information is sent from the operation control unit 31 to the association unit 33.
  • the automatic switching information 61 is information for automatically switching the captured image displayed on the main monitor 50 without the operator's camera selection by the visual line detection device 8 in the work of the robot arm 1 after the next time.
  • the automatic switching information 61 is not necessarily used in the work after the automatic switching information 61 is stored in the storage device 6.
  • the automatic switching information 61 is not used in the storage device 6. For example, even after the automatic switching information 61 is stored in the storage device 6, if the camera selection mode is selected by the switching mode selection unit 72, the automatic switching information 61 is not used and the main monitor 50 displays it.
  • the captured image is switched by the line-of-sight detection device 8.
  • the automatic switching information 61 relates to the camera switching timing in one operation among the operations repeatedly performed by the robot arm 1.
  • the associating unit 33 obtains information regarding the operation of the robot arm 1 from when the end effector 16 grasps the attachment W1 until the end effector 16 grasps the attachment W1, and camera selection information.
  • the automatic switching information 61 is generated in association with each other. Then, when the end effector 16 releases the grip of the assembly W1, the automatic switching information 61 is stored in the storage device 6.
  • the robot arm 1 Since the robot arm 1 operates by manually operating the remote control device 2, the robot arm 1 often performs different operations (for example, follows different trajectories) in each of repeated operations. For this reason, when the operation of the robot arm 1 is not in the completely same operation state as when the captured image on the main monitor 50 is switched by the line-of-sight detection device 8, the associating unit 33 is substantially in the same operation state. Automatic switching information is generated so that the captured image on the main monitor 50 is automatically switched.
  • the associating unit 33 is configured so that when the position of the tip of the robot arm 1 is not exactly the same position as when the captured image on the main monitor 50 is switched by the line-of-sight detection device 8, Automatic switching information may be generated so that a captured image on the monitor 50 is automatically switched.
  • the associating unit 33 sets the main position when the position of the tip of the robot arm 1 is within a predetermined distance range from the position when the captured image on the main monitor 50 is switched by the visual line detection device 8. Automatic switching information may be generated so that a captured image on the monitor 50 is automatically switched.
  • the processing mode of the image processing unit 32 is the camera selection mode in which the captured image displayed on the main monitor 50 is switched by the operator's selection and the main monitor 50 when the switching mode selection unit 72 is operated.
  • An automatic switching mode for automatically switching the captured image displayed on the screen can be taken.
  • the camera selection mode is automatically selected as the processing mode of the image processing unit 32.
  • the image processing unit 32 switches the captured image displayed on the main monitor 50 using the camera selection information sent from the line-of-sight detection device 8. Specifically, when the camera selection mode is selected by the switching mode selection unit 72, when the camera selection information is sent from the line-of-sight detection device 8, the image processing unit 32 sets the first camera 41 to the fourth camera 44. A captured image from a camera selected based on the camera selection information is sent to the main monitor 50.
  • the operator performs the assembly work with the robot arm 1 while switching the captured image displayed on the main monitor 50 as appropriate by the line-of-sight detection device 8.
  • the remote control device 2 is operated. Further, when the robot arm 1 finishes one assembly operation in a state where the camera selection mode is selected by the switching mode selection unit 72, the automatic switching information 61 is stored in the storage device 6.
  • the automatic switching information 61 is stored in the storage device 6 every time the robot arm 1 completes one assembly work while the camera selection mode is selected by the switching mode selection unit 72.
  • the in the present embodiment the automatic switching information 61 stored in the storage device 6 increases every time the robot arm 1 finishes the assembly work.
  • the automatic switching information 61 generated when the robot arm 1 finishes the assembly work may be stored in the storage device 6 by overwriting the automatic switching information 61 stored in the previous work.
  • the image processing unit 32 switches the captured image displayed on the main monitor 50 using the automatic switching information 61 stored in the storage device 6. Specifically, when the automatic switching mode is selected by the switching mode selection unit 72, the image processing unit 32 selects the automatic switching information stored in the storage device 6 from the first camera 41 to the fourth camera 44. The captured image from the camera selected based on the above is sent to the main monitor 50.
  • the automatic switching information generation unit 34 uses the plurality of automatic switching information 61 stored in the storage device 6 to newly Automatic switching information 61 can be generated. Then, the image processing unit 32 can send a captured image from the camera selected based on the automatic switching information 61 generated by the automatic switching information generating unit 34 to the main monitor 50.
  • a method of generating new automatic switching information 61 by the automatic switching information generating unit 34 is not particularly limited, and an algorithm that makes the switching timing of captured images more appropriate is employed.
  • the automatic switching information generation unit 34 switches from a plurality of automatic switching information 61 stored in the storage device 6 to another camera (for example, the second camera 42) from a certain camera (for example, the first camera 41).
  • the position coordinates of the tip of the robot arm 1 may be extracted, and the average position coordinates of the extracted position coordinates or the error between the extracted position coordinates and the average position coordinates may be calculated. Then, new automatic switching information 61 may be generated based on the calculated value.
  • one of the first to fourth cameras 41 to 44 is selected by the line-of-sight detection device 8 as a camera selection device and displayed on the main monitor 50.
  • the captured image to be switched is switched.
  • the storage device 6 stores information associating the operation information related to the operation of the robot arm 1 in the work with the camera selection information as the automatic switching information 61.
  • the image processing unit 32 displays the main monitor 50 on the basis of the automatic switching information 61 stored in the storage device 6 even when the camera is not selected by the line-of-sight detection device 8.
  • the displayed captured image can be automatically switched so as to be suitable for remotely operating the robot arm 1.
  • the automatic switching information 61 can be stored by performing camera switching using the line-of-sight detection device 8 during actual work, the actual work can be performed without adjusting the camera switching timing in advance. The timing at which the camera is automatically switched can be adjusted.
  • the switching mode selection unit 72 can select whether the captured image displayed on the main monitor 50 is switched according to the selection of the operator or automatically. For this reason, the operator can change the camera switching method flexibly according to the work content or the work object.
  • the line-of-sight detection device 8 that detects the line of sight of the operator is used as a means for the operator to select a camera. For this reason, the selection of the camera for switching the image of the main monitor 50 can be performed without using a hand. Further, the line-of-sight detection device 8 detects the operator's line of sight, identifies the sub-monitor to which the operator's line of sight is directed for a predetermined time, and selects the camera corresponding to the identified sub-monitor by the operator. Accept as. For this reason, the operator can confirm the captured image displayed on each sub-monitor before switching the captured image of the main monitor 50.
  • the automatic switching information generation unit 34 uses the plurality of automatic switching information 61 stored in the storage device 6.
  • the automatic switching information generation unit 34 uses the plurality of automatic switching information 61 stored in the storage device 6.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the control system of the remote control robot system according to the second embodiment.
  • the input device 7 instead of the line-of-sight detection device 8 of the first embodiment, the input device 7 includes a camera selection unit 74 that functions as a camera selection device. Also in this embodiment, the input device 7 is a tablet terminal, but it is not limited to this as in the first embodiment.
  • the camera selection unit 74 accepts selection of one of the first to fourth cameras 41 to 44 by manual operation from the operator. Then, the camera selection unit 74 generates camera selection information and sends it to the image processing unit 32 and the association unit 33 of the control device 3.
  • the first to fourth sub-monitors 51 to 54 are used by the operator to confirm the captured images captured by the first to fourth cameras 41 to 44. That is, the operator operates the remote operation device 2 while viewing the captured image displayed on the main monitor 50. The operator appropriately confirms the captured images on the first to fourth sub-monitors 51 to 54 and operates the camera selection unit 74 to switch the captured images displayed on the main monitor 50.
  • the first to fourth sub monitors 51 to 54 four captured images from the first to fourth cameras 41 to 44 may be displayed on one sub monitor.
  • the remote operation device 2 is a joystick, but is not particularly limited.
  • the remote operation device 2 may be a manually operated master arm.
  • the input units 71 to 74 such as the operation mode selection unit 71 and the switching mode selection unit 72 are provided in one input device 7, but may be provided in separate input devices. Further, the remote operation device 2 and the input device 7 may be configured integrally. In the above embodiment, the operation control unit 31 and the image processing unit 32 are provided in one control device 3, but the operation control unit 31 and the image processing unit 32 may be provided in separate control devices. Good.
  • the operator can select the operation mode for operating the robot arm 1 from the automatic mode, the correction automatic mode, and the manual mode.
  • the operation mode for operating the robot arm 1 is manual. It is sufficient that at least one of the mode and the correction automatic mode is included.
  • the image processing unit 32 when a plurality of automatic switching information 61 is stored in the storage device 6, the image processing unit 32 is selected based on the automatic switching information 61 generated by the automatic switching information generating unit 34.
  • the present invention is not limited to this.
  • the image processing unit 32 is configured to send the captured image from the camera selected based on the latest automatic switching information 61 among the plurality of automatic switching information 61 stored in the storage device 6 to the main monitor 50. May be.
  • the image processing unit 32 is configured to send the captured image from the camera selected based on the latest automatic switching information 61 among the plurality of automatic switching information 61 stored in the storage device 6 to the main monitor 50. May be.
  • the automatic switching information used in the image processing unit 32 may be selected from the plurality of automatic switching information 61 stored in the storage device 6 by the input device 7. In these cases, the control device 3 may not include the automatic switching information generation unit 34.
  • the cameras 41, 43, and 44 other than the second camera 42 fixed to the robot arm 1 are provided so that the relative positions with respect to the assembly W2 are constant.
  • the relative position with respect to the appendage W2 may be changed.
  • the camera may be configured to be accessible to the attachment W2.
  • the industrial robot 10 is a robot that performs a painting operation
  • the camera approaches the assembly W2 and ejects the paint from the coating gun.
  • it may be configured so as to be separated from the assembly W2 so as not to be stained by the paint.

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Abstract

遠隔操作ロボットシステムは、所定の作業を行うロボットアームと、操作者がロボットアームの動作を遠隔で操作するための遠隔操作装置と、ロボットアームの作業を撮像する複数のカメラと、送られた撮像画像が表示されるモニタと、操作者から複数のカメラのうちの１つのカメラの選択を受け付けることにより、モニタに表示される撮像画像を選択されたカメラからの撮像画像に切り替えるためのカメラ選択情報を生成するカメラ選択装置と、作業におけるロボットアームの動作に関する動作情報とカメラ選択情報とを関連付けた情報を自動切替情報として記憶する記憶装置と、複数のカメラの中から、記憶装置に記憶された自動切替情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像をモニタに送る画像処理部と、を備える。

Description

遠隔操作ロボットシステム
　本発明は、遠隔操作ロボットシステムに関する。
　従来から、部品の組付け作業などの繰り返し作業には、産業用ロボットが用いられている。産業用ロボットは、作業に必要な情報を教示されることにより、教示された動作を自動で高速且つ精度良く行うことができる。しかしながら、微妙な位置合わせを必要とする作業を行ったり作業環境に変化が生じたりする場合には、ロボットが自動で作業を行うよりも操作者がロボットを遠隔操作して作業を行った方が都合がよいことがある。特許文献１には、操作者からの操作指示に基づきロボットを動作させることができる遠隔操作ロボットシステムが提案されている。
　特許文献１に開示された遠隔操作ロボットシステムは、作業環境を撮像するカメラと、カメラが撮像した撮像画像を表示する表示装置とを備えており、自動化が難しい作業に入るところで、ロボットアームが自動運転から手動運転に切り替えられるように構成されている。操作者は、表示装置に表示された撮像画像を見ながらロボットアームを遠隔操作して、ロボットアームに所定の作業を行わせる。
　このような遠隔操作ロボットシステムでは、作業環境を撮像するカメラが１台しか設けられていない場合、操作者は、作業対象物とロボットとの位置関係を一方向からしか把握できない。このため、操作者が遠隔操作してロボットアームに精度良く作業を行わせることが難しくなる。特許文献１には、複数台のカメラを設ける構成にして、表示装置に表示される撮像画像を取り込むカメラが切り替わるようにしておくことが記載されている。
特許第３９２４４９５号公報
　遠隔操作ロボットシステムが複数台のカメラを備えた構成である場合、操作者が表示装置を見て作業対象物とロボットの位置関係を正確に把握できるよう、作業前にカメラが切り替わるタイミングを予め調整する必要がある。この調整作業は操作者にとって手間であり、また、作業対象物等に変更が生じた場合には再度調整作業を行う必要が生じる。このため、カメラ切替のタイミングを調整する作業の負担を軽減することが望まれるが、特許文献１には、この点に関して一切記載されていない。
　そこで、本発明は、ロボットアームを遠隔操作するのに適切な画像をモニタに表示するためのカメラの切替を容易に行うことができる遠隔操作ロボットシステムを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の遠隔操作ロボットシステムは、所定の作業を行うロボットアームと、操作者が前記ロボットアームの動作を遠隔で操作するための遠隔操作装置と、前記ロボットアームの作業を撮像する複数のカメラと、送られた撮像画像が表示されるモニタと、操作者から前記複数のカメラのうちの１つのカメラの選択を受け付けることにより、前記モニタに表示される撮像画像を前記選択されたカメラからの撮像画像に切り替えるためのカメラ選択情報を生成するカメラ選択装置と、前記作業における前記ロボットアームの動作に関する動作情報と、前記カメラ選択情報とを関連付けた情報を自動切替情報として記憶する記憶装置と、前記複数のカメラの中から、前記記憶装置に記憶された前記自動切替情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像を前記モニタに送る画像処理部と、を備える。
　上記の構成によれば、カメラ選択装置により複数のカメラのうちの１つのカメラが選択されて、モニタに表示される撮像画像が切り替えられる。また、記憶装置には、作業におけるロボットアームの動作に関する動作情報とカメラ選択情報とを関連付けた情報が自動切替情報として記憶される。このため、次回以降のロボットアームの作業では、カメラ選択装置によりカメラ選択がされなくても、画像処理部は、記憶装置に記憶された自動切替情報に基づいてモニタに表示される撮像画像をロボットアームを遠隔操作するのに適するように自動的に切り替えることができる。さらに、実際の作業の中でカメラ選択装置を用いたカメラ切替を行うことで自動切替情報を記憶することができるため、作業前にカメラ切替のタイミングを予め調整しなくても、実作業の中でカメラが自動で切り替えられるタイミングの調整を行うことができる。
　上記の遠隔操作ロボットシステムは、前記画像処理部の処理モードとして、前記カメラ選択装置から送られた前記カメラ選択情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像を前記モニタに送るカメラ選択モードと、前記記憶装置に記憶された前記自動切替情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像を前記モニタに送る自動切替モードのいずれかのモードの選択を操作者から受け付ける切替モード選択部を更に備えてもよい。この構成によれば、切替モード選択部によりモニタに表示される撮像画像を操作者の選択により切り替えるか自動で切り替えるかを選択することができる。このため、操作者は、作業内容や作業対象物などに応じてカメラ切替の方法を臨機応変に変更することができる。
　上記の遠隔操作ロボットシステムは、前記複数のカメラにそれぞれ対応して設けられ、前記複数のカメラのうち対応するカメラからの撮像画像がそれぞれ表示される、前記モニタとは異なる複数のサブモニタを備え、前記カメラ選択装置は、操作者の視線を検出することにより、前記複数のサブモニタのうち、操作者の視線が所定時間向けられたサブモニタを特定し、特定されたサブモニタに対応するカメラを、操作者により選択されたカメラとして受け付けてもよい。この構成によれば、モニタの画像を切り替えるためのカメラの選択を手を使わずに行うことができる。
　本発明は、ロボットアームを遠隔操作するのに適切な画像をモニタに表示するためのカメラの切替を容易に行うことができる遠隔操作ロボットシステムを提供することができる。
第１実施形態に係る遠隔操作ロボットシステムの構成を示す模式図である。 図１に示す遠隔操作ロボットシステムの制御系統の構成を示す模式図である。 第２実施形態に係る遠隔操作ロボットシステムの制御系統の構成を示す模式図である。
　＜第１実施形態＞
　以下、本発明の第１実施形態に係る遠隔操作ロボットシステムについて図面を参照して説明する。本実施形態に係るロボットシステム１００は、所定の作業を繰り返し行うロボットアーム１と、手動操作によりロボットアーム１の動作を遠隔操作するための遠隔操作装置２を備えたシステムである。ロボットシステム１００では、ロボットアーム１の作業領域から離れた位置（作業領域外）にいる操作者が遠隔操作装置２を手動操作して指令を入力することで、ロボットアーム１が該指令に対応した動作を行い、特定の作業を行うことができる。また、ロボットシステム１００では、ロボットアーム１は、操作者による遠隔操作装置２の操作なしに、所定の作業を自動的に行うこともできる。
　本明細書では、遠隔操作装置２を介して入力された指令に従って、ロボットアーム１を動作させる運転モードを「手動モード」と称する。なお、上述の「手動モード」には、操作者が遠隔操作装置２を操作することによって入力された指令に基づいて動作中のロボットアーム１の動作の一部が自動で動作補正される場合も含む。また、予め設定されたタスクプログラムに従ってロボットアーム１を動作させる運転モードを「自動モード」と称する。
　更に、本実施形態のロボットシステム１００では、ロボットアーム１が自動で動作している途中に、遠隔操作装置２の操作をロボットアーム１の自動の動作に反映させて、自動で行うことになっていた動作を修正することができるように構成されている。本明細書では、遠隔操作装置２を介して入力された指令を反映可能な状態で、予め設定されたタスクプログラムに従ってロボットアーム１を動作させる運転モードを「修正自動モード」と称する。なお、上述の「自動モード」は、ロボットアーム１を動作させる運転モードが自動モードであるときは遠隔操作装置２の操作がロボットアーム１の動作に反映されないという点で、「修正自動モード」と区別される。
　まず、図１を参照して、本実施形態に係るロボットシステム１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るロボットシステム１００の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、ロボットシステム１００は、産業用ロボット１０と、遠隔操作装置２と、カメラシステム４と、モニタシステム５と、記憶装置６と、入力装置７、視線検出装置８とを備える。以下、ロボットシステム１００の各構成要素について詳細に説明する。
　（産業用ロボット１０の構成）
　産業用ロボット１０は、ロボットアーム１と、ロボットアーム１の先端に装着されるエンドエフェクタ１６と、ロボットアーム１及びエンドエフェクタ１６の動作を司る制御装置３とを備えている。本実施形態では、産業用ロボット１０は、組付物Ｗ１を被組付物Ｗ２に組み付ける組み付け作業を行うロボットである。より具体的には、被組付物Ｗ２は、支持台（図示略）に支持されており、組付物Ｗ１が組付けられる上下方向に貫通した孔部を有している。エンドエフェクタ１６は、組付物Ｗ１を把持する把持部である。但し、産業用ロボット１０は、特に限定されず、例えば、溶接ロボットや塗装ロボット、塗布ロボット、検査ロボットなどであってもよい。
　ロボットアーム１は、基台１５と、基台１５に支持された腕部１３と、腕部１３の先端に支持され、エンドエフェクタ１６が装着される手首部１４とを備えている。ロボットアーム１は、図１に示すように３以上の複数の関節ＪＴ１～ＪＴ６を有する多関節ロボットアームであって、複数のリンク１１ａ～１１ｆが順次連結されて構成されている。より詳しくは、第１関節ＪＴ１では、基台１５と、第１リンク１１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク１１ａの先端部と、第２リンク１１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク１１ｂの先端部と、第３リンク１１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第４関節ＪＴ４では、第３リンク１１ｃの先端部と、第４リンク１１ｄの基端部とが、第４リンク１１ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク１１ｄの先端部と、第５リンク１１ｅの基端部とが、リンク１１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク１１ｅの先端部と第６リンク１１ｆの基端部とが、捻れ回転可能に連結されている。そして、第６リンク１１ｆの先端部にはメカニカルインターフェースが設けられている。このメカニカルインターフェースには、作業対象物（本実施形態では組付物Ｗ１及び被組付物Ｗ２）に対する作業内容に対応したエンドエフェクタ（本実施形態では把持部）１６が着脱可能に装着される。
　上記の第１関節ＪＴ１、第１リンク１１ａ、第２関節ＪＴ２、第２リンク１１ｂ、第３関節ＪＴ３、及び第３リンク１１ｃから成るリンクと関節の連結体によって、ロボットアーム１の腕部１３が形成されている。また、上記の第４関節ＪＴ４、第４リンク１１ｄ、第５関節ＪＴ５、第５リンク１１ｅ、第６関節ＪＴ６、及び第４リンク１１ｆから成るリンクと関節の連結体によって、ロボットアーム１の手首部１４が形成されている。
　関節ＪＴ１～ＪＴ６には、それが連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータ（図示略）が設けられている。駆動モータは、例えば、制御装置３によってサーボ制御されるサーボモータである。また、関節ＪＴ１～ＪＴ６には、駆動モータの回転位置を検出するための回転センサ（図示略）と、駆動モータの回転を制御する電流を検出するための電流センサ（図示略）とが設けられている。回転センサは、例えばエンコーダである。
　制御装置３は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等からなる演算部（図示せず）と、ＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ部（図示せず）とにより構成されている。
　図２は、ロボットシステム１００の制御系統の構成を示す模式図である。図２に示すように、制御装置３は、機能ブロックとして、動作制御部３１、画像処理部３２、関連付け部３３、及び自動切替情報生成部３４を備えている。制御装置３が備える機能ブロックは、例えば、制御装置３の演算部がメモリ部に格納されているプログラムを読み出し実行することにより実現できる。各機能ブロック３１～３４についての詳細は後述する。
　（遠隔操作装置２）
　図１に戻って、遠隔操作装置２は、操作者からの操作指示を受け付ける装置である。遠隔操作装置２は、ロボットアーム１の作業領域外に設置されている。本実施形態における遠隔操作装置２は、例えばジョイスティックである。遠隔操作装置２を操作することにより操作情報が生成され、生成された操作情報は制御装置３に送られる。本実施形態のロボットシステム１００では、ロボットアーム１を動作させる運転モードが手動モードであるときに操作情報が制御装置３に送られると、ロボットアーム１は、操作情報に応じた動作を行う。また、ロボットアーム１を動作させる運転モードが修正自動モードであるときに操作情報が制御装置３に送られると、自動で動作している途中のロボットアーム１の動作が操作情報により修正される。
　（カメラシステム４）
　カメラシステム４は、第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３、及び第４カメラ４４により構成される。第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３、及び第４カメラ４４は、ロボットアーム１が設けられている空間に設置されており、互いに異なる方向からロボットアーム１の作業を撮像する。具体的に、第１カメラ４１は、支持された被組付物Ｗ２及びロボットアーム１より上方に配置されており、上方から被組付物Ｗ２及びロボットアーム１の全体を撮像する。第２カメラ４２は、エンドエフェクタ１６に固定された支持アーム４２ａの先端に取り付けられており、第２カメラ４２の視野がエンドエフェクタ１６の先端部分（即ち、組付物Ｗ１を把持する箇所）を含むように配置されている。すなわち、エンドエフェクタ１６が組付物Ｗ１を把持している場合には、第２カメラ４２は、エンドエフェクタ１６の先端部分だけでなく、組付物Ｗ１も撮像する。第３カメラ４３は、支持台に支持された被組付物Ｗ２を横方向から撮像するように設けられている。第４カメラ４４は、支持台に支持された被組付物Ｗ２を下方から撮像するように設けられている。例えば、被組付物Ｗ２は、その孔部の延びる方向と第４カメラ４４の光軸の延びる方向が一致するように設けられている。
　第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３、及び第４カメラ４４は、それぞれ、制御装置３に有線又は無線により接続されており、各カメラ４１～４４により撮像された撮像画像は、制御装置３の画像処理部３２に送られる。
　（モニタシステム５）
　モニタシステム５は、メインモニタ５０、第１サブモニタ５１、第２サブモニタ５２、第３サブモニタ５３、及び第４サブモニタ５４により構成される。メインモニタ５０及び第１～第４サブモニタ５１～５４は、それぞれ制御装置３に有線又は無線により接続されており、各モニタ５０～５４には制御装置３から送られた撮像画像が表示される。メインモニタ５０は、第１～第４サブモニタ５１～５４に比べて画面サイズが大きく、操作者（操作者）は、メインモニタ５０に出力された撮像画像を見ながら、遠隔操作装置２を操作する。メインモニタ５０には、画像処理部３２で選択されたカメラからの撮像画像が送られる。
　第１～第４サブモニタ５１～５４は、第１～第４カメラ４１～４４にそれぞれ対応して設けられたモニタである。第１～第４サブモニタ５１～５４には、対応するカメラからの撮像画像がそれぞれ表示される。すなわち、第１サブモニタ５１には、それに対応する第１カメラ４１からの撮像画像が表示され、第２サブモニタ５２には、それに対応する第２カメラ４２からの撮像画像が表示され、第３サブモニタ５３には、それに対応する第３カメラ４３からの撮像画像が表示され、第４サブモニタ５４には、それに対応する第４カメラ４４からの撮像画像が表示される。本実施形態では、第１～第４サブモニタ５１～５４には、それぞれ、第１～第４カメラ４１～４４で撮像された撮像画像が制御装置３を介して送られるが、第１～第４サブモニタ５１～５４には、それぞれ、第１～第４カメラ４１～４４で撮像された撮像画像が直接又は別の装置を介して送られてもよい。
　（視線検出装置８）
　視線検出装置８は、操作者の視線を検出する装置である。本実施形態では、視線検出装置８は、操作者から第１～第４カメラ４１～４４のうちの１つのカメラの選択を受け付ける本発明のカメラ選択装置として機能する。すなわち、視線検出装置８は、第１～第４カメラ４１～４４のうちのいずれのカメラで撮像された撮像画像をメインモニタ５０に表示するかについて操作者が選択するために用いられる。
　視線検出装置８は、遠隔操作装置２を操作する操作者の視線が第１～第４サブモニタ５１～５４のうちのいずれに向けられているかを検出して、操作者の視線が向けられたサブモニタを特定する。そして、視線検出装置８は、特定されたサブモニタに対応するカメラを、操作者により選択されたカメラとして受け付ける。例えば、視線検出装置８は、ある１つのサブモニタに対して操作者の視線が所定時間向けられたか否かを判定して、所定時間視線が向けられたと判定された場合にそのサブモニタを操作者により選択されたカメラとして受け付ける。
　視線検出装置８は、視線による操作者からのカメラの選択を受け付けることにより、カメラ選択情報を生成する。カメラ選択情報は、メインモニタ５０に表示される撮像画像を、当該選択されたカメラからの撮像画像に切り替えるための情報である。視線検出装置８は、有線又は無線で制御装置３に接続されており、生成されたカメラ選択情報は、制御装置３の画像処理部３２及び関連付け部３３に送られる。本実施形態では、視線検出装置８は、操作者に装着可能な装着型であってもよいし、非装着型であってもよい。
　（入力装置７）
　入力装置７は、操作者からの操作指示を受け付け、受け付けた操作指示を制御装置３に入力する入力装置である。入力装置７は、遠隔操作装置２とともに作業空間外に設置されている。本実施形態では、入力装置７は、タブレット端末である。但し、入力装置７の構成は、特に限定されず、例えば、スイッチ、調整ツマミ、操作レバー又はパーソナルコンピュータなどであってもよい。図２に示すように、入力装置７は、運転モード選択部７１、切替モード選択部７２、及び画像操作部７３を備えている。本実施形態では、運転モード選択部７１、切替モード選択部７２、及び画像操作部７３は、それぞれ、タブレット端末の表示画面上の操作ボタン等により構成されている。
　運転モード選択部７１は、ロボットアーム１を動作させる運転モードを、上述した自動モード、修正自動モード及び手動モードから操作者が選択するために使用される。運転モード選択部７１により選択された運転モードに関する情報は、制御装置３の動作制御部３１に送られる。動作制御部３１は、運転モード選択部７１から送られた情報に基づき、すなわち運転モード選択部７１により選択されている運転モードに従い、ロボットアーム１を動作させる。
　具体的に、動作制御部３１には、遠隔操作装置２を操作することにより生成された操作情報が送られる。また、制御装置３のメモリ部には、ロボットアーム１に自動で動作させるための予定軌道情報が記憶されており、動作制御部３１に該予定軌道情報が送られる。動作制御部３１は、運転モード選択部７１で選択されている運転モードに従い、予定軌道情報及び操作情報の一方又は両方を用いる。
　運転モード選択部７１で選択されている運転モードが手動モードであるとき、動作制御部３１は操作情報を用いる。より詳しくは、動作制御部３１は、ロボットアーム１を動作させる運転モードが手動モードであるとき、予定軌道情報を用いず、遠隔操作装置２を操作することにより送られた操作情報（入力指令）を用いて、ロボットアーム１の動作を制御する。
　また、運転モード選択部７１で選択されている運転モードが自動モードであるとき、動作制御部３１は予定軌道情報を用いる。より詳しくは、動作制御部３１は、ロボットアーム１を動作させる運転モードが自動モードであるとき、遠隔操作装置２から送られた操作情報を用いず、予め設定されたタスクプログラムに従って予定軌道情報を用いてロボットアーム１の動作を制御する。
　また、運転モード選択部７１で選択されている運転モードが修正自動モードであるとき、動作制御部３１は、予定軌道情報と操作情報の両方を用いる。なお、運転モードが修正自動モードであるときに、操作情報が動作制御部３１に送られていない場合は、動作制御部３１は予定軌道情報のみを用いる。より詳しくは、動作制御部３１は、ロボットアーム１を動作させる運転モードが修正自動モードであるとき、ロボットアーム１が予定軌道情報を用いて自動で動作している途中に操作情報を受けると、予定軌道情報と操作情報の両方を用いてロボットアーム１の動作を制御する。これにより、ロボットアーム１が予定軌道情報に基づき自動でたどることになっていた予定の軌道が修正される。
　切替モード選択部７２は、ロボットアーム１の作業において、メインモニタ５０に表示される撮像画像を自動的に切り替えるか操作者の選択により切り替えるかを操作者が選択するために利用される。切替モード選択部７２は、画像処理部３２の処理モードとして、カメラ選択モードと自動切替モードのいずれかのモードの選択を操作者から受け付ける。カメラ選択モードは、画像処理部３２が視線検出装置８から送られるカメラ選択情報に基づいてメインモニタ５０に表示される撮像画像を切り替える処理モードである。また、自動切替モードは、画像処理部３２が記憶装置６に記憶された自動切替情報に基づいてメインモニタ５０に表示される撮像画像を切り替える処理モードである。
　画像操作部７３は、メインモニタ５０に表示された撮像画像を操作者が操作するために利用される。例えば、画像操作部７３は、メインモニタ５０に表示された撮像画像を拡大及び縮小できるように構成されていてもよい。
　（記憶装置６）
　記憶装置６は、読み書き可能な記録媒体であり、メインモニタ５０に表示される撮像画像を自動で切り替えるための情報である自動切替情報６１が記憶されている。自動切替情報６１は、制御装置３の関連付け部３３で生成される。
　関連付け部３３は、視線検出装置８から送られたカメラ選択情報を、一作業におけるロボットアーム１の動作に関する情報（以下、「動作情報」という。）と関連付けて、自動切替情報を生成する。
　ここで、動作情報は、例えば、ロボットアーム１の先端部の位置情報、ロボットアーム１の姿勢情報、エンドエフェクタ１６の状態情報、又はそれらの組み合わせである。上記の位置情報や姿勢情報は、例えば、ロボットアーム１の回転センサから送られる各駆動モータの回転位置情報から算出される。エンドエフェクタ１６の状態情報は、例えば、エンドエフェクタ１６が把持部である場合には、把持部が作業対象物を把持した状態にあるか否かに関する情報である。本実施形態では、動作情報は、動作制御部３１から関連付け部３３に送られる。
　自動切替情報６１は、次回以降のロボットアーム１の作業において、視線検出装置８による操作者のカメラ選択なしに、メインモニタ５０に表示される撮像画像を自動で切り替えるための情報である。自動切替情報６１が用いられることにより、操作者の選択により撮像画像の切替を行なった場合と同様のタイミングで、メインモニタ５０に表示される撮像画像の切替が自動で行われる。但し、記憶装置６に自動切替情報６１が記憶された後の作業において、必ず自動切替情報６１が用いられる必要はない。例えば、記憶装置６に自動切替情報６１が記憶された後の作業でも、切替モード選択部７２によりカメラ選択モードが選択されていれば、自動切替情報６１が用いられることなく、メインモニタ５０に表示される撮像画像は視線検出装置８により切り替えられる。
　また、自動切替情報６１は、ロボットアーム１により繰り返し行われる作業の中の一回の作業におけるカメラ切替のタイミングに関する。本実施形態では、関連付け部３３が、エンドエフェクタ１６が組付物Ｗ１の把持を把持してから組付物Ｗ１の把持を解除するまでのロボットアーム１の動作に関する情報と、カメラ選択情報とを関連付けて、自動切替情報６１を生成する。そして、エンドエフェクタ１６が組付物Ｗ１の把持を解除したときに、記憶装置６に自動切替情報６１が記憶される。
　ロボットアーム１は遠隔操作装置２を手動操作されて動作するため、ロボットアーム１は、繰り返される作業のそれぞれにおいて、互いに異なる動作をする（例えば異なる軌道をたどる）場合が多い。このため、関連付け部３３は、ロボットアーム１の動作が視線検出装置８によりメインモニタ５０上の撮像画像を切り替えたときと完全に同じ動作状態になくても、概ね同じ動作状態になったときにメインモニタ５０上の撮像画像が自動で切り替わるように自動切替情報を生成する。例えば、関連付け部３３は、ロボットアーム１の先端部の位置が視線検出装置８によりメインモニタ５０上の撮像画像を切り替えたときと完全に同じ位置になくても、概ね同じ位置になったときにはメインモニタ５０上の撮像画像が自動で切り替わるように自動切替情報を生成してもよい。より具体的には、関連付け部３３は、ロボットアーム１の先端部の位置が視線検出装置８によりメインモニタ５０上の撮像画像を切り替えたときの位置から所定の距離範囲内に位置したときにメインモニタ５０上の撮像画像が自動で切り替わるように自動切替情報を生成してもよい。
　次に、画像処理部３２による画像切替処理について説明する。上述したように、画像処理部３２の処理モードは、切替モード選択部７２が操作されることにより、メインモニタ５０に表示される撮像画像を操作者の選択により切り替えるカメラ選択モードと、メインモニタ５０に表示される撮像画像を自動で切り替える自動切替モードをとり得る。なお、記憶装置６に自動切替情報６１が１つも記憶されていない場合、画像処理部３２の処理モードとして自動的にカメラ選択モードが選択される。
　切替モード選択部７２によりカメラ選択モードが選択されている場合、画像処理部３２は、視線検出装置８から送られたカメラ選択情報を用いてメインモニタ５０に表示される撮像画像の切替を行う。具体的には、切替モード選択部７２によりカメラ選択モードが選択されている場合、画像処理部３２は、視線検出装置８からカメラ選択情報が送られると、第１カメラ４１～第４カメラ４４の中から、カメラ選択情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像をメインモニタ５０に送る。
　すなわち、切替モード選択部７２によりカメラ選択モードが選択されている場合、操作者は、視線検出装置８により適宜メインモニタ５０に表示される撮像画像を切り替えながら、ロボットアーム１が組み付け作業を行うよう遠隔操作装置２を操作する。また、切替モード選択部７２によりカメラ選択モードが選択された状態で、ロボットアーム１が一回の組み付け作業を終えると、記憶装置６に自動切替情報６１が記憶される。
　次回以降の組付け作業でも、切替モード選択部７２によりカメラ選択モードが選択されている間は、ロボットアーム１が一回の組み付け作業を終えるたびに、記憶装置６に自動切替情報６１が記憶される。本実施形態では、ロボットアーム１が組付け作業を終えるたびに、記憶装置６に記憶された自動切替情報６１が増えていく。但し、例えばロボットアーム１が組付け作業を終えたときに生成される自動切替情報６１が、前回の作業で記憶された自動切替情報６１を上書きして記憶装置６に記憶されてもよい。
　切替モード選択部７２により自動切替モードが選択されている場合、画像処理部３２は、記憶装置６に記憶された自動切替情報６１を用いてメインモニタ５０に表示される撮像画像の切替を行う。具体的には、切替モード選択部７２により自動切替モードが選択されている場合、画像処理部３２は、第１カメラ４１～第４カメラ４４の中から、記憶装置６に記憶された自動切替情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像をメインモニタ５０に送る。
　本実施形態では、記憶装置６に複数の自動切替情報６１が記憶されている場合には、自動切替情報生成部３４が、記憶装置６に記憶された複数の自動切替情報６１を用いて、新たな自動切替情報６１を生成することが可能である。そして、画像処理部３２は、自動切替情報生成部３４で生成された自動切替情報６１に基づいて選択されたカメラからの撮像画像をメインモニタ５０に送ることが可能である。自動切替情報生成部３４による新たな自動切替情報６１の生成方法は、特に限定されず、撮像画像の切り替えタイミングがより適切になるアルゴリズムが採用される。例えば、自動切替情報生成部３４は、記憶装置６に記憶された複数の自動切替情報６１から、あるカメラ（例えば第１カメラ４１）から別のカメラ（例えば第２カメラ４２）に切り替えたときのロボットアーム１の先端部の位置座標を抽出し、抽出した位置座標の平均となる位置座標や、抽出した位置座標と平均となる位置座標との誤差などを算出してもよい。そして、算出した値に基づいて、新たな自動切替情報６１を生成してもよい。
　以上説明したように、本実施形態に係るロボットシステム１００では、カメラ選択装置としての視線検出装置８により第１～４カメラ４１～４４のうちの１つのカメラが選択されて、メインモニタ５０に表示される撮像画像が切り替えられる。また、記憶装置６には、作業におけるロボットアーム１の動作に関する動作情報とカメラ選択情報とを関連付けた情報が自動切替情報６１として記憶される。このため、次回以降のロボットアーム１の作業では、視線検出装置８によりカメラ選択がされなくても、画像処理部３２は、記憶装置６に記憶された自動切替情報６１に基づいてメインモニタ５０に表示される撮像画像をロボットアーム１を遠隔操作するのに適するように自動的に切り替えることができる。さらに、実際の作業の中で視線検出装置８を用いたカメラ切替を行うことで自動切替情報６１を記憶することができるため、作業前にカメラ切替のタイミングを予め調整しなくても、実作業の中でカメラが自動で切り替えられるタイミングの調整を行うことができる。
　また、本実施形態では、切替モード選択部７２によりメインモニタ５０に表示される撮像画像を操作者の選択により切り替えるか自動で切り替えるかを選択することができる。このため、操作者は、作業内容や作業対象物などに応じてカメラ切替の方法を臨機応変に変更することができる。
　また、本実施形態では、操作者がカメラを選択するための手段として、操作者の視線を検出する視線検出装置８を用いている。このため、メインモニタ５０の画像を切り替えるためのカメラの選択を、手を使わずに行うことができる。また、視線検出装置８が、操作者の視線を検出することにより、操作者の視線が所定時間向けられたサブモニタを特定し、特定されたサブモニタに対応するカメラを、操作者により選択されたカメラとして受け付ける。このため、操作者は、メインモニタ５０の撮像画像を切り替える前に、各サブモニタに表示された撮像画像を確認することができる。
　また、本実施形態では、記憶装置６に複数の自動切替情報６１が記憶されている場合には、自動切替情報生成部３４により、記憶装置６に記憶された複数の自動切替情報６１を用いて、より適切なカメラ切替のタイミングを提供する自動切替情報６１を生成することができる。
　＜第２実施形態＞
　次に、図３を参照して、第２実施形態に係る遠隔操作ロボットシステムを説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
　図３は、第２実施形態に係る遠隔操作ロボットシステムの制御系統の構成を示す模式図である。本実施形態では、第１実施形態の視線検出装置８の代わりに、入力装置７がカメラ選択装置として機能するカメラ選択部７４を備える。本実施形態でも、入力装置７はタブレット端末であるが、第１実施形態と同様、これに限られない。カメラ選択部７４は、操作者からの手動操作による第１～第４カメラ４１～４４のうちの１つのカメラの選択を受け付ける。そして、カメラ選択部７４は、カメラ選択情報を生成し、制御装置３の画像処理部３２及び関連付け部３３に送る。
　本実施形態では、第１～第４サブモニタ５１～５４は、操作者が第１～第４カメラ４１～４４で撮像されている撮像画像の確認するために使用される。すなわち、操作者は、メインモニタ５０に表示された撮像画像を見ながら遠隔操作装置２を操作する。操作者は、適宜第１～第４サブモニタ５１～５４上の撮像画像を確認し、カメラ選択部７４を操作して、メインモニタ５０に表示される撮像画像を切り替える。第１～第４サブモニタ５１～５４の代わりに、１つのサブモニタに第１～第４カメラ４１～４４からの４つの撮像画像を表示させてもよい。
　本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　＜その他の実施形態＞
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、上記実施形態では、遠隔操作装置２はジョイスティックであったが、特に限定されず、例えば、遠隔操作装置２は手動操作されるマスターアームであってもよい。
　上記の実施形態では、運転モード選択部７１や切替モード選択部７２などの各入力部７１～７４は、１つの入力装置７に備えられているが、別々の入力装置に設けられてもよい。また、遠隔操作装置２と入力装置７が一体的に構成されてもよい。また、上記実施形態では、動作制御部３１と画像処理部３２が１つの制御装置３に設けられているが、動作制御部３１と画像処理部３２は、別々の制御装置に設けられていてもよい。
　また、上記実施形態では、ロボットアーム１を動作させる運転モードとして、自動モード、修正自動モード及び手動モードの中から操作者が選択可能であったが、ロボットアーム１を動作させる運転モードは、手動モード及び修正自動モードのうちの少なくとも１つを含んでいればよい。
　また、上記実施形態では、記憶装置６に複数の自動切替情報６１が記憶されている場合に、画像処理部３２は、自動切替情報生成部３４で生成された自動切替情報６１に基づいて選択されたカメラからの撮像画像をメインモニタ５０に送っていたが、これに限られない。例えば、画像処理部３２は、記憶装置６に記憶された複数の自動切替情報６１のうちの最新の自動切替情報６１に基づいて選択されたカメラからの撮像画像をメインモニタ５０に送るように構成されていてもよい。あるいは、画像処理部３２は、記憶装置６に記憶された複数の自動切替情報６１のうちの最新の自動切替情報６１に基づいて選択されたカメラからの撮像画像をメインモニタ５０に送るように構成されていてもよい。例えば、入力装置７により、記憶装置６に記憶された複数の自動切替情報６１の中から画像処理部３２で使用される自動切替情報が選択されてもよい。これらの場合、制御装置３は自動切替情報生成部３４を備えていなくてもよい。
　また、上記実施形態において、ロボットアーム１に固定された第２カメラ４２以外のカメラ４１，４３，４４は、被組付物Ｗ２に対する相対位置が一定となるように設けられていたが、被組付物Ｗ２に対する相対位置が変更するように構成されていてもよい。例えば、カメラは、被組付物Ｗ２に接近可能に構成されていてもよい。例えば、産業用ロボット１０が塗装作業を行うロボットであった場合、カメラは、エンドエフェクタ１６である塗装ガンの位置決めを行うときには、被組付物Ｗ２に接近し、塗装ガンから塗料を噴出するときには、塗料により汚れないように被組付物Ｗ２から離れるように構成されていてもよい。
　１　　　ロボットアーム
　１６　　エンドエフェクタ
　２　　　遠隔操作装置
　３３　　画像処理部
　４１　　第１カメラ
　４２　　第２カメラ
　４３　　第３カメラ
　４４　　第４カメラ
　５０　　メインモニタ（モニタ）
　５１　　第１サブモニタ（サブモニタ）
　５２　　第２サブモニタ（サブモニタ）
　５３　　第３サブモニタ（サブモニタ）
　５４　　第４サブモニタ（サブモニタ）
　６　　　記憶装置
　６１　　自動切替情報
　７１　　運転モード選択部
　７２　　切替モード選択部
　８　　　視線検出装置（カメラ選択装置）
　１００　遠隔操作ロボットシステム
 

Claims (3)

  1. 　所定の作業を行うロボットアームと、
    　操作者が前記ロボットアームの動作を遠隔で操作するための遠隔操作装置と、
    　前記ロボットアームの作業を撮像する複数のカメラと、
    　送られた撮像画像が表示されるモニタと、
    　操作者から前記複数のカメラのうちの１つのカメラの選択を受け付けることにより、前記モニタに表示される撮像画像を前記選択されたカメラからの撮像画像に切り替えるためのカメラ選択情報を生成するカメラ選択装置と、
    　前記作業における前記ロボットアームの動作に関する動作情報と前記カメラ選択情報とを関連付けた情報を自動切替情報として記憶する記憶装置と、
    　前記複数のカメラの中から、前記記憶装置に記憶された前記自動切替情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像を前記モニタに送る画像処理部と、を備える、遠隔操作ロボットシステム。
  2. 　前記画像処理部の処理モードとして、前記カメラ選択装置から送られた前記カメラ選択情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像を前記モニタに送るカメラ選択モードと、前記記憶装置に記憶された前記自動切替情報に基づいて選択されたカメラからの撮像画像を前記モニタに送る自動切替モードのいずれかのモードの選択を操作者から受け付ける切替モード選択部を更に備える、請求項１に記載の遠隔操作ロボットシステム。
  3. 　前記複数のカメラにそれぞれ対応して設けられ、前記複数のカメラのうち対応するカメラからの撮像画像がそれぞれ表示される、前記モニタとは異なる複数のサブモニタを備え、
    　前記カメラ選択装置は、操作者の視線を検出することにより、前記複数のサブモニタのうち、操作者の視線が所定時間向けられたサブモニタを特定し、特定されたサブモニタに対応するカメラを、操作者により選択されたカメラとして受け付ける、請求項１又は２に記載の遠隔操作ロボットシステム。
     
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