(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-18
(45)【発行日】2022-10-26
(54)【発明の名称】ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法
(51)【国際特許分類】
B25J 3/00 20060101AFI20221019BHJP
【ＦＩ】
B25J3/00 A
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2018240132
(22)【出願日】2018-12-21
(65)【公開番号】P2020099967
(43)【公開日】2020-07-02
【審査請求日】2021-11-12
(73)【特許権者】
【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】特許業務法人 有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】掃部 雅幸
(72)【発明者】
【氏名】笠 秀行
(72)【発明者】
【氏名】藤森 潤
(72)【発明者】
【氏名】木下 博貴
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 大樹
(72)【発明者】
【氏名】志鷹 拓哉
(72)【発明者】
【氏名】清水 開
【審査官】松浦 陽
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／２１２２６５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０００－１５３４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－３４４５０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１３１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１１８２６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－１８３３７９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業端を有するスレーブアームと、前記作業端又は前記作業端に保持したワークに作用する反力の方向及び大きさを検出するスレーブ側力検出部と、前記スレーブアームを駆動するスレーブアーム駆動部と、前記作業端の目標位置を規定するスレーブ動作指令に基づき前記スレーブアーム駆動部を制御するスレーブ側制御部と、を含むスレーブユニットと、操作端を有するマスタアームと、前記操作端に操作者が加えた操作力の方向及び大きさを検出するマスタ側力検出部と、前記マスタアームを駆動するマスタアーム駆動部と、前記操作端の目標位置を規定するマスタ動作指令に基づき前記マスタアーム駆動部を制御するマスタ側制御部と、を含むマスタユニットと、
前記操作力及び前記反力に基づいて前記スレーブ動作指令及び該スレーブ動作指令の前記作業端の移動方向に対応する移動方向に前記操作端を移動させる前記マスタ動作指令を生成するシステム制御部と、を有するロボットシステムであって、
前記システム制御部は、
前記操作力の大きさが所定の第１閾値を超えていないと判定すると、前記操作力及び前記反力に基づいて前記スレーブ動作指令の前記作業端の移動方向に対応する移動方向に前記操作端を移動させる前記マスタ動作指令を生成し、
前記操作力の大きさが所定の前記第１閾値を超えたと判定すると、前記操作力に基づいて前記操作端を前記操作力の方向に移動させる前記マスタ動作指令を生成する、ロボットシステム。
【請求項2】
前記システム制御部は、前記操作力が大きくなるにしたがって、前記操作端の移動速度の変化を大きくするように前記マスタ動作指令を生成する、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項3】
前記システム制御部は、通常動作モード及び報知動作モードを含む複数の動作モードのうち１の該動作モードに設定する動作モード設定部と、前記操作力及び前記反力に基づいて前記スレーブ動作指令を生成するスレーブ動作指令生成部と、前記操作力及び前記反力に基づいて該スレーブ動作指令の前記作業端の移動方向に対応する移動方向に前記操作端を移動させる第１仮マスタ動作指令を生成する第１仮マスタ動作指令生成部と、前記操作力に基づいて第２仮マスタ動作指令を生成する第２仮マスタ動作指令生成部と、前記通常動作モードにおいて前記第１仮マスタ動作指令を前記マスタ動作指令に設定し、前記報知動作モードにおいて前記第２仮マスタ動作指令を前記マスタ動作指令に設定するマスタ動作指令設定部と、を含み、前記動作モード設定部は、前記操作力の大きさが前記第１閾値を超えたと判定すると、前記動作モードを前記報知動作モードに設定する、請求項１又は２に記載のロボットシステム。
【請求項4】
複数の前記動作モードは、更に復帰動作モードを含み、前記システム制御部は、前記第１仮マスタ動作指令が規定する前記操作端の前記目標位置に向けて前記操作端を移動させる第３仮マスタ動作指令を生成する第３仮マスタ動作指令生成部を更に備え、
前記マスタ動作指令設定部は、更に前記復帰動作モードにおいて前記第３仮マスタ動作指令を前記マスタ動作指令に設定し、
前記動作モード設定部は、前記動作モードを前記報知動作モードに設定している状態において前記操作力の大きさが所定の第２閾値以下であると判定すると前記動作モードを前記復帰動作モードに設定する、請求項３に記載のロボットシステム。
【請求項5】
前記動作モード設定部は、前記動作モードを前記復帰動作モードに設定している状態において、前記操作端が前記第１仮マスタ動作指令の前記目標位置に位置したと判定すると、前記動作モードを前記通常動作モードに設定する、請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項6】
前記システム制御部は、前記操作力及び前記反力に基づいて目標速度ベクトルを算出する換算部と、前記操作力に基づいて仮目標速度ベクトルを算出する副換算部と、を含み、前記スレーブ動作指令生成部は、前記目標速度ベクトルに基づいて前記スレーブ動作指令を生成し、
前記第１仮マスタ動作指令生成部は、前記目標速度ベクトルに基づいて前記第１仮マスタ動作指令を生成し、
前記第２仮マスタ動作指令生成部は、前記仮目標速度ベクトルに基づいて前記第２仮マスタ動作指令を生成する、請求項３乃至５の何れか１に記載のロボットシステム。
【請求項7】
作業端を有するスレーブアームと、前記作業端又は前記作業端に保持したワークに作用する反力の方向及び大きさを検出するスレーブ側力検出部と、前記スレーブアームを駆動するスレーブアーム駆動部と、を含むスレーブユニットと、操作端を有するマスタアームと、前記操作端に操作者が加えた操作力の方向及び大きさを検出するマスタ側力検出部と、前記マスタアームを駆動するマスタアーム駆動部と、を含むマスタユニットと、を有するロボットシステムの制御方法であって、
前記操作力及び前記反力に基づいて算出した前記作業端の目標位置に前記作業端を位置させ、
前記操作力の大きさが所定の第１閾値を超えていないと判定すると、前記操作力及び前記反力に基づいて算出され且つ前記スレーブアームの前記作業端の移動方向に対応する移動方向に前記操作端を移動させる前記操作端の目標位置であって、前記スレーブアームの前記作業端の位置に対応する目標位置に前記操作端を位置させ、
前記操作力の大きさが所定の前記第１閾値を超えたと判定すると、前記操作力に基づいて前記操作端を前記操作力の方向に移動させる、ロボットシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来からマスタースレーブマニピュレータとその制御方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【0003】
このマスタースレーブマニピュレータは、力センサの測定した反力があらかじめ設定した力目標値を超えると、作業対象物の法線方向にほぼ一致するようにあらかじめ設定しておいた力制御方向、すなわち、作業対象物に向かう方向及び作業対象物から離れる方向に関しては、スレーブアームをマスターアームの動作に追従するように動作させずに、あらかじめ設定した力目標値と、力センサの測定した反力が一致するように力制御によって動作させるように構成されている。これによって、作業対象物に接触しながら作業を行うマスタースレーブマニピュレータを安定に制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平８－２８１５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献１に記載のマスタースレーブマニピュレータは、例えば硬い作業対象物に接触しているときなどにおいて、スレーブアームを作業対象物に向かう方向に対応する方向にマスタアームを無理に動かそうとして、作業者がマスタアームに過大な負荷をかけてしまうと、力センサやマスタアームが破損するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係るロボットシステムは、作業端を有するスレーブアームと、前記スレーブアームを駆動するスレーブアーム駆動部と、前記作業端の目標位置を規定するスレーブ動作指令に基づき前記スレーブアーム駆動部を制御するスレーブ側制御部と、を含むスレーブユニットと、操作端を有するマスタアームと、前記操作端に操作者が加えた操作力の方向及び大きさを検出するマスタ側力検出部を含むマスタユニットと、前記操作者の知覚によって感知可能な感覚情報を用いて報知を行う報知部と、前記操作端への操作入力に基づいて、前記スレーブ動作指令を生成するスレーブ動作指令生成部を含むシステム制御部と、を有するロボットシステムであって、前記システム制御部は、前記操作力の大きさが所定の閾値を超えると判定すると前記報知部を制御して前記操作者に対する報知を行う。
【0007】
この構成によれば、操作力の大きさが所定の第１閾値を超えたことを操作者に報知することができ、マスタアームに過負荷がかかっていることを操作者に報知することができる。その結果、操作者がマスタアームを破損させてしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【0008】
本発明は、マスタアームの破損を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
ある態様にかかるロボットシステムは、作業端を有するスレーブアームと、前記作業端又は前記作業端に保持したワークに作用する反力の方向及び大きさを検出するスレーブ側力検出部と、前記スレーブアームを駆動するスレーブアーム駆動部と、前記作業端の目標位置を規定するスレーブ動作指令に基づき前記スレーブアーム駆動部を制御するスレーブ側制御部と、を含むスレーブユニットと、操作端を有するマスタアームと、前記操作端に操作者が加えた操作力の方向及び大きさを検出するマスタ側力検出部と、前記マスタアームを駆動するマスタアーム駆動部と、前記操作端の目標位置を規定するマスタ動作指令に基づき前記マスタアーム駆動部を制御するマスタ側制御部と、を含むマスタユニットと、前記操作力及び前記反力に基づいて前記スレーブ動作指令及び該スレーブ動作指令の前記作業端の移動方向に対応する移動方向に前記操作端を移動させる前記マスタ動作指令を生成するシステム制御部と、を有するロボットシステムであって、前記システム制御部は、前記操作力の大きさが所定の第１閾値を超えたと判定すると、前記操作端を前記操作力の方向に移動させるように前記マスタ動作指令を生成する。
【0011】
この構成によれば、操作力の大きさが所定の第１閾値を超えたことをマスタアームを介して操作者に報知することができ、マスタアームに過負荷がかかっていることを操作者に報知することができる。また、操作者が力をかけた方向に操作端が移動することによって、マスタアーム及びマスタ側力検出部にかかる負荷を軽減することができ、マスタアーム及びマスタ側力検出部の破損を防止することができる。その結果、操作者がマスタアームを破損させてしまうことを防止することができる。
【0012】
前記システム制御部は、前記操作力が大きくなるにしたがって、前記操作端の移動速度の変化を大きくするように前記マスタ動作指令を生成してもよい。
【0013】
この構成によれば、操作者に対し、操作力をどの程度弱めたらよいのかを案内することができ、その結果、操作者が操作力を適切に弱めるように誘導することができる。また、操作力の大きさが大きくなればより早く操作端が操作者が力をかけた方向に移動するので、マスタアーム及びマスタ側力検出部にかかる負荷をより適切に軽減することができ、マスタアーム及びマスタ側力検出部の破損をより適切に防止することができる。
【0014】
前記システム制御部は、通常動作モード及び報知動作モードを含む複数の動作モードのうち１の該動作モードに設定する動作モード設定部と、前記操作力及び前記反力に基づいて前記スレーブ動作指令を生成するスレーブ動作指令生成部と、前記操作力及び前記反力に基づいて該スレーブ動作指令の前記作業端の移動方向に対応する移動方向に前記操作端を移動させる第１仮マスタ動作指令を生成する第１仮マスタ動作指令生成部と、前記操作力に基づいて第２仮マスタ動作指令を生成する第２仮マスタ動作指令生成部と、前記通常動作モードにおいて第１仮マスタ動作指令を前記マスタ動作指令に設定し、前記報知動作モードにおいて第２仮マスタ動作指令を前記マスタ動作指令に設定するマスタ動作指令設定部と、を含み、前記動作モード設定部は、前記操作力の大きさが前記第１閾値を超えたと判定すると、前記動作モードを前記報知動作モードに設定してもよい。
【0015】
この構成によれば、通常動作モードから報知動作モードに動作モードを切り替えることによって、操作者への報知をマスタアームを介して適切に行うことができる。また、設定されている動作モードにかかわらず、スレーブアームを停止させたり、検出部が検出した操作力及び反力に基づきスレーブアームの動作を適切に変化させたりすることができる。よって、操作者に報知する際のマスタアームの動作がスレーブアームの動作に影響することを防止することができ、操作者への報知を適切に行うことができる。また、動作モードの切り替えを自動で行うことができるので、システムを保護するための非常停止を避けることができる。
【0016】
複数の前記動作モードは、更に復帰動作モードを含み、前記システム制御部は、前記第１仮マスタ動作指令が規定する前記操作端の前記目標位置に向けて前記操作端を移動させる第３仮マスタ動作指令を生成する第３仮マスタ動作指令生成部を更に備え、前記マスタ動作指令設定部は、更に前記復帰動作モードにおいて前記第３仮マスタ動作指令を前記マスタ動作指令に設定し、前記動作モード設定部は、前記動作モードを前記報知動作モードに設定している状態において前記操作力の大きさが所定の第２閾値以下であると判定すると前記動作モードを前記復帰動作モードに設定してもよい。
【0017】
この構成によれば、操作者への報知を行った後、操作端と作業端とが所定の対応関係をとる位置に向けて操作端を移動させることができる。
【0018】
前記動作モード設定部は、前記動作モードを前記復帰動作モードに設定している状態において、前記操作端が前記第１仮マスタ動作指令の前記目標位置に位置したと判定すると、前記動作モードを前記通常動作モードに設定してもよい。
【0019】
この構成によれば、操作端と作業端とが所定の対応関係をとって同期して動作する状態に復帰させることができる。また、自動で通常動作モードに復帰させることができ、作業の中断を避けることができる。
【0020】
前記システム制御部は、前記操作力及び前記反力に基づいて目標速度ベクトルを算出する換算部と、前記操作力に基づいて仮目標速度ベクトルを算出する副換算部と、を含み、前記スレーブ動作指令生成部は、前記目標速度ベクトルに基づいて前記スレーブ動作指令を生成し、前記第１仮マスタ動作指令生成部は、前記目標速度ベクトルに基づいて前記第１仮マスタ動作指令を生成し、前記第２仮マスタ動作指令生成部は、前記仮目標速度ベクトルに基づいて前記第２仮マスタ動作指令を生成してもよい。
【0021】
この構成によれば、バイラテラル制御方式のロボットシステムにおいて、操作者への報知を適切に行うことができる。
【0022】
他の態様にかかるロボットシステムは、作業端を有するスレーブアームと、前記スレーブアームを駆動するスレーブアーム駆動部と、前記作業端の目標位置を規定するスレーブ動作指令に基づき前記スレーブアーム駆動部を制御するスレーブ側制御部と、を含むスレーブユニットと、操作端を有するマスタアームと、前記操作端に操作者が加えた操作力の方向及び大きさを検出するマスタ側力検出部を含むマスタユニットと、前記操作者の知覚によって感知可能な感覚情報を用いて報知を行う報知部と、前記操作端への操作入力に基づいて、前記スレーブ動作指令を生成するスレーブ動作指令生成部を含むシステム制御部と、を有するロボットシステムであって、前記システム制御部は、前記操作力の大きさが所定の閾値を超えると判定すると前記報知部を制御して前記操作者に対する報知を行う。
【0023】
この構成によれば、操作力の大きさが所定の第１閾値を超えたことを操作者に報知することができ、マスタアームに過負荷がかかっていることを操作者に報知することができる。その結果、操作者がマスタアームを破損させてしまうことを防止することができる。
【0024】
前記システム制御部は、前記操作力が大きくなるにしたがって、前記感覚情報の強度が強くなるように前記報知部を制御する。
【0025】
この構成によれば、操作者に対し、操作力をどの程度弱めたらよいのかを案内することができ、その結果、操作者が操作力を適切に弱めるように誘導することができる。
【0026】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【0027】
【0028】
ロボットシステム１００は、図１及び図２に示すように、スレーブアーム１１がマスタアーム２１の動きをなぞるように動作するマスタースレーブ方式のロボットを含むシステムである。ロボットシステム１００では、スレーブアーム１１の作業領域から離れた位置（作業領域外）にいる操作者Ｐがマスタアーム２１を動かして動作指令をロボットシステム１００に入力することで、スレーブアーム１１が該動作指令に対応した動作を行い、部品の組み付け作業などの特定の作業を行うことができるように構成されている。
【0029】
更に、ロボットシステム１００は、バイラテラル制御方式のロボットシステムであり、制御部がスレーブアーム１１に加えてマスタアーム２１の動作を同期して制御することで、スレーブアーム１１に作用する力をマスタアーム２１を介して操作者Ｐに提示するように構成されている。ロボットシステム１００は、スレーブアーム１１を含むスレーブユニット１と、マスタアーム２１を含むマスタユニット２と、システム制御部３とを備える。
【0030】
［スレーブユニットの構成例］
図１に示すように、スレーブユニット１は、例えば産業用ロボットである。スレーブユニット１は、基部１０と、スレーブアーム１１と、スレーブ側力検出部１２と、スレーブアーム駆動部１３（図２参照）と、スレーブ側制御部１４（図２参照）とを含む。
図１に示すように、スレーブユニット１は、例えば産業用ロボットである。スレーブユニット１は、基部１０と、スレーブアーム１１と、スレーブ側力検出部１２と、スレーブアーム駆動部１３（図２参照）と、スレーブ側制御部１４（図２参照）とを含む。
【0031】
スレーブアーム１１は、例えば、垂直多関節型のロボットアームである。すなわち、基端部から先端部に向かう方向に順次連結される複数のリンクと、隣り合うリンクの一方に対して他方を回動可能に連結する一以上の関節を備える。そして、スレーブアーム１１の先端部が作業端１１ａであり、作業端１１ａにはハンド（エンドエフェクタ）１６が設けられている。基部１０は、例えば床に固定され、スレーブアーム１１を支えている。スレーブアーム１１は、例えば６自由度を有し、作業端１１ａを動作範囲内の任意の位置で任意の姿勢を取らせることができる。
【0032】
ハンド１６は、例えば、ワークＷの保持を行う保持動作及び保持したワークＷの解放を行う解放動作を行うことができるように構成され、例えば部品の組み付け作業を実施する。ハンド１６は、保持動作及び解放動作を行うための図示しないハンド駆動部を含む。なお、ハンド１６は、溶接作業、塗装作業を行うことができるように、当該作業目的に応じた構造であってもよい。
【0033】
スレーブ側力検出部１２は、互いに直交する３つの軸方向に作用する力の大きさ及びこれら３つの軸周りに作用する力のモーメントを検出するセンサであり、スレーブアーム１１の作業端１１ａに配設されている。スレーブ側力検出部１２は互いに直交する３つの軸方向及び軸周りに作用する分力の検出が可能な６軸力覚センサで構成される。これによって、スレーブ側力検出部１２は、スレーブアーム１１の作業端１１ａに保持したワークＷがワークＷを組み付ける対象物Ｔに接触したときに、作業端１１ａ又は作業端１１ａに保持したワークＷに作用する反力ｆｓの方向及び大きさを検出する。検出した反力ｆｓは、システム制御部３に出力される。
【0034】
スレーブアーム駆動部１３は、スレーブアーム１１を駆動する。すなわち、スレーブアーム駆動部１３は、スレーブアーム１１の各関節に設けられたアクチュエータを含み、アクチュエータの駆動によって各関節を動作させることにより、スレーブアーム１１の基端部に対して先端部（作業端１１ａ）及びハンド１６を所定の動作領域内で移動させる。本実施の形態において、例えば、スレーブアーム１１の各関節は回動関節であり、アクチュエータは減速機を備えるサーボモータである。
【0035】
スレーブ側制御部１４は、作業端１１ａの目標位置を規定する位置指令であるスレーブ動作指令ｘｓに基づきスレーブアーム駆動部１３を制御し、スレーブアーム１１を動作させる。スレーブ動作指令ｘｓは、スレーブ座標系における位置指令である。スレーブ側制御部１４は、スレーブ動作指令ｘｓに基づき、各関節のサーボモータの出力軸の回転角を算出し、スレーブアーム１１の各関節のサーボモータに供給する電流を制御してサーボモータの動作を制御し、スレーブアーム１１の姿勢を変更し、これによって、作業端１１ａを目標位置に位置させる。スレーブアーム１１の姿勢の制御は、スレーブアーム１１に設けられた図示しないエンコーダから出力される関節角度に基づいたフィードバック制御によって行われる。
【0036】
［マスタユニットの構成例］
マスタユニット２は、作業領域外に設置され、スレーブアーム１１の動作を遠隔的に制御する。マスタユニット２は、マスタアーム２１と、マスタ側力検出部２２と、マスタアーム駆動部２３（図２参照）と、マスタ側制御部２４（図２参照）とを含む。
マスタユニット２は、作業領域外に設置され、スレーブアーム１１の動作を遠隔的に制御する。マスタユニット２は、マスタアーム２１と、マスタ側力検出部２２と、マスタアーム駆動部２３（図２参照）と、マスタ側制御部２４（図２参照）とを含む。
【0037】
マスタアーム２１は、操作者Ｐが触れて操作して操作者Ｐからスレーブアーム１１に対する動作指令を入力する装置である。マスタアーム２１は、例えば６自由度を有し、操作端２１ａを動作範囲内の任意の位置で任意の姿勢を取らせることができる。操作者Ｐが触れて操作する部位が操作端２１ａを構成し、操作者Ｐは操作端２１ａに力を加えて、スレーブアーム１１に対する動作指令を入力する。
【0038】
マスタ側力検出部２２は、互いに直交する３つの軸方向に作用する力の大きさ及びこれら３つの軸周りに作用する力のモーメントを検出するセンサであり、マスタアーム２１の操作端２１ａに配設されている。マスタ側力検出部２２は互いに直交する３つの軸方向及び軸周りに作用する分力の検出が可能な６軸力覚センサで構成される。これによって、マスタ側力検出部２２は、操作者Ｐの操作端２１ａへの操作入力を検知し、操作者Ｐからスレーブアーム１１に対する動作指令、すなわちマスタアーム２１の操作端２１ａに操作者Ｐが加えた操作力ｆｍの方向及び大きさを検出する。検出した操作力ｆｍは、システム制御部３に出力される。
【0039】
マスタアーム駆動部２３は、マスタアーム２１を駆動する。すなわち、マスタアーム駆動部２３は、マスタアーム２１の各関節に設けられたアクチュエータを含み、アクチュエータの駆動によって各関節を動作させることにより、マスタアーム２１の操作端２１ａを移動させる。本実施の形態において、例えば、アクチュエータは減速機を備えるサーボモータである。
【0040】
マスタ側制御部２４は、操作端２１ａの目標位置を規定する位置指令であるマスタ動作指令ｘｍに基づきマスタアーム駆動部２３を制御し、マスタアーム２１を動作させる。マスタ動作指令ｘｍは、マスタ座標系における位置指令である。マスタ座標系とスレーブ座標系とは対応関係を有しており、座標変換によって、一方の位置指令値に基づいて他方の位置指令値を算出することが可能となっている。マスタ側制御部２４は、マスタ動作指令ｘｍに基づき、マスタアーム２１の各関節のサーボモータの出力軸の回転角を算出し、マスタアーム２１の各関節のサーボモータに供給する電流を制御して各関節のサーボモータの動作を制御し、マスタアーム２１の姿勢を変更し、これによって、操作端２１ａを目標位置に位置させる。マスタアーム２１の姿勢の制御は、マスタアーム２１に設けられた図示しないエンコーダから出力される関節角度に基づいたフィードバック制御によって行われる。
【0041】
［システム制御部の構成例］
システム制御部３は、並列型バイラテラル制御方式によって、スレーブユニット１及びマスタユニット２を制御する。すなわち、システム制御部３は、マスタ側力検出部２２が検出した操作力ｆｍ及びスレーブ側力検出部１２が検出した反力ｆｓに基づいて、位置指令であるスレーブ動作指令ｘｓ及び位置指令であるマスタ動作指令ｘｍを生成する。
システム制御部３は、並列型バイラテラル制御方式によって、スレーブユニット１及びマスタユニット２を制御する。すなわち、システム制御部３は、マスタ側力検出部２２が検出した操作力ｆｍ及びスレーブ側力検出部１２が検出した反力ｆｓに基づいて、位置指令であるスレーブ動作指令ｘｓ及び位置指令であるマスタ動作指令ｘｍを生成する。
【0042】
システム制御部３は、換算部３１と、副換算部３２と、スレーブ動作指令生成部５１と、第１仮マスタ動作指令生成部５２と、第２仮マスタ動作指令生成部５３と、第３仮マスタ動作指令生成部５４と、マスタ動作指令設定部３６と、動作モード設定部３７とを含む。これら換算部３１、副換算部３２、スレーブ動作指令生成部５１、第１仮マスタ動作指令生成部５２、第２仮マスタ動作指令生成部５３、第３仮マスタ動作指令生成部５４、マスタ動作指令設定部３６、及び動作モード設定部３７は、所定の制御プログラムを図示しない演算部が実行することにより実現される機能ブロックである。
【0043】
スレーブ側制御部１４、マスタ側制御部２４及びシステム制御部３に係る上記の演算部は、例えばマイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）などの演算器で構成される。演算部は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。また、システム制御部３は、各種プログラム及びデータを記憶する記憶装置（図示せず）を備えている。また、システム制御部３は、スレーブ側制御部１４及びマスタ側制御部２４を含む単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。
【0044】
換算部３１は、マスタ側力検出部２２が検出した操作力ｆｍ、及びスレーブ側力検出部１２が検出した反力ｆｓの合成力に基づいて、目標速度ベクトルｖｄを算出する。この目標速度ベクトルｖｄは、後述する通り、作業端１１ａ及び操作端２１ａの移動方向及び移動量の大きさを算出するために用いられる。より具体的には、換算部３１は、操作力ｆｍ及び反力ｆｓの差分に基づいて、作業端１１ａ及び操作端２１ａの移動方向及び移動速度を規定する目標速度ベクトルｖｄを例えば以下の式（１）に基づいて算出する。
【数1】
【0045】
式（１）に示すように、換算部３１は、操作力ｆｍ及び反力ｆｓの差分を算出することによって、操作力ｆｍと反力ｆｓとを関係づけ、反力ｆｓを操作力ｆｍに対する反力として取り扱う。そして、目標速度ベクトルｖｄは、操作力ｆｍ及び反力ｆｓの差分に応じた値であり、対象物Ｔへの接触により反力ｆｓがゼロでない場合、通常、目標速度ベクトルｖｄは操作力ｆｍの方向と異なる方向に向かうベクトルとなる。
【0046】
副換算部３２は、マスタ側力検出部２２が検出した操作力ｆｍに基づいて操作端２１ａの移動方向及び移動量の大きさを算出するために用いられる仮目標速度ベクトルｖｄｔを算出する。より具体的には、副換算部３２は、操作力ｆｍに基づいて、操作端２１ａの移動方向及び移動速度を規定する仮目標速度ベクトルｖｄｔを例えば以下の式（２）に基づいて算出する。
【数2】
【0047】
式（２）に示すように、仮目標速度ベクトルｖｄｔは、操作力ｆｍに応じた値であり、目標速度ベクトルｖｄは実質的に操作力ｆｍと同じ方向に向かうベクトルとなる。また、副換算部３２は、反力ｆｓに所定の係数を乗じて反力ｆｓよりも小さい仮反力を設定し、この仮反力と操作力ｆｍに基づいて仮目標速度ベクトルｖｄｔを算出してもよい。
【0048】
スレーブ動作指令生成部５１は、目標速度ベクトルｖｄの値に応じた速度で作業端１１ａを移動させるように、目標速度ベクトルｖｄに基づいて、スレーブ動作指令ｘｓを生成する。スレーブ動作指令ｘｓは、上述の通り、作業端１１ａの目標位置を規定する位置指令である。この目標位置は、目標速度ベクトルｖｄに関して述べた通り、反力ｆｓが実質的にゼロでない場合、通常、操作力ｆｍの方向と異なる方向に設定される。スレーブ動作指令ｘｓはスレーブ側制御部１４に出力され、スレーブ側制御部１４は、このスレーブ動作指令ｘｓに基づきスレーブアーム駆動部１３を制御し、スレーブアーム１１の作業端１１ａはマスタアーム２１の操作端２１ａの動きをなぞるように同期して移動する。
【0049】
第１仮マスタ動作指令生成部５２は、目標速度ベクトルｖｄの値に応じた速度で作業端１１ａを移動させるように、目標速度ベクトルｖｄに基づいて、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１を生成する。第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１は、スレーブ動作指令ｘｓの作業端１１ａの移動方向に対応する移動方向に操作端２１ａを移動させる動作指令であり、操作端２１ａの目標位置を規定する位置指令である。この目標位置は、スレーブ動作指令ｘｓと同様に、反力ｆｓが実質的にゼロでない場合、通常、操作力ｆｍの方向と異なる方向に設定される。
【0050】
本実施の形態においては、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１をスレーブ動作指令ｘｓの作業端１１ａの移動方向に対応する移動方向に操作端２１ａを移動させる動作指令とするために、スレーブ動作指令ｘｓと同様に、目標速度ベクトルｖｄに基づいて、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１を生成する。そして、操作者Ｐから見て、スレーブ動作指令ｘｓの作業端１１ａの移動方向と、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１の操作端２１ａの移動方向とが同じ方向となる（互いに一致する）ように第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１が生成される。
【0051】
第２仮マスタ動作指令生成部５３は、仮目標速度ベクトルｖｄｔの値に応じた速度で作業端１１ａを移動させるように、仮目標速度ベクトルｖｄｔに基づいて第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２を生成する。第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２は、操作端２１ａの目標位置を規定する位置指令である。この目標位置は、仮目標速度ベクトルｖｄｔに関して述べた通り、操作力ｆｍと同じ方向に設定される。
【0052】
第３仮マスタ動作指令生成部５４は、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１が規定する操作端２１ａの目標位置に向けて操作端２１ａを移動させる第３仮マスタ動作指令ｘｍｔ３を生成する。第３仮マスタ動作指令ｘｍｔ３は、操作端２１ａの目標位置を規定する位置指令である。この目標位置は、仮目標速度ベクトルｖｄｔに関して述べた通り、操作力ｆｍと同じ方向に設定される。
【0053】
マスタ動作指令設定部３６は、通常動作モードにおいて第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１をマスタ動作指令ｘｍに設定し、報知動作モードにおいて第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２をマスタ動作指令ｘｍに設定し、復帰動作モードにおいて第３仮マスタ動作指令ｘｍｔ３をマスタ動作指令ｘｍに設定する。マスタ動作指令ｘｍはマスタ側制御部２４に出力される。
【0054】
動作モード設定部３７は、通常動作モード、報知動作モード、及び復帰動作モードを含む複数の動作モードのうち１の動作モードに設定する。
【0055】
したがって、マスタ動作指令設定部３６は、通常動作モードにおいて、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１をマスタ動作指令ｘｍに設定し、マスタ側制御部２４は、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に基づきマスタアーム駆動部２３を制御し、スレーブアーム１１の作業端１１ａに作用する力を、マスタアーム２１の操作端２１ａにおいて操作力ｆｍに抗するように操作端２１ａを動作させることにより、操作端２１ａを介して操作者Ｐに提示する。したがって、操作者Ｐは、作業端１１ａが環境に接触した際の力覚を認識して作業を行うことができるように構成されている。
【0056】
また、マスタ動作指令設定部３６は、報知動作モードにおいて、第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２をマスタ動作指令ｘｍに設定し、マスタ側制御部２４は、第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２に基づきマスタアーム駆動部２３を制御し、操作端２１ａを操作者Ｐが加えた操作力ｆｍの方向に移動させる。
【0057】
更に、マスタ動作指令設定部３６は、復帰動作モードにおいて、第３仮マスタ動作指令ｘｍｔ３をマスタ動作指令ｘｍに設定し、マスタ側制御部２４は、第３仮マスタ動作指令ｘｍｔ３に基づきマスタアーム駆動部２３を制御し、作業端１１ａとの対応関係を回復するように、操作端２１ａを移動させる。
【0058】
なお、スレーブ動作指令生成部５１、第１仮マスタ動作指令生成部５２、第２仮マスタ動作指令生成部５３、及び第３仮マスタ動作指令生成部５４は、現在動作設定されている動作モードに関わらず、動作指令を生成する。
【0059】
［動作例］
次に、ロボットシステム１００の動作例を説明する。
次に、ロボットシステム１００の動作例を説明する。
【0060】
図３は、ロボットシステム１００の動作例を示すフローチャートである。本動作例においては、図１に示すように円筒形に形成され貫通孔Ｗａを有するワークＷと、上下方向に伸延する円柱状のピンであって、貫通孔Ｗａと嵌合可能に形成されている対象物Ｔとを嵌合させて、ワークＷを対象物Ｔに組み付ける作業をロボットシステム１００を用いて行う。ワークＷはスレーブアーム１１のハンド１６に把持されており、対象物Ｔは例えば生産ライン上に位置している。
【0061】
まず、動作モード設定部３７は、操作力ｆｍの大きさが所定の第１閾値ｆｌｉｍ１を超えたか否かを判定する（ステップＳ１）。第１閾値ｆｌｉｍ１は、マスタアーム２１が許容する負荷に基づいて予め設定される値であり、例えばマスタ側力検出部２２が検出可能な最大負荷、マスタ側力検出部２２が破損しない負荷、マスタアーム２１の関節が損傷しない負荷、及びマスタアーム２１のリンクが曲がらない負荷に基づいて設定される値である。マスタアーム２１に操作力ｆｍが加えられていない初期状態においては、操作力ｆｍはゼロであるので、動作モード設定部３７は、操作力ｆｍの大きさが所定の第１閾値ｆｌｉｍ１を超えていないと判定し（ステップＳ１においてＮｏ）、動作モードを通常動作モードに設定する（ステップＳ２）。
【0062】
そして、この初期状態において、スレーブアーム１１が対象物Ｔ等の環境に接触していないのであれば反力ｆｓもゼロとなり、操作力ｆｍと反力ｆｓとの差分もゼロとなる。したがって、換算部３１が算出する目標速度ベクトルｖｄはゼロとなり、目標速度ベクトルｖｄに基づいてスレーブ動作指令生成部５１が生成したスレーブ動作指令ｘｓに係る位置指令値は変化しない。よって、スレーブ側制御部１４は、スレーブアーム１１の現在の姿勢を維持する。また、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に係る位置指令値も変化せず、通常動作モードにおいて、マスタ側制御部２４は、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に基づいてマスタアーム２１の現在の姿勢を維持する。そして、動作モード設定部３７は、再度ステップＳ１に係る判定を実行する。
【0063】
次に、操作者ＰがワークＷを対象物Ｔに近づける方向、すなわちマスタアーム２１の操作端２１ａに下方に向かう操作力ｆｍを加えると、換算部３１は、式（１）に基づき、操作力ｆｍに応じた大きさを有する下方向の目標速度ベクトルｖｄを算出する。なお、ワークＷが対象物Ｔに接触していない状態においては、反力ｆｓはゼロである。
【0064】
次に、スレーブ動作指令生成部５１は、目標速度ベクトルｖｄに基づいてスレーブ動作指令ｘｓを生成し、スレーブアーム１１の作業端１１ａの目標位置を現在位置の下方に設定する。スレーブ側制御部１４は、スレーブ動作指令ｘｓに基づき、作業端１１ａが下方に移動するようにスレーブアーム１１の姿勢を変化させる。
【0065】
また、第１仮マスタ動作指令生成部５２は、目標速度ベクトルｖｄに基づいて第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１を生成し、マスタアーム２１の操作端２１ａの目標位置を現在位置の下方の位置に更新する。操作力ｆｍの大きさが所定の第１閾値ｆｌｉｍ１を超えないときは、動作モードが通常動作モードに設定された状態が維持され、マスタ側制御部２４は、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に基づき、操作端２１ａが目標位置に向かって下方に移動するようにマスタアーム２１の姿勢を変化させる。
【0066】
このように、操作力ｆｍの大きさが所定の第１閾値ｆｌｉｍ１を超えないとき、スレーブアーム１１の作業端１１ａ及びマスタアーム２１の操作端２１ａは、同時に同じ方向に移動するように構成されている。これによって、操作者Ｐは、操作者Ｐがマスタアーム２１の操作端２１ａを動かすことによって、スレーブアーム１１の作業端１１ａがマスタアーム２１の操作端２１ａの動きをなぞるように動作するような感覚を得られる。
【0067】
そして、スレーブアーム１１の作業端１１ａが下方に移動することにより、ワークＷが対象物Ｔの上端に接触し、ワークＷが対象物Ｔに押し付けられると、押し付ける力の大きさに応じた反力ｆｓがスレーブ側力検出部１２により検出される。そして、この状態から操作者Ｐが操作端２１ａに下方に強い操作力ｆｍを加えても操作力ｆｍに比例して反力ｆｓが増大し、操作力ｆｍと反力ｆｓの差分が実質的に０となり、換算部３１が算出する目標速度ベクトルｖｄはゼロベクトルとなる。
【0068】
このとき、スレーブ動作指令生成部５１は、設定されている動作モードに関わらず、ゼロベクトルである目標速度ベクトルｖｄに基づいてスレーブ動作指令ｘｓを生成し、スレーブアーム１１の作業端１１ａの目標位置を現在位置と実質的に同じ位置に設定する。スレーブ側制御部１４は、スレーブ動作指令ｘｓに基づき、スレーブアーム１１の現在の姿勢を維持する。
【0069】
また、第１仮マスタ動作指令生成部５２も、ゼロベクトルである目標速度ベクトルｖｄに基づいて第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１を生成し、マスタアーム２１の操作端２１ａの目標位置を現在位置と実質的に同じ位置に設定する。そして、通常動作モードにおいて、マスタ側制御部２４は、第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に基づいてマスタアーム２１の現在の姿勢を維持し、マスタアーム２１の操作端２１ａにおいて操作力ｆｍに抗するように操作端２１ａを動作させる。これによって、スレーブアーム１１の作業端１１ａに作用する反力ｆｓを、操作端２１ａを介して操作者Ｐに提示することができる。したがって、操作者Ｐは、作業端１１ａが環境に接触した際には反力ｆｓを操作者Ｐの力覚を通じて認識して作業を行うことができるように構成されている。この作業は、例えば、ワークＷを対象物Ｔに押し付けながら反力が働く方向と直行する方向に移動させ、貫通孔Ｗａと対象物Ｔが嵌合する位置を探る作業であり、操作者Ｐは反力ｆｓが働く方向を認識することによって対象物Ｔが嵌合する位置を探る方向、すなわち反力ｆｓと直交する方向を認識することができ、作業を効率よく行うことができる。
【0070】
このとき、操作者Ｐがマスタアーム２１の操作端２１ａに下方に向かう操作力ｆｍを無理に加える等の操作によって、動作モード設定部３７は、操作力ｆｍの大きさが第１閾値ｆｌｉｍ１を超えたと判定すると（ステップＳ１においてＹｅｓ）、動作モードを報知動作モードに設定する（ステップＳ３）。これによって、マスタ動作指令設定部３６が、第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２をマスタ動作指令ｘｍに設定し、操作端２１ａを操作力ｆｍの方向に移動させるようにマスタ動作指令ｘｍが生成される。
【0071】
上述の通り、第２仮マスタ動作指令生成部５３は、副換算部３２が算出した仮目標速度ベクトルｖｄｔに基づいて第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２を生成する。したがって、動作モードが報知動作モードに設定された状態において、マスタ側制御部２４は、第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２に基づいてマスタアーム２１の操作端２１ａが目標位置に向かって下方に移動するようにマスタアーム２１の姿勢を変化させる。
【0072】
また、上述の通り、仮目標速度ベクトルｖｄｔは、マスタ側力検出部２２が検出した操作力ｆｍに応じた大きさと向きを有する速度ベクトルであるので、操作者Ｐが操作端２１ａに下方に強い操作力ｆｍを加えている状態において仮目標速度ベクトルｖｄｔは、大きさが大きい下向きのベクトルとなる。したがって、第２仮マスタ動作指令ｘｍｔ２の目標位置は、現在位置の下方に大きく離れた位置となる。したがって、マスタ側制御部２４は、操作力ｆｍの大きさが所定の第１閾値ｆｌｉｍ１を超えるまでは操作端２１ａを移動させず、その後、操作力ｆｍの大きさが所定の第１閾値ｆｌｉｍ１を超えると、急に操作端２１ａが下方に移動するように構成されている。すなわち、操作端２１ａの動作が急に変化するように構成されている。これによって、操作力ｆｍの大きさが所定の第１閾値ｆｌｉｍ１を超えたことを操作者Ｐに報知することができる。また、操作者Ｐが力をかけた方向に操作端２１ａが移動することによって、マスタアーム２１及びマスタ側力検出部２２にかかる負荷を軽減することができ、マスタアーム２１及びマスタ側力検出部２２の破損を防止することができる。
【0073】
そして、操作者Ｐが力をかけた方向に操作端２１ａが急に移動し、操作端２１ａの動作が急に変化するように構成されているため、操作者Ｐに驚きを与えることができ、その結果、操作者Ｐが操作力ｆｍを弱めるように誘導することができる。
【0074】
また、操作力ｆｍの大きさ（又は操作力ｆｍの第１閾値ｆｌｉｍ１からの超過量）が大きくなるにしたがって、仮目標速度ベクトルｖｄｔの大きさは大きくなり、その結果、操作端２１ａの移動速度の変化が大きくなるようにマスタ動作指令ｘｍが生成されるので、操作者Ｐに対し、操作力ｆｍをどの程度弱めたらよいのかを案内することができる。また、過大な操作力ｆｍの大きさに応じた驚きを操作者Ｐに与えることができる。その結果、操作者Ｐが操作力ｆｍを適切に弱めるように誘導することができる。また、操作力ｆｍの大きさが大きくなればより早く操作者Ｐが力をかけた方向に操作端２１ａが移動する。したがって、マスタアーム２１及びマスタ側力検出部２２にかかる負荷をより適切に軽減することができ、マスタアーム２１及びマスタ側力検出部２２の破損をより適切に防止することができる。更に、通常動作モードから報知動作モードへの切り替えを自動で行うことができるので、ロボットシステム１００を保護するための非常停止を避けることができる。
【0075】
なお、本実施の形態においては、操作力ｆｍの大きさが大きくなるにしたがって、操作端２１ａの移動速度を大きくするようにマスタ動作指令ｘｍが生成されるように構成したが、これに限られるものではない。これに代えて、操作力大きさの単位時間あたりの変化量が大きくなるにしたがって、操作端２１ａの移動速度を大きくするようにマスタ動作指令ｘｍが生成されるように構成してもよい。
【0076】
なお、スレーブ側制御部１４は、設定されている動作モードに関わらず、操作力ｆｍ及び反力ｆｓに基づいてスレーブアーム１１を制御するよう構成されているので、操作者Ｐが操作力ｆｍを弱めると、式（１）に基づき目標速度ベクトルｖｄは上方向のベクトルとなり、スレーブ側制御部１４はスレーブアーム１１を対象物Ｔへの押し付け力を緩和するように制御する。なお、動作モードが通常動作モード以外の動作モードに設定されているときは、スレーブアーム１１の動作を停止させてもよい。
【0077】
そして、動作モード設定部３７は、ステップＳ３において報知動作モードに設定すると、次に、操作力ｆｍの大きさが第２閾値ｆｌｉｍ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。第２閾値ｆｌｉｍ２は、第１閾値ｆｌｉｍ１以下の値をとるように予め設定された値である。
【0078】
そして、動作モード設定部３７は、操作力ｆｍの大きさが第２閾値ｆｌｉｍ２を超えていると判定している間（ステップＳ４においてＮｏ）、繰り返し操作力ｆｍの大きさが第２閾値ｆｌｉｍ２を超えたか否かを判定する。
【0079】
そして、操作者Ｐが操作力ｆｍを弱めることによって操作力ｆｍが第２閾値ｆｌｉｍ２以下になると、動作モード設定部３７は、操作力ｆｍの大きさが第２閾値ｆｌｉｍ２以下であると判定し（ステップＳ４においてＹｅｓ）、動作モードを復帰動作モードに設定する（ステップＳ５）。
【0080】
上述の通り、第３仮マスタ動作指令生成部５４は、操作端２１ａの現在位置及び第１仮マスタ動作指令生成部５２が生成した第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に基づいて第３仮マスタ動作指令ｘｍｔ３を生成する。したがって、動作モードが復帰動作モードに設定された状態において、マスタ側制御部２４は、第３仮マスタ動作指令ｘｍｔ３に基づいてマスタアーム２１の操作端２１ａを第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１の目標位置に向けて移動させる。
【0081】
次に、動作モード設定部３７は、操作端２１ａが、第１仮マスタ動作指令生成部５２が生成した第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に係る目標位置に位置したか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定は、操作端２１ａの現在位置と第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１の目標位置とが等しいか否かによって行う。そして、動作モード設定部３７は、操作端２１ａが第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に係る目標位置に位置していないと判定すると（ステップＳ６においてＮｏ）、再びステップＳ５を実行し、復帰動作モードに設定された状態を維持する。
【0082】
そして、動作モード設定部３７は、操作端２１ａが第１仮マスタ動作指令ｘｍｔ１に係る目標位置に位置したと判定すると、ステップＳ２を実行し、動作モードを通常動作モードに設定し、復帰させる。これによって、再びスレーブアーム１１の作業端１１ａ及びマスタアーム２１の操作端２１ａが同時に同じ方向に移動するように構成される。また、自動で通常動作モードに復帰させることができ、作業の中断を避けることができる。
【0083】
以上に説明したように、ロボットシステム１００は、動作モード設定部３７が操作力ｆｍの大きさが第１閾値ｆｌｉｍ１を超えたと判定すると、動作モードを報知動作モードに設定し、操作端２１ａを操作力ｆｍの方向に移動させるようにマスタ動作指令ｘｍが生成されるので、マスタアーム２１に過負荷がかかっていることを操作者Ｐに報知することができる。また、マスタアーム２１にかかる負荷を逃がすようにマスタアーム２１を動作させることができる。これによって、マスタアーム２１の破損を防止することができる。
【0084】
（実施の形態２）
以下では実施の形態２の構成、動作について、実施の形態１との相違点を中心に述べる。図４は、実施の形態２にかかるロボットシステム２００の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
以下では実施の形態２の構成、動作について、実施の形態１との相違点を中心に述べる。図４は、実施の形態２にかかるロボットシステム２００の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
【0085】
本実施の形態において、ロボットシステム２００は、操作者Ｐの知覚によって感知可能な感覚情報を用いて報知を行う報知部２０４を更に備える。操作者Ｐの知覚とは、例えば、触覚、力覚、聴覚、嗅覚、及び視覚の少なくとも何れか１の感覚である。また、報知部２０４として、バイブレータ、スピーカー、ディスプレイ、又は信号灯が例示される。また、本実施の形態において、システム制御部３は、報知部制御部２３１を更に含む。報知部制御部２３１は、所定の制御プログラムを図示しない演算部が実行することにより実現される機能ブロックである。なお、図４においては、副換算部３２、第２仮マスタ動作指令生成部５３、及び第３仮マスタ動作指令生成部５４を図示していないが、これらの機能ブロックを含んでいてもよい。
【0086】
報知部制御部２３１は、報知動作モードにおいて、報知部２０４を制御して操作者Ｐに対する報知を行う。これによって、操作力ｆｍの大きさが所定の第１閾値ｆｌｉｍ１を超えたことを操作者Ｐに報知することができる。
【0087】
また、報知部制御部２３１は、操作力ｆｍが大きくなるにしたがって、感覚情報の強度が強くなるように報知部２０４を制御する。感覚情報の強度が強くなるように報知部２０４を制御するとは、例えば、音量を大きくする、輝度を大きくする、表示部における表示領域を大きくすることである。これによって、過大な操作力ｆｍの大きさに応じた驚きを操作者Ｐに与え、その結果、操作者Ｐが操作力ｆｍを適切に弱めるように誘導することができる。
【0088】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【符号の説明】
【0089】
Ｗ ワーク
Ｔ 対象物
Ｐ 操作者
ｘｓ スレーブ動作指令
ｘｍ マスタ動作指令
ｆｓ 反力
ｆｍ 操作力
ｆｌｉｍ１ 第１閾値
１ スレーブユニット
２ マスタユニット
３ システム制御部
１１ａ 作業端
１１ スレーブアーム
１２ スレーブ側力検出部
１３ スレーブアーム駆動部
１４ スレーブ側制御部
２１ マスタアーム
２１ａ 操作端
２２ マスタ側力検出部
２３ マスタアーム駆動部
２４ マスタ側制御部
１００ ロボットシステム
Ｔ 対象物
Ｐ 操作者
ｘｓ スレーブ動作指令
ｘｍ マスタ動作指令
ｆｓ 反力
ｆｍ 操作力
ｆｌｉｍ１ 第１閾値
１ スレーブユニット
２ マスタユニット
３ システム制御部
１１ａ 作業端
１１ スレーブアーム
１２ スレーブ側力検出部
１３ スレーブアーム駆動部
１４ スレーブ側制御部
２１ マスタアーム
２１ａ 操作端
２２ マスタ側力検出部
２３ マスタアーム駆動部
２４ マスタ側制御部
１００ ロボットシステム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】