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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024151883
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】主従ロボットシステム
(51)【国際特許分類】
B25J 3/00 20060101AFI20241018BHJP
【ＦＩ】
B25J3/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023065660
(22)【出願日】2023-04-13
(71)【出願人】
【識別番号】501428545
【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ
(74)【代理人】
【識別番号】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(72)【発明者】
【氏名】寺下 昇吾
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707BS12
3C707HS27
3C707HT40
3C707JS02
3C707JS03
3C707JT05
3C707KS33
3C707KX10
3C707LV13
3C707LV15
3C707LV19
3C707MS14
3C707MS29
(57)【要約】
【課題】主従ロボットシステムにおいて、主ロボットの姿勢を従ロボットの姿勢に一致させる際に、ユーザが主ロボットの動作軌道を予測しやすくする。
【解決手段】ユーザが加えた外力により姿勢が変更される主ロボット（２０）と、主ロボットの姿勢に一致するように姿勢が制御される従ロボット（３０）と、主ロボット及び従ロボットを制御する制御部（２６，３６）と、を備える主従ロボットシステム（１０）であって、主ロボット及び従ロボットは、相対回転可能に連結された複数のリンク（２２ａ～２２ｆ）と、隣り合うリンクをそれぞれ相対回転させる複数の軸（Ｊ１～Ｊ６）とを備え、制御部は、主ロボットの姿勢と従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの全ての複数の軸を複数のグループに分けてグループの単位で順番に主ロボットの軸を駆動して、主ロボットの姿勢を従ロボットの姿勢に一致させる。
【選択図】 図１
【解決手段】ユーザが加えた外力により姿勢が変更される主ロボット（２０）と、主ロボットの姿勢に一致するように姿勢が制御される従ロボット（３０）と、主ロボット及び従ロボットを制御する制御部（２６，３６）と、を備える主従ロボットシステム（１０）であって、主ロボット及び従ロボットは、相対回転可能に連結された複数のリンク（２２ａ～２２ｆ）と、隣り合うリンクをそれぞれ相対回転させる複数の軸（Ｊ１～Ｊ６）とを備え、制御部は、主ロボットの姿勢と従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの全ての複数の軸を複数のグループに分けてグループの単位で順番に主ロボットの軸を駆動して、主ロボットの姿勢を従ロボットの姿勢に一致させる。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ユーザが加えた外力により姿勢が変更される主ロボットと、前記主ロボットの姿勢に一致するように姿勢が制御される従ロボットと、前記主ロボット及び前記従ロボットを制御する制御部と、を備える主従ロボットシステムであって、
前記主ロボット及び前記従ロボットは、相対回転可能に連結された複数のリンクと、隣り合う前記リンクをそれぞれ相対回転させる複数の軸とを備え、
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの全ての前記複数の軸を複数のグループに分けて前記グループの単位で順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる、主従ロボットシステム。
前記主ロボット及び前記従ロボットは、相対回転可能に連結された複数のリンクと、隣り合う前記リンクをそれぞれ相対回転させる複数の軸とを備え、
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの全ての前記複数の軸を複数のグループに分けて前記グループの単位で順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる、主従ロボットシステム。
【請求項2】
前記複数のグループは、それぞれ前記主ロボットの前記軸を１つのみ含む、請求項１に記載の主従ロボットシステム。
【請求項3】
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの先端側の前記軸を含む前記グループから順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
【請求項4】
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの基端側の前記軸を含む前記グループから順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
【請求項5】
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボット及び前記従ロボットの互いに対応する前記軸の回転位置の相違が小さい方の前記軸を含む前記グループから順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
【請求項6】
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボット及び前記従ロボットの互いに対応する前記軸の回転位置の相違が大きい方の前記軸を含む前記グループから順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
【請求項7】
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記ユーザが指定した前記グループの順番で前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
【請求項8】
前記制御部により指示された情報を表示する表示部を備え、
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの前記軸を駆動する前に、駆動する前記軸を前記表示部により表示させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの前記軸を駆動する前に、駆動する前記軸を前記表示部により表示させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
【請求項9】
前記制御部により指示された情報を表示する表示部を備え、
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの駆動中の前記軸を前記表示部により表示させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの駆動中の前記軸を前記表示部により表示させる、請求項１又は２に記載の主従ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ユーザが加えた外力により姿勢が変更される主ロボットと、主ロボットの姿勢に一致するように姿勢が制御される従ロボットと、を備える主従ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
作業者が操作した操作ロボットの姿勢に一致するように対象ロボットの姿勢を制御する直接制御モードと、検出部で検出した外力の大きさが予め設定されている閾値を超えた場合に、検出した外力の方向に予め設定されている動作単位で対象ロボットの姿勢を制御する詳細制御モードとを切り替えるロボットの教示システムがある。例えば、特許文献１に記載の教示システムでは、詳細制御モードにおいて、操作ロボットの姿勢と対象ロボットの姿勢とが乖離している場合に、操作ロボットの姿勢を対象ロボットの姿勢に一致させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－５５４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献１に記載の教示システムでは、操作ロボット（主ロボット）の姿勢を対象ロボット（従ロボット）の姿勢に一致させる際に、操作ロボットの姿勢が急激に変化するおそれがあり、作業者は操作ロボットの動作軌道を予測しにくい。
【0005】
本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、主従ロボットシステムにおいて、主ロボットの姿勢を従ロボットの姿勢に一致させる際に、ユーザが主ロボットの動作軌道を予測しやすくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するための第１の手段は、
ユーザが加えた外力により姿勢が変更される主ロボットと、前記主ロボットの姿勢に一致するように姿勢が制御される従ロボットと、前記主ロボット及び前記従ロボットを制御する制御部と、を備える主従ロボットシステムであって、
前記主ロボット及び前記従ロボットは、相対回転可能に連結された複数のリンクと、隣り合う前記リンクをそれぞれ相対回転させる複数の軸とを備え、
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの全ての前記複数の軸を複数のグループに分けて前記グループの単位で順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる。
ユーザが加えた外力により姿勢が変更される主ロボットと、前記主ロボットの姿勢に一致するように姿勢が制御される従ロボットと、前記主ロボット及び前記従ロボットを制御する制御部と、を備える主従ロボットシステムであって、
前記主ロボット及び前記従ロボットは、相対回転可能に連結された複数のリンクと、隣り合う前記リンクをそれぞれ相対回転させる複数の軸とを備え、
前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの全ての前記複数の軸を複数のグループに分けて前記グループの単位で順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる。
【0007】
上記構成によれば、主従ロボットシステムは、ユーザが加えた外力により姿勢が変更される主ロボットと、前記主ロボットの姿勢に一致するように姿勢が制御される従ロボットと、前記主ロボット及び前記従ロボットを制御する制御部と、を備えている。このため、ユーザが主ロボットに外力を加えて主ロボットの姿勢を変更する操作を行うことにより、従ロボットの姿勢を主ロボットの姿勢に一致させるように制御すること（以下、「主従ロボット操作」という）ができる。なお、制御部は、主ロボットに設けられて主ロボットを制御する第１制御部と、従ロボットに設けられて従ロボットを制御する第２制御部とを含んでいてもよい。また、制御部は、主ロボット又は従ロボットに設けられて、主ロボット及び従ロボットを制御する１つの制御部であってもよい。
【0008】
ここで、主従ロボット操作を開始する前に、主ロボットの姿勢と従ロボットの姿勢とがずれていることがある。また、主ロボットの姿勢に従ロボットの姿勢を一致させない状態で従ロボットの姿勢を微調整（変更）すると、主ロボットの姿勢と従ロボットの姿勢とにずれが生じる。また、主ロボットの型式（形状）と従ロボットの型式（形状）とが異なる場合に、主従ロボット操作を実行する間に、主ロボットの姿勢と従ロボットの姿勢とにずれが生じることがある。これらの場合に、主ロボットの姿勢を従ロボットの姿勢に一致させる動作（以下、「姿勢一致動作」という）を単純に実行すると、主ロボットの姿勢が急激に変化し、ユーザは主ロボットの動作軌道を予測しにくい。前記主ロボット及び前記従ロボットが、相対回転可能に連結された複数のリンクと、隣り合う前記リンクをそれぞれ相対回転させる複数の軸とを備えており、例えば主ロボットの全軸を同時に駆動して主ロボットの全軸の回転位置を従ロボットの全軸の回転位置に一致させると、ユーザは主ロボットの動作軌道を予測しにくい。
【0009】
この点、前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの全ての前記複数の軸を複数のグループに分けて前記グループの単位で順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる。このため、姿勢一致動作を行う際に、主ロボットの全軸を同時に駆動するのではなく、主ロボットの全軸を複数のグループに分けて１グループずつ順番に駆動することができる。したがって、姿勢一致動作において、主ロボットの姿勢を段階的に変化させることができ、ユーザは主ロボットの動作軌道を予測しやすくなる。
【0010】
第２の手段では、前記複数のグループは、それぞれ前記主ロボットの前記軸を１つのみ含む。こうした構成によれば、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの複数の軸を１軸ずつ順番に駆動することができる。したがって、主ロボットの姿勢をさらに段階的に変化させることができ、ユーザは主ロボットの動作軌道をさらに予測しやすくなる。
【0011】
第３の手段では、前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの先端側の前記軸を含む前記グループから順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる。こうした構成によれば、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの姿勢の変化が小さい軸から大きい軸へ順番に駆動することができる。したがって、ユーザは主ロボットの姿勢の変化が順番に大きくなると予測することができ、ユーザの安全を図りやすくなる。
【0012】
第４の手段では、前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの基端側の前記軸を含む前記グループから順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる。こうした構成によれば、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの姿勢の変化が大きい軸から小さい軸へ順番に駆動することができる。したがって、ユーザは、主ロボットの姿勢の変化が順番に小さくなると予測することができ、姿勢一致動作が終了した状態の主ロボットの姿勢を予測しやすくなる。また、ユーザは、姿勢一致動作が始まったことを、早い段階で気付きやすくなり、主ロボットから離れる等の対策を早めに取りやすくなる。
【0013】
第５の手段では、前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボット及び前記従ロボットの互いに対応する前記軸の回転位置の相違が小さい方の前記軸を含む前記グループから順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる。こうした構成によれば、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの軸の回転量が小さい軸から大きい軸へ順番に駆動することができる。したがって、ユーザは主ロボットの軸の回転量が順番に大きくなると予測することができ、ユーザの安全を図りやすくなる。
【0014】
第６の手段では、前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボット及び前記従ロボットの互いに対応する前記軸の回転位置の相違が大きい方の前記軸を含む前記グループから順番に前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる。こうした構成によれば、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの軸の回転量が大きい軸から小さい軸へ順番に駆動することができる。したがって、ユーザは、主ロボットの軸の回転量が順番に小さくなると予測することができ、姿勢一致動作が終了した状態の主ロボットの姿勢を予測しやすくなる。また、ユーザは、姿勢一致動作が始まったことを、早い段階で気付きやすくなり、主ロボットから離れる等の対策を早めに取りやすくなる。
【0015】
第７の手段では、前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記ユーザが指定した前記グループの順番で前記主ロボットの前記軸を駆動して、前記主ロボットの姿勢を前記従ロボットの姿勢に一致させる。こうした構成によれば、ユーザは主ロボットの軸を駆動する順番を自由に指定することができ、例えば姿勢一致動作において障害物をよける動作等をさせやすくなる。また、ユーザは、主ロボットの軸を駆動する順番を自分で指定しているため、主ロボットの動作軌道を予測しやすくなる。
【0016】
第８の手段では、前記制御部により指示された情報を表示する表示部を備え、前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの前記軸を駆動する前に、駆動する前記軸を前記表示部により表示させる。
【0017】
上記構成によれば、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの駆動される軸が予め表示部により表示されるため、ユーザは主ロボットの動作軌道を予測しやすくなる。
【0018】
第９の手段では、前記制御部により指示された情報を表示する表示部を備え、前記制御部は、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、前記主ロボットの駆動中の前記軸を前記表示部により表示させる。
【0019】
上記構成によれば、前記主ロボットの姿勢と前記従ロボットの姿勢とのずれを解消する際に、主ロボットの駆動中の軸が表示部により表示されるため、軸の回転量が少ない場合であってもユーザは駆動中の軸を認識しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】主従ロボットシステムの模式図。
【図2】主従ロボット操作が行われた場合の各軸の角度を示す図。
【図3】第１実施形態の姿勢一致動作の手順を示すフローチャート。
【図4】姿勢一致動作の変更例の手順を示すフローチャート。
【図5】第２実施形態の姿勢一致動作の手順を示すフローチャート。
【図6】姿勢一致動作の変更例の手順を示すフローチャート。
【図7】第３実施形態の姿勢一致動作の手順を示すフローチャート。
【図8】第４実施形態の姿勢一致動作の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0021】
（第１実施形態）
以下、マスタロボットと、スレーブロボットと、制御部とを備える主従ロボットシステムに具現化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
以下、マスタロボットと、スレーブロボットと、制御部とを備える主従ロボットシステムに具現化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0022】
図１に示すように、主従ロボットシステム１０は、マスタロボット２０とスレーブロボット３０とを備えている。
【0023】
マスタロボット２０（主ロボット）は、例えば６軸の垂直多関節型ロボットであり、基台（ベース）２１とアーム２２とを備えている。アーム２２の隣り合うリンクは、回転軸（関節）を介して相対回転可能に連結されている。各軸（各関節）は、各軸に対応する各モータにより減速機等を介して駆動される。
【0024】
詳しくは、マスタロボット２０は、基台２１（リンク）上に、設置面に垂直な回転軸である第１軸（Ｊ１）を介してショルダ２２ａが水平方向に回転可能に連結されている。ショルダ２２ａ（リンク）には、設置面に平行な回転軸である第２軸（Ｊ２）を介して上方に延びる下アーム２２ｂの下端部が垂直方向に回転可能に連結されている。下アーム２２ｂ（リンク）の先端部には、設置面に平行な回転軸である第３軸（Ｊ３）を介して第１上アーム２２ｃが垂直方向に回転可能に連結されている。
【0025】
第１上アーム２２ｃ（リンク）の先端部には、第３軸と直交する回転軸である第４軸（Ｊ４）を介して第２上アーム２２ｄが捻り回転可能に連結されている。第２上アーム２２ｄ（リンク）の先端部には、設置面に平行な回転軸である第５軸（Ｊ５）を介して手首２２ｅが垂直方向に回転可能に連結されている。手首２２ｅ（リンク）には、第５軸と直交する回転軸である第６軸（Ｊ６）を介してフランジ２２ｆが捻り回転可能に連結されている。
【0026】
アーム２２の先端、詳しくはフランジ２２ｆ（リンク）には、ハンド２３が取り付けられている。ハンド２３は、例えば一対の爪を備えており、一対の爪の間隔を拡大及び縮小する開閉動作を行う。
【0027】
基台２１の内部には、後述する微調整操作の履歴を記憶する記憶部２５、及びマスタロボット２０及びハンド２３の動作を制御する制御部２６が設けられている。制御部２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、及び入出力インターフェース等を備えるコンピュータとして構成されている。
【0028】
マスタロボット２０の各軸Ｊ１～Ｊ６（各関節）には、各軸Ｊ１～Ｊ６（各モータ）の回転角度（回転位置）を検出するエンコーダ（図示略）がそれぞれ設けられている。すなわち、エンコーダは、アーム２２の制御点の位置及び方向（以下、「アーム２２の姿勢」という）を検出する。制御点は、アーム２２の先端（フランジ２２ｆ）の中央と、一対の爪の中間（ＴＣＰ：Tool Center Position）とから選択可能である。
【0029】
マスタロボット２０の各軸Ｊ１～Ｊ６には、ブレーキ（図示略）が設けられている。ブレーキは、各軸Ｊ１～Ｊ６を制動して、各軸Ｊ１～Ｊ６の回転角度が変更されることを規制する。
【0030】
制御部２６は、アーム２２に作用する外力に従って、アーム２２の姿勢を制御する。詳しくは、制御部２６は、アーム２２に作用する重力及び摩擦力のみを補償するトルクを各軸に対応するモータにより発生させ、アーム２２を外力に従って動作させる柔軟制御を行う。そして、制御部２６は、アーム２２に作用する外力がなくなった時のアーム２２の姿勢を保持する。すなわち、マスタロボット２０は、ユーザが加えた外力によりアーム２２の姿勢を変更して保持可能である。本実施形態では、ユーザは、ダイレクトティーチによりアーム２２を直接掴んで移動させることができ、そしてアーム２２の姿勢を保持することができる（ダイレクトティーチモード）。制御部２６は、マスタロボット２０の各軸Ｊ１～Ｊ６のエンコーダの検出結果を、スレーブロボット３０の制御部３６へ送信する。
【0031】
マスタロボット２０には、ケーブル２９によってスレーブロボット３０が接続されている。スレーブロボット３０（従ロボット）は、例えばマスタロボット２０と同型（例えば６軸の垂直多関節型）でマスタロボット２０よりも大型のロボットである。スレーブロボット３０は、安全柵Ｇ内に設置されている。スレーブロボット３０は、マスタロボット２０よりも大型であること、マスタロボット２０と形状が若干異なることを除いて、マスタロボット２０と同様の構成を備えている。スレーブロボット３０は、基台（ベース）３１とアーム３２とを備えている。アーム３２の先端には、ハンド（図示略）が取り付けられる。スレーブロボット３０の各軸（対応軸）は、マスタロボット２０の各軸Ｊ１～Ｊ６に対応している。
【0032】
基台３１の内部には、スレーブロボット３０及びハンドの動作を制御する制御部３６が設けられている。制御部３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、及び入出力インターフェース等を備えるコンピュータとして構成されている。制御部２６と制御部３６とはケーブル２９を介して通信可能であり、互いに情報を送受信する。
【0033】
スレーブロボット３０の各軸（各関節）には、各軸の回転角度を検出するエンコーダ（図示略）がそれぞれ設けられている。すなわち、エンコーダは、アーム３２の制御点の位置及び方向（以下、「アーム３２の姿勢」という）を検出する。制御点は、アーム３２の先端の中央と、例えば一対の爪の中間（ＴＣＰ：Tool Center Position）とから選択可能である。
【0034】
スレーブロボット３０の各軸には、ブレーキ（図示略）が設けられている。ブレーキは、各軸を制動して、各軸の角度が変更されることを規制する。
【0035】
制御部３６は、スレーブロボット３０の各軸（各関節）の角度を、マスタロボット２０の対応する各軸（各関節）の角度に一致させるように、スレーブロボット３０の各軸に対応するモータを制御する。すなわち、制御部３６は、ユーザがマスタロボット２０に外力を加えてマスタロボット２０の姿勢を変更する操作を行うことにより、スレーブロボット３０の姿勢をマスタロボット２０の姿勢に一致させるように制御する（以下、「主従ロボット操作」という）。
【0036】
詳しくは、制御部３６は、マスタロボット２０の各軸のエンコーダ、及びスレーブロボット３０の各軸のエンコーダの検出結果に基づいて、スレーブロボット３０の各軸に対応するモータをフィードバック制御する。すなわち、スレーブロボット３０の各軸は、マスタロボット２０の各軸に倣った動きを追従して行う。制御部３６は、スレーブロボット３０の各軸のエンコーダの検出結果を、マスタロボット２０の制御部２６へ送信する。なお、マスタロボット２０の制御部２６及びスレーブロボット３０の制御部３６により、制御部が構成されている。
【0037】
図２に示すように、主従ロボット操作が行われることにより、マスタロボット２０の各軸の角度θ１～θ６に、スレーブロボット３０の各軸の角度θ１～θ６が一致させられる。
【0038】
図１に戻り、マスタロボット２０には、操作器４０が接続されている。操作器４０は、ティーチングペンダント、タブレット端末、スマートフォン、ノートＰＣ、ＰＣ等である。例えば操作器４０は、ユーザによるタッチ操作を受け付けるとともに制御部２６により指示された情報を表示するタッチパネルにより構成された表示部４１を備えている。ユーザは、操作器４０を操作することにより、制御部２６，３６によりマスタロボット２０及びスレーブロボット３０を制御させる。なお、操作器４０は、キーボード（操作キー）等を備え、ユーザによるキー操作を受け付けてもよい。
【0039】
操作器４０は、ユーザによる操作により主従ロボット操作の開始が指示された場合に、制御部２６，３６により主従ロボット操作を開始させる。このとき、制御部２６は、主従ロボット操作を開始する前に、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる動作（以下、「姿勢一致動作」という）を実行する。
【0040】
また、操作器４０は、スレーブロボット３０のアーム３２を最少単位又は微小単位で動かすインチング動作をユーザが実行可能にする。ユーザは、操作器４０を操作して、アーム３２の姿勢を変更する単位を、例えば０．１～１．０［ｍｍ］に設定可能である。ユーザは、操作器４０を操作することにより、制御部２６，３６を介してアーム３２の姿勢を設定した単位でインチング動作させる（以下、「微調整操作」という）。このとき、制御部２６は、微調整操作の履歴を記憶部２５に記憶させる。なお、操作器４０、記憶部２５、制御部２６、及び制御部３６により、微調整部が構成されている。すなわち、微調整部は、マスタロボット２０の姿勢にスレーブロボット３０の姿勢を一致させない状態でユーザがスレーブロボット３０の姿勢を微調整する微調整操作を可能にするとともに、微調整操作の履歴を記憶する。制御部２６は、微調整操作中に、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれ量が所定ずれ量を超えた場合も、姿勢一致動作を実行する。
【0041】
制御部２６は、姿勢一致動作を実行する前に、操作器４０の表示部４１により姿勢一致動作の操作画像を表示させる。操作画像には、姿勢一致動作の開始をユーザが許可する操作を受け付ける画像が含まれている。制御部２６は、姿勢一致動作の開始を許可するユーザの操作を表示部４１により受け付けたことを条件として、姿勢一致動作を開始する。姿勢一致動作の開始を許可するユーザの操作は、例えば「動作許可ボタン」と「ＯＫボタン」とを同時に押し続ける操作である。
【0042】
ここで、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の各軸Ｊ１～Ｊ６の角度をスレーブロボット３０の対応する各軸の角度に単純に一致させると、マスタロボット２０の各軸Ｊ１～Ｊ６の角度が急激に変化し、ユーザはマスタロボット２０の動作軌道を予測しにくい。例えば、マスタロボット２０の全軸Ｊ１～Ｊ６を同時に駆動してマスタロボット２０の全軸Ｊ１～Ｊ６の回転位置をスレーブロボット３０の対応する全軸の回転位置にそれぞれ一致させると、ユーザはマスタロボット２０の動作軌道を予測しにくい。
【0043】
この点、制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を複数のグループに分けてグループの単位で順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を１つのみ含んでいてもよいし、複数含んでいてもよい。マスタロボット２０の軸を駆動するグループの順番は、マスタロボット２０のアーム２２の先端側（Ｊ１６側）の軸を含むグループから順番、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の互いに対応する軸の回転位置の相違が小さい方の軸を含むグループから順番等を採用することができる。
【0044】
図３は、姿勢一致動作の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、姿勢一致動作の開始を許可するユーザの操作を表示部４１により受け付けたことを条件として、制御部２６により実行される。ここでは、複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を１つのみ含んでいる。すなわち、制御部２６は、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の軸Ｊ１～Ｊ６を軸の単位で（１軸ずつ）順番に駆動する。
【0045】
まず、ｎ＝６とする（Ｓ１０）。マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｎ軸同士の回転位置が相違するか否か判定する（Ｓ１１）。例えば、ｎ＝６の場合、マスタロボット２０の６軸の回転位置とスレーブロボット３０の６軸の回転位置との差の絶対値が、正の第１閾値よりも大きいか否か判定する。第１閾値は、回転位置が相違するとみなすことができる正の回転角度であり、例えば１［°］である。なお、マスタロボット２０のｎ軸の回転位置とスレーブロボット３０のｎ軸の回転位置との比に基づいて、ｎ軸同士の回転位置が相違するか否か判定することもできる。この判定において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｎ軸同士の回転位置が相違しないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ１５の処理へ進む。
【0046】
一方、Ｓ１１の判定において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｎ軸同士の回転位置が相違すると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、マスタロボット２０のｎ軸の動作を操作器４０の表示部４１により表示させる（Ｓ１２）。例えば、マスタロボット２０の動作を示すシミュレーション画像を操作器４０の表示部４１により表示させ、マスタロボット２０のｎ軸の回転位置をスレーブロボット３０のｎ軸の回転位置に一致させる動作の動画を表示する。なお、マスタロボット２０のシミュレーション画像を操作器４０の表示部４１により表示させ、ｎ軸を色表示したり点滅表示させたりすることで、マスタロボット２０のｎ軸が動作（駆動）することを表示してもよい。続いて、マスタロボット２０のｎ軸を駆動する（Ｓ１３）。詳しくは、マスタロボット２０のｎ軸の回転位置をスレーブロボット３０のｎ軸の回転位置に一致させる（近付ける）方向へ、マスタロボット２０のｎ軸を回転させる。要するに、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸を駆動する前に、駆動する軸を操作器４０の表示部４１により表示させる。
【0047】
続いて、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｎ軸同士の回転位置が一致しているか否か判定する（Ｓ１４）。例えば、ｎ＝６の場合、マスタロボット２０の６軸の回転位置とスレーブロボット３０の６軸の回転位置との差の絶対値が、正の第２閾値よりも小さいか否か判定する。第２閾値は、回転位置が一致したとみなすことができる正の回転角度であり、上記第１閾値よりも小さく、例えば０．１［°］である。なお、マスタロボット２０のｎ軸の回転位置とスレーブロボット３０のｎ軸の回転位置との比に基づいて、ｎ軸同士の回転位置が一致したか否か判定することもできる。この判定において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｎ軸同士の回転位置が一致していないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ１４の判定を繰り返す。
【0048】
一方、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｎ軸同士の回転位置が一致していると判定した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ｎから１を引いた値を新しいｎの値とする（Ｓ１５）。すなわち、ｎを１減少（デクリメント）させる。
【0049】
続いて、ｎが１よりも小さいか否か判定する（Ｓ１６）。すなわち、マスタロボット２０の６軸（先端の軸）から１軸（基端の軸）まで、マスタロボット２０の軸の回転位置をスレーブロボット３０の対応する軸の回転位置に一致させる動作が終了したか否か判定する。この判定において、ｎが１よりも小さくないと判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｓ１１の処理から再度実行する。要するに、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の先端側の軸（先端側の軸を含むグループ）から順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。一方、ｎが１よりも小さいと判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【0050】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【0051】
・制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を複数のグループに分けてグループの単位で順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。このため、姿勢一致動作を行う際に、マスタロボット２０の全軸Ｊ１～Ｊ６を同時に駆動するのではなく、マスタロボット２０の全軸Ｊ１～Ｊ６を複数のグループに分けて１グループずつ順番に駆動することができる。したがって、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の姿勢を段階的に変化させることができ、ユーザはマスタロボット２０の動作軌道を予測しやすくなる。
【0052】
・複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を１つのみ含む。こうした構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の複数の軸を１軸ずつ順番に駆動することができる。したがって、マスタロボット２０の姿勢をさらに段階的に変化させることができ、ユーザはマスタロボット２０の動作軌道をさらに予測しやすくなる。
【0053】
・制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の先端側の軸を含むグループから順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。こうした構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の姿勢の変化が小さい軸Ｊ６から姿勢の変化が大きい軸Ｊ１へ順番に駆動することができる。したがって、ユーザはマスタロボット２０の姿勢の変化が順番に大きくなると予測することができ、ユーザの安全を図りやすくなる。
【0054】
・マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の駆動される軸が予め操作器４０の表示部４１により表示されるため、ユーザはマスタロボット２０の動作軌道を予測しやすくなる。
【0055】
なお、第１実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0056】
図４に示すように、制御部２６は、図３の処理を以下のように変更して実施することもできる。Ｓ１０の処理に代えてｎ＝１とし（Ｓ２０）、Ｓ１５の処理に代えてｎ←ｎ＋１とし（Ｓ２５）、Ｓ１６の処理に代えてｎが６よりも大きいか否か判定する（Ｓ２６）。Ｓ２１～Ｓ２４の処理はＳ１１～Ｓ１４の処理と同様である。すなわち、制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の基端側の軸Ｊ１を含むグループから順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させることもできる。
【0057】
上記構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の姿勢の変化が大きい軸Ｊ１から姿勢の変化が小さい軸Ｊ６へ順番に駆動することができる。したがって、ユーザは、マスタロボット２０の姿勢の変化が順番に小さくなると予測することができ、姿勢一致動作が終了した状態のマスタロボット２０の姿勢を予測しやすくなる。また、ユーザは、姿勢一致動作が始まったことを、早い段階で気付きやすくなり、マスタロボット２０から離れる等の対策を早めに取りやすくなる。
【0058】
さらに、複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を１つのみ含む。こうした構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の複数の軸を１軸ずつ順番に駆動することができる。したがって、マスタロボット２０の姿勢をさらに段階的に変化させることができ、ユーザはマスタロボット２０の動作軌道をさらに予測しやすくなる。
【0059】
（第２実施形態）
以下、主従ロボットシステム１０の第２実施形態について説明する。本実施形態では、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を２つ（複数）含んでいる。１グループは軸Ｊ１，Ｊ２（基端から連続する２つの軸）を含み、２グループは軸Ｊ３，Ｊ４（１グループの軸に連続する２つの軸）を含み、３グループは軸Ｊ５，Ｊ６（２グルーブの軸に連続する２つの軸）を含んでいる。スレーブロボット３０の全ての軸も、マスタロボット２０のグループに対応したグループに分けられている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
以下、主従ロボットシステム１０の第２実施形態について説明する。本実施形態では、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を２つ（複数）含んでいる。１グループは軸Ｊ１，Ｊ２（基端から連続する２つの軸）を含み、２グループは軸Ｊ３，Ｊ４（１グループの軸に連続する２つの軸）を含み、３グループは軸Ｊ５，Ｊ６（２グルーブの軸に連続する２つの軸）を含んでいる。スレーブロボット３０の全ての軸も、マスタロボット２０のグループに対応したグループに分けられている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0060】
図５は、姿勢一致動作の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、姿勢一致動作の開始を許可するユーザの操作を表示部４１により受け付けたことを条件として、制御部２６により実行される。ここでは、制御部２６は、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の軸Ｊ１～Ｊ６をグループの単位で（２軸ずつ）順番に駆動する。
【0061】
まず、ｋ＝３とする（Ｓ３０）。マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｋグループの対応軸同士の回転位置が相違するか否か判定する（Ｓ３１）。例えば、ｋ＝３の場合、マスタロボット２０の６軸の回転位置とスレーブロボット３０の６軸の回転位置との差の絶対値が、正の第１閾値よりも大きいか否か判定する。さらに、マスタロボット２０の５軸の回転位置とスレーブロボット３０の５軸の回転位置との差の絶対値が、正の第１閾値よりも大きいか否か判定する。この判定において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｋグループの対応軸同士の回転位置がいずれも相違しないと判定した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、Ｓ３５の処理へ進む。
【0062】
一方、Ｓ３１の判定において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｋグループの対応軸同士の回転位置のいずれかが相違すると判定した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、マスタロボット２０のｋグループに含まれる全軸の動作を操作器４０の表示部４１により表示させる（Ｓ３２）。続いて、マスタロボット２０のｋグループに含まれる全軸を駆動する（Ｓ３３）。詳しくは、マスタロボット２０のｋグループに含まれる各軸の回転位置をスレーブロボット３０のｋグループに含まれる対応軸の回転位置に一致させる（近付ける）方向へ、マスタロボット２０のｋグループに含まれる各軸を回転させる。要するに、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸を駆動する前に、駆動する軸を操作器４０の表示部４１により表示させる。
【0063】
続いて、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｋグループの対応軸同士の回転位置が一致しているか否か判定する（Ｓ３４）。例えば、ｋ＝３の場合、マスタロボット２０の６軸の回転位置とスレーブロボット３０の６軸の回転位置との差の絶対値が、正の第２閾値よりも小さいか否か判定する。さらに、マスタロボット２０の５軸の回転位置とスレーブロボット３０の５軸の回転位置との差の絶対値が、上記第１閾値よりも小さい正の第２閾値よりも小さいか否か判定する。この判定において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｋグループのいずれかの対応軸同士の回転位置が一致していないと判定した場合（Ｓ３４：ＮＯ）、Ｓ３４の判定を繰り返す。
【0064】
一方、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０のｋグループのいずれの対応軸同士の回転位置も一致していると判定した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ｋから１を引いた値を新しいｋの値とする（Ｓ３５）。すなわち、ｋを１減少（デクリメント）させる。
【0065】
続いて、ｋが１よりも小さいか否か判定する（Ｓ３６）。すなわち、マスタロボット２０の３グループ（先端の２つの軸Ｊ６，Ｊ５を含むグループ）から１グループ（基端の２つの軸Ｊ１，Ｊ２を含むグループ）まで、マスタロボット２０の軸の回転位置をスレーブロボット３０の対応する軸の回転位置に一致させる動作が終了したか否か判定する。この判定において、ｋが１よりも小さくないと判定した場合（Ｓ３６：ＮＯ）、Ｓ３１の処理から再度実行する。要するに、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の先端側の軸Ｊ６，Ｊ５を含むグループから順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。一方、ｋが１よりも小さいと判定した場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【0066】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べ、第１実施形態と同様の利点は省略する。
【0067】
・制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、２つ（複数）の軸を含むグループの単位で順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。このため、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の姿勢を段階的に変化させつつ、マスタロボット２０の軸を１軸ずつ順番に駆動する場合と比較してマスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に速く一致させることができる。
【0068】
・制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の先端側の軸Ｊ６，Ｊ５を含む３グループから順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。こうした構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の姿勢の変化が小さい３グループから姿勢の変化が大きい１グループへ順番に駆動することができる。したがって、ユーザはマスタロボット２０の姿勢の変化が順番に大きくなると予測することができ、ユーザの安全を図りやすくなる。
【0069】
なお、第２実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。第２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0070】
図６に示すように、制御部２６は、図５の処理を以下のように変更して実施することもできる。Ｓ３０の処理に代えてｋ＝１とし（Ｓ４０）、Ｓ３５の処理に代えてｋ←ｋ＋１とし（Ｓ４５）、Ｓ３６の処理に代えてｋが３よりも大きいか否か判定する（Ｓ４６）。Ｓ４１～Ｓ４４の処理はＳ３１～Ｓ３４の処理と同様である。すなわち、制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の基端側の軸Ｊ１，Ｊ２を含む１グループから順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させることもできる。
【0071】
上記構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の姿勢の変化が大きい１グループから姿勢の変化が小さい３グループへ順番に駆動することができる。したがって、ユーザは、マスタロボット２０の姿勢の変化が順番に小さくなると予測することができ、姿勢一致動作が終了した状態のマスタロボット２０の姿勢を予測しやすくなる。また、ユーザは、姿勢一致動作が始まったことを、早い段階で気付きやすくなり、マスタロボット２０から離れる等の対策を早めに取りやすくなる。
【0072】
また、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を３つ（複数）含んでいてもよい。１グループは軸Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３（基端から連続する３つの軸）を含み、２グループは軸Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６（１グループの軸に連続する３つの軸）を含んでいてもよい。スレーブロボット３０の全ての軸も、マスタロボット２０のグループに対応したグループに分けられている。そして、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の姿勢の変化が小さい２グループから姿勢の変化が大きい１グループへ順番に駆動することができる。また、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の姿勢の変化が大きい１グループから姿勢の変化が小さい２グループへ順番に駆動することもできる。これらの構成によれば、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の姿勢を段階的に変化させつつ、マスタロボット２０の軸を２軸ずつ順番に駆動する場合と比較してマスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に速く一致させることができる。
【0073】
（第３実施形態）
以下、主従ロボットシステム１０の第３実施形態について説明する。本実施形態では、制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の互いに対応する軸の回転位置の相違が小さい方の軸を含むグループから順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。その他の構成については、第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
以下、主従ロボットシステム１０の第３実施形態について説明する。本実施形態では、制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の互いに対応する軸の回転位置の相違が小さい方の軸を含むグループから順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。その他の構成については、第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0074】
図７は、姿勢一致動作の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、姿勢一致動作の開始を許可するユーザの操作を表示部４１により受け付けたことを条件として、制御部２６により実行される。ここでは、複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を１つのみ含んでいる。すなわち、制御部２６は、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の軸Ｊ１～Ｊ６を軸の単位で（１軸ずつ）順番に駆動する。
【0075】
まず、ｎ＝１とする（Ｓ５０）。マスタロボット２０において駆動する軸（駆動軸）の順番を決定する（Ｓ５１）。詳しくは、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の対応軸同士の回転位置の相違が小さい方の軸から、早い順番の駆動軸に決定する。例えば、６軸同士の回転位置の差の絶対値が最も小さければ６軸を１番の駆動軸とし、３軸同士の回転位置の差の絶対値が２番目に小さければ３軸を２番の駆動軸とする。なお、マスタロボット２０の軸の回転位置とスレーブロボット３０の対応軸の回転位置との比に基づいて、対応軸同士の回転位置の相違の大小を判定することもできる。
【0076】
続いて、マスタロボット２０の駆動軸の動作を操作器４０の表示部４１により表示させる（Ｓ５２）。マスタロボット２０の駆動軸を駆動する（Ｓ５３）。詳しくは、マスタロボット２０の駆動軸の回転位置をスレーブロボット３０の対応軸の回転位置に一致させる（近付ける）方向へ、マスタロボット２０の駆動軸を回転させる。要するに、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸を駆動する前に、駆動する軸を操作器４０の表示部４１により表示させる。
【0077】
続いて、マスタロボット２０の駆動軸及びスレーブロボット３０の対応軸の回転位置が一致しているか否か判定する（Ｓ５４）。この判定において、マスタロボット２０の駆動軸及びスレーブロボット３０の対応軸の回転位置が一致していないと判定した場合（Ｓ５４：ＮＯ）、Ｓ５４の判定を繰り返す。
【0078】
一方、マスタロボット２０の駆動軸及びスレーブロボット３０の対応軸の回転位置が一致していると判定した場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、ｎに１を加えた値を新しいｎの値とする（Ｓ５５）。すなわち、ｎを１増加（インクリメント）させる。
【0079】
続いて、ｎが６よりも大きいか否か判定する（Ｓ５６）。すなわち、マスタロボット２０の６つの軸について、マスタロボット２０の駆動軸の回転位置をスレーブロボット３０の対応軸の回転位置に一致させる動作が終了したか否か判定する。この判定において、ｎが６よりも大きくないと判定した場合（Ｓ５６：ＮＯ）、Ｓ５１の処理から再度実行する。一方、ｎが６よりも大きいと判定した場合（Ｓ５６：ＹＥＳ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【0080】
上記構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸の回転量が小さい軸から大きい軸へ順番に駆動することができる。したがって、ユーザはマスタロボット２０の軸の回転量が順番に大きくなると予測することができ、ユーザの安全を図りやすくなる。
【0081】
なお、Ｓ５１の処理において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の対応軸同士の回転位置の相違が大きい方の軸から、早い順番の駆動軸に決定してもよい。例えば、６軸同士の回転位置の差の絶対値が最も大きければ６軸を１番の駆動軸とし、３軸同士の回転位置の差の絶対値が２番目に大きければ３軸を２番の駆動軸とする。こうした構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸の回転量が大きい軸から小さい軸へ順番に駆動することができる。したがって、ユーザは、マスタロボット２０の軸の回転量が順番に小さくなると予測することができ、姿勢一致動作が終了した状態のマスタロボット２０の姿勢を予測しやすくなる。また、ユーザは、姿勢一致動作が始まったことを、早い段階で気付きやすくなり、マスタロボット２０から離れる等の対策を早めに取りやすくなる。
【0082】
（第４実施形態）
以下、主従ロボットシステム１０の第４実施形態について説明する。本実施形態では、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を２つ（複数）含んでいる。１グループは軸Ｊ１，Ｊ２（基端から連続する２つの軸）を含み、２グループは軸Ｊ３，Ｊ４（１グループの軸に連続する２つの軸）を含み、３グループは軸Ｊ５，Ｊ６（２グルーブの軸に連続する２つの軸）を含んでいる。スレーブロボット３０の全ての軸も、マスタロボット２０のグループに対応したグループに分けられている。その他の構成については、第３実施形態と同様である。なお、第３実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
以下、主従ロボットシステム１０の第４実施形態について説明する。本実施形態では、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を２つ（複数）含んでいる。１グループは軸Ｊ１，Ｊ２（基端から連続する２つの軸）を含み、２グループは軸Ｊ３，Ｊ４（１グループの軸に連続する２つの軸）を含み、３グループは軸Ｊ５，Ｊ６（２グルーブの軸に連続する２つの軸）を含んでいる。スレーブロボット３０の全ての軸も、マスタロボット２０のグループに対応したグループに分けられている。その他の構成については、第３実施形態と同様である。なお、第３実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0083】
図８は、姿勢一致動作の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、姿勢一致動作の開始を許可するユーザの操作を表示部４１により受け付けたことを条件として、制御部２６により実行される。ここでは、制御部２６は、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の軸Ｊ１～Ｊ６をグループの単位で（２軸ずつ）順番に駆動する。
【0084】
まず、ｋ＝１とする（Ｓ６０）。マスタロボット２０において駆動するグループ（駆動グループ）の順番を決定する（Ｓ６１）。詳しくは、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の対応軸同士の回転位置の相違が小さい方の軸を含むグループから、早い順番の駆動グループに決定する。例えば、６軸同士の回転位置の差の絶対値と５軸同士の回転位置の差の絶対値との和が最も小さければ３グループを１番の駆動グループとし、３軸同士の回転位置の差の絶対値と４軸同士の回転位置の差の絶対値との和が２番目に小さければ２グルーブを２番の駆動グループとする。なお、マスタロボット２０の軸の回転位置とスレーブロボット３０の対応軸の回転位置との比に基づいて、対応軸同士の回転位置の相違の大小を判定することもできる。
【0085】
続いて、マスタロボット２０の駆動グループに含まれる全軸の動作を操作器４０の表示部４１により表示させる（Ｓ６２）。マスタロボット２０の駆動グループに含まれる全軸を駆動する（Ｓ６３）。詳しくは、マスタロボット２０の駆動グループの各軸の回転位置をスレーブロボット３０の対応軸の回転位置に一致させる（近付ける）方向へ、マスタロボット２０の駆動グループの各軸を回転させる。要するに、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸を駆動する前に、駆動する軸を操作器４０の表示部４１により表示させる。
【0086】
続いて、マスタロボット２０の駆動グループの軸及びスレーブロボット３０の対応軸の回転位置が一致しているか否か判定する（Ｓ６４）。この判定において、マスタロボット２０の駆動グループの軸及びスレーブロボット３０の対応軸の回転位置が一致していないと判定した場合（Ｓ６４：ＮＯ）、Ｓ６４の判定を繰り返す。
【0087】
一方、マスタロボット２０の駆動グループの軸及びスレーブロボット３０の対応軸の回転位置が一致していると判定した場合（Ｓ６４：ＹＥＳ）、ｋに１を加えた値を新しいｋの値とする（Ｓ６５）。すなわち、ｋを１増加（インクリメント）させる。
【0088】
続いて、ｋが３よりも大きいか否か判定する（Ｓ６６）。すなわち、マスタロボット２０の６つの軸を分けた３つのグループについて、マスタロボット２０の駆動グループの軸の回転位置をスレーブロボット３０の対応軸の回転位置に一致させる動作が終了したか否か判定する。この判定において、ｋが３よりも大きくないと判定した場合（Ｓ６６：ＮＯ）、Ｓ６１の処理から再度実行する。一方、ｋが３よりも大きいと判定した場合（Ｓ６６：ＹＥＳ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【0089】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第３実施形態と異なる利点のみを述べ、第３実施形態と同様の利点は省略する。
【0090】
・制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、２つ（複数）の軸を含むグループの単位で順番にマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる。このため、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の姿勢を段階的に変化させつつ、マスタロボット２０の軸を１軸ずつ順番に駆動する場合と比較してマスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に速く一致させることができる。
【0091】
・マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸の回転量が小さいグループから大きいグループへ順番に駆動することができる。したがって、ユーザはマスタロボット２０の軸の回転量が順番に大きくなると予測することができ、ユーザの安全を図りやすくなる。
【0092】
なお、Ｓ６１の処理において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の対応軸同士の回転位置の相違が大きい方の軸を含むグループから、早い順番の駆動グループに決定してもよい。例えば、６軸同士の回転位置の差の絶対値と５軸同士の回転位置の差の絶対値との和が最も大きければ３グループを１番の駆動グループとし、３軸同士の回転位置の差の絶対値と４軸同士の回転位置の差の絶対値との和が２番目に大きければ２グルーブを２番の駆動グループとする。こうした構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸の回転量が大きいグループから小さいグループへ順番に駆動することができる。したがって、ユーザは、マスタロボット２０の軸の回転量が順番に小さくなると予測することができ、姿勢一致動作が終了した状態のマスタロボット２０の姿勢を予測しやすくなる。また、ユーザは、姿勢一致動作が始まったことを、早い段階で気付きやすくなり、マスタロボット２０から離れる等の対策を早めに取りやすくなる。
【0093】
また、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を３つ（複数）含んでいてもよい。１グループは軸Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３（基端から連続する３つの軸）を含み、２グループは軸Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６（１グループの軸に連続する３つの軸）を含んでいてもよい。スレーブロボット３０の全ての軸も、マスタロボット２０のグループに対応したグループに分けられている。そして、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸の回転量が小さいグループから大きいグループへ順番に駆動することができる。また、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の軸の回転量が大きいグループから小さいグループへ順番に駆動することができる。これらの構成によれば、姿勢一致動作において、マスタロボット２０の姿勢を段階的に変化させつつ、マスタロボット２０の軸を２軸ずつ順番に駆動する場合と比較してマスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に速く一致させることができる。
【0094】
また、Ｓ６１の処理において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の対応軸同士の回転位置の相違が小さい方の軸から順に、早い順番の駆動グループに含ませてもよい。例えば、６軸同士の回転位置の差の絶対値が最も小さく、３軸同士の回転位置の差の絶対値２番目に小さければ、６軸及び３軸を１番の駆動グループとする。こうした構成によれば、対応軸同士の回転位置の相違に基づいて駆動グループを作成し、作成した駆動グループを順番に駆動することができる。なお、Ｓ６１の処理において、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０の対応軸同士の回転位置の相違が大きい方の軸から順に、早い順番の駆動グループに含ませてもよい。
【0095】
（第５実施形態）
以下、主従ロボットシステム１０の第５実施形態について説明する。制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、ユーザが指定したグループの順番でマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させてもよい。各グループに含める軸は、ユーザが任意に設定することができる。ユーザは、操作器４０を操作することにより、各グループに含める軸、及び姿勢一致動作において駆動するグループの順番を指定することができる。例えば、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を１つのみ含んでいる。
以下、主従ロボットシステム１０の第５実施形態について説明する。制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、ユーザが指定したグループの順番でマスタロボット２０の軸を駆動して、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させてもよい。各グループに含める軸は、ユーザが任意に設定することができる。ユーザは、操作器４０を操作することにより、各グループに含める軸、及び姿勢一致動作において駆動するグループの順番を指定することができる。例えば、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を１つのみ含んでいる。
【0096】
上記構成によれば、ユーザはマスタロボット２０の軸を駆動する順番を自由に指定することができ、例えばマスタロボット２０の近辺に障害物が存在する場合に、姿勢一致動作においてマスタロボット２０に障害物をよける動作等をさせやすくなる。また、ユーザは、マスタロボット２０の軸を駆動する順番を自分で指定しているため、マスタロボット２０の動作軌道を予測しやすくなる。
【0097】
なお、マスタロボット２０の全ての軸Ｊ１～Ｊ６を分けた複数のグループは、それぞれマスタロボット２０の軸を２つ（複数）含んでいてもよいし、マスタロボット２０の軸を３つ（複数）含んでいてもよい。
【0098】
（他の変更例）
第１～第５実施形態及びその変更例を、以下のように変更して実施することもできる。第１～第５実施形態及びその変更例と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
第１～第５実施形態及びその変更例を、以下のように変更して実施することもできる。第１～第５実施形態及びその変更例と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0099】
・制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、駆動する軸と共に、あるいは駆動する軸に代えて、マスタロボット２０の駆動中の軸を操作器４０の表示部４１により表示させてもよい。こうした構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０の駆動中の軸が表示部４１により表示されるため、軸の回転量が少ない場合であってもユーザは駆動中の軸を認識しやすくなる。なお、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、駆動する軸及び駆動中の軸のいずれも表示部４１により表示させないようにすることもできる。
【0100】
・マスタロボット２０は、ユーザがマスタロボット２０に外力を加えているか否か判定する判定部を備えていてもよい。判定部は、例えば各軸に対応するモータの電流値を測定し、電流値に比例するトルクを算出することにより、外力の大きさと方向と（外力の有無）を判定する。そして、制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、ユーザがマスタロボット２０に外力を加えていないと判定部により判定されたことを条件として、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる、といった構成を採用することもできる。なお、モータにトルクセンサを設け、トルクセンサの検出結果からトルクを算出することもできる。
【0101】
上記構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、ユーザがマスタロボット２０に外力を加えていない場合に、マスタロボット２０の姿勢がスレーブロボット３０の姿勢に一致させられる。一方、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、ユーザがマスタロボット２０に外力を加えている場合には、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる制御が実行されない。したがって、ユーザがマスタロボット２０に外力を加えている場合に、マスタロボット２０の姿勢がユーザの意図と異なる姿勢に変えられることを抑制することができ、ユーザが違和感を覚えることを抑制することができる。
【0102】
・マスタロボット２０は、ユーザがマスタロボット２０に触れているか否か判定する判定部を備えていてもよい。判定部は、例えばアーム２２に設けられた静電容量センサ等の検出結果に基づいて、ユーザがマスタロボット２０に触れているか否か判定する。そして、制御部２６は、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、マスタロボット２０に触れていないと判定部により判定されたことを条件として、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる、といった構成を採用することもできる。
【0103】
上記構成によれば、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、ユーザがマスタロボット２０に触れていない場合に、マスタロボット２０の姿勢がスレーブロボット３０の姿勢に一致させられる。一方、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とのずれを解消する際に、ユーザがマスタロボット２０に触れている場合には、マスタロボット２０の姿勢をスレーブロボット３０の姿勢に一致させる制御が実行されない。したがって、ユーザがマスタロボット２０に触れている場合に、マスタロボット２０の姿勢がユーザの意図と異なる姿勢に変えられることを抑制することができ、ユーザが違和感を覚えることを抑制することができる。
【0104】
・インチングモードは、ユーザが操作器４０により微調整操作を入力する構成に限らず、特開２０１９－５５４５８号公報に記載された詳細制御モードの構成により実現することもできる。
【0105】
・制御部は、マスタロボット２０又はスレーブロボット３０に設けられて、マスタロボット２０及びスレーブロボット３０を制御する１つの制御部であってもよい。
【0106】
・マスタロボット２０の型式（形状）とスレーブロボット３０の型式（形状）とが異なる場合に、主従ロボット操作を実行する間に、マスタロボット２０の姿勢とスレーブロボット３０の姿勢とにずれが生じることがある。この場合に、制御部２６は姿勢一致動作を実行してもよい。
【0107】
・マスタロボット２０とスレーブロボット３０とは、同形状で大きさのみ異なるロボットであってもよい。また、マスタロボット２０とスレーブロボット３０とは、形状及び大きさが同一のロボットであってもよい。
【0108】
なお、上記の各実施形態及びその変更例を、組み合わせ可能な範囲で組み合わせて実施することもできる。
【符号の説明】
【0109】
１０…主従ロボットシステム、２０…マスタロボット（主ロボット）、２２…アーム、２２ａ…ショルダ（リンク）、２２ｂ…下アーム（リンク）、２２ｃ…第１上アーム（リンク）、２２ｄ…第２上アーム（リンク）、２２ｅ…手首（リンク）、２２ｆ…フランジ（リンク）、２６…制御部、３０…スレーブロボット（従ロボット）、３２…アーム、３６…制御部、Ｊ１…軸、Ｊ２…軸、Ｊ３…軸、Ｊ４…軸、Ｊ５…軸、Ｊ６…軸。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】