特開 2025-23008 ロボットシステム及びロボットの制御方法

(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】P2025023008

(43)【公開日】2025-02-14

(54)【発明の名称】ロボットシステム及びロボットの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 3/00 20060101AFI20250206BHJP

   C23C 2/00 20060101ALN20250206BHJP

【ＦＩ】

B25J3/00 A

C23C2/00

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024205892

(22)【出願日】2024-11-27

(62)【分割の表示】P 2019225670の分割

【原出願日】2019-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】掃部 雅幸

(72)【発明者】

【氏名】杉山 裕和

(72)【発明者】

【氏名】笠 秀行

(57)【要約】

【課題】液状物の表面上の浮遊物を効果的に除去するロボットシステムを提供する。
【解決手段】ロボットシステムは、ロボットアームとエンドエフェクタとを有し且つ収容体に隣り合って配置されたロボットと、前記収容体から離れて配置され、前記ロボットへの遠隔操作の入力を受け付け且つ前記遠隔操作に対応して前記ロボットを動作させるための指令を出力する操作装置と、前記収容体の液状物の表面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された画像を表示する提示装置と、制御装置とを備え、前記エンドエフェクタは、前記液状物の表面上の浮遊物を移動させることができる構成を有し、前記制御装置は、前記指令に従って、前記収容体から外部へ前記浮遊物を移動させるように、前記ロボットアームに前記エンドエフェクタを移動させることができるように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームと前記ロボットアームの先端のエンドエフェクタとを有し且つ液状物を収容する収容体に隣り合って配置されたロボットと、
前記収容体から離れて配置され、前記ロボットへの遠隔操作の入力を受け付け且つ前記遠隔操作に対応して前記ロボットを動作させるための指令を出力する操作入力装置と、
前記液状物の表面を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された画像を表示する提示装置と、
前記ロボットの動作を制御する制御装置とを備え、
前記エンドエフェクタは、前記液状物の表面上の浮遊物を移動させることができる構成を有し、
前記制御装置は、前記操作入力装置から出力される前記指令に従って、前記収容体から外部へ前記浮遊物を移動させるように、前記ロボットアームに前記エンドエフェクタを移動させることができるように構成される
ロボットシステム。

【請求項2】

前記撮像装置によって撮像された画像を処理する画像処理装置をさらに備え、
前記画像処理装置は、前記液状物と前記浮遊物とを差異付ける画像処理を行うように構成され、
前記提示装置は、前記撮像装置によって処理された画像を表示する
請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記画像処理装置は、画像に含まれる画素の輝度値に基づき、前記液状物と前記浮遊物とを差異付ける画像処理を行う
請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記液状物の表面の温度を検出するセンサをさらに備え、
前記画像処理装置は、前記センサによって検出される前記液状物の表面の温度分布に基づき、前記液状物と前記浮遊物とを差異付ける画像処理を行う
請求項２または３に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記指令は、前記ロボットの手動運転のために前記操作入力装置に入力されるユーザの操作に対応して前記ロボットを動作させるための手動指令を含み、
前記制御装置は、前記収容体から外部へ前記浮遊物を移動させる前記ロボットの一連の動作の少なくとも一部の動作を、前記手動指令に従って前記ロボットに実行させる
請求項１～４のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記指令は、前記ロボットの自動運転のための前記操作入力装置への入力に対応して前記ロボットを動作させるための自動指令を含み、
前記制御装置は、前記収容体から外部へ前記浮遊物を移動させる前記ロボットの一連の動作の少なくとも一部の動作を、前記自動指令に従って前記ロボットに実行させる
請求項１～５のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項7】

前記エンドエフェクタに作用する力を検出する力検出器をさらに備え、
前記操作入力装置は、前記ロボットを手動運転で操作するためにユーザの手から力を受ける操作部と、前記操作部に力を付与する力付与装置とを有し、
前記制御装置は、前記力検出器から検出結果を受け取り、前記力検出器によって検出された力に対応する付与力を前記操作部に付与する指令を前記操作入力装置に出力する
請求項１～６のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項8】

前記操作入力装置は、前記ロボットを手動運転で操作するために人の手で握ることができるグリップを有する操作部と、前記操作部を移動可能に支持し且つ屈曲及び旋回可能な操作アームとを備え、
前記操作部は、前記操作アームに対して前記グリップが球状面に沿って移動し且つ姿勢を変えるように３軸周りに回動可能に前記グリップを支持し、
前記操作入力装置は、前記グリップの前記３軸周りの回転量と、前記操作アームの屈折量及び旋回量とに対応する情報を、前記エンドエフェクタの位置及び姿勢を指令する前記指令として出力する
請求項１～７のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項9】

複数の前記収容体と、
前記複数の収容体のそれぞれに隣り合って配置された複数の前記ロボットと、
前記複数のロボットのうちから前記操作入力装置と接続される前記ロボットを指定する入力を受け付け、且つ指定された前記ロボットである指定ロボットの情報を出力する指定装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
前記複数のロボットの動作を制御するように構成され、
前記指定装置から出力される前記指定ロボットの情報に基づき、前記操作入力装置から出力される前記指令に従って、前記指定ロボットを動作させる
請求項１～８のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項10】

前記複数の収容体のそれぞれの前記液状物の表面を撮像する複数の前記撮像装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記複数の撮像装置の動作を制御するように構成され、
前記指定ロボットの情報に基づき、前記指定ロボットに隣り合う前記収容体を撮像可能な前記撮像装置に、前記収容体の前記液状物の表面を撮像させる
請求項９に記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、人が行っていた作業を補助又は代替するロボットが用いられている。特に、過酷な作業環境下でのロボットによる作業の補助及び代替は有用である。例えば、特許文献１は、高温な溶融金属めっき浴の表面上に浮遊するドロスと呼ばれる不純物を除去する除去装置を開示している。この除去装置はロボットを備え、当該ロボットは、ドロスの捕集、めっき浴からの引き上げ及び回収箱への投入を所定のプログラムで自動で行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５－３０２１５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、ロボットは、プログラムに従って、ドロス除去に関連する各動作を所定の順序及び時間で行う。しかしながら、めっき浴の表面上のドロスの分布は、一様でも一定でもなく、例えば、めっきの対象物によっても異なる。このため、自動で同じ動作を繰り返す特許文献１のロボットでは、効率的なドロスの除去が困難である。

【0005】

本開示は、液状物の表面上の浮遊物を効果的に除去するロボットシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るロボットシステムは、ロボットアームと前記ロボットアームの先端のエンドエフェクタとを有し且つ液状物を収容する収容体に隣り合って配置されたロボットと、前記収容体から離れて配置され、前記ロボットへの遠隔操作の入力を受け付け且つ前記遠隔操作に対応して前記ロボットを動作させるための指令を出力する操作入力装置と、前記液状物の表面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された画像を表示する提示装置と、前記ロボットの動作を制御する制御装置とを備え、前記エンドエフェクタは、前記液状物の表面上の浮遊物を移動させることができる構成を有し、前記制御装置は、前記操作入力装置から出力される前記指令に従って、前記収容体から外部へ前記浮遊物を移動させるように、前記ロボットアームに前記エンドエフェクタを移動させることができるように構成される。

【0007】

本開示によれば、液状物の表面上の浮遊物を効果的に除去することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態に係るロボットシステムの構成の一例を示す図

【図2】実施の形態に係るロボットの構成の一例を示す側面図

【図3】実施の形態に係る操作装置の構成の一例を示す斜視図

【図4】図３の操作部を拡大して示す斜視図

【図5】実施の形態に係る制御装置及びその周辺の構成の一例を示すブロック図

【図6】実施の形態に係る制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図

【図7】実施の形態に係るロボットシステムの手動運転での動作の一例を示すフローチャート

【図8】変形例に係るロボットシステム１Ａの構成の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

まず、本開示の各態様例を説明する。本開示の一態様に係るロボットシステムは、ロボットアームと前記ロボットアームの先端のエンドエフェクタとを有し且つ液状物を収容する収容体に隣り合って配置されたロボットと、前記収容体から離れて配置され、前記ロボットへの遠隔操作の入力を受け付け且つ前記遠隔操作に対応して前記ロボットを動作させるための指令を出力する操作入力装置と、前記液状物の表面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された画像を表示する提示装置と、前記ロボットの動作を制御する制御装置とを備え、前記エンドエフェクタは、前記液状物の表面上の浮遊物を移動させることができる構成を有し、前記制御装置は、前記操作入力装置から出力される前記指令に従って、前記収容体から外部へ前記浮遊物を移動させるように、前記ロボットアームに前記エンドエフェクタを移動させることができるように構成される。

【0010】

上記態様によると、ユーザは、ロボットから離れた遠隔位置において、提示装置に写し出される画像を視ることで、液状物の表面上の浮遊物の位置及び状態を認識し、この認識結果に応じた適切な指令を操作入力装置に入力し、ロボットに当該浮遊物を収容体から外部に移動させることができる。例えば、浮遊物が、製鉄工程、製鋼工程又は鋳造工程で溶湯に生じるスラグ等の不純物である場合、溶湯は溶融金属めっき浴よりもはるかに高温であるため、捕集網等を用いたスラグの捕集は困難である。例えば、スラグ等の不純物は、棒状物を用いて絡めとられるように捕集される。ユーザの判断に基づき不純物の状態に対応して動作制御されるロボットは、様々な不純物の効果的な捕集が可能である。よって、液状物の表面上の浮遊物を効果的に除去することが可能になる。

【0011】

本開示の一態様に係るロボットシステムは、前記撮像装置によって撮像された画像を処理する画像処理装置をさらに備え、前記画像処理装置は、前記液状物と前記浮遊物とを差異付ける画像処理を行うように構成され、前記提示装置は、前記撮像装置によって処理された画像を表示してもよい。

【0012】

上記態様によると、ユーザは、提示装置に写し出される画像において液状物の表面上の浮遊物の位置及び状態を視認することが容易になる。よって、ユーザは、浮遊物の状態に応じた適切な指令を操作入力装置に入力することができる。

【0013】

本開示の一態様に係るロボットシステムにおいて、前記画像処理装置は、画像に含まれる画素の輝度値に基づき、前記液状物と前記浮遊物とを差異付ける画像処理を行ってもよい。

【0014】

上記態様によると、例えば、輝度値が高い液状物の場合、又は、液状物の輝度値と浮遊物の輝度値とが近い場合等において、画像上で液状物と浮遊物とを区別して視認することが難しい。しかしながら、輝度値に基づく上記画像処理が行われた処理済みの画像は、液状物と浮遊物との視認による容易な区別を可能にする。例えば、画像処理装置は、閾値以上の輝度値の画素と閾値未満の輝度値の画素とに対して異なる画像処理を行うことによって、液状物と浮遊物とを差異付けもよい。例えば、画像処理は、画素の色、明暗、濃淡及びテクスチャ等を変更する処理であってもよい。

【0015】

本開示の一態様に係るロボットシステムは、前記液状物の表面の温度を検出するセンサをさらに備え、前記画像処理装置は、前記センサによって検出される前記液状物の表面の温度分布に基づき、前記液状物と前記浮遊物とを差異付ける画像処理を行ってもよい。

【0016】

上記態様によると、例えば、液状物の温度と浮遊物の温度とに差異がある場合、温度分布に基づく上記画像処理が行われた処理済みの画像は、液状物と浮遊物との視認による容易な区別を可能にする。例えば、画像処理装置は、様々な温度範囲の画像に対して、温度範囲毎に異なる画像処理を行うことによって、液状物と浮遊物とを差異付けもよい。例えば、画像処理は、画素の色、明暗、濃淡及びテクスチャ等を変更する処理であってもよい。

【0017】

本開示の一態様に係るロボットシステムは、前記エンドエフェクタに作用する力を検出する力検出器をさらに備え、前記操作入力装置は、前記ロボットを手動運転で操作するためにユーザの手から力を受ける操作部と、前記操作部に力を付与する力付与装置とを有し、前記制御装置は、前記力検出器から検出結果を受け取り、前記力検出器によって検出された力に対応する付与力を前記操作部に付与する指令を前記操作入力装置に出力してもよい。

【0018】

上記態様によると、ユーザは、操作部へ加えられる付与力を通じて、エンドエフェクタが受ける力の状態を知覚することができる。例えば、ユーザは、エンドエフェクタが浮遊物に接触しているか否か、エンドエフェクタが浮遊物を保持しているか否か、及び、エンドエフェクタによって保持されている浮遊物の重さ等を知覚することができる。よって、ユーザによるロボットの効果的な操作が可能になる。

【0019】

本開示の一態様に係るロボットシステムにおいて、前記制御装置は、前記力検出器により検出された検出力を減少させた前記付与力を前記操作部に付与する指令を出力し、前記検出力が０超且つ第１閾値以下である場合、前記検出力を第１割合に減少させた力を前記付与力に決定し、前記検出力が前記第１閾値超である場合、前記検出力を第２割合に減少させた力を前記付与力に決定し、前記第２割合は、前記第１割合よりも小さくてもよい。

【0020】

上記態様によると、エンドエフェクタに作用する第１閾値以下の力は、より大きい第１割合に減少され、操作部を介してユーザに伝達される。これにより、ユーザは、エンドエフェクタに作用する比較的小さい力も知覚することができる。例えば、ユーザは、エンドエフェクタが液状物に浸かっているか否か、及び、エンドエフェクタが浮遊物に接触しているか否か等を知覚することができる。

【0021】

本開示の一態様に係るロボットシステムにおいて、前記操作入力装置は、前記ロボットを手動運転で操作するために人の手で握ることができるグリップを有する操作部と、前記操作部を移動可能に支持し且つ屈曲及び旋回可能な操作アームとを備え、前記操作部は、前記操作アームに対して前記グリップが球状面に沿って移動し且つ姿勢を変えるように３軸周りに回動可能に前記グリップを支持し、前記操作入力装置は、前記グリップの前記３軸周りの回転量と、前記操作アームの屈折量及び旋回量とに対応する情報を、前記エンドエフェクタの位置及び姿勢を指令する前記指令として出力してもよい。

【0022】

上記態様によると、グリップの３軸周りの回動量は、エンドエフェクタの姿勢に対応付けることができる。操作アームの屈折量及び旋回量は、エンドエフェクタの位置に対応付けることができる。これにより、ユーザは、グリップを回動させ姿勢を変える操作を入力することでロボットにエンドエフェクタの姿勢を所望の姿勢に移動させることができ、グリップを操作部と共に移動させる操作を入力することでロボットにエンドエフェクタの位置を所望の位置に移動させることができる。さらに、操作アームに対してグリップが球状面に沿って移動し且つ姿勢を変えるように構成されるため、ユーザは、グリップの姿勢を制御しやすく、グリップの姿勢を知覚しやすい。

【0023】

本開示の一態様に係るロボットシステムは、複数の前記収容体と、前記複数の収容体のそれぞれに隣り合って配置された複数の前記ロボットと、前記複数のロボットのうちから前記操作入力装置と接続される前記ロボットを指定する入力を受け付け、且つ指定された前記ロボットである指定ロボットの情報を出力する指定装置とをさらに備え、前記制御装置は、前記複数のロボットの動作を制御するように構成され、前記指定装置から出力される前記指定ロボットの情報に基づき、前記操作入力装置から出力される前記指令に従って、前記指定ロボットを動作させてもよい。

【0024】

上記態様によると、ユーザは、１つの操作入力装置を用いて、複数のロボットの任意のロボットを動作させることができる。例えば、予め決められた順序、又は、収容体における浮遊物の発生状況等に対応した各収容体からの浮遊物の除去が可能である。また、複数のロボットが同時に動作しないため、ロボット間での接触等の干渉の発生が抑えられる。

【0025】

本開示の一態様に係るロボットシステムは、前記複数の収容体のそれぞれの前記液状物の表面を撮像する複数の前記撮像装置をさらに備え、前記制御装置は、前記複数の撮像装置の動作を制御するように構成され、前記指定ロボットの情報に基づき、前記指定ロボットに隣り合う前記収容体を撮像可能な前記撮像装置に、前記収容体の前記液状物の表面を撮像させてもよい。

【0026】

上記態様によると、ユーザは、複数の撮像装置によって撮像された各収容体の液状物の画像を視認することができる。これにより、ユーザは、各収容体の液状物の視認結果に基づき、浮遊物の除去対象の収容体を決定し、当該収容体に配置されたロボットに浮遊物を除去させることができる。

【0027】

（実施の形態）
以下において、本開示の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。また、本明細書及び特許請求の範囲では、「装置」とは、１つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置からなるシステムも意味し得る。

【0028】

［ロボットシステムの構成］
実施の形態に係るロボットシステム１の構成を説明する。図１は、実施の形態に係るロボットシステム１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、ロボットシステム１は、ロボット１０と、操作装置２０と、制御装置３０と、撮像装置４０と、提示装置５０と、入力装置６０とを備える。制御装置３０は、第１制御装置３１及び第２制御装置３２を含む。本実施の形態では、ロボットシステム１は、製鉄工程、製鋼工程又は鋳造工程等において金属の溶融物である溶湯Ｍの表面上に浮遊する浮遊物Ｓを除去する作業を行うとして、以下の説明を行う。浮遊物Ｓの例は、溶湯の処理過程で溶湯に発生するスラグ等の不純物である。

【0029】

本実施の形態では、ロボットシステム１は、マスタースレーブ方式のロボット１０を利用したシステムである。操作装置２０はマスター機を構成し、ロボット１０はスレーブ機を構成する。操作装置２０は、ロボット１０から離れて遠隔に配置され、ロボット１０は、操作装置２０によって遠隔操作される。例えば、ロボット１０及び撮像装置４０は、溶湯Ｍを収容する溶解炉及び精錬炉等の第１収容体Ｃｍが配置される作業場所ＷＰに配置され、操作装置２０、制御装置３０、提示装置５０及び入力装置６０は、第１収容体Ｃｍ内の溶湯Ｍの熱の影響が低減又は遮断された操作室等の操作場所ＯＰに配置されてもよい。操作場所ＯＰは作業場所ＷＰから遮断された場所であってもよい。

【0030】

ロボットシステム１は、手動運転と、自動運転と、手動運転及び自動運転の組み合わせとのうちの少なくとも１つをロボット１０に実行させることができるように構成される。これに限定されないが、本実施の形態では、ロボットシステム１は、手動運転と、手動運転及び自動運転の組み合わせとをロボット１０に実行させることができるように構成される。以下において、ロボット１０に手動運転で動作させる構成を中心に説明する。

【0031】

なお、手動運転では、操作者等のユーザＰは操作装置２０を操作し動作させて指令を入力し、操作装置２０は、操作装置２０に入力されるユーザＰの操作に対応してロボット１０を動作させるための手動指令を制御装置３０に出力し、制御装置３０は、上記操作に対応した動作をロボット１０にさせる。操作装置２０は操作入力装置の一例である。

【0032】

自動運転では、ユーザＰは、ロボット１０の自動運転のための入力を入力装置６０へ与え、入力装置６０は、上記入力に対応してロボット１０を動作させるための自動指令を制御装置３０に出力し、制御装置３０は、所定の情報に従ってロボット１０に自動で動作させる。所定の情報は、ロボット１０の各部の位置、姿勢、状態及びこれらの順序等を含む情報であってもよい。例えば、所定の情報は、予め設定された固定データ、及び、ロボット１０への教示を介して取得される教示データ等であってもよい。入力装置６０は操作入力装置の一例である。

【0033】

手動運転及び自動運転の組み合わせでは、制御装置３０は、ロボット１０に、自動運転での動作と手動運転での動作とを順に実行させる。例えば、ロボット１０が作業のために実行する一連の動作の中に、自動運転での動作と手動運転での動作とが含まれていてもよい。例えば、自動運転から手動運転の切り替えは、一連の動作の進行に対応して制御装置３０によって自動的に行われてもよい。手動運転から自動運転の切り替えは、ユーザＰによって操作装置２０及び入力装置６０等に入力される指令に対応して制御装置３０によって行われてもよい。

【0034】

ロボット１０は、本実施の形態では産業用ロボットである。ロボット１０は、基台１３上に固定して配置されるが、搬送装置等の移動可能な装置に配置され、移動できるように構成されてもよい。本実施の形態では、ロボット１０の基台１３は、作業場所ＷＰにおいて、第１収容体Ｃｍの上部の開口部Ｃｍａの周囲の作業床ＷＦ上で開口部Ｃｍａと隣り合って配置される。また、ロボット１０の動作範囲内には、浮遊物Ｓを回収するための第２収容体Ｃｓが配置されている。つまり、ロボット１０は第２収容体Ｃｓと隣り合って配置される。第２収容体Ｃｓは、作業床ＷＦに直接的に配置されてもよく、作業床ＷＦ上のベルトコンベヤ等の搬送装置の上に配置されてもよい。

【0035】

ロボット１０は、処理の対象物に対して作用を加えるエンドエフェクタ１１と、当該作用を実行するようにエンドエフェクタ１１を動かすロボットアーム１２とを備える。本実施の形態では、エンドエフェクタ１１は、溶湯Ｍの表面上の浮遊物Ｓを掻き寄せること及び浮遊物Ｓを絡みつけることで保持することができるように構成されるとして、以下の説明を行う。

【0036】

ロボットアーム１２は、その先端のエンドエフェクタ１１の位置及び／又は姿勢を変更することができる構成を有すれば、特に限定されないが、本実施の形態では、垂直多関節型ロボットアームである。なお、ロボットアーム１２は、例えば、水平多関節型、極座標型、円筒座標型、直角座標型、又はその他の型式のロボットアームとして構成されてもよい。

【0037】

図２は、実施の形態に係るロボット１０の構成の一例を示す側面図である。図２に示すように、ロボットアーム１２は基台１３に固定される。ロボットアーム１２は、その基部から先端に向かって順に配置されたリンク１２ａ～１２ｆと、リンク１２ａ～１２ｆを順次回転可能に接続する関節ＪＴ１～ＪＴ６と、関節ＪＴ１～ＪＴ６それぞれを回転駆動する駆動装置ＤＲ１～ＤＲ６とを備える。関節ＪＴ１～ＪＴ６は回転関節である。リンク１２ａは関節ＪＴ１を介して基台１３に取り付けられる。リンク１２ｆの先端部はメカニカルインタフェースを構成し、エンドエフェクタ１１と接続される。駆動装置ＤＲ１～ＤＲ６の動作は制御装置３０によって制御される。駆動装置ＤＲ１～ＤＲ６はそれぞれ、電力を動力源とし、これらを駆動する電気モータとしてサーボモータＭ１～Ｍ６(図５参照)を有するが、これに限定されない。さらに、駆動装置ＤＲ１～ＤＲ６はそれぞれ、サーボモータＭ１～Ｍ６又は関節ＪＴ１～ＪＴ６の回転量（例えば、回転角）を検出するエンコーダ等の回転センサＥ１～Ｅ６（図５参照）を有する。駆動装置ＤＲ１～ＤＲ６はそれぞれ、サーボモータＭＡ１～ＭＡ６の電流値を検出する電流センサ（図示略）を有してもよい。なお、ロボットアーム１２の関節の数量は６つに限定されず、７つ以上又は５つ以下であってもよい。

【0038】

例えば、関節ＪＴ１は、リンク１２ａの基端部を基台１３の上面１３ａに、上面１３ａに垂直な鉛直方向の回転軸を中心に回動可能に連結する。関節ＪＴ２は、リンク１２ｂの基端部をリンク１２ａの先端部に、上面１３ａに沿う水平方向の回転軸を中心に回動可能に連結する。関節ＪＴ３は、リンク１２ｃの基端部をリンク１２ｂの先端部に、水平方向の回転軸を中心に回動可能に連結する。関節ＪＴ４は、リンク１２ｄの基端部をリンク１２ｃの先端部に、リンク１２ｃの長手方向である軸心の回転軸を中心に回動可能に連結する。関節ＪＴ５は、リンク１２ｅの基端部をリンク１２ｄの先端部に、リンク１２ｄの回転軸と垂直な方向の回転軸を中心に回動可能に連結する。関節ＪＴ６は、リンク１２ｅの基端部をリンク１２ｆの先端部に、捻じれ回転軸を中心に回動可能に連結する。

【0039】

上記のようなロボットアーム１２は、その動作可能な範囲内において、リンク１２ｆの位置を任意の３次元位置に自在に移動させることができ、リンク１２ｆの姿勢を任意の３次元姿勢に自在に移動させることができる。３次元位置は、３次元空間内での位置であり、例えば、３次元直交座標系での３つの座標軸の座標値等により表され得る。３次元姿勢は、３次元空間内での姿勢であり、例えば、３次元直交座標系での３つの座標軸周りの回転角又はオイラー角等により表され得る。

【0040】

エンドエフェクタ１１は、取付部１１ａと保持部１１ｂと駆動装置１１ｃと力検出器１１ｄとを含む。取付部１１ａは、リンク１２ｆのメカニカルインタフェースと接続されるように構成され、エンドエフェクタ１１をリンク１２ｆに取り付ける。保持部１１ｂは柱状の部材で構成され、保持部１１ｂの基端は取付部１１ａと回動自在に接続される。よって、保持部１１ｂはその基端を中心に回動する。保持部１１ｂは、その先端に、保持部１１ｂが延びる方向Ｄ１と交差する方向Ｄ２に延びる先端部１１ｂａを有する。方向Ｄ２での先端部１１ｂａの長さは、方向Ｄ１での保持部１１ｂの長さよりも大幅に短い。例えば、先端部１１ｂａの形状は、板状、棒状又は楔状の鈎状形状であってもよい。先端部１１ｂａは、方向Ｄ１及びＤ２と交差する方向Ｄ３で幅広に形成されていてもよい。図２では、方向Ｄ１、Ｄ２及び方向Ｄ３は互いに垂直な関係にある。

【0041】

駆動装置１１ｃは、取付部１１ａに配置され、保持部１１ｂの回転軸１１ｂｂを回転駆動する。本実施の形態では、保持部１１ｂの回転軸１１ｂｂの方向は、リンク１２ｆの捻じれ回転軸Ｓ６の方向と垂直な方向であり且つ方向Ｄ３に沿う方向であるが、これに限定されず、例えば、捻じれ回転軸Ｓ６の方向と斜めに交差する方向であってもよい。駆動装置１１ｃは、電力を動力源とし、これらを駆動する電気モータとしてサーボモータＭ７（図５参照）を有するが、これに限定されない。さらに、駆動装置１１ｃは、サーボモータＭ７又は保持部１１ｂの回転量（回転角）を検出する回転センサＥ７（図５参照）を有する。駆動装置１１ｃは、サーボモータＭ７の電流値を検出する電流センサ（図示略）を有してもよい。

【0042】

力検出器１１ｄは、取付部１１ａとリンク１２ｆとの間に配置され、取付部１１ａとリンク１２ｆとの間で作用する力を検出する。力検出器１１ｄは、エンドエフェクタ１１が受ける力を検出することができる。力検出器１１ｄは、力の検出値を示す信号を第１制御装置３１に出力する。本実施の形態では、力検出器１１ｄは、直交する３軸方向の力と、３軸周りの回転力であるモーメントとを含む６軸の力を検出する力センサであるが、これに限定されない。なお、力検出器１１ｄが検出する力は、上記の６軸の力に限定されず、例えば、６軸のうちのいくつかの軸の力であってもよい。

【0043】

第１制御装置３１は、駆動装置１１ｃに保持部１１ｂを回動させて保持部１１ｂの向きを変え、ロボットアーム１２にエンドエフェクタ１１を移動させることで、第１収容体Ｃｍの溶湯Ｍの表面上の浮遊物Ｓの掻き寄せ及び保持をエンドエフェクタ１１にさせることができる。なお、エンドエフェクタ１１の構成は、浮遊物Ｓを移動させることができる構成であればよい。

【0044】

図１に示すように、撮像装置４０は、第１収容体Ｃｍの開口部Ｃｍａを少なくとも撮像するように配置される。本実施の形態では、撮像装置４０は、可視画像であるデジタル画像の動画像を撮像することができる可視カメラを含むが、これに限定されない。撮像装置４０は、例えば第１制御装置３１の指令に従って撮像動作を行い、撮像された画像の信号等を第１制御装置３１に送る。例えば、撮像装置４０は、ロボットアーム１２の傍らにユーザＰが位置する場合にユーザＰが見る開口部Ｃｍａの像と同様の像を写し出すように配置されてもよい。この場合、撮像装置４０は、開口部Ｃｍａの上方に配置され下方へ指向されることが好ましい。しかしながら、ロボットアーム１２には、遮熱のための防護部材が配置される場合があり、防護部材が撮像装置４０に対して開口部Ｃｍａの一部を隠す可能性がある。このため、図１では、撮像装置４０は、開口部Ｃｍａと基台１３との間においてロボットアーム１２の上方に配置され、斜め下方の開口部Ｃｍａへ指向される。

【0045】

なお、１つの開口部Ｃｍａに対して複数の撮像装置４０が配置されてもよい。図１に示す撮像装置４０によって撮像された画像では、斜め上方から視られた開口部Ｃｍａの像が、歪んで写し出される可能性がある。このため、複数の撮像装置４０によって撮像された複数の画像を処理することで、正面から視られた開口部Ｃｍａの像を写し出す画像が、第１制御装置３１等によって生成されてもよい。

【0046】

なお、撮像装置４０は、熱画像カメラを含んでもよい。例えば、熱画像カメラは、放射される赤外線を検出し、赤外線の分布を示す熱画像を生成する赤外線カメラ等であってもよい。撮像装置４０は、撮像された熱画像の信号等を第１制御装置３１に出力する。

【0047】

提示装置５０は、制御装置３０から受け取るロボットシステム１を動作させるための画像及び音声等を、ロボットシステム１のユーザＰに提示する。提示装置５０の例は、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display）及び有機又は無機ＥＬディスプレイ（Electro-Luminescence Display）等であるが、これらに限定されない。提示装置５０は、音声を発するスピーカを備えてもよい。例えば、提示装置５０は、撮像装置４０によって撮像された画像及び当該画像の処理画像を、操作装置２０を操作するユーザＰに提示する。

【0048】

入力装置６０は、種々の情報、データ及び指令等の入力を受け付け、受け付けた情報等を第１制御装置３１に出力する。例えば、入力装置６０は、レバー、ボタン、タッチパネル、ジョイスティック、モーションキャプチャ等の公知の入力手段を備えてもよい。例えば、入力装置６０は、教示装置の１つであるティーチングペンダント等であってもよい。

【0049】

図３は、実施の形態に係る操作装置２０の構成の一例を示す斜視図である。図４は、図３の操作部２３０を拡大して示す斜視図である。図３に示すように、操作装置２０は、支持台２１０と操作アーム２２０と操作部２３０とを備える。支持台２１０は、操作装置２０の配置面上で操作装置２０を支持する台である。支持台２１０は、その上部で操作アーム２２０を支持する。

【0050】

操作アーム２２０は、エンドエフェクタ１１の位置を指令するための操作を受け付ける。操作アーム２２０は多関節アームで構成される。操作アーム２２０は、リンク２２１～２２３と、関節ＪＡ１～ＪＡ３と、駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ３とを備える。関節ＪＡ１～ＪＡ３は回転関節である。なお、関節の数量は３つ以外でもよい。

【0051】

関節ＪＡ１は、リンク２２１の基端部を支持台２１０の上面２１１に、上面２１１と垂直な方向に延びる回転軸ＳＡ１を中心に回転可能に連結する。関節ＪＡ２は、リンク２２２の基端部をリンク２２１の先端部に、回転軸ＳＡ１と垂直な方向に延びる回転軸ＳＡ２を中心に回転可能に連結する。関節ＪＡ３は、リンク２２３の基端部をリンク２２２の先端部に、回転軸ＳＡ２と平行な方向に延びる回転軸ＳＡ３を中心に回転可能に連結する。

【0052】

関節ＪＡ１は、回転軸ＳＡ１を中心とする操作アーム２２０の旋回を可能にする。関節ＪＡ２及びＪＡ３は、回転軸ＳＡ２及びＳＡ３を中心する操作アーム２２０の屈曲を可能にする。操作アーム２２０は、リンク２２３の先端部を３次元空間内の様々な位置に移動させることができる。例えば、リンク２２３の先端部の位置は、関節ＪＡ１の回転量（例えば、回転角）により決まる方位と、関節ＪＡ２及びＪＡ３の回転量（回転角）により決まる仰角及び距離とで表され得る。

【0053】

駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ３はそれぞれ、関節ＪＡ１～ＪＡ３と駆動力を伝達可能に接続される。駆動装置ＤＲＡ１は支持台２１０に配置され、駆動装置ＤＲＡ２及びＤＲＡ３は関節ＪＡ２に隣り合って配置される。駆動装置ＤＲＡ１及びＤＲＡ２はそれぞれ、例えば、減速機等の伝達機構（図示略）を介して関節ＪＡ１及びＪＡ２と接続される。駆動装置ＤＲＡ３は、例えば、減速機、ベルト及びプーリ等の伝達機構（図示略）を介して関節ＪＡ３と接続される。駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ３はそれぞれ、関節ＪＡ１～ＪＡ３と共に動作する。駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ３はそれぞれ、ユーザＰによって関節ＪＡ１～ＪＡ３が動作させられると、同様に動作させられ、駆動力を発生することで、関節ＪＡ１～ＪＡ３に回転力を与えることができる。例えば、駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ３は、操作アーム２２０の先端部を移動させるユーザＰの操作力に対する反力をユーザＰに与えることができる。

【0054】

操作部２３０は、エンドエフェクタ１１の姿勢を指令するための操作を受け付ける。図３及び図４に示すように、操作部２３０は、リンク２３１～２３５と駆動装置ＤＲＡ４～ＤＲＡ６とを備える。リンク２３１は、ユーザＰが握ることができるグリップ２３１ａと、駆動装置ＤＲＡ４と接続される軸部２３１ｂとを有する。グリップ２３１ａは、軸部２３１ｂから離れた位置で外方へ、例えば、操作アーム２２０に対して支持台２１０と反対側に突出する。さらに、リンク２３１は、グリップ２３１ａに入力要素２３１ｃを備える。入力要素２３１ｃは、エンドエフェクタ１１の駆動装置１１ｃを動作させるための指令の入力を受け付ける。本実施の形態では、入力要素２３１ｃは、２つの押しボタンを備えるが、上記機能を有すればその構成は限定されない。一方の押しボタンは、押圧されＯＮ状態となることで、駆動装置１１ｃに保持部１１ｂを一方向に回動させる指令を出力し、押圧が解除されＯＦＦ状態となることで、駆動装置１１ｃに上記回動を停止させる指令を出力する。他方の押しボタンは、ＯＮ状態で駆動装置１１ｃに保持部１１ｂを一方向と反対方向に回動させる指令を出力し、ＯＦＦ状態で駆動装置１１ｃに上記回動を停止させる指令を出力する。

【0055】

リンク２３２は、リンク２３１及び２３４それぞれと接続される接続部２３２ａ及び２３２ｂを有する。第１接続部２３２ａは、リンク２３１の軸部２３１ｂの円筒状の外周面に外側から嵌まり、軸部２３１ｂの外周面上で回転軸ＳＢ１を中心に回動することができる。回転軸ＳＢ１は、軸部２３１ｂの軸心でもある。

【0056】

リンク２３３は、リンク２３１及び２３５それぞれと接続される接続部２３３ａ及び２３３ｂを有する。第１接続部２３３ａは、リンク２３１の軸部２３１ｂの外周面に外側から嵌まり、軸部２３１ｂの外周面上で回転軸ＳＢ１を中心に回動することができる。第１接続部２３３ａは、リンク２３２の第１接続部２３２ａと回転軸ＳＢ１の軸方向で並んで配置される。駆動装置ＤＲＡ４が第１接続部２３３ａに固定される。リンク２３１～２３３は回転軸ＳＢ１を中心に相対的に回動することができる。

【0057】

リンク２３４は、リンク２３２の第２接続部２３２ｂと接続される第１接続部２３４ａと、操作アーム２２０のリンク２２３の先端部と接続される第２接続部２３４ｂとを有する。第１接続部２３４ａは、第２接続部２３２ｂと回転軸ＳＢ２を中心に回動可能に連結される。第２接続部２３４ｂは、プーリで構成され、リンク２２３の先端部と回転軸ＳＢ４を中心に回動可能に連結される。回転軸ＳＢ２の方向は、回転軸ＳＢ１の方向及び回転軸ＳＢ４の方向と斜めに交差する方向である。

【0058】

リンク２３５は、リンク２３３の第２接続部２３３ｂと接続される第１接続部２３５ａと、操作アーム２２０のリンク２２３の先端部と接続される第２接続部２３５ｂとを有する。第１接続部２３５ａは、第２接続部２３３ｂと回転軸ＳＢ３を中心に回動可能に連結される。第２接続部２３５ｂは、プーリで構成され、リンク２２３の先端部と回転軸ＳＢ５を中心に回動可能に連結される。回転軸ＳＢ３の方向は、回転軸ＳＢ１の方向及び回転軸ＳＢ５の方向と斜めに交差する方向である。回転軸ＳＢ５は、回転軸ＳＢ４と平行であり、本実施の形態では、同軸である。さらに、回転軸ＳＢ５は、操作アーム２２０の回転軸ＳＡ３とも平行である。例えば、回転軸ＳＢ２の方向と回転軸ＳＢ３の方向とは、回転軸ＳＢ５の軸方向でリンク２２３の先端部から離れる方向且つ回転軸ＳＢ１の軸方向で第２接続部２３２ｂ及び２３３ｂから離れる方向に頂点を有する鈍角を形成するように、斜めに交差する。

【0059】

よって、グリップ２３１ａは、回転軸ＳＢ１を中心に円周方向ＣＤ１の円周軌道に沿って移動することができる。例えば、グリップ２３１ａは、回転軸ＳＢ１を中心にヨーイング方向に移動することができる。このとき、駆動装置ＤＲＡ４はリンク２３１と共にその駆動軸を回転させる。

【0060】

また、グリップ２３１ａは、回転軸ＳＢ４及びＳＢ５を中心に、円周方向ＣＤ１と交差する方向の円周方向ＣＤ２の円周軌道に沿って移動することができる。例えば、グリップ２３１ａは、回転軸ＳＢ４及びＳＢ５を中心にピッチング方向に移動することができる。このとき、リンク２３４及び２３５の第２接続部２３４ｂ及び２３５ｂは、同じ回動方向に同じ回動量で回動する、つまり同期して回動する。

【0061】

また、グリップ２３１ａは、回転軸ＳＢ２及びＳＢ３を中心に、円周方向ＣＤ１及び円周方向ＣＤ２と交差する方向の円周方向ＣＤ３に回転し姿勢を変えることができる。例えば、グリップ２３１ａは、グリップ２３１ａの軸心を中心に回転することができる。グリップ２３１ａは、回転軸ＳＢ２及びＳＢ３を中心にローリング方向に移動することができる。このとき、リンク２３２及び２３３は、第２接続部２３２ｂ及び２３３ｂを同じ方向に回動させつつ、第１接続部２３２ａ及び２３３ａを互いに反対方向に回動させる。これにより、リンク２３４及び２３５の第２接続部２３４ｂ及び２３５ｂは、互いに反対方向に回動する。よって、第２接続部２３４ｂの回転方向の位相と第２接続部２３５ｂの回転方向の位相との差異が増加又は減少する。

【0062】

上記のような操作部２３０は、グリップ２３１ａを球状面に沿って様々な位置に移動させることができ、当該位置においてグリップ２３１ａの姿勢を変えることができる。例えば、グリップ２３１ａの姿勢は、回転軸ＳＢ１を中心とする回転量（回転角）により決まるヨーイング角と、回転軸ＳＢ４及びＳＢ５を中心とする回転量（回転角）により決まるピッチング角と、回転軸ＳＢ２及びＳＢ３を中心とする回転量（回転角）により決まるローリング角とで表され得る。操作部２３０では、グリップ２３１ａは、リンク２３２及び２３４とリンク２３３及び２３５との平行する２つのリンクの組によって支持される。これに限定されないが、本実施の形態では、ヨーイング回転の中心軸と、ピッチング回転の中心軸と、ローリング回転の中心軸とは、１つの点で互いに垂直に交差する。これにより、グリップ２３１ａは、上記点を中心とする球面に沿って移動することができる。このような操作部２３０の機構は球面パラレルリンク機構を構成する。

【0063】

駆動装置ＤＲＡ４、ＤＲＡ５及びＤＲＡ６はそれぞれ、リンク２３１、２３４及び２３５と駆動力を伝達可能に接続される。駆動装置ＤＲＡ４はリンク２３３に配置され、例えば、減速機等の伝達機構（図示略）を介してリンク２３１の軸部２３１ｂと接続される。駆動装置ＤＲＡ５及びＤＲＡ６は、操作アーム２２０のリンク２２１によって支持される。駆動装置ＤＲＡ５及びＤＲＡ６はそれぞれ、例えば、減速機、プーリ及びベルト等の伝達機構（図示略）を介してリンク２３４及び２３５の第２接続部２３４ｂ及び２３５ｂと接続される。駆動装置ＤＲＡ４～ＤＲＡ６は、リンク２３１、２３４及び２３５と共にそれぞれの駆動軸を回転させる。駆動装置ＤＲＡ４～ＤＲＡ６はそれぞれ、ユーザＰによってグリップ２３１ａを介してリンク２３１、２３４及び２３５が動作させられると、同様に動作させられ、駆動力を発生することで、リンク２３１、２３４及び２３５に回転力を与えることができる。例えば、駆動装置ＤＲＡ４～ＤＲＡ６は、グリップ２３１ａの球状面に沿った移動及び姿勢の移動を行うユーザＰの操作力に対する反力をユーザＰに与えることができる。駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ６は力付与装置の一例である。

【0064】

駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ６はそれぞれ、電力を動力源とし、これらを駆動する電気モータとしてサーボモータＭＡ１～ＭＡ６（図５参照）を有するが、これに限定されない。さらに、駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ３はそれぞれ、関節ＪＡ１～ＪＡ３の回転量（回転角）を検出する回転センサＥＡ１～ＥＡ３（図５参照）を有する。駆動装置ＤＲＡ４～ＤＲＡ６はそれぞれ、リンク２３１、２３４及び２３５の回転量（回転角）を検出する回転センサＥＡ４～ＥＡ６（図５参照）を有する。駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ６はそれぞれ、サーボモータＭＡ１～ＭＡ６の電流値を検出する電流センサ（図示略）を有してもよい。各回転センサＥＡ１～ＥＡ６並びに各電流センサは、検出値を示す信号を第２制御装置３２に出力する。サーボモータＭＡ１～ＭＡ６は、第２制御装置３２から受け取る指令に従って駆動する。

【0065】

図５は、実施の形態に係る制御装置３０及びその周辺の構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、制御装置３０は、第１制御装置３１及び第２制御装置３２を含む。第１制御装置３１は、ロボット１０全体の動作を制御し、第２制御装置３２は、操作装置２０全体の動作を制御する。例えば、第１制御装置３１及び第２制御装置３２は、コンピュータ装置であってもよい。第１制御装置３１は、第２制御装置３２、撮像装置４０、提示装置５０及び入力装置６０と通信可能に接続されている。第２制御装置３２は、第１制御装置３１及び操作装置２０と信可能に接続されている。通信の形式は、有線通信及び無線通信のいかなる通信形式であってもよい。第１制御装置３１は、操作装置２０又は入力装置６０が受け付けた指令に応答してロボット１０を動作させる。第１制御装置３１は、エンドエフェクタ１１が受ける力に対応する反力をグリップ２３１ａに与える等のために、第２制御装置３２に情報等を送信する。第１制御装置３１は、撮像装置４０によって撮像された画像又は当該画像の処理画像等を提示装置５０に出力する。第２制御装置３２は、操作装置２０で受け付けられた情報及び指令等を、第１制御装置３１に出力する。また、第２制御装置３２は、第１制御装置３１から受け取る情報及び指令等に基づき、操作装置２０の駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ６の動作等を制御する。

【0066】

第１制御装置３１は、駆動回路Ｃ１～Ｃ７それぞれを介して、ロボット１０のサーボモータＭ１～Ｍ７（図５では「ＳＭ」と表記）と電気的に接続される。駆動回路Ｃ１～Ｃ７はそれぞれ、第１制御装置３１の指令に従って、サーボモータＭ１～Ｍ７に供給する電流の電流値を調節する。第１制御装置３１は、ロボット１０の回転センサＥ１～Ｅ６（図５では「ＥＮ」と表記）と電気的に接続される。第２制御装置３２は、駆動回路ＣＡ１～ＣＡ６それぞれを介して、操作装置２０のサーボモータＭＡ１～ＭＡ６と電気的に接続される。駆動回路ＣＡ１～ＣＡ６はそれぞれ、第２制御装置３２の指令に従って、サーボモータＭＡ１～ＭＡ６に供給する電流の電流値を調節する。第２制御装置３２は、操作装置２０の回転センサＥＡ１～ＥＡ６と電気的に接続される。第１制御装置３１及び駆動回路Ｃ１～Ｃ７は第１制御ユニット３１０を構成し、第２制御装置３２及び駆動回路ＣＡ１～ＣＡ６は第２制御ユニット３２０を構成する。

【0067】

第１制御装置３１は、プロセッサ及びメモリ等を有する演算器で構成される。演算器は、操作装置２０を含む他の装置との情報、データ及び指令等の送受信を行う。演算器は、各種センサからの検出信号の入力及び各制御対象への制御信号の出力を行う。メモリは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリなどの半導体メモリ、ハードディスク及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置で構成される。例えば、メモリは、演算器が実行するプログラム、及び各種固定データ等を記憶する。

【0068】

演算器の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリ及びＲＯＭ（Read-Only Memory）などの不揮発性メモリ等からなるコンピュータシステム（図示略）により実現されてもよい。演算器の機能の一部又は全部は、ＣＰＵがＲＡＭをワークエリアとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって実現されてもよい。なお、演算器の機能の一部又は全部は、上記コンピュータシステムにより実現されてもよく、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路により実現されてもよく、上記コンピュータシステム及びハードウェア回路の組み合わせにより実現されてもよい。

【0069】

このような第１制御装置３１は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）、システムＬＳＩ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等で構成されてもよい。第１制御装置３１の複数の機能は、個別に１チップ化されることで実現されてもよく、一部又は全てを含むように１チップ化されることで実現されてもよい。また、回路はそれぞれ、汎用的な回路でもよく、専用の回路でもよい。ＬＳＩとして、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続及び／又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブルプロセッサ、又は、特定用途向けに複数の機能の回路が１つにまとめられたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等が利用されてもよい。

【0070】

第２制御装置３２の機能の一部又は全部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなるコンピュータシステム（図示略）により実現されてもよく、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路により実現されてもよく、上記コンピュータシステム及びハードウェア回路の組み合わせにより実現されてもよい。

【0071】

第１制御装置３１及び第２制御装置３２はそれぞれ、単一のコンピュータ装置による集中制御により各処理を実行してもよく、複数のコンピュータ装置の協働による分散制御により各処理を実行してもよい。第１制御装置３１及び第２制御装置３２は、単一のコンピュータ装置に含まれてもよい。

【0072】

［第１制御装置及び第２制御装置の機能的構成］
図６は、実施の形態に係る制御装置３０の機能的構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、第１制御装置３１は、画像処理部３１１と、情報処理部３１２と、動作指令部３１３及び３１４と、動作制御部３１５と、記憶部３１６とを機能的構成要素として含む。第２制御装置３２は、入力処理部３２１と、操作指令部３２２と、動作指令部３２３と、動作制御部３２４とを機能的構成要素として含む。記憶部３１６を除く上記機能的構成要素の機能は、コンピュータシステム及び／又はハードウェア回路によって実現される。記憶部３１６は、メモリによって実現される。上記機能的構成要素の全てが必須ではない。

【0073】

第２制御装置３２の入力処理部３２１は、操作装置２０から情報及び指令等を受け取り処理し、第１制御装置３１及び／又は操作指令部３２２に出力する。例えば、入力処理部３２１は、操作装置２０の回転センサＥＡ１～ＥＡ６の検出値から、グリップ２３１ａの位置、姿勢、位置の移動速度及び姿勢の移動速度等に対応する情報を検出し、操作指令部３２２に出力する。また、入力処理部３２１は、入力要素２３１ｃの２つの押しボタンのＯＮ信号及びＯＦＦ信号から、エンドエフェクタ１１の駆動装置１１ｃに指令される駆動、駆動停止及び駆動方向を表す情報を検出し、操作指令部３２２に出力する。

【0074】

例えば、入力処理部３２１は、回転センサＥＡ１～ＥＡ３の検出値から、操作アーム２２０の関節ＪＡ１の基準点（図示略）に対するグリップ２３１ａの方位、仰角及び距離、並びにこれらの変化速度等を、グリップ２３１ａの位置及びその移動速度に対応する位置姿勢情報として検出する。入力処理部３２１は、回転センサＥＡ４～ＥＡ５の検出値から、グリップ２３１ａのヨーイング角、ピッチング角及びローリング角、並びにこれらの変化速度等を、グリップ２３１ａの姿勢及びその移動速度に対応する位置姿勢情報として検出する。

【0075】

操作指令部３２２は、入力処理部３２１によって検出された位置姿勢情報に基づき、エンドエフェクタ１１の位置、姿勢、位置の移動速度及び姿勢の移動速度等を指令するための操作動作指令を生成し、第１制御装置３１に出力する。操作動作指令は手動指令の一例である。例えば、操作指令部３２２は、操作アーム２２０の関節ＪＡ１の基準点に対するグリップ２３１ａの方位、仰角及び距離、並びにこれらの変化速度等を、上記基準点を原点とする３次元の直交座標系（以下、「操作座標系」とも呼ぶ）の座標値に変換してもよい。操作指令部３２２は、グリップ２３１ａのヨーイング角、ピッチング角及びローリング角、並びにこれらの変化速度等を、グリップ２３１ａが移動する球状面の中心（図示略）を原点とする３次元の直交座標系（以下、「先端座標系」とも呼ぶ）の座標軸周りの回転角及びその変化速度に変換してもよい。先端座標系はリンク２２３の先端部を基準とする座標系である。操作指令部３２２は、上記変換後の指令値を含む操作動作指令を生成してもよい。また、操作指令部３２２は、入力処理部３２１によって検出されたグリップ２３１ａの入力要素２３１ｃの情報に基づき、エンドエフェクタ１１の駆動装置１１ｃに対する駆動、駆動停止及び駆動方向の指令を含む操作動作指令を生成する。

【0076】

なお、グリップ２３１ａの位置及び位置の移動速度は、エンドエフェクタ１１の位置及び位置の移動速度に対応する。グリップ２３１ａの姿勢及び姿勢の移動速度は、エンドエフェクタ１１の姿勢及び姿勢の移動速度に対応する。例えば、操作座標系はロボット座標系と対応付けられ、先端座標系はメカニカルインタフェース座標系（以下、「Ｉ／Ｆ座標系」とも表記する）と対応付けられ得る。ロボット座標系は、ロボットアーム１２の基台１３等に設定された基準点（図示略）を原点とし且つロボット１０を基準とする座標系である。Ｉ／Ｆ座標系は、ロボットアーム１２のリンク１２ｆのメカニカルインタフェース面に設定された基準点（図示略）を原点とし且つメカニカルインタフェース面を基準とする座標系である。ロボット座標系及び操作座標系それぞれを用いて、エンドエフェクタ１１及びグリップ２３１ａの３次元位置が表され得る。Ｉ／Ｆ座標系及び先端座標系それぞれを用いて、エンドエフェクタ１１及びグリップ２３１ａの３次元姿勢が表され得る。

【0077】

動作指令部３２３は、第１制御装置３１から力指令を受け取り、当該力指令に従ってグリップ２３１ａに力を与えるための動作指令を生成し、動作制御部３２４に出力する。動作指令は、グリップ２３１ａに力を与えるように駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ６を駆動させるための指令である。

【0078】

力指令は、エンドエフェクタ１１の力検出器１１ｄの検出値に基づき第１制御装置３１によって生成された指令である。上記力指令は、力検出器１１ｄによって検出された力の大きさ及び方向に対応する大きさ及び方向の力をグリップ２３１ａに付与するための指令である。

【0079】

例えば、上記力指令は、ロボット座標系での力の大きさ及び方向の指令値とＩ／Ｆ座標系での力の大きさ及び方向の指令値とを含んでもよい。動作指令部３２３は、力指令に含まれるロボット座標系及びＩ／Ｆ座標系それぞれでの力の大きさ及び方向の指令値に演算処理をすることで、操作座標系及び先端座標系での力の大きさ及び方向の目標値を検出する。さらに、動作指令部３２３は、操作座標系での上記目標値の力を発生させるための駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ３のサーボモータＭＡ１～ＭＡ３の回転方向、回転量及び回転トルク等と、先端座標系での上記目標値の力を発生させるための駆動装置ＤＲＡ４～ＤＲＡ６のサーボモータＭＡ４～ＭＡ６の回転方向、回転量及び回転トルク等とを演算する。動作指令部３２３は、サーボモータＭＡ１～ＭＡ６の回転方向及び回転量を示す位置指令と、サーボモータＭＡ１～ＭＡ６の回転トルクを示す力指令とを含む動作指令を生成する。動作指令部３２３は、上記指令の生成において、サーボモータＭＡ１～ＭＡ６の回転センサＥＡ１～ＥＡ６及び電流センサ（図示略）等の検出値をフィードバック情報として用いてもよい。

【0080】

ロボット座標系での力の大きさ及び方向の指令値は、エンドエフェクタ１１が受ける直線的な力の大きさ及び方向に対応する。操作座標系での力の大きさ及び方向の目標値は、グリップ２３１ａに与える直線的な力の大きさ及び方向に対応する。Ｉ／Ｆ座標系での力の大きさ及び方向の指令値は、エンドエフェクタ１１が受ける回転力、つまりモーメントの大きさ及び方向に対応する。先端座標系での力の大きさ及び方向の目標値は、グリップ２３１ａに与える回転力（モーメント）の大きさ及び方向に対応する。

【0081】

動作制御部３２４は、動作指令部３２３から受け取る動作指令に従って各サーボモータＭＡ１～ＭＡ６を駆動させるように各サーボモータＭＡ１～ＭＡ６に供給する電流値を決定し、電流の供給を制御する。さらに、動作制御部３２４は、上記制御において、サーボモータＭＡ１～ＭＡ６の回転センサＥＡ１～ＥＡ６及び電流センサ（図示略）等の検出値をフィードバック情報として用いてもよい。このような動作制御部３２４はサーボ制御する。その結果、グリップ２３１ａを操作するユーザＰは、エンドエフェクタ１１が受ける力に対応する力を、操作力に対する反力として知覚する。

【0082】

第１制御装置３１の画像処理部３１１は、撮像装置４０から、撮像された画像データを受け取り、当該画像データを提示装置５０に出力し表示させる。画像処理部３１１は、画像データに画像処理を加えて提示装置５０に出力してもよい。画像処理部３１１は画像処理装置の一例である。

【0083】

例えば、画像処理部３１１は、画像データの各画素の画素値である輝度値に基づき、溶湯Ｍの像と浮遊物Ｓの像とを視覚的等により差異付ける画像処理を、当該画像データに行ってもよい。例えば、画像処理部３１１は、画素の色、明暗、濃淡及びテクスチャ等を変更する処理を行ってもよい。例えば、画像処理部３１１は、閾値以上の輝度値の画素と閾値未満の輝度値の画素とに対して異なる画像処理を行ってもよい。例えば、上記処理は、溶湯Ｍの像が閾値以上の輝度値の画素に対応し、浮遊物Ｓの像が閾値未満の輝度値の画素に対応する場合、閾値未満の輝度値の画素を閾値以上の輝度値の画素よりも視覚的等により目立たせる処理であってもよい。

【0084】

また、作業場所ＷＰに第１収容体Ｃｍ内の溶湯Ｍの表面の温度を検出する温度センサ（図示略）が設けられてもよい。温度センサは、溶湯Ｍの表面から離れた位置で当該表面の温度を検出できることが好ましく、例えば、赤外線センサ等であってもよい。撮像装置４０が熱画像カメラを含む場合、温度センサは熱画像カメラで代替され得る。画像処理部３１１は、温度センサ又は熱画像カメラから、溶湯Ｍの表面の温度分布を示す温度データを受け取り、当該温度データを用いて撮像装置４０の画像データに画像処理を行ってもよい。画像処理部３１１は、温度データに示される温度分布に基づき、溶湯Ｍと浮遊物Ｓとを視覚的等により差異付ける画像処理を行ってもよい。

【0085】

例えば、画像処理部３１１は、温度データに基づき温度分布を表す画像データを生成し、撮像装置４０の画像データ上に重畳表示させる処理を行ってもよい。又は、画像処理部３１１は、温度分布を表す画像データと撮像装置４０の画像データとを並べて表示する処理を行ってもよい。又は、画像処理部３１１は、閾値以上の温度の領域を写し出す画素と、閾値未満の温度の領域を写し出す画素とに対して異なる画像処理を行ってもよい。例えば、上記処理は、溶湯Ｍの像が閾値以上の温度の画素に対応し、浮遊物Ｓの像が閾値未満の温度の画素に対応する場合、画素の色、明暗、濃淡及びテクスチャ等を変更することで、閾値未満の温度の画素を閾値以上の温度の画素よりも視覚的等により目立たせる処理であってもよい。

【0086】

例えば、撮像装置４０が、被写体までの距離を検出することできる画像を撮像するステレオカメラ等を含む場合、画像処理部３１１は、各画素に写し出される被写体までの距離を検出することで、撮像装置４０によって撮像された画像の距離画像及び３次元画像等を生成してもよい。

【0087】

記憶部３１６は、種々の情報の格納つまり記憶することができ、且つ、格納した情報の読み出しを可能にする。例えば、記憶部３１６は、画像処理部３１１が用いる閾値、及び、後述する第２動作指令部３１４が用いる閾値等を記憶する。記憶部３１６は、撮像装置４０によって撮像された画像データ及び画像処理部３１１による処理後の画像データ等を記憶してもよい。記憶部３１６は、第１制御装置３１の各機能を実現するためのプログラムを格納してもよい。記憶部３１６は、ロボット１０に自動運転させるときにプログラムが用いる情報である自動運転情報を記憶してもよい。自動運転情報は、予め設定された固定データ及び教示データ等であってもよい。

【0088】

情報処理部３１２は、第２制御装置３２及び入力装置６０から種々の情報及び指令等を受け取り、対応する機能的構成要素に出力する。例えば、情報処理部３１２は、第２制御装置３２から操作動作指令を受け取り、動作指令部３１３及び３１４に出力する。情報処理部３１２は、入力装置６０から、ロボット１０に実行させる自動運転の動作を指示する指令、及び、自動運転の実行を指示する指令等を受け取り、第１動作指令部３１３に出力する。上記指令は、自動指令の一例である。

【0089】

第１動作指令部３１３は、操作動作指令及び自動指令に従ってロボット１０の動作指令を生成し、動作制御部３１５に出力する。例えば、第１動作指令部３１３は、操作動作指令に含まれる操作座標系での指令値をロボット座標系での指令値に変換する。なお、グリップ２３１ａの動作可能範囲とエンドエフェクタ１１の動作可能範囲とが異なり、グリップ２３１ａの移動量とエンドエフェクタ１１の移動量との間でスケールが異なる。このため、第１動作指令部３１３は、操作座標系での指令値を所定の割合に増大させた指令値をロボット座標系での指令値に変換してもよい。また、第１動作指令部３１３は、操作動作指令に含まれる先端座標系での指令値をＩ／Ｆ座標系での指令値に変換する。このとき、第１動作指令部３１３は、先端座標系での指令値を所定の割合に増大させた指令値をＩ／Ｆ座標系での指令値に変換してもよい。

【0090】

第１動作指令部３１３は、ロボット座標系での指令値及びＩ／Ｆ座標系での指令値に従ってエンドエフェクタ１１を移動させるための、駆動装置ＤＲ１～ＤＲ６のサーボモータＭ１～Ｍ６の回転方向、回転量及び回転トルク等を演算する。また、第１動作指令部３１３は、操作動作指令に含まれるエンドエフェクタ１１への指令に従って駆動装置１１ｃに駆動させるためのサーボモータＭ７の回転方向、回転量及び回転トルク等を演算する。また、第１動作指令部３１３は、自動指令に対応する自動運転情報を記憶部３１６から読み出し、自動運転情報に従って駆動装置ＤＲ１～ＤＲ６及び１１ｃに駆動させるためのサーボモータＭ１～Ｍ７の回転方向、回転量及び回転トルク等を演算する。第１動作指令部３１３は、サーボモータＭ１～Ｍ７の回転方向及び回転量等を位置指令として含む動作指令を生成する。第１動作指令部３１３は、上記指令の生成において、サーボモータＭ１～Ｍ７の回転センサＥ１～Ｅ７等の検出値をフィードバック情報として用いてもよい。

【0091】

ここで、動作指令は、位置指令及び力指令の少なくとも１つを含む。位置指令は、制御対象の位置、姿勢、並びに、位置及び姿勢の速度の目標値のうち、少なくとも位置の目標値を含み、本実施の形態では、全ての目標値を含む。上記位置及びその速度は、３次元空間内の位置及び速度を表し、上記姿勢及びその速度は、３次元空間内の姿勢及び速度を表してもよい。さらに、位置指令は、位置指令の実行時刻を含んでもよい。また、力指令は、制御対象が加える力の大きさ及び方向の目標値のうち、少なくとも力の大きさの目標値を含み、本実施の形態では、両方の目標値を含む。力の方向は、３次元空間内の方向を表してもよい。力指令は、力指令の実行時刻を含んでもよい。本明細書及び特許請求の範囲において、「位置」とは、３次元空間内の位置、位置の速度、姿勢及び姿勢の速度のうちの少なくとも３次元空間内の位置を含むことを意味し得る。

【0092】

動作制御部３１５は、第１動作指令部３１３から受け取る動作指令に従って各サーボモータＭ１～Ｍ７を駆動させるように各サーボモータＭ１～Ｍ７に供給する電流値を決定し、電流の供給を制御する。さらに、動作制御部３１５は、上記制御において、サーボモータＭ１～Ｍ７の回転センサＥ１～Ｅ７及び電流センサ（図示略）並びにエンドエフェクタ１１の力検出器１１ｄ等の検出値をフィードバック情報として用いてもよい。このような動作制御部３１５はサーボ制御する。その結果、例えば、ロボットアーム１２は、操作装置２０のグリップ２３１ａの動きを対応してエンドエフェクタ１１を動作させる。

【0093】

第２動作指令部３１４は、ロボット１０の動作情報を動作制御部３１５から受け取り、当該動作情報を用いて、操作装置２０に対する動作指令を生成し、第２制御装置３２に出力する。上記動作指令は、力指令を含むが、位置指令を含んでもよい。

【0094】

ロボット１０の動作情報は、ロボットアーム１２及びエンドエフェクタ１１の動作データのうちの少なくとも一方を含む。ロボットアーム１２の動作データは、動作時におけるリンク１２ｆのインタフェース面及び／又は関節ＪＴ１～ＪＴ６等の位置等を表す位置データを含む。ロボットアーム１２の動作データは、エンドエフェクタ１１つまりインタフェース面が対象物に加える力を表す力データも含んでもよい。インタフェース面が対象物に加える力は、インタフェース面が対象物から受ける力でもある。エンドエフェクタ１１の動作データは、保持部１１ｂの回動位置を表すデータを含む。位置データは、３次元空間内の位置と３次元空間内の姿勢とを含んでもよい。力データは、力の大きさと３次元空間内の力の方向とを含んでもよい。位置データ及び力データは、各位置及び各力の発生時刻と関連付けられた時系列データであってもよい。

【0095】

また、動作情報は、動作データ以外の情報として、リンク１２ｆのインタフェース面で発生する振動データ、衝撃データ、光データ、音データ、温度データ、湿度データ、気圧などの圧力データ等を含んでもよい。本実施の形態で扱われる動作情報は、少なくとも動作データを含む。

【0096】

第２動作指令部３１４は、動作データに含まれる関節ＪＴ１～ＪＴ６の回転量（回転角）を用いて、リンク１２ｆのインタフェース面の３次元位置及び３次元姿勢を、ロボット座標系で演算する。さらに、第２動作指令部３１４は、インタフェース面の３次元位置及び３次元姿勢から、Ｉ／Ｆ座標系を決定する。第２動作指令部３１４は、動作データに含まれる力検出器１１ｄの６軸の検出値を演算処理することで、ロボット座標系及びＩ／Ｆ座標系での力の指令値を含む動作指令（力指令）を生成する。例えば、第２動作指令部３１４は、力検出器１１ｄの検出値から、ロボット座標系での直線的な力の大きさ及び方向を検出し、Ｉ／Ｆ座標系での回転力の大きさ及び方向を検出する。第２動作指令部３１４は、ロボット座標系での検出値及びＩ／Ｆ座標系での検出値の少なくとも一方を所定の割合に減少させることで、ロボット座標系及びＩ／Ｆ座標系での力の指令値を決定する。

【0097】

なお、第２動作指令部３１４は、ロボット座標系及びＩ／Ｆ座標系での指令値を減少させる場合、指令値の大きさに対応して上記割合を異ならせてもよい。例えば、第２動作指令部３１４は、ロボット座標系での指令値の力の大きさが０超且つ第１閾値以下である場合、当該指令値の力の大きさを第１割合に減少させたものを指令値に決定し、ロボット座標系での指令値の力の大きさが第１閾値超である場合、当該指令値の力の大きさを第２割合に減少させたものを指令値に決定してもよい。なお、第２割合は第１割合よりも小さくてもよい。

【0098】

また、第２動作指令部３１４は、Ｉ／Ｆ座標系での指令値の力の大きさが０超且つ第１閾値以下である場合、当該指令値の力の大きさを第１割合に減少させたものを指令値に決定し、Ｉ／Ｆ座標系での指令値の力の大きさが第１閾値超である場合、当該指令値の力の大きさを第２割合に減少させたものを指令値に決定してもよい。なお、Ｉ／Ｆ座標系とロボット座標系との間で、第１閾値、第１割合及び第２割合は同じ値でなくてもよい。

【0099】

例えば、第１閾値が、エンドエフェクタ１１の保持部１１ｂと浮遊物Ｓとの接触時の力の大きさに対応する値に設定されてもよい。０超且つ第１閾値以下での力は、保持部１１ｂと浮遊物Ｓとの接触及び非接触時の力に対応し、第１閾値超での力は、保持部１１ｂでの浮遊物Ｓの移動、引き上げ及び保持等のときの力に対応する。０超且つ第１閾値以下では減少される割合がより小さいため、決定された指令値は、保持部１１ｂと浮遊物Ｓとの接触の有無をより明確に示すことができる。第１閾値超では減少される割合がより大きいため、決定された指令値は、グリップ２３１ａへの過度な力の付与を抑える。なお、第１割合は、指令値を増加させる割合であってもよい。

【0100】

また、第１閾値よりも大きい第２閾値超では、第２動作指令部３１４は、第２割合よりも小さい第３割合に指令値を減少するように構成されてもよい。これにより、グリップ２３１ａへの過度な力の付与が抑えられる。

【0101】

［ロボットシステムの動作］
実施の形態に係るロボットシステム１の動作を説明する。図７は、実施の形態に係るロボットシステム１の手動運転での動作の一例を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１において、ユーザＰは、ロボットシステム１の入力装置６０に、手動運転によりロボット１０を用いて浮遊物Ｓを除去する作業を開始する指令を入力し、第１制御装置３１は当該指令を受け付ける。

【0102】

次いで、ステップＳ２において、第１制御装置３１は、撮像装置４０に起動させ、第１収容体Ｃｍの溶湯Ｍの表面を撮像させる。第１制御装置３１は、撮像装置４０から受け取る溶湯Ｍの画像を提示装置５０に表示させる。

【0103】

次いで、ステップＳ３において、ユーザＰは、提示装置５０の画像を視認しつつ、操作装置２０のグリップ２３１ａを握り、意図する方向及び姿勢にグリップ２３１ａを移動させる。例えば、ユーザＰは、以下の動作を意図してグリップ２３１ａを操作する。つまり、ロボットアーム１２が、エンドエフェクタ１１の保持部１１ｂにより、溶湯Ｍの表面上の浮遊物Ｓを掻き寄せ、その後、保持部１１ｂを浮遊物Ｓに貫入し且つ軸心周りに回転させ、さらに、保持部１１ｂを引き上げ移動させることで、保持部１１ｂに絡まるように保持された浮遊物Ｓを第２収容体Ｃｓに移動し投入する。

【0104】

次いで、ステップＳ４において、第２制御装置３２は、グリップ２３１ａの移動と共に動作する駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ６の回転センサＥＡ１～ＥＡ６の検出値に基づき、操作動作指令を生成し、第１制御装置３１に出力する。

【0105】

次いで、ステップＳ５において、第１制御装置３１は、操作動作指令を処理することで、エンドエフェクタ１１の位置及び姿勢の指令値を検出する。さらに、第１制御装置３１は、上記指令値に従ってエンドエフェクタ１１を動作させるための、駆動装置ＤＲ１～ＤＲ６のサーボモータＭ１～Ｍ６の動作の指令値を含む動作指令を生成する。

【0106】

次いで、ステップＳ６において、第１制御装置３１は、ロボットアーム１２の動作情報を取得する。さらに、第１制御装置３１は、当該動作情報をフィードバック情報として用いて、動作指令に従ってサーボモータＭ１～Ｍ６に動作させる。つまり、第１制御装置３１は、ロボットアーム１２の各関節ＪＴ１～ＪＴ６を動作させる。

【0107】

次いで、ステップＳ７において、第１制御装置３１は、ロボットアーム１２の動作情報を用いて、操作装置２０に対する力指令（動作指令）を生成し、第２制御装置３２に出力する。上記力指令は、エンドエフェクタ１１の力検出器１１ｄの検出値に対応する力をグリップ２３１ａに与えるための指令である。

【0108】

次いで、ステップＳ８において、第２制御装置３２は、力指令に従ってグリップ２３１ａに力を与えるための駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ６への動作指令を生成し出力する。

【0109】

次いで、ステップＳ９において、第２制御装置３２は、駆動装置ＤＲＡ１～ＤＲＡ６の動作情報を取得する。さらに、第２制御装置３２は、当該動作情報をフィードバック情報として用いて、動作指令に従ってサーボモータＭＡ１～ＭＡ６に動作させる。つまり、第２制御装置３２は、サーボモータＭＡ１～ＭＡ６に、グリップ２３１ａに加えられる操作力に対する反力を発生させる。

【0110】

次いで、ステップＳ１０において、第２制御装置３２は、ユーザＰによって、入力装置６０に作業終了の指令が入力されたか否かを判定し、指令の入力がある場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、一連の処理を終了し、未入力の場合（ステップＳ１０でＮｏ）、ステップＳ３に戻る。

【0111】

ステップＳ１～Ｓ１０によって、ユーザＰは、エンドエフェクタ１１が浮遊物Ｓから受ける力に対応する力をグリップ２３１ａを介して知覚しつつ、グリップ２３１ａを操作してロボット１０に浮遊物Ｓを除去する作業を行わせることができる。

【0112】

（変形例）
実施の形態に係るロボットシステム１は、１つのロボット１０を備え、当該ロボット１０が制御装置３０を介して操作装置２０と接続されていたが、これに限定されない。ロボットシステム１は、複数のロボット１０を備え、複数のロボット１０のうちの１つが選択的に制御装置３０を介して操作装置２０と接続されるように構成されてもよい。

【0113】

図８は、変形例に係るロボットシステム１Ａの構成の一例を示す図である。図８に示すように、ロボットシステム１Ａは、１０のロボット１０と、１つの操作装置２０と、１つの制御装置３０と、１０の撮像装置４０と、１つの提示装置５０と、１つの入力装置６０と、中継装置７０とを備える。ロボット１０及び撮像装置４０はそれぞれ、作業場所ＷＰに配置された１０の第１収容体Ｃｍそれぞれに隣り合って配置される。

【0114】

中継装置７０は、１０のロボット１０及び１０の撮像装置４０と第１制御装置３１とを接続する。中継装置７０は、第１制御装置３１の指令に従って、１つのロボット１０と第１制御装置３１とを通信可能に接続する。中継装置７０は、第１制御装置３１の指令に従って、１つの撮像装置４０と第１制御装置３１とを通信可能に接続する。第１収容体Ｃｍに隣り合うロボット１０及び撮像装置４０は対応付けられ、中継装置７０は、第１制御装置３１の指令に従って、対応付けられた１つのロボット及び１つの撮像装置４０と第１制御装置３１とを通信可能に接続してもよい。中継装置７０は、通信の接続を切り替えることができる回路を含んでもよく、当該回路及びコンピュータシステムを含んでもよい。

【0115】

ユーザＰは、１０の第１収容体Ｃｍのうちから浮遊物Ｓを除去する第１収容体Ｃｍを決定すると、当該第１収容体Ｃｍに対応するロボット１０を指定する指令を入力装置６０に入力する。第１制御装置３１は、入力装置６０から指令を受け取ると、中継装置７０に上記ロボット１０及び上記ロボット１０に対応する撮像装置４０と第１制御装置３１とを接続する指令を出力し、中継装置７０は上記接続を実行する。これにより、上記ロボット１０は、中継装置７０、第１制御装置３１及び第２制御装置３２を介して操作装置２０と接続され、上記撮像装置４０は、第１制御装置３１を介して提示装置５０と接続される。よって、ユーザＰは、１０のロボット１０の中から任意のロボット１０を選択し、操作装置２０を用いて操作することができる。入力装置６０は指定装置の一例である。

【0116】

なお、ロボットシステム１Ａは、複数の操作装置２０と、複数組の制御装置３１及び３２と、複数の提示装置５０と、複数の入力装置６０とをさらに備えてもよい。中継装置７０は、任意の入力装置６０に入力されるロボット１０を指定する指令に従って、当該ロボット１０及び当該ロボット１０に対応する撮像装置４０と、当該入力装置６０において指定された第１制御装置３１とを接続するように構成されてもよい。これにより、任意のロボット１０と任意の操作装置２０との接続が可能になる。

【0117】

また、撮像装置４０は、各ロボット１０に配置されず、１つの撮像装置４０が２つ以上のロボット１０を撮像することができるように構成されてもよい。例えば、撮像装置４０はジンバル等に設置され、撮像方向を変えることができてもよい。第１制御装置３１は、ジンバル等を制御し、撮像装置４０に操作対象のロボットを撮像させてもよい。

【0118】

（その他の実施の形態）
以上、本開示の実施の形態の例について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されない。すなわち、本開示の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。

【0119】

例えば、実施の形態において、ロボット１０が手動運転により、溶湯Ｍの表面上の浮遊物Ｓを第２収容体Ｃｓに移動し投入する一連の動作の全てを行うように、第１制御装置３１の制御が例示されていたが、これに限定されない。例えば、第１制御装置３１は、上記一連の動作の一部又は全てを、自動運転によりロボット１０に実行させるように構成されてもよい。

【0120】

例えば、溶湯Ｍの表面上の浮遊物Ｓの状態は一定ではないため、エンドエフェクタ１１により浮遊物Ｓを掻き寄せ保持する動作は、予め決められた一定の動作ではなく、ユーザＰによる判断に従ったフレキシブルな動作が効果的である。第１制御装置３１は、上記のようなフレキシブルな動作を、ロボット１０に手動運転で実行させ、浮遊物Ｓを保持するエンドエフェクタ１１を第２収容体Ｃｓに移動させる動作のような定常的な動作を、ロボット１０に自動運転で実行させるように構成されてもよい。

【0121】

また、第１制御装置３１は、上記のようなフレキシブルな動作、又は、一連の動作の全てを自動運転によりロボット１０に実行させるように構成されてもよい。この場合、第１制御装置３１は、自動運転にＡＩ（人工知能：Artificial Intelligence）を用いるように構成されてもよい。なお、第１制御装置３１は、定常的な動作の自動運転にＡＩを用いるように構成されてもよい。例えば、エンドエフェクタ１１に保持されている浮遊物Ｓの形状、寸法及び重量は、一定ではないため、保持されている浮遊物Ｓの状態に対応するＡＩによるフレキシブルな動作は効果的である。

【0122】

例えば、ＡＩは、機械学習を行う学習モデルを含んでもよい。例えば、学習モデルは、ニューラルネットワークを含んでもよい。学習モデルの学習データは、手動運転でロボット１０が動作する手動動作の過程で得られるデータ、及び／又は、自動運転中にロボット１０が操作装置２０に入力される手動での操作に従って動作の修正を受けつつ動作する修正動作の過程で得られるデータ等を含んでもよく、他の様々なロボットの手動動作及び／又は修正動作の過程で得られるデータ等を含んでもよい。学習モデルは、教師データを用いて機械学習するモデルであってもよい。

【0123】

例えば、学習モデルは、撮像装置４０によって撮像された溶湯Ｍの表面の画像データ又はその画像処理データを入力データとし、ロボット１０の動作指令に対応する情報を出力データとしてもよい。そして、学習モデルは、ロボット１０の動作データを教師データとしてもよい。学習モデルは、動作データの動作をロボット１０が行う直前に撮像された溶湯Ｍの表面の画像データ又はその画像処理データを入力データとして出力する出力データを、教師データと一致させる又は教師データとの誤差を最小化するように、ニューラルネットワークを調整することで機械学習するように構成されてもよい。画像処理は、浮遊物Ｓを識別するための画像処理であってもよく、例えば、画像処理部３１１に関して例示された画像処理等であってもよい。

【0124】

これにより、学習モデルは、様々なユーザが溶湯Ｍの表面の画像データを視認した結果行った様々な操作を機械学習し、ユーザの熟練した操作が反映された適切な出力データを出力することができる。第１制御装置３１は、溶湯Ｍの表面の画像データに基づき、当該画像データに示される浮遊物Ｓの状態に適切な動作をロボット１０に行わせることができる。

【0125】

又は、学習モデルは、撮像装置４０によって撮像された溶湯Ｍの表面の画像データ又はその画像処理データと力検出器１１ｄの検出値とを入力データとし、ロボット１０の動作指令に対応する情報を出力データとしてもよい。そして、学習モデルは、ロボット１０の動作データを教師データとしてもよい。学習モデルは、動作データの動作をロボット１０が行う直前に撮像された溶湯Ｍの表面の画像データ又はその画像処理データと動作データの動作の直前の力検出器１１ｄの検出値とを入力データとして出力する出力データを、教師データと一致させる又は教師データとの誤差を最小化するように、機械学習するように構成されてもよい。

【0126】

これにより、学習モデルは、様々なユーザが溶湯Ｍの表面の画像データを視認し且つエンドエフェクタ１１が受ける力のフィードバックをグリップ２３１ａを介して知覚した結果行った様々な操作を機械学習し、ユーザの熟練した繊細な操作が反映された適切な出力データを出力することができる。第１制御装置３１は、溶湯Ｍの表面の画像データとエンドエフェクタ１１が受ける力とに基づき、当該画像データに示される浮遊物Ｓの状態及びエンドエフェクタ１１の状態に適切な動作をロボット１０に行わせることができる。

【符号の説明】

【0127】

１，１Ａ ロボットシステム
１０ ロボット
１１ エンドエフェクタ
１１ｄ 力検出器
１２ ロボットアーム
２０ 操作装置
３０ 制御装置
３１ 第１制御装置
３２ 第２制御装置
４０ 撮像装置
５０ 提示装置
３１１ 画像処理部（画像処理装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2024-12-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームと前記ロボットアームの先端のエンドエフェクタとを有し且つ液状物を収容する収容体に隣り合って配置されたロボットと、
前記エンドエフェクタに作用する力を検出する力検出器と、
前記液状物の表面を撮像する撮像装置と、
前記ロボットの動作を制御する制御装置とを備え、
前記エンドエフェクタは、前記液状物の表面上の浮遊物を移動させることができる構成を有し、
前記制御装置は、学習モデルを含み、前記学習モデルの出力データに基づいて前記ロボットに動作させるように構成され、
前記学習モデルは、前記撮像装置によって撮像された前記液状物の表面の画像データ又は当該画像データに画像処理を施した画像処理データと前記力検出器によって検出された力の検出値とを入力データとし、前記ロボットの動作の指令に対応する情報を出力データとする
ロボットシステム。

【請求項2】

前記撮像装置によって撮像された画像を処理する画像処理装置をさらに備え、
前記画像処理装置は、前記液状物と前記浮遊物とを差異付ける画像処理を行うように構成され、
前記学習モデルは、前記画像処理装置によって画像処理を受けた前記液状物の表面の画像処理データと前記力検出器によって検出された力の検出値とを入力データとし、前記ロボットの動作の指令に対応する情報を出力データとする
請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記収容体から離れて配置され、前記ロボットへの操作の入力を受け付け且つ前記操作に対応して前記ロボットを動作させるための指令を出力する操作入力装置をさらに備え、
前記操作入力装置によって出力される指令は、前記ロボットの手動運転のために前記操作入力装置に入力されるユーザの操作に対応して前記ロボットを動作させるための手動指令を含み、
前記制御装置は、前記収容体から外部へ前記浮遊物を移動させる前記ロボットの一連の動作の少なくとも一部の動作を、前記手動指令に従って前記ロボットに実行させる
請求項１又は２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記収容体から離れて配置され、前記ロボットへの操作の入力を受け付け且つ前記操作に対応して前記ロボットを動作させるための指令を出力する操作入力装置を備え、
前記操作入力装置によって出力される指令は、前記ロボットの自動運転のための前記操作入力装置への入力に対応して前記ロボットを動作させるための自動指令を含み、
前記制御装置は、前記収容体から外部へ前記浮遊物を移動させる前記ロボットの一連の動作の少なくとも一部の動作を、前記自動指令に従って前記ロボットに実行させる
請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記学習モデルは、機械学習を行うように構成され、
前記学習モデルが機械学習に用いる学習データは、手動運転で前記ロボットが動作する手動動作の過程で得られる前記ロボットの第１動作データ、自動運転中に前記ロボットが前記操作入力装置に入力される手動での操作に従って動作の修正を受けつつ動作する修正動作の過程で得られる前記ロボットの第２動作データ、又は、前記第１動作データ及び前記第２動作データの両方を含む
請求項３又は４に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記学習モデルは、機械学習を行うように構成され、
前記学習モデルは、前記ロボットの動作時における前記エンドエフェクタの位置データ及び前記エンドエフェクタの作用力データを含む動作データを教師データとし、
前記制御装置は、前記教師データの前記動作データの動作を前記ロボットが行う際に前記撮像装置によって撮像された前記液状物の表面の画像データ又は当該画像データの前記画像処理データと、前記教師データの前記動作データの動作を前記ロボットが行う際に前記力検出器によって検出された力の検出値とを入力データとして、前記学習モデルが出力する出力データを、前記教師データと一致させる又は前記教師データとの誤差を最小化するように、前記学習モデルに機械学習させるように構成される
請求項１から５のいずれか一項に記載のロボットシステム。

【請求項7】

ロボットのエンドエフェクタに作用する力を検出する力検出器によって検出された力の検出値を取得することであって、前記ロボットは、ロボットアームと前記ロボットアームの先端のエンドエフェクタとを有し且つ液状物を収容する収容体に隣り合って配置されることと、
撮像装置によって撮像された前記液状物の表面の画像を取得することと、
学習モデルの出力データに基づいて前記ロボットに動作させることであって、前記学習モデルは、前記液状物の表面の画像データ又は当該画像データに画像処理を施した画像処理データと前記力の検出値とを入力データとし、前記ロボットの動作の指令に対応する情報を出力データとすることとを含む
ロボットの制御方法。