(57)【要約】【課題】ロボットを操作するための小型化され、かつ、直感的な操作が可能な入力装置を提供する。【解決手段】基台２１と、基台２１に対して３次元方向に移動可能に支持された可動部２２と、基台２１に対する可動部２２の操作量を、基台２１の所定面２１ａに平行で互いに直交する第１軸Ｘ１および第２軸Ｙ１方向の平行移動量と、第１軸Ｘ１および第２軸Ｙ１に直交する第３軸Ｚ１方向の平行移動量として分解して検出する検出部と、第１軸Ｘ１から第３軸Ｚ１方向の平行移動量に対応する検出値を異なる内容の出力値として出力するように切り替える切替スイッチ２ｂと、少なくとも切替スイッチ２ｂの状態を出力する出力チャネルとを備えるロボットを操作するための入力装置２を提供する。【選択図】図２
2020179502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
該基台に対して３次元方向に移動可能に支持された可動部と、
前記基台に対する前記可動部の操作量を、前記基台の所定面に平行で互いに直交する第１軸および第２軸方向の平行移動量と、前記第１軸および前記第２軸に直交する第３軸方向の平行移動量として分解して検出する検出部と、
前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量に対応する検出値を異なる内容の出力値として出力するように切り替える切替スイッチと、
少なくとも前記切替スイッチの状態を出力する出力チャネルとを備えるロボットを操作するための入力装置。
【請求項２】
前記可動部が、前記所定面に平行な軸線に対して回転移動せずに平行移動可能に支持されている請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記可動部が、前記第１軸から前記第３軸に沿う方向に平行移動可能に前記基台に支持されている請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記可動部が、前記基台に対して、前記所定面に平行かつ相互に交差する２つの揺動軸線回りに傾倒可能かつ２つの前記揺動軸線に交差する直動方向に移動可能に支持され、
前記検出部が、前記可動部の操作量としての傾倒角度を前記第１軸および第２軸方向の平行移動量として変換して検出し、前記可動部の前記直動方向に沿う操作量を前記第３軸方向の平行移動量として分解して検出する請求項１に記載の入力装置。
【請求項５】
少なくとも１つの他の出力チャネルを備え、
前記可動部の３次元方向の操作量に対応する前記検出部による検出値を前記他の出力チャネルから出力する請求項１から請求項４のいずれかに記載の入力装置。
【請求項６】
複数の他の出力チャネルを備え、
前記切替スイッチが、前記可動部の３次元方向の操作量に対応する前記検出部による検出値を異なる３個の前記他の出力チャネルから出力するように切り替える請求項１から請求項４のいずれかに記載の入力装置。
【請求項７】
前記可動部が、前記基台に対して前記第３軸回りに回転可能に支持され、
前記検出部が、前記可動部の前記第３軸回りの操作量を前記第３軸回りの回転移動量として検出する請求項１から請求項４のいずれかに記載の入力装置。
【請求項８】
複数の他の出力チャネルを備え、
前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量と、前記第３軸回りの回転移動量とを前記他の出力チャネルから出力する請求項７に記載の入力装置。
【請求項９】
複数の他の出力チャネルを備え、
前記切替スイッチが、前記可動部の３次元方向の操作量を前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量として３個の前記出力チャネルから出力する状態と、前記第１軸および前記第２軸方向の操作量および前記第３軸回りの操作量を、前記第２軸回り、前記第１軸回りおよび前記第３軸回りの回転移動量として異なる３個の前記他の出力チャネルから出力する状態とを切り替える請求項７に記載の入力装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の入力装置と、
該入力装置から出力される前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量に対応する出力値を、ロボットの先端に設定される座標系における直交する３軸方向のそれぞれの平行移動量として対応付ける制御装置とを備えるロボットの制御システム。
【請求項１１】
請求項７から請求項９のいずれかに記載の入力装置と、
該入力装置から出力される前記第１軸および前記第２軸方向の平行移動量に対応する出力値と前記第３軸回りの回転移動量に対応した出力値とを、ロボットの先端に設定される座標系における直交する３軸回りの回転移動量として対応付ける制御装置とを備えるロボットの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置およびロボットの制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用のロボットの手先に取り付けた入力装置を操作して、ロボットの先端の位置や姿勢を変化させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、ロボットの先端の位置や姿勢を変化させるための入力を行う入力装置としては、ジョイスティック型の入力装置などが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６４５３９号公報
【特許文献２】特開平１１−３０５９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
小型なロボットの手先に取り付ける入力装置としては小型軽量であることが求められる。また、入力装置を直感的に操作してロボットを動作させるには、入力装置に入力する操作量とロボットの移動量とが明確に対応づけられていることが好ましい。
しかしながら、特許文献１の入力装置は大型であり、小型軽量化を図ることは困難である。また、特許文献２のジョイスティック型の入力装置は、軽量化を図り易いが、ハンドルを２方向に傾倒させる２自由度に加え、ハンドルの回転あるいはハンドルの先端に設けた入力スイッチの３つの入力機構を持つものであり、受け付ける操作量と３自由度の出力値とが明確に対応づけられておらず、直感的な操作を行うことが困難であるという不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型軽量で、直感的な操作によってロボットを動作させることができる入力装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、基台と、該基台に対して３次元方向に移動可能に支持された可動部と、前記基台に対する前記可動部の操作量を、前記基台の所定面に平行で互いに直交する第１軸および第２軸方向の平行移動量と、前記第１軸および前記第２軸に直交する第３軸方向の平行移動量として分解して検出する検出部と、前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量に対応する検出値を異なる内容の出力値として出力するように切り替える切替スイッチと、少なくとも前記切替スイッチの状態を出力する出力チャネルとを備えるロボットを操作するための入力装置を提供する。
【０００７】
本発明の参考例としての発明の一態様は、基台と、該基台に対して３次元方向に移動可能に支持された可動部と、前記基台に対する前記可動部の操作量を、前記基台の所定面に平行で互いに直交する第１軸および第２軸方向の平行移動量と、前記第１軸および前記第２軸に直交する第３軸方向の平行移動量として分解して検出する検出部とを備えるロボットを操作するための入力装置を提供する。
本態様によれば、操作者が、基台に対して可動部を３次元方向に移動させるように操作すると、操作量、すなわち、可動部の移動量が、互いに直交する３軸に平行な移動量として、検出部により分解して検出される。検出された３軸方向の移動量に対応した出力値を例えば、ロボットの先端に設定された座標系における直交３軸のそれぞれの移動量に対応付けることにより、操作者が加えた操作量に対応する移動量だけロボットを直感的に動作させることができる。また、本態様によれば、ハードウェアが、基台と可動部とから構成されるので、小型軽量に構成することができる。
【０００８】
上記態様においては、前記可動部が、前記所定面に平行な軸線に対して回転移動せずに平行移動可能に支持されてもよい。
このようにすることで、基台に対して可動部を平行移動するように操作すると、その操作量が検出部により第１軸から第３軸方向の移動量に分解されて検出される。これにより、ロボットをより直感的に動作させることができる。
【０００９】
上記態様においては、前記可動部が、前記第１軸から前記第３軸に沿う方向に平行移動可能に前記基台に支持されていてもよい。
このようにすることで、基台に対して可動部を第１軸から第３軸に沿う方向にそれぞれ移動するように操作すると、その操作量が第１軸から第３軸方向の移動量としてそのまま検出部により検出される。これにより、ロボットをより直感的に動作させることができる。
【００１０】
上記態様においては、前記可動部が、前記基台に対して、前記所定面に平行かつ相互に交差する２つの揺動軸線回りに傾倒可能かつ２つの前記揺動軸線に交差する直動方向に移動可能に支持され、前記検出部が、前記可動部の操作量としての傾倒角度を前記第１軸および第２軸方向の平行移動量として変換して検出し、前記可動部の前記直動方向に沿う操作量を前記第３軸方向の平行移動量として分解して検出してもよい。
このようにすることで、可動部を、例えば、２次元的に傾倒するレバーのようなジョイスティックで構成し、かつ、レバー自体が直動方向にも移動可能に構成することにより、３つの操作量を入力することができる。これにより、３つの操作量を３軸方向の移動量として分解して検出し、ロボットを直感的に動作させることができる。
【００１１】
上記態様においては、前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量に対応する検出値を異なる内容の出力値として出力するように切り替える切替スイッチを備えていてもよい。
このようにすることで、切替スイッチの作動により、３次元方向の操作量を、３自由度よりも多い自由度の移動量に対応づけて出力することができる。
【００１２】
上記態様においては、４個の出力チャネルを備え、前記可動部の３次元方向の操作量に対応する前記検出部による検出値と、前記切替スイッチの状態とを前記出力チャネルから出力してもよい。
このようにすることで、３次元方向の操作量を、スイッチの状態により異なる方向の入力として扱うことで、６自由度の入力として扱うことができる。
【００１３】
上記態様においては、６個の出力チャネルを備え、前記切替スイッチが、前記可動部の３次元方向の操作量に対応する前記検出部による検出値を異なる３個の前記出力チャネルから出力するように切り替えてもよい。
このようにすることで、６個の出力チャネルを介して、３次元方向の操作量を、６自由度の出力値として出力することができる。
【００１４】
上記態様においては、前記可動部が、前記基台に対して前記第３軸回りに回転可能に支持され、前記検出部が、前記可動部の前記第３軸回りの操作量を前記第３軸回りの回転移動量として検出してもよい。
このようにすることで、相互に直交する３軸方向の操作量に加えて、第３軸回りの回転方向の操作量を検出部により検出することができ、入力装置を大型化させることなく、小型な４自由度の入力機構を実現することができる。
【００１５】
上記態様においては、前記第１軸および前記第２軸方向の平行移動量に対応する検出値を異なる内容の出力値として出力するように切り替える切替スイッチと、５個の出力チャネルとを備え、前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量と、前記第３軸回りの回転移動量と、前記切替スイッチの状態とを前記出力チャネルから出力してもよい。
このようにすることで、切替スイッチの状態により、第１軸から第３軸に沿う方向の移動量の３自由度の入力による操作モードと、第１軸と第２軸に沿う方向の操作量および第３軸回りの回転方向の操作量の３自由度の入力による操作モードを切り替えることで、６自由度の機構を操作することができる。
【００１６】
上記態様においては、６個の出力チャネルを備え、前記可動部の３次元方向の操作量を前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量として３個の前記出力チャネルから出力する状態と、前記第１軸および前記第２軸方向の操作量および前記第３軸回りの操作量を、前記第２軸回り、前記第１軸回りおよび前記第３軸回りの回転移動量として異なる３個の前記出力チャネルから出力する状態とを切り替える切替スイッチを備えていてもよい。
このようにすることで、切替スイッチの切替により６個のチャネルを介して、４自由度の入力に対して、６自由度の出力が実現できる。第１軸から第３軸に沿う方向の平行移動量が出力される３個のチャネルと、第１軸と第２軸に沿う方向の操作量および第３軸回りの回転方向の操作量が３軸回りの回転移動量として出力される３個のチャネルとが異なるため、例えば、ロボットに設定された座標系におけるロボットの並進移動と回転移動とを、切替スイッチの操作によって切り替えることができる。すなわち、操作者は、切替スイッチによる切替によって、同じ可動部に対する操作をロボットの並進移動と回転機構とで切り替えて直感的に操作することができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上記いずれかの入力装置と、該入力装置から出力される前記第１軸から前記第３軸方向の平行移動量に対応する出力値を、ロボットの先端に設定される座標系における直交する３軸方向のそれぞれの平行移動量として対応付ける制御装置とを備えるロボットの制御システムを提供する。
このようにすることで、入力装置の操作者は、ロボットの先端を動かしたい３軸方向に沿って可動部を操作し、直感的にロボットを動かすことができる。本態様の制御システムでは、入力装置としてのハードウェアが、基台と可動部とから構成されるので、入力装置を小型軽量に構成することができる。
【００１８】
また、本発明の他の態様は、上記いずれかの入力装置と、該入力装置から出力される前記第１軸および前記第２軸方向の平行移動量に対応する出力値と前記第３軸回りの回転移動量に対応した出力値とを、ロボットの先端に設定される座標系における直交する３軸回りの回転移動量として対応付ける制御装置とを備えるロボットの制御システムを提供する。
このようにすることで、第１軸および第２軸方向の移動量と、第３軸回りの回転量とがロボットの先端の回転量に対応付けられているため、入力装置の操作者は、ロボットの先端の姿勢を変更したい方向に可動部を操作し、直感的にロボットを動かすことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ロボットを操作するための小型化され、かつ、直感的な操作が可能な入力装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るロボットの制御システムの概略図である。
【図２】コントローラの斜視図である。
【図３】コントローラの中心軸に沿った断面図である。
【図４】出力部およびその周りのブロック図である。
【図５】第２実施形態のコントローラの中心軸に沿った断面図である。
【図６】第２実施形態のコントローラの接続面に平行な面で切った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の第１実施形態に係るロボットの制御システム１０について、図面を参照しながら以下に説明する。
制御システム１０は、図１に示すように、垂直多関節型ロボットであるロボット１の先端１ａに取付板３を介して固定されたコントローラ（入力装置）２と、ロボット１を制御する制御部（制御装置）４とを備えている。ロボット１は、図示しない６つのモータの回転駆動により６つの関節軸を駆動させ、先端１ａに取り付けられたツールなどによって作業を行うようになっている。先端１ａでは、図１に示すような互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸によって構成されている座標系が設定されている。ロボット１の各関節軸を駆動させる６つのモータの回転駆動は、制御部４によって制御されている。制御部４は、各モータの回転角度を検出する図示しないエンコーダの検出値を用いて、各モータに対してフィードバック制御を行っている。
【００２２】
コントローラ２は、ユーザの操作を受け付け、操作量に基づく出力信号を制御部４に送信するようになっている。コントローラ２は、図２に示すように、略立方体形状の基台２１と、基台２１の一つの面である接続面（所定面）２１ａに一端が接続している円柱状の可動部２２と、基台２１に内蔵され可動部２２の移動量を検出する検出部２０（図２では不図示）と、基台２１に内蔵された出力部２ａと、手動により２種類の出力状態を切り替え可能なスイッチを複数備えるスイッチ群ＳＷとを備えている。
【００２３】
可動部２２は、図２に示す接続面２１ａに平行なＸ１軸およびＹ１軸に沿って所定の範囲で基台２１に対して移動可能に支持されている。また、可動部２２は、接続面２１ａに直交する可動部２２の中心軸ＯＬに沿って移動可能であり、中心軸ＯＬ回りの周方向Ｒに沿って回転可能に支持されている。検出部２０、出力部２ａおよびスイッチ群ＳＷの機能の説明については、後述する。なお、本実施形態では、コントローラ２に設定される座標系におけるＸ１軸、Ｙ１軸、および中心軸ＯＬと同じＺ１軸のそれぞれと、ロボット１の先端１ａに設定される座標系におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸のそれぞれとは対応付けるようにロボット１に取り付けられている。
【００２４】
図３は、中心軸ＯＬに沿って切ったコントローラ２の断面図である。
可動部２２は、接続面２１ａを上下方向に貫通して延出してユーザの操作を受け付ける操作受付部２８と、基台２１内において中心軸ＯＬに沿って移動可能かつ中心軸ＯＬ回りに回転可能に支持された接続部２９と、中心軸ＯＬに沿って伸縮する伸縮部１９とを備えている。
【００２５】
伸縮部１９は、図３に示すように、一端が基台２１の内底面に固定され、基台２１に対して操作を受け付けていない操作受付部２８および接続部２９を中心軸ＯＬに沿って伸縮させるようになっている。そのため、操作受付部２８は、伸縮部１９が伸縮可能な範囲で中心軸ＯＬに沿って移動できるようになっている。
【００２６】
検出部２０は、図３に示すように、操作受付部２８と接続部２９との間に配置された第１移動量検出部（検出部）２３と、接続部２９と伸縮部１９との間に配置されたＺ１軸回転量検出部（検出部）２５と、接続部２９の側方に配置された第２移動量検出部（検出部）２４とを備えている。
【００２７】
第１移動量検出部２３は、基台２１に対する操作受付部２８の移動量の内、接続面２１ａに平行な移動量をＸ１軸方向およびＹ１軸方向の移動量に分解して検出できるスライドボリュームである。第１移動量検出部２３は、接続部２９に固定されたベース２３ｂと、ベース２３ｂに対して接続面２１ａと平行な面に沿って移動可能で操作受付部２８に固定された先端２３ａとを備えている。ベース２３ｂは、Ｚ１軸方向に沿って移動可能であるが、接続面２１ａに平行な面において位置が固定されている。そのため、操作受付部２８が基台２１の接続面２１ａ上で動くと、第１移動量検出部２３の先端２３ａがベース２３ｂに対して、Ｘ１軸およびＹ１軸に沿って動く。これにより、第１移動量検出部２３は、基台２１に対する操作受付部２８のＸ１軸方向およびＹ１軸方向の移動量を検出できるようになっている。
【００２８】
第２移動量検出部２４は、基台２１に対する操作受付部２８の移動量の内、接続面２１ａに直交するＺ１軸方向の移動量を検出するスライドボリュームである。第２移動量検出部２４は、基台２１の内側面に固定されたベース２４ｂと、ベース２４ｂに対してＺ１軸に沿って移動可能で接続部２９に固定された先端２４ａとを備えている。そのため、操作受付部２８が基台２１に対してＺ１軸に沿って動くと、第２移動量検出部２４の先端２４ａがベース２４ｂに対して、Ｚ１軸に沿って動く。これにより、第２移動量検出部２４は、操作受付部２８のＺ１軸に沿った移動量を検出できるようになっている。
【００２９】
Ｚ１軸回転量検出部２５は、基台２１に対する操作受付部２８の中心軸ＯＬ（Ｚ１軸）回りの回転量を検出するロータリーボリュームである。Ｚ１軸回転量検出部２５は、伸縮部１９を介して基台２１の底面に接続されてＺ１軸回りに回転できないベース２５ｂと、ベース２５ｂに対してＺ１軸回りに回転可能で接続部２９に固定された回転軸部２５ａとを備えている。そのため、操作受付部２８が基台２１に対してＺ１軸回りに回転すると、回転軸部２５ａがベース２５ｂに対してＺ１軸回りに回転する。これにより、Ｚ１軸回転量検出部２５は、操作受付部２８のＺ１軸回りの回転量を検出できるようになっている。
【００３０】
本実施形態では、操作を受け付けて平行移動または回転移動している操作受付部２８の位置を、操作を受け付けていない状態の操作受付部２８の位置に復帰させるための図示しないバネが基台２１の内部に備えられている。このようなバネとして、例えば、圧縮コイルバネやねじりバネが用いられる。
【００３１】
スイッチ群ＳＷは、図２に示すように、切替スイッチ２ｂと、押下式ボタンの入力切替スイッチ２ｃと、押下式ボタンのハンド操作切替スイッチ２ｄと、押下式ボタンの教示スイッチ２ｆと、上下にスライドさせる速度切替スイッチ２ｅとを備えている。切替スイッチ２ｂは、２種類の出力状態に応じて、各種検出部の検出値と後述の出力部２ａによる出力値との対応関係を切り替える。入力切替スイッチ２ｃは、コントローラ２の操作以外の操作を受け付けてロボットを動作させるか否かを切り替えるようになっている。すなわち、入力切替スイッチ２ｃの出力状態に応じて、ロボット１をコントローラ２の操作のみで行うか否かを決定できる。ハンド操作切替スイッチ２ｄは、コントローラ２からの操作を受け付けるか否かを切り替えるようになっている。教示スイッチ２ｆは、動作しているロボット１の動作を記録するか否かを切り替えるようになっている。速度切替スイッチ２ｅは、ロボット１の動作速度を高速と低速とに切り替えるようになっている。
【００３２】
出力部２ａは、第１移動量検出部２３が検出したＸ１軸方向およびＹ１軸方向の操作受付部２８の移動量と、第２移動量検出部２４が検出したＺ１軸方向の操作受付部２８の移動量と、Ｚ１軸回転量検出部２５が検出したＺ１軸回りの操作受付部２８の回転量とを、異なる６種類のチャネルの出力値としてロボット１の制御部４に出力する。出力部２ａは、切替スイッチ２ｂによって決定される出力状態に応じて、検出された検出値を異なるチャネルを介して出力する。切替スイッチ２ｂは、ユーザの操作により、第１移動量検出部２３の検出値を平行移動の出力値として出力する平行移動状態と、回転の出力値として出力する回転移動状態との２つの出力状態を切り替えるようになっている。
【００３３】
出力部２ａは、図４に示すように、検出された各検出値を受け付けて各チャネルに出力値として送信する出力変換部５７と、出力値を出力する６種類の第１チャネル（出力チャネル）５１から第６チャネル（出力チャネル）５６と、各チャネル５１〜５６の出力値をロボット１の制御部４に送信する無線通信部５８とを備えている。
【００３４】
出力変換部５７は、切替スイッチ２ｂの出力状態が平行移動状態の場合には、第１移動量検出部２３により検出されたＸ１軸方向およびＹ１軸方向のそれぞれの検出値を第１チャネル５１と第２チャネル５２とに送信し、第２移動量検出部２４より検出されたＺ１軸方向の検出値を第３チャネル５３に送信するようになっている。出力変換部５７は、一方で、切替スイッチ２ｂの出力状態が平行移動状態の場合に、Ｚ１軸回転量検出部２５により検出されたＺ１軸回りの検出値をいずれの出力チャネルにも送信しないようになっている。
【００３５】
出力変換部５７は、切替スイッチ２ｂの出力状態が回転移動状態の場合には、第１移動量検出部２３により検出されたＸ１軸方向の検出値を第５チャネル５５に送信し、Ｙ１軸方向の検出値を第４チャネル５４に送信し、Ｚ１軸回転量検出部２５により検出されたＺ１軸回りの検出値を第６チャネル５６に送信するようになっている。出力変換部５７は、一方で、切替スイッチ２ｂの出力状態が回転移動状態の場合に、第２移動量検出部２４より検出されたＺ１軸方向の検出値をいずれの出力チャネルにも送信しないようになっている。
無線通信部５８は、各チャネル５１〜５６を介して出力される出力値を制御部４に制御信号として送信する。
【００３６】
制御部４は、無線通信部５８から送信された各チャネル５１〜５６の出力値のそれぞれを、ロボット１の先端１ａに設定された座標系における各軸方向の移動量および各軸回り回転量として関節軸のモータを駆動させて、先端１ａの位置および姿勢を変化させる。具体的には、制御部４は、第１チャネル５１の出力値に応じて先端１ａをＸ軸方向に移動させ、第２チャネル５２の出力値に応じて先端１ａをＹ軸方向に移動させ、第３チャネル５３の出力値に応じて先端１ａをＺ軸方向に移動させる。また、制御部４は、第４チャネル５４の出力値に応じて先端１ａをＸ軸回りに回転させ、第５チャネル５５の出力値に応じて先端１ａをＹ軸回りに回転させ、第６チャネル５６の出力値に応じて先端１ａをＺ軸回りに回転させる。
【００３７】
各チャネル５１〜５６の出力値とロボット１の先端１ａの位置および姿勢の変化量とが対応付けられているため、切替スイッチ２ｂが平行移動状態の場合には、可動部２２における操作受付部２８の各軸の平行移動量に応じて、ロボット１の先端１ａの位置が各軸に沿って平行移動するようになっている。
【００３８】
切替スイッチ２ｂが回転移動状態の場合には、操作受付部２８のＸ１軸方向の移動量に応じて、ロボット１の先端１ａは、Ｘ軸に沿った回転、すなわちＹ軸回りに回転し、操作受付部２８のＹ１軸方向の移動量に応じて、Ｙ軸に沿った回転、すなわちＸ軸回りに回転するようになっている。また、操作受付部２８のＺ１軸回りの回転量に応じて、ロボット１の先端１ａは、Ｚ軸回りに回転するようになっている。
【００３９】
このように本実施形態に係るロボット１の制御システム１０によれば、ユーザがコントローラ２の可動部２２における操作受付部２８を３次元方向に操作すると、操作受付部２８の移動量が直交する３軸に平行な移動量に分解されて検出される。検出値に応じて、操作受付部２８の座標系と対応付けられたロボット１の先端１ａに設定された座標系における３軸に平行な移動量または３軸回りの回転量が出力される。これにより、ユーザは、操作受付部２８を操作することで、直感的にロボット１の先端１ａの位置および姿勢を変化させることができる。本実施形態のコントローラ２は、ハードウェアとして、基台２１と、基台２１に対して可動する可動部２２とから構成されるため、小型軽量に構成することができる。
【００４０】
本実施形態の制御システム１０では、切替スイッチ２ｂにより出力状態を切り替えることで、可動部２２の操作による４自由度の検出に対して、４自由度よりも多い６自由度の出力が可能になる。これにより、可動部２２を含むコントローラ２を大型化させることなく、より多くの自由度の出力を実現することができる。切替スイッチ２ｂが回転移動状態の場合に、操作受付部２８のＸ１軸方向およびＹ１軸方向の移動量のそれぞれが、ロボット１の先端１ａのＹ軸回りおよびＸ軸回りの回転量として出力される。これにより、本実施形態の制御システム１０では、操作として受け付けた操作受付部２８の平行移動量を、ユーザが直感的に認識しやすいロボット１の先端１ａの回転量として出力できる。
【００４１】
図５には、第２実施形態に係るコントローラ２Ａの中心軸ＯＬに沿った断面図が示され、図６には、接続面２１ａに平行な面で切った場合のコントローラ２Ａの断面図が示されている。第２実施形態のコントローラ２Ａは、第１実施形態のコントローラ２と比較して、可動部２２ａの操作受付部２８ａが所定の支点を中心として傾倒可能なジョイスティック型であることと、操作受付部２８ａの操作量を検出する検出部の一部とが異なる。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成について説明して、第１実施形態と同じ構成についての説明を省略する。
【００４２】
コントローラ２Ａが備える可動部２２ａは、図５に示すように、接続面２１ａに配置された球体関節３１と、球体関節３１から上方に延出する操作受付部２８ａと、球体関節３１から下方に延出する接続部２９ａと、中心軸ＯＬに沿って伸縮する伸縮部１９とを備えている。
【００４３】
また、可動部２２ａは、図５および図６に示すように、Ｙ１軸に平行な回転軸線（揺動軸線）ＯＬｙを中心に回転可能に接続部２９ａに固定された第１回転体３６と、Ｘ１軸に平行な回転軸線（揺動軸線）ＯＬｘを中心に回転可能に接続部２９ａに固定された第２回転体３７とを備えている。
【００４４】
操作受付部２８ａは、接続面２１ａに固定された球体関節３１を支点として、接続面２１ａに対して傾倒可能に配置されている。接続部２９ａが球体関節３１を介して操作受付部２８ａに固定されているため、接続部２９ａに固定された第１回転体３６および第２回転体３７は、操作受付部２８ａの傾倒に応じて、回転軸ＯＬｙ回りおよび回転軸ＯＬｘ回りに回転するようになっている。
【００４５】
第２実施形態の検出部は、図５および図６に示すように、第１実施形態の構成と同じＺ１軸回転量検出部２５および第２移動量検出部２４と、基台２１に対する第１回転体３６の回転軸ＯＬｙ回りの回転量を検出する第１回転量検出部（検出部）２６と、基台２１に対する第２回転体３７の回転軸ＯＬｘ回りの回転量を検出する第２回転量検出部（検出部）２７とを備えている。
【００４６】
第１回転量検出部２６は、両端が基台２１の内側面と第１回転体３６とに固定され、基台２１に対する第１回転体３６の回転量、すなわち操作受付部２８ａが傾倒した回転軸ＯＬｙ回りの傾倒角度を検出するロータリーボリュームである。第１回転量検出部２６は、図６に示すように、基台２１の内側面に固定されたベース２６ｂと、ベース２６ｂに対して回転軸ＯＬｙ回りに回転可能に支持されて第１回転体３６に固定された回転軸部２６ａとを備えている。操作受付部２８ａが傾倒して第１回転体３６が回転軸ＯＬｙ回りに回転すると、第１回転量検出部２６は、基台２１に固定されたベース２６ｂに対する回転軸部２６ａの回転角度を検出するようになっている。
【００４７】
第２回転量検出部２７は、両端が基台２１の内側面と第２回転体３７とに固定され、操作受付部２８ａが傾倒した回転軸ＯＬｘ回りの傾倒角度を検出するロータリーボリュームである。第２回転量検出部２７は、基台２１の内側面に固定されたベース２７ｂと、ベース２７ｂに対して回転軸ＯＬｘ回りに回転可能に支持されて第２回転体３７に固定された回転軸部２７ａとを備えている。操作受付部２８ａが傾倒して第２回転体３７が回転軸ＯＬｘ回りに回転すると、第２回転量検出部２７は、基台２１に固定されたベース２７ｂに対する回転軸部２７ａの回転角度を検出するようになっている。
【００４８】
第２実施形態では、第１実施形態で検出されたＸ１軸およびＹ１軸に沿った操作受付部２８の移動量の代わりに、回転軸ＯＬｙ回りの回転量と回転軸ＯＬｘ回りの回転量とが検出される。出力部２ａは、検出値を、切替スイッチ２ｂの出力状態に応じて、第１チャネル５１および第２チャネル５２と、第３チャネル５３および第４チャネル５４とのいずれかの出力値として出力する。このように第２実施形態に係るコントローラ２Ａでは、基台２１の接続面２１ａに対して傾倒可能な可動部２２ａの操作受付部２８ａの傾倒角度が操作量として検出され、検出値がロボット１の先端１ａに設定された座標系の位置および姿勢を変更するための出力値として用いられる。
【００４９】
上記実施形態では、ロボット１の制御システム１０において、コントローラ２，２Ａが図１に示すような取付板３を介してロボット１の先端１ａに取り付けられた態様について説明したが、コントローラ２，２Ａが取り付けられる位置については、種々変形可能である。例えば、ロボット１のアームのいずれかの位置に直接取り付けられてもよいし、コントローラ２，２Ａが取り付けられる向きについて変更できる。コントローラ２，２Ａの取付位置や取付方向に応じて、コントローラ２，２Ａの座標系とロボット１の先端１ａ等の座標系とがその都度対応付けられることで、ユーザの直感的な操作を可能にする。なお、基台２１に対して３次元方向に移動可能な可動部とは、基台２１に対して平行移動も回転移動も可能なものをいう。
【００５０】
上記実施形態では、可動部２２，２２ａにおける操作受付部２８，２８ａの操作量を検出するために第１移動量検出部２３のスライドボリュームや第１回転量検出部２６のロータリーボリュームを用いた態様を一例に挙げたが、可動部２２，２２ａの操作量を検出するための検出部２０の態様については、上記実施形態の態様に限られず、周知の技術を適用できる。また、上記実施形態のコントローラ２，２Ａでは、３自由度の出力値が出力されたが、例えば、出力部２ａは、切替スイッチ２ｂが平行移動状態のときに、各軸の移動量に応じた出力値に加えて、検出されたＺ１軸回りの回転量に対応する出力値を出力することで、４自由度の出力値を出力してもよい。
【００５１】
上記実施形態では、出力部２ａの各出力チャネル５１〜５６の出力値は、ロボット１の先端１ａの６自由度に対応付けられていたが、各チャネル５１〜５６の出力値に対応付けられる制御については、種々変形可能である。例えば、出力部２ａは、４つの出力チャネルを備え、Ｘ軸方向からＺ軸方向の３軸方向に平行な可動部２２の移動量の３つの検出値と、切替スイッチ２ｂの状態を表す信号との計４つの検出値を、４つの出力チャネルを介して出力してもよい。また、出力部２ａは、５つの出力チャネルを備え、Ｘ軸方向からＺ軸方向の３軸方向に平行な可動部２２の移動量の３つの検出値と、Ｚ１軸回転量検出部２５により検出されたＺ１軸回りの回転量の検出値と、切替スイッチ２ｂの状態を表す信号との計５つの検出値を、５つの出力チャネルを介して出力してもよい。このように、切替スイッチ２ｂの状態を出力チャネルの出力値とすることで、３次元の移動量、または、３次元の移動量および１軸の回転量としての操作量を、６自由度の入力として扱うことができる。
【００５２】
上記実施形態のコントローラ２，２Ａは、切替スイッチ２ｂおよび出力部２ａを備えていたが、これらの構成を備えてなくてもよい。例えば、コントローラ２，２Ａが切替スイッチ２ｂを備えてなくても、検出部２０が検出した操作量に応じて、ロボット１の先端１ａなどに設定された座標系の位置および姿勢の変更が直感的に行われることは可能である。また、検出部２０は、出力部２ａを介さずに、検出値を出力値として出力してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  ロボット
２，２Ａ  コントローラ（入力装置）
２ａ  出力部
２ｂ  切替スイッチ
４  制御部（制御装置）
２０  検出部
２１  基台
２１ａ  接続面（所定面）
２２，２２ａ  可動部
２３  第１移動量検出部（検出部）
２４  第２移動量検出部（検出部）
２５  Ｚ１軸回転量検出部（検出部）
２６  第１回転量検出部（検出部）
２７  第２回転量検出部（検出部）
２８，２８ａ  操作受付部
５１  第１チャネル（出力チャネル）
５２  第２チャネル（出力チャネル）
５３  第３チャネル（出力チャネル）
５４  第４チャネル（出力チャネル）
５５  第５チャネル（出力チャネル）
５６  第６チャネル（出力チャネル）
ＯＬｘ  回転軸線（揺動軸線）
ＯＬｙ  回転軸線（揺動軸線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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