(57)【要約】【課題】操作を行う方向によって操作性が低下してしまうことのないボタンスイッチを得ること。【解決手段】ボタンスイッチ１０は、連続的若しくは段階的に曲がる筒面を有する筒状又は筒面を３６０°未満の中心角で切り取った形状である圧力分布センサ１１と、圧力分布センサ１１の外周面に沿って環状に配置されたガイドレール１２と、ガイドレール１２の上をスライド可能に設置されて圧力分布センサ１１の外周側に被せられた筒状である回転部１３と、回転部１３の外周側に設置されたボタン１４と、回転部１３の内周側に設置され、ボタン１４の押下により位置が変位し、圧力分布センサ１１と接する突起部１５と、圧力分布センサ１１に接続された制御部１６とを備え、制御部１６は、ボタン１４が押下された際に、突起部１５が圧力分布センサ１１に接する際の圧力分布形状に基づいて、ボタン１４が押下されたことを検出する。【選択図】図３
2020009592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的若しくは段階的に曲がる筒面を有する筒状又は前記筒面を３６０°未満の中心角で切り取った形状である圧力分布センサと、
前記圧力分布センサの外周面に沿って環状に配置されたガイドレールと、
前記ガイドレールの上をスライド可能に設置されて前記圧力分布センサの外周側に被せられた筒状である回転部と、
前記回転部の外周側に設置されたボタンと、
前記回転部の内周側に設置され、前記ボタンの押下により位置が変位し、前記圧力分布センサと接する突起部と、
前記圧力分布センサに接続された制御部とを備え、
前記制御部は、前記ボタンが押下された際に、前記突起部が前記圧力分布センサに接する際の圧力分布形状に基づいて、前記ボタンが押下されたことを検出することを特徴とするボタンスイッチ。
【請求項２】
前記ボタンを複数有し、
前記突起部の構造は、ボタンごとに固有であることを特徴とする請求項１に記載のボタンスイッチ。
【請求項３】
前記回転部は可撓性を有しており、
前記ボタンを複数有し、
複数の前記ボタンの前記突起部は、各々複数の突起で形成されており、
前記制御部は、複数の前記ボタンのいずれかが押下された際に、押下された前記ボタンに隣接する前記ボタンの前記突起の一部が前記圧力分布センサに接触することによって前記圧力分布センサにおいて発生する圧力分布形状に基づいて、押下された前記ボタンを特定することを特徴とする請求項１又は２に記載のボタンスイッチ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のボタンスイッチが、ロボットアームに設置されたことを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押下操作を検出するボタンを備えたボタンスイッチ及びロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械は、一般に操作用のスイッチを備えている。また、機械の中には、可動部分を備え、稼働中に姿勢が変化するものがある。稼働中に姿勢が変化する機械は、産業用のロボットが例示される。
【０００３】
特許文献１には、稼働中に姿勢が変化する部分にダイレクトティーチング用のボタンスイッチが設置されたロボットが開示されている。特許文献１に開示されるように、ダイレクトティーチング用のボタンスイッチは、押下操作を検出するボタンの位置が固定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０７４６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロボットの手先部分は、ロボットの稼働中に多様な姿勢を取りうるが、操作者は安全面からロボットにアクセスできる方向が制限されることがある。特許文献１に開示されるロボットのボタンスイッチは、ボタンの位置が固定されているため、操作者はボタンを押下するために不自然な姿勢を取らざるを得なかったり、ボタンを視認できず操作を行えなかったりすることがある。また、ロボットにアクセスできる方向に制限がない場合でも、ユーザがいる方向と逆側にボタンが位置していると、ボタンを視認するために回り込む必要がある。すなわち、特許文献１に開示されるロボットのボタンスイッチは、特定の方向以外の方向から操作を行う場合に操作性が低くなってしまう。
【０００６】
上記のように、ボタンスイッチは、稼働中に姿勢が変化する機械に設置すると、操作を行う方向によって操作性が低下してしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操作を行う方向によって操作性が低下してしまうことのないボタンスイッチを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、連続的若しくは段階的に曲がる筒面を有する筒状又は筒面を３６０°未満の中心角で切り取った形状である圧力分布センサと、圧力分布センサの外周面に沿って環状に配置されたガイドレールと、ガイドレールの上をスライド可能に設置されて圧力分布センサの外周側に被せられた筒状である回転部と、回転部の外周側に設置されたボタンと、回転部の内周側に設置され、ボタンの押下により位置が変位し、圧力分布センサと接する突起部と、圧力分布センサに接続された制御部とを備える。制御部は、ボタンが押下された際に、突起部が圧力分布センサに接する際の圧力分布形状に基づいて、ボタンが押下されたことを検出する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、操作を行う方向によって操作性が低下してしまうことがなくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るボタンスイッチを備えたロボットの斜視図
【図２】実施の形態１に係るボタンスイッチの斜視図
【図３】実施の形態１に係るボタンスイッチの構造を示す図
【図４】実施の形態１に係るボタンスイッチの突起部を示す図
【図５】実施の形態１に係るボタンスイッチの突起部を示す図
【図６】実施の形態１に係るボタンスイッチの突起部を示す図
【図７】実施の形態１に係るボタンスイッチの圧力分布センサの展開図
【図８】実施の形態１に係るボタンスイッチの構造を示す図
【図９】本発明の実施の形態２に係るボタンスイッチの突起部の形状を示す図
【図１０】実施の形態２に係るボタンスイッチの圧力分布センサにおいて発生する圧力分布形状の一例を示す図
【図１１】実施の形態２に係るボタンスイッチのボタンをマトリクス状に配置した状態を示す図
【図１２】実施の形態２に係るボタンスイッチのマトリクス状に配置したボタンを押下した際に圧力分布センサにおいて発生する圧力分布形状を示す図
【図１３】実施の形態１又は実施の形態２に係る制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図
【図１４】実施の形態１又は実施の形態２に係る制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係るボタンスイッチ及びロボットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るボタンスイッチを備えたロボットの斜視図である。図２は、実施の形態１に係るボタンスイッチの斜視図である。ボタンスイッチ１０は、ロボット１００のアーム１１０に設置されている。
【００１３】
図３は、実施の形態１に係るボタンスイッチの構造を示す図である。ボタンスイッチ１０は、ロボット１００のアーム１１０の外表面に配置された円筒状の圧力分布センサ１１と、圧力分布センサ１１に沿って環状に設置されたガイドレール１２と、ガイドレール１２上をスライド可能に設置された筒状の回転部１３とを有する。圧力分布センサ１１は、連続的に曲がる筒面を有する筒状である。回転部１３は、圧力分布センサ１１の外周側に被せられて圧力分布センサ１１を覆っている。回転部１３は、可撓性を有する。回転部１３の外周側には、ボタン１４が設置されている。回転部１３の内周側には、突起部１５が圧力分布センサ１１と離して設置されている。実施の形態１において、ボタン１４及び突起部１５は、回転部１３と一体であるが、回転部１３とは別の部材であってもよい。圧力分布センサ１１は、ボタン１４に割り当てられた処理を実行する制御部１６に配線１７を介して接続されている。制御部１６は、ボタン１４の種類と圧力分布形状とを関連づけた圧力分布形状データを記憶するデータ記憶部１６１を備えている。図２には、ボタン１４を三つ備えた構造を示しているが、ボタン１４は一つ以上であればよく、特定の数に限定はされない。
【００１４】
突起部１５は、ボタン１４ごとに固有の構造をしている。図４は、実施の形態１に係るボタンスイッチの突起部を示す図である。図４に示す突起部１５は、ボタン１４ごとに異なる形状である。図５は、実施の形態１に係るボタンスイッチの突起部を示す図である。図５に示す突起部１５は、形状は同じであるがボタン１４ごとに向きが異なる。図６は、実施の形態１に係るボタンスイッチの突起部を示す図である。図６に示す突起部１５は、形状が同じであるがボタン１４ごとに回転部１３の軸方向の位置が異なる。したがって、突起部１５の構造がボタン１４ごとに固有であるとは、突起部１５の形状がボタン１４ごとに異なる場合、突起部１５の形状が同じであるが向きがボタン１４ごとに異なる場合、及び突起部１５の形状は同じであるがボタン１４ごとに回転部１３の軸方向の位置が異なる場合の少なくともいずれかに該当する場合といえる。
【００１５】
ボタン１４が押下されると、突起部１５が圧力分布センサ１１に接触し、圧力分布センサ１１において圧力分布が発生する。突起部１５の構造がボタン１４ごとに固有であるため、圧力分布センサ１１において発生する圧力分布形状は、押下されたボタン１４によって異なる。なお、圧力分布が発生する位置が異なることは、圧力分布形状が異なることに含まれる。制御部１６は、圧力分布センサ１１において発生した圧力分布形状が、データ記憶部１６１に記憶されている圧力分布形状データにおいてボタン１４に関連付けられた既定の圧力分布形状に一致するか判断することで、押下されたボタン１４を特定する。圧力分布センサ１１において発生する圧力分布形状は、回転部１３の位置にかかわらず同じである。したがって、制御部１６は、ボタン１４がどの方向を向いている場合でも、押下されたボタン１４を特定し、押下されたボタン１４に割り当てられた処理を実行することができる。
【００１６】
図７は、実施の形態１に係るボタンスイッチの圧力分布センサの展開図である。帯状の圧力分布センサ１１を円筒状に丸めてアーム１１０に設置した場合、端部同士の合わせ目の部分には、圧力分布が検出されない不感帯５０が形成される。突起部１５の大きさが不感帯５０よりも大きければ、端部同士の合わせ目の部分にボタン１４が配置された状態でボタン１４が押下されても、突起部１５の一部は不感帯５０からはみ出す。すなわち、不感帯５０に隣接して、圧力分布センサ１１によって圧力分布が検出される領域５１が存在する。不感帯５０の位置は既知であるため、制御部１６は、不感帯５０の部分に存在するべき圧力分布を補完する処理を行って、圧力分布補完形状５２を求めることにより、不感帯５０以外の場所でボタン１４が押下された場合に圧力分布センサ１１において発生する圧力分布形状を推定し、押下されたボタン１４を特定可能である。なお、ボタン１４ごとに回転部１３の軸方向に突起部１５の位置が異なっている場合には、制御部１６は、圧力分布を補完する処理を行わなくても、回転部１３の軸方向において圧力分布が発生する位置に基づいて、押下されたボタン１４を特定可能である。
【００１７】
なお、不感帯５０の位置をずらして圧力分布センサ１１を二重に設置し、一方の圧力分布センサ１１の不感帯５０を他方の圧力分布センサ１１で補うようにしてもよい。
【００１８】
実施の形態１に係るボタンスイッチ１０は、ボタン１４が操作者に正対するように回転部１３を回転させてからボタン１４を押下する操作を行えるため、操作を行う方向によって操作性が低下してしまうことがない。ボタン１４が配置された回転部１３は、配線１７を介して制御部１６に接続される圧力分布センサ１１とは分離されているため、回転部１３を回転させても配線１７に捻れが生じることはない。また、回転部１３には配線１７が無いため、ガイドレール１２に沿って無限に回転させることが可能であり、操作者は回転部１３を回転させる回数及び方向を気にする必要がない。
【００１９】
また、ボタンスイッチ１０に他の物体との接触による外力が加わっても、回転部１３に覆われた圧力分布センサ１１は破損しにくい。したがって、回転部１３のみが破損した場合には、回転部１３のみ交換することでボタンスイッチ１０を修理可能である。
【００２０】
なお、上記の説明においては、回転部１３が可撓性を有し、ボタン１４を押下した際に回転部１３が弾性変形することによって突起部１５が圧力分布センサ１１に接触する構造を説明したが、回転部１３が可撓性を有しない構造とすることも可能である。図８は、実施の形態１に係るボタンスイッチの構造を示す図である。回転部１３は可撓性を有さず、ボタン１４が押下により圧力分布センサ１１へ向かう方向へ直線的に移動するように、ボタン１４がボタン支持構造１８を介して回転部１３に設置されている。ボタン１４の圧力分布センサ１１側の端の圧力分布センサ１１に対向する端面には突起部１５が設けられている。ボタン１４は、ボタン支持構造１８との間で押下によるボタン１４の移動方向と逆方向の復元力を発生するばね１９を有する。ボタン１４を押下しても回転部１３は変形しないが、ボタン１４が圧力分布センサ１１側にスライドすることによって圧力分布センサ１１に突起部１５が接触する。なお、ボタン支持構造１８は、回転部１３と一体の構造であってもかまわない。
【００２１】
また、上記の説明においては、圧力分布センサ１１が円筒状である構造を説明したが、圧力分布センサ１１が角筒であってもよい。すなわち、圧力分布センサ１１は、段階的に曲がる筒面を有する筒状であってもよい。圧力分布センサ１１を角筒状にする場合には、ディティント機構といった位置決め機構を設け、回転部１３が回転方向スライド動作で決まった位置に位置決めされるようにする。さらに、回転部１３が位置決める箇所でのボタン１４の押下による移動方向に対して垂直な面をロボットアーム１１０の外周に設け、この面上に平面状の圧力分布センサ１１を配置する。このような構造とすることにより、ボタン１４が押下されると、押下されたボタン１４に対応する突起部１５が圧力分布センサ１１に垂直に接触するため、圧力分布形状に基づいて押下されたボタン１４を特定可能である。なお、多角形断面のロボットアーム１１０の各面に帯状の圧力分布センサ１１を設置してもよいし、ロボットアーム１１０を１周巻くように圧力分布センサ１１を設置してもよい。
【００２２】
また、回転部１３の回転可能角度を３６０°よりも小さく制限する場合には、圧力分布センサ１１は、ロボットアーム１１０を１周巻く必要はなく、回転部１３の回転によってボタン１４が配置されうる区間にのみ圧力分布センサ１１を設置してもよい。すなわち、圧力分布センサ１１は、連続的若しくは段階的に曲がる筒面を３６０°未満の中心角で切り取った形状であっても良い。
【００２３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るボタンスイッチ１０について説明する。なお、実施の形態１に係るボタンスイッチ１０と共通する部分は同じ符号で表し、説明は省略する。図９は、本発明の実施の形態２に係るボタンスイッチの突起部の形状を示す図である。実施の形態２に係るボタンスイッチ１０の突起部１５は、複数の突起１５１で形成されている。突起１５１の配置は、各ボタン１４で共通である。
【００２４】
図１０は、実施の形態２に係るボタンスイッチの圧力分布センサにおいて発生する圧力分布形状の一例を示す図である。実施の形態２において、回転部１３に配置されているボタン１４を押下した場合には、隣接するボタン１４の突起１５１の一部も圧力分布センサ１１に接する。三つのボタン１４のうち中央のボタン１４を押下すると、両隣のボタン１４の突起１５１の一部が圧力分布センサ１１に接触する。一方、ボタン１４の列の端のボタン１４を押下すると、隣接する中央のボタン１４の突起１５１の一部が圧力分布センサ１１に接触する。したがって、ボタン１４が押下された際に圧力分布センサ１１において発生する圧力分布形状は、ボタン１４ごとに固有の形状となっている。このため、制御部１６は、圧力分布センサ１１において発生する圧力分布形状が、ボタン１４に関連付けられた既定の圧力分布形状に一致するか判断することで、押下されたボタン１４を特定することができる。なお、制御部１６は、圧力分布センサ１１において発生する圧力分布形状が既定の圧力分布形状と完全一致しない場合であっても、既定の圧力分布形状との一致率が閾値以上の場合に、既定の圧力分布形状に関連付けられたボタン１４が押下されたと判断してもよい。
【００２５】
上記の説明において、回転部１３には円周方向に沿って三つのボタン１４が配置されているが、回転部１３の軸方向に沿って、ボタン１４を配置してもよい。また、回転部１３には、回転部１３の円周方向及び軸方向に沿ってマトリクス状にボタン１４を配置してもよい。図１１は、実施の形態２に係るボタンスイッチのボタンをマトリクス状に配置した状態を示す図である。図１２は、実施の形態２に係るボタンスイッチのマトリクス状に配置したボタンを押下した際に圧力分布センサにおいて発生する圧力分布形状を示す図である。各ボタン１４の突起１５１の配置が同じである場合、回転部の円周方向及び軸方向の各々三つずつとなる３×３のマトリクス状にボタン１４が配置されれば、圧力分布センサ１１において発生する圧力分布形状はボタン１４ごとに固有の形状となる。
【００２６】
実施の形態２に係るボタンスイッチ１０は、突起部１５の構造をボタン１４ごとに固有にする必要がないため、回転部１３と突起部１５とを別の部材で構成する場合に、部品の共通化によるコストダウンを図ることができる。
【００２７】
なお、図９及び図１１に示した突起１５１は一例であり、突起１５１の数及び配置は、例示とは異なってもよい。
【００２８】
上記実施の形態１又は実施の形態２に係るボタンスイッチ１０の制御部１６の機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する演算装置であってもよい。
【００２９】
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図１３は、実施の形態１又は実施の形態２に係る制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路２９には、制御部１６の機能を実現する論理回路２９ａが組み込まれている。処理回路２９を実現するハードウェアには、マイクロコントローラを例示できる。
【００３０】
処理回路２９が演算装置の場合、制御部１６の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。
【００３１】
図１４は、実施の形態１又は実施の形態２に係る制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路２９は、プログラム２９ｂを実行する中央処理装置２９１と、中央処理装置２９１がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ２９２と、プログラム２９ｂを記憶する記憶装置２９３を有する。記憶装置２９３に記憶されているプログラム２９ｂを中央処理装置２９１がランダムアクセスメモリ２９２上に展開し、実行することにより、制御部１６の機能が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置２９３に格納される。
【００３２】
処理回路２９は、記憶装置２９３に記憶されたプログラム２９ｂを読み出して実行することにより、制御部１６の機能を実現する。プログラム２９ｂは、制御部１６の機能を実現する手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
【００３３】
なお、処理回路２９は、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
【００３４】
このように、処理回路２９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００３５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ボタンスイッチ、１１  圧力分布センサ、１２  ガイドレール、１３  回転部、１４  ボタン、１５  突起部、１６  制御部、１７  配線、１８  ボタン支持構造、１９  ばね、２９  処理回路、２９ａ  論理回路、２９ｂ  プログラム、５０  不感帯、５１  領域、５２  圧力分布補完形状、１００  ロボット、１１０  アーム、１５１  突起、１６１  データ記憶部、２９１  中央処理装置、２９２  ランダムアクセスメモリ、２９３  記憶装置。
【図１】
2020009592.tif 000003
【図２】
2020009592.tif 000004
【図３】
2020009592.tif 000005
【図４】
2020009592.tif 000006
【図５】
2020009592.tif 000007
【図６】
2020009592.tif 000008
【図７】
2020009592.tif 000009
【図８】
2020009592.tif 000010
【図９】
2020009592.tif 000011
【図１０】
2020009592.tif 000012
【図１１】
2020009592.tif 000013
【図１２】
2020009592.tif 000014
【図１３】
2020009592.tif 000015
【図１４】
2020009592.tif 000016