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公開番号2024088431
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-02
出願番号2022203587
出願日2022-12-20
発明の名称遠隔操作システム
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 20060101AFI20240625BHJP(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】操作者がマスターロボットを操作する際に、大きな力を必要とせず、操作感が阻害されないように操作者に反力を提示することが可能な遠隔操作システムを提供する。
【解決手段】第1ダミー物体がマスターロボットに保持される。スレーブロボットが第1物体を保持し、第1物体を第2物体に接触させて作業を行う。制御装置が、マスターロボットの動作に基づいてスレーブロボットを追従動作させる。スレーブ力検出器が、第1物体が第2物体から受ける反力を検出する。反力発生機構が、第1ダミー物体に力を作用させる。制御装置は、スレーブ力検出器の検出値に基づいて反力発生機構を動作させることにより、スレーブ力検出器で検出された反力の検出値に応じた力を第1ダミー物体に作用させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１ダミー物体が保持されるマスターロボットと、
第１物体を保持し、前記第１物体を第２物体に接触させて作業を行うスレーブロボットと、
前記マスターロボットの動作に基づいて前記スレーブロボットを追従動作させる制御装置と、
前記第１物体が前記第２物体から受ける反力を検出するスレーブ力検出器と、
前記第１ダミー物体に力を作用させる反力発生機構と
を備え、
前記制御装置は、前記スレーブ力検出器の検出値に基づいて前記反力発生機構を動作させることにより、前記スレーブ力検出器で検出された反力の検出値に応じた力を前記第１ダミー物体に作用させる遠隔操作システム。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記反力発生機構は、前記第１ダミー物体に作用させる力を検出するマスター力検出器を含み、
前記制御装置は、前記マスター力検出器の検出値を、前記スレーブ力検出器で検出された反力の検出値に近づける力フィードバック制御を行う請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項３】
前記反力発生機構は、さらに、前記第１ダミー物体に接触する第２ダミー物体、及び前記第２ダミー物体の位置を検出する位置検出器を含み、
前記制御装置は、前記位置検出器で検出された位置の検出値を、予め決められた位置指令値に近づける位置フィードバック制御を行う請求項２に記載の遠隔操作システム。
【請求項４】
前記位置フィードバック制御のゲインは、前記力フィードバック制御のゲインより小さい請求項３に記載の遠隔操作システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
マスターロボットを操作者が操作し、遠隔にあるスレーブロボットの手先位置及び姿勢がマスターロボットの手先位置及び姿勢に追従するように、スレーブロボットを動作（以下、追従動作という。）させて作業を行う遠隔操作システムが公知である。研削、研磨のような力加減が重要な加工を行う場合は、操作者が押付力を調整しながら作業を行う。このような加工作業を、遠隔操作システムを用いて行う場合は、実際に加工を行っているスレーブロボット側の接触力情報を操作者に提示するために、マスターロボットにアクチュエータが搭載されることが多い。直接作業を行っている場合と同様の力を、操作者が感じられるようにすることにより、ワークと作業環境（ツール）との接触の感覚をつかみやすくなる。
【０００３】
ワークと作業環境との接触力が大きくなると、マスターロボット側で発生すべき力が大きくなる。マスターロボット側で大きな力を発生するために、アクチュエータの大出力化や、減速機の付加等が必要になる。アクチュエータの出力を大きくすると、一般的にアクチュエータ自体が大型化することにより、慣性が大きくなる。また、減速機を付加すると、減速機の内部摩擦が発生する。さらに、減速機を介してモータ等のアクチュエータを動かすときに、アクチュエータの慣性を大きく感じることになる。いずれの場合も、操作者がマスターロボットを操作する際に、大きな力が必要になる。
【０００４】
マスターロボットのアクチュエータと、操作者が操作するアーム部との間に減速機とクラッチを挿入した遠隔操作システムが公知である（特許文献１）。スレーブロボット側のワークとツールとが接触していないときは、アクチュエータとアーム部とをクラッチで切り離すことにより、アクチュエータの慣性や減速機で発生する摩擦力を操作者に伝えないようにすることができる。スレーブロボット側のワークとツールとが接触しているときはクラッチを繋いでアクチュエータが発生する力を操作者に伝える。これにより、スレーブロボットが作業環境から受ける反力を操作者に提示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１１－３３３７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スレーブロボット側のワークとツールとが振動して接触状態と非接触状態とが頻繁に切り替わる場合や、小さい力を要する作業の場合は、クラッチの接続と切り離しとが頻繁に繰り返される。このため、操作者への反力の提示が断続的に制御される。その結果、操作感が阻害されるとともに、細かい力の制御が困難である。本発明の目的は、操作者がマスターロボットを操作する際に、大きな力を必要とせず、操作感が阻害されないように操作者に反力を提示することが可能な遠隔操作システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
第１ダミー物体が保持されるマスターロボットと、
第１物体を保持し、前記第１物体を第２物体に接触させて作業を行うスレーブロボットと、
前記マスターロボットの動作に基づいて前記スレーブロボットを追従動作させる制御装置と、
前記第１物体が前記第２物体から受ける反力を検出するスレーブ力検出器と、
前記第１ダミー物体に力を作用させる反力発生機構と
を備え、
前記制御装置は、前記スレーブ力検出器の検出値に基づいて前記反力発生機構を動作させることにより、前記スレーブ力検出器で検出された反力の検出値に応じた力を前記第１ダミー物体に作用させる遠隔操作システムを提供することである。
【発明の効果】
【０００８】
反力発生機構が、スレーブ力検出器で検出された反力の検出値に応じた力を第１ダミー物体に作用させるため、マスターロボットにアクチュエータを搭載する必要がない。操作者がマスターロボットを操作する際に、アクチュエータからの慣性力を受けない。このため、マスターロボットの操作に大きな力が必要とされない。また、操作感が阻害されないように、第１ダミー物体に力を作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、一実施例による遠隔操作システムの概略図である。
図２は、本実施例による遠隔操作システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び図２を参照して、一実施例による遠隔操作システムについて説明する。
図１は、本実施例による遠隔操作システムの概略図である。本実施例による遠隔操作システムは、マスターロボット１０、反力発生機構２０、スレーブロボット４０、及び制御装置６０を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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