特許ウォッチ

公開番号2024078099
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-10
出願番号2022190455
出願日2022-11-29
発明の名称遠隔操作ロボット
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人
主分類B25J 3/00 20060101AFI20240603BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】フィードバック制御系が不安定にならないように、フィードバック制御系の応答特性を調整することが可能な遠隔操作ロボットを提供する。
【解決手段】作業者がリーダロボットを操作する。フォロワロボットがワークに対して作業を行う。制御装置が、リーダロボットの動作に基づいてフォロワロボットを協調動作させるとともに、フォロワロボットがワークから受ける力を、リーダロボットの動作にフィードバックする。作業者が入力装置に指令を入力する。出力装置が、作業者に情報を通知する。制御装置のフィードバック制御系の少なくとも1つのパラメータが可変である。入力装置に対してパラメータの値を変更する指令が入力されると、制御装置は、フィードバック制御系の安定余裕を計算し、パラメータの値の変化に追従して、安定余裕を示す情報を出力装置に出力する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
作業者が操作するリーダロボットと、
ワークに対して作業を行うフォロワロボットと、
前記リーダロボットの動作に基づいて、前記フォロワロボットを協調動作させるとともに、前記フォロワロボットが前記ワークから受ける力を、前記リーダロボットの動作にフィードバックする制御装置と、
作業者が指令を入力する入力装置と、
作業者に情報を通知する出力装置と
を備え、
前記制御装置のフィードバック制御系の少なくとも１つのパラメータが可変であり、
前記入力装置に対して前記パラメータの値を変更する指令が入力されると、前記制御装置は、前記フィードバック制御系の安定余裕を計算し、前記パラメータの値の変化に追従して、安定余裕を示す情報を前記出力装置に出力する遠隔操作ロボット。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記パラメータを変更する操作があると、前記フィードバック制御系のゲイン余裕及び位相余裕に基づいて前記安定余裕を計算し、前記安定余裕が許容範囲を逸脱すると、前記パラメータの変更を禁止する請求項１に記載の遠隔操作ロボット。
【請求項３】
前記入力装置に対して設定値を識別する設定値識別名が入力されると、前記制御装置は、前記設定値識別名と、現在の前記パラメータの値とを関連付けて記憶し、
前記入力装置に対して前記設定値識別名が指定されて前記パラメータの呼び出しの指令が入力されると、前記制御装置は、指定された前記設定値識別名に関連付けられた前記パラメータの値を、前記パラメータの値として設定する請求項１または２に記載の遠隔操作ロボット。
【請求項４】
作業者が操作するリーダロボットと、
ワークに対して作業を行うフォロワロボットと、
前記リーダロボットの動作に基づいて、前記フォロワロボットを協調動作させるとともに、前記フォロワロボットが前記ワークから受ける触覚に関する情報を、前記リーダロボットの動作にフィードバックする制御装置と、
作業者が指令を入力する入力装置と
を備え、
前記制御装置は、前記入力装置に入力された指令に基づいて、前記フィードバックの程度を調整可能であり、
前記入力装置は、可動範囲内で移動または回転される操作子を含み、前記操作子が操作されることによって前記指令が入力される遠隔操作ロボット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作ロボットに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
作業者がリーダロボットを操作し、遠隔のフォロワロボットを協調動作させることにより作業を行う遠隔操作ロボットが公知である。例えば、特許文献１に、内視鏡によって取り込まれた画像を見ながら操作ハンドルを操作することによってマニピュレータを動作させるロボット手術システムが開示されている。特許文献１には、操作ハンドルが操作可能範囲の限界に達したとき、またはマニピュレータが動作可能範囲の限界に達したときに、操作ハンドルを操作可能範囲内に戻し、マニピュレータを動作可能範囲内に戻す際の操作を容易にする技術が開示されている。内視鏡の画像に重ねて表示されたグラフィカルユーザインタフェースにより、この操作を容易に行うことができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－８８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工や研磨等の触感に頼る作業を遠隔から行う場合は、加工を行っているフォロワロボットから、作業者が操作しているリーダロボットに、触感に関わる情報、例えばワークから受ける反力や、加工箇所で発生している振動等の情報をフィードバックすることが好ましい。触感に関わる情報のフィードバックの程度は、作業者が作業を行いやすいように調整することが好ましい。すなわち、フィードバック制御系の応答特性を調整できることが好ましい。さらに、制御系の専門知識を持たない作業者でも、容易にフィードバック制御系の応答特性を調整できることが好ましい。
【０００５】
フィードバック制御系の応答特性を調整する場合、調整の仕方によってはフィードバック制御系が不安定になり、ロボットの暴走を引き起こす危険性がある。本発明の目的は、フィードバック制御系が不安定にならないように、フィードバック制御系の応答特性を調整することが可能な遠隔操作ロボットを提供することである。本発明の他の目的は、作業者が、フィードバック制御系の応答特性を容易に調整することが可能な遠隔操作ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
作業者が操作するリーダロボットと、
ワークに対して作業を行うフォロワロボットと、
前記リーダロボットの動作に基づいて、前記フォロワロボットを協調動作させるとともに、前記フォロワロボットが前記ワークから受ける力を、前記リーダロボットの動作にフィードバックする制御装置と、
作業者が指令を入力する入力装置と、
作業者に情報を通知する出力装置と
を備え、
前記制御装置のフィードバック制御系の少なくとも１つのパラメータが可変であり、
前記入力装置に対して前記パラメータの値を変更する指令が入力されると、前記制御装置は、前記フィードバック制御系の安定余裕を計算し、前記パラメータの値の変化に追従して、安定余裕を示す情報を前記出力装置に出力する遠隔操作ロボットが提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によると、
作業者が操作するリーダロボットと、
ワークに対して作業を行うフォロワロボットと、
前記リーダロボットの動作に基づいて、前記フォロワロボットを協調動作させるとともに、前記フォロワロボットが前記ワークから受ける触覚に関する情報を、前記リーダロボットの動作にフィードバックする制御装置と、
作業者が指令を入力する入力装置と
を備え、
前記制御装置は、前記入力装置に入力された指令に基づいて、前記フィードバックの程度を調整可能であり、
前記入力装置は、可動範囲内で移動または回転される操作子を含み、前記操作子が操作されることによって前記指令が入力される遠隔操作ロボットが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
出力装置に出力された安定余裕を示す情報を確認しながらパラメータを変更することにより、フィードバック制御系が不安定にならないように、フィードバック制御系の応答特性を調整することが可能になる。また、作業者は、操作子を可動範囲内で移動または回転させることにより、フィードバックの程度を指令することができるため、制御に関する専門知識を持っていない作業者でも、容易にフィードバックの程度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、一実施例による遠隔操作ロボットの概略図である。
図２は、図１に示した実施例による遠隔操作ロボットの制御装置の１つのフィードバック制御系を表すブロック線図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、入力装置の一例を示す斜視図であり、図３Ｃは、出力装置の表示画面に表示された画像の一例を示す図である。
図４は、作業者がパラメータの設定値を変更したときの出力装置の表示の変化を示す図である。
図５Ａ及び図５Ｂは、他の実施例による遠隔操作ロボットの出力装置の表示画面に表示された画像の一例を示す図である。
図６は、さらに他の実施例による遠隔操作ロボットの制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１～図４を参照して、一実施例による遠隔操作ロボットについて説明する。
図１は、本実施例による遠隔操作ロボットの概略図である。本実施例による遠隔操作ロボットは、リーダロボット１０、フォロワロボット２０、制御装置５０、入力装置６０、及び出力装置７０を含む。リーダロボット１０及びフォロワロボット２０は、例えば多関節ロボットアームを含む。リーダロボット１０及びフォロワロボット２０の先端に、それぞれ工作機械１２、２２が取り付けられている。リーダロボット１０の先端には、さらに操作ハンドル１３が取り付けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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