(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレータの操作を受け付ける操作手段と、該操作手段が受け付けた操作に基づいて駆動される複数のアクチュエータと、該複数のアクチュエータの駆動によって作動する複数の可動部材と、を備えた作業機械に接続され、前記複数のアクチュエータによって作動する複数の可動部材の作動状態を画像表示部に表示する作業機械の操作支援装置において、
前記複数の可動部材に対応付けられた複数の可動部位画像を、各可動部材の相対位置関係に近似させて前記画像表示部に配置表示させる画像表示手段と、
前記複数の可動部材のうち前記操作手段の操作により駆動されるアクチュエータによって直接的に作動する力が付与される可動部材を特定する可動部材特定手段と、
該可動部材特定手段によって特定された可動部材に対応する所定の可動部位画像を、他の可動部位画像と識別可能に画像表示部に表示させる識別表示手段と、を備えたことを特徴とする作業機械の操作支援装置。
【請求項２】
前記識別表示手段は、前記特定の可動部位画像の表示範囲内において表示態様を変化させることを特徴とする請求項１記載の作業機械の操作支援装置。
【請求項３】
前記可動部材特定手段は、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材のうち、作動可能な可動部材を特定することを特徴とする請求項１または２記載の作業機械の操作支援装置。
【請求項４】
前記可動部材特定手段は、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材のうち、前記アクチュエータの駆動が制限されることによって作動を制限される可動部材を特定することを特徴とする請求項１または２記載の作業機械の操作支援装置。
【請求項５】
前記可動部材特定手段は、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材のうち、作動可能な可動部材およびアクチュエータの駆動が制限されることによって作動を制限される可動部材をそれぞれ特定し、
前記識別表示手段は、前記作動可能な可動部材に対応する可動部位画像および前記作動を制限される可動部材に対応する可動部位画像を識別可能に画像表示部に表示させることを特徴とする請求項１または２記載の作業機械の操作支援装置。
【請求項６】
アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材の作動方向または作動の規制方向を特定する方向特定手段を備え、
前記識別表示手段は、前記可動部材特定手段によって特定された可動部材に対応する所定の可動部位画像において、前記方向特定手段によって特定された方向を識別可能に表示して、前記可動部材の作動方向または作動の規制方向を報知することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の作業機械の操作支援装置。
【請求項７】
前記識別表示手段は、前記可動部材特定手段によって特定された可動部材に対応する所定の可動部位画像を、他の可動部位画像と異なる色で画像表示部に表示させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の作業機械の操作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットに代表されるマニプレータや、クレーン、昇降装置等の作業機械の操作を支援する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すように、実際の作業機械を模した画像が表示される画像表示部と、この画像表示部における画像を参照して操作を行う操作部とを備えた作業機械の操作支援装置が知られている。この操作支援装置においては、画像表示部に表示される画像のうち、可動したい部位を示す部分を操作部による操作によって他の部分と異なる色で識別表示させて、オペレータが作業機械の操作を容易に行えるようにしている。また、特許文献２に示す操作支援装置によれば、画像表示部に表示される画像のうち各可動部位に対応する部分に矢印を重畳表示することによって、各部位がどのように作動するかをオペレータが把握できるようにしている。これにより、当該操作によってどの部位がどのように作動するのかをオペレータが容易に把握可能となり、操作性が向上するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３４５５１号公報
【特許文献２】特開平７−２９５６２５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、上記のような操作支援装置は、操作部による入力操作中は作業機械が作動せずに入力操作の終了後に入力信号のとおり作業機械が作動する場合（いわゆるティーチング操作）には特に問題とならないが、操作部の操作によってアクチュエータが直ちに作動する場合にはその操作性が低下する。
具体的には、特許文献１に示す操作支援装置においては、操作部を操作した際に、当該入力操作によって移動する全ての部位が識別表示される。つまり、多数の可動部材が連結している場合には、アクチュエータによって所定の部位を作動させることにより、他の部位（可動部材）も連動して移動する。このとき、移動する全ての部位が識別表示されると、オペレータはアクチュエータによって直接作動している部位（可動部材）を把握できなくなってしまう。操作部の操作によってアクチュエータが直ちに作動する作業機械において、駆動中のアクチュエータや直接的に作動している部位（可動部材）をオペレータが把握できなくなると、所望の操作を実行できるのかを判断できなくなったり、誤操作が生じてしまったりするという問題があった。
【０００５】
また、画像表示部の表示を参照して操作部を操作する際に、特許文献２に示すように、各可動部位を示す画像上に多数の矢印が重畳表示されると、視認性が低下して操作性が低下するという問題が有った。こうした問題は、特に多関節マニプレータのように、多数の可動部材を連結して構成される作業機械において深刻となり、同時に多数のアクチュエータを作動させる場合に、重畳表示される矢印によって、いずれの部位がどのように作動しているのかを把握しにくくなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、アクチュエータの駆動によって直接的に作動している部位をオペレータが確実に把握できるようにすることで、誤操作を生じにくくする作業機械の操作支援装置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】
【０００７】
本発明は、オペレータの操作を受け付ける操作手段と、該操作手段が受け付けた操作に基づいて駆動される複数のアクチュエータと、該複数のアクチュエータの駆動によって作動する複数の可動部材と、を備えた作業機械に接続され、前記複数のアクチュエータによって作動する複数の可動部材の作動状態を画像表示部に表示する作業機械の操作支援装置を前提とする。
【０００８】
上記の構成を前提として、請求項１に記載の発明は、前記複数の可動部材に対応付けられた複数の可動部位画像を、各可動部材の相対位置関係に近似させて前記画像表示部に配置表示させる画像表示手段と、前記複数の可動部材のうち前記操作手段の操作により駆動されるアクチュエータによって直接的に作動する力が付与される可動部材を特定する可動部材特定手段と、該可動部材特定手段によって特定された可動部材に対応する所定の可動部位画像を、他の可動部位画像と識別可能に画像表示部に表示させる識別表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１記載の構成を前提として、前記識別表示手段が、前記特定の可動部位画像の表示範囲内において表示態様を変化させることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２記載の構成を前提として、前記可動部材特定手段が、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材のうち、作動可能な可動部材を特定することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、上記請求項１または２記載の構成を前提として、前記可動部材特定手段は、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材のうち、前記アクチュエータの駆動が制限されることによって作動を制限される可動部材を特定することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、上記請求項１または２記載の構成を前提として、前記可動部材特定手段が、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材のうち、作動可能な可動部材およびアクチュエータの駆動が制限されることによって作動を制限される可動部材をそれぞれ特定し、前記識別表示手段が、前記作動可能な可動部材に対応する可動部位画像および前記作動を制限される可動部材に対応する可動部位画像を識別可能に画像表示部に表示させることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜５のいずれかの構成を前提として、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材の作動方向または作動の規制方向を特定する方向特定手段を備え、前記識別表示手段は、前記可動部材特定手段によって特定された可動部材に対応する所定の可動部位画像において、前記方向特定手段によって特定された方向を識別可能に表示して、前記可動部材の作動方向または作動の規制方向を報知することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、上記請求項１〜６のいずれかに記載の構成を前提として、前記識別表示手段が、前記可動部材特定手段によって特定された可動部材に対応する所定の可動部位画像を、他の可動部位画像と異なる色で画像表示部に表示させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、画像表示部に表示される複数の可動部位画像のうち、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する力が付与される可動部材に対応する可動部位画像が識別可能に表示される。したがって、操作手段による操作によって直ちにアクチュエータが作動する作業機械において、オペレータが操作状況を確実に把握することが可能となり、操作精度が向上するとともに誤操作が生じにくくなる。
【００１４】
特に請求項２に記載の発明によれば、特定の可動部位画像の表示範囲内において表示態様を変化させるので、画像表示部に多数の可動部位画像が複雑に表示されている場合であっても、視認性を確保することができる。
特に請求項３に記載の発明によれば、作動可能な可動部材を把握することができるので、オペレータの操作性が一層向上する。
特に請求項４に記載の発明によれば、作動が制限される可動部材を把握することができるので、オペレータの操作性が一層向上する。
特に請求項５に記載の発明によれば、作動可能な可動部材と作動が制限される可動部材とをそれぞれ把握することができるので、オペレータの操作性が一層向上する。
【００１５】
特に請求項６に記載の発明によれば、矢印等を可動部位画像に重畳表示させることなく、可動部位画像の表示態様のみで（すなわち可動部位画像の表示領域の範囲内で）作動方向を把握することができるので、画像表示部における視認性が向上して操作性が一層向上する。
特に請求項７に記載の発明によれば、可動部位画像の色の変化によって作動中の可動部材を把握することができるので、視認性の向上により操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の操作支援装置に適用される災害救助ロボットの全体斜視図である。
【図２】操作支援装置の操作手段を示す斜視図である。
【図３】操作レバーの斜視図である。
【図４】制御系を示すブロック図である。
【図５】操作レバー、押ボタンスイッチ及びシーソースイッチの操作に対応する災害救助ロボットの動作を示す表である。
【図６】災害救助ロボットの画像が表示された画像表示部の図である。
【図７】災害救助ロボットの可動部材の作動中における画像表示部の図である。
【図８】災害救助ロボットの可動部材を作動させる場合におけるロボット側制御部及び操作側制御部の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態を示す災害救助ロボットの可動部材の作動中における画像表示部の図である。
【図１０】災害救助ロボットの可動部材の作動が制限された場合におけるロボット側制御部及び操作側制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】作動する部材の作動方向を報知する他の例を示す画像表示部の図である。
【図１２】作動する部材の作動方向を報知する他の例を示す画像表示部の図である。
【図１３】作動する部材の作動方向を報知する他の例を示す画像表示部の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１乃至図１０は、本発明の一実施形態を示すものである。
【００１８】
この作業機械の操作支援装置は、地震等の災害時における被災者の捜索や救助等に用いられる災害救助ロボット１００の遠隔操作に適用されるものである。
【００１９】
災害救助ロボット１００は、図１に示すように、本体１１０の下部に設けられた幅方向一対の無限軌道式の走行装置１２０と、本体１１０の前後の左右両側にそれぞれ設けられた４本の脚１２１と、本体１１０上面の前側に回転自在に設けられた回転台１３０の上面に設けられた２本のアーム１４０とを備えている。災害救助ロボット１００は、環境に応じて走行装置１２０による走行、または、４本の脚１２１による歩行を行うことによって移動し、２本のアーム１４０の先端に設けられたハンド１５０によって物を把持したり、障害物を取り除いたりする作業を行う。また、この災害救助ロボット１００には、回転台１３０の上面の２本のアーム１４０の間にカメラ１６０が設けられ、各ハンド１５０にそれぞれ図４のブロック図に記載のカメラ１６１が設けられている。オペレータは、各カメラ１６０，１６１によって撮影された映像が表示された後述する操作支援装置の画像表示部を見ながら操作可能である。また、カメラ１６０は、オペレータによって操作可能に上下方向及び左右方向に向きが変更可能に設けられている。
【００２０】
２本のアーム１４０は、回転台１３０の上面の左右両側に配設されている。２本のアーム１４０のうち右側のアーム１４０について説明する。右側のアーム１４０は、回転台１３０の上面から上方に延びるように設けられた第１アーム１４１を備えている。この第１アーム１４１は、上下方向を回転中心軸とするもので、回転台１３０に対して回転自在に設けられている。第１アーム１４１の上端には、第２アーム１４２の一端が回転自在に連結されており、この第２アーム１４２の一端を軸として他端側を上下に移動可能としている。第２アーム１４２の他端には、第３アーム１４３の一端が回転自在に連結されており、この第３アーム１４３の一端を軸として他端側を上下に移動可能としている。第３アーム１４３の他端には、ハンド１５０の基端が連結されている。このハンド１５０は、その先端側が上下方向及び左右方向に移動するとともに、第３アーム１４３の軸方向を回転中心軸の方向として回転自在に設けられている。
【００２１】
次に、上記の回転台１３０、第１アーム１４１〜第３アーム１４３およびハンド１５０を作動するアクチュエータについて、図１および図４を用いて説明する。本体１１０には、本体１１０に対して回転台１３０を回転させるための第１アクチュエータ１７１（図１においては不図示）が設けられている。回転台１３０には、回転台１３０に対して各第１アーム１４１を回転させるための第２アクチュエータ１７２（図１においては不図示）が設けられている。アーム１４０には、第１アーム１４１に対して第２アーム１４２を作動させるための第３アクチュエータ１７３と、第２アーム１４２に対して第３アーム１４３を作動させるための第４アクチュエータ１７４と、第３アーム１４３に対してハンド１５０を上下に作動させるための第５アクチュエータ１７５とが設けられている。同様に、アーム１４０には、第３アーム１４３に対してハンド１５０を左右に作動させるための第６アクチュエータ１７６と、第３アーム１４３に対してハンド１５０を回転させるための第７アクチュエータ１７７と、ハンド１５０に把持動作をさせるための第８アクチュエータ１７８とが設けられている（図１においては、第７及び第８アクチュエータ１７７，１７８が収納されている外装部品を指し示している）。ここで、第１〜第８アクチュエータ１７１〜１７８は、それぞれ、例えば油圧シリンダや油圧モータ等の油圧を直線運動や回転運動に変換するための機器が用いられる。
【００２２】
また、災害救助ロボット１００は、ロボットの状態を検出するための各種センサを備えている。すなわち、災害救助ロボット１００は、図４に示すように、本体１１０に対する回転台１３０の回転角度を検出するための第１角度センサ１８１と、回転台１３０に対する各第１アーム１４１の回転角度を検出するための第２角度センサ１８２と、各第１アーム１４１に対する第２アーム１４２の角度を検出するための第３角度センサ１８３と、第２アーム１４２に対する第３アーム１４３の角度を検出するための第４角度センサ１８４とを備えている。また、災害救助ロボット１００は、第３アーム１４３に対するハンド１５０の上下方向の角度を検出するための第５角度センサ１８５と、第３アーム１４３に対するハンド１５０の左右方向の角度を検出するための第６角度センサ１８６と、第３アーム１４３に対するハンド１５０の回転角度を検出するための第７角度センサ１８７と、ハンド１５０の開閉動作を検出するための第８角度センサ１８８とを備えている。ここで、第１〜第８角度センサ１８１〜１８８は、それぞれ回転角度を計測可能なロータリーエンコーダが用いられる。
【００２３】
また、災害救助ロボット１００は、各アーム１４０及びカメラ１６０の動作を制御するためのロボット側制御部１９０を備えている。ロボット側制御部１９０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータによって構成されている。ロボット側制御部１９０は、図４に示すように、カメラ１６０，１６１、第１〜第８アクチュエータ１７１〜１７８、第１〜第８角度センサ１８１〜１８８、後述する操作支援装置の操作側制御部との間で動作及び画像表示に関する信号の無線通信を行うための無線通信部１９１が接続されている。
【００２４】
操作支援装置は、図２に示すように、縦長の箱状に形成された操作台２００と、操作台２００の上面の前面側に設けられ、オペレータの操作を受け付けるために設けられた一対の操作レバー２１０と、操作台２００の上面の背面側に設けられ、災害救助ロボット１００の操作状況を表示するためのＬＣＤ、ＣＲＴ等の画像表示部２２０とを備えている。
【００２５】
各操作レバー２１０は、操作台２００の上面から上方に延びるように設けられ、周方向に亘って所定角度傾斜させることが可能である。各操作レバー２１０は、後述する操作側制御部に対して方向入力を行う。また、各操作レバー２１０の上面には、図３に示すように、押下動作の度にオンとオフが切り替わる第１押ボタンスイッチ２１１と第２押ボタンスイッチ２１２が左右に配置されている。第１押ボタンスイッチ２１１及び第２押ボタンスイッチ２１２は、例えばオンの状態で照光表示を行う照光式の押ボタンスイッチが用いられる。また、各操作レバー２１０の上部前面側には、左右両側が押下可能であり、左右のどちらかを押下することによりオンの状態となり、離すとオフの状態となる第１シーソースイッチ２１３が設けられている。また、各操作レバー２１０の上部背面側には、上下両側が押下可能であり、上下のどちらかを押下することによりオンの状態となり、離すとオフの状態となる第２シーソースイッチ２１４が設けられている。各操作レバー２１０は、操作台２００を前面側から見て右側に位置する操作レバー２１０が災害救助ロボット１００の右側のアーム１４０の操作に対応し、左側に位置する操作レバー２１０が災害救助ロボット１００の左側のアーム１４０に対応する。
【００２６】
また、操作支援装置は、災害救助ロボット１００の操作及び画像表示部２２０の表示を制御するための操作側制御部２３０を備えている。操作側制御部２３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータによって構成されている。操作側制御部２３０は、図４に示すように、各操作レバー２１０、各押ボタンスイッチ２１１，２１２、各シーソースイッチ２１３，２１４、画像表示部２２０、画像表示部２２０に表示する画像データが取り込まれたハードディスク等の記憶部２３１、ロボット側制御部１９０との間で動作及び画像表示に関する信号の無線通信を行うための無線通信部２３２が接続されている。
【００２７】
ここで、各操作レバー２１０、各押ボタンスイッチ２１１，２１２及び各シーソースイッチ２１３，２１４の操作に対応する災害救助ロボット１００の右側のアーム１４０の動作について、図５に示す表を用いて説明する。
【００２８】
本実施形態においては、第１押ボタンスイッチ２１１及び第２押ボタンスイッチ２１２によって、「カメラ画像基準のハンド単独操作モード」「アーム個別操作モード」「カメラ画像基準のハンド移動操作モード」のいずれかのモードに切り替えられる。
第１押ボタンスイッチ２１１及び第２押ボタンスイッチ２１２の両方をオンにした場合には、ハンド１５０に設けられたカメラ１６１のカメラ画像基準のハンド単独操作モードとなる。このハンド単独操作モードにおいて、操作レバー２１０を左右方向に操作すると、カメラ１６１が撮像した画像を基準として、第３アーム１４３に対してハンド１５０の向きを左右方向に変更する。また、操作レバー２１０を前後方向に操作すると、カメラ１６１が撮像した画像を基準として、第３アーム１４３に対してハンド１５０の向きを上下方向に変更する。第１シーソースイッチ２１３を左右に操作すると、カメラ１６１が撮像した画像を基準として第７アクチュエータ１７７を駆動させ、第３アーム１４３に対してハンド１５０を回転させる。このとき、第３アーム１４３に対して、カメラ１６１が回転することなく、ハンド１５０のみが回転することが望ましい。また、第２シーソースイッチ２１４を上下に操作すると、第８アクチュエータ１７８を駆動し、ハンド１５０の把持動作を行う。
【００２９】
第１押ボタンスイッチ２１１をオフにして第２押ボタンスイッチ２１２をオンにした場合には、アーム個別操作モードとなる。このアーム個別操作モードにおいて、操作レバー２１０を左右方向に操作すると、第２アクチュエータ１７２を駆動させ、回転台１３０に対して第１アーム１４１を回転させる。また、操作レバー２１０を前後方向に操作すると、第３アクチュエータ１７３を駆動させ、第１アーム１４１に対して第２アーム１４２を上下に作動させる。第１シーソースイッチ２１３を左右に操作すると、第１アクチュエータ１７１を駆動させ、本体１１０に対して回転台１３０を回転させる。また、第２シーソースイッチ２１４を上下に操作すると、第４アクチュエータ１７４を駆動させ、第２アーム１４２に対して第３アーム１４３を上下に作動させる。
【００３０】
第１押ボタンスイッチ２１１をオンにして第２押ボタンスイッチ２１２をオフにした場合には、カメラ画像基準のハンド移動操作モードとなる。このカメラ画像基準のハンド移動操作モードにおいて、操作レバー２１０を左右方向に操作すると、第１〜第７アクチュエータ１７２〜１７７を複合的に駆動させ、カメラ１６１が撮像した画像を基準として、ハンド１５０を左右に作動させる。また、操作レバー１２０を前後方向に操作すると、第１〜第７アクチュエータ１７２〜１７７を複合的に駆動させ、カメラ１６１が撮像した画像を基準として、ハンド１５０を前後方向に作動（カメラの光軸方向に前進後退）させる。また、第１シーソースイッチ２１３を左右に操作すると、カメラ１６１が撮像した画像を基準として第７アクチュエータ１７７を駆動させ、第３アーム１４３に対してハンド１５０を回転させる。このとき、上記と同様に、第３アーム１４３に対して、カメラ１６１が回転することなく、ハンド１５０のみが回転することが望ましい。また、第２シーソースイッチ２１４を上下に操作すると、第１〜第７アクチュエータ１７２〜１７７を複合的に駆動させ、カメラ１６１が撮像した画像を基準として、ハンド１５０を上下に移動させる。
なお、このハンド移動操作モードにおいては、入力操作に基づいてロボット側制御部１９０が演算を行い、この演算結果に基づいて複数のアクチュエータを複合的に駆動する。このとき、いずれかのアクチュエータがストロークエンドに到達した場合には、作動規制を行って全体の複合操作が規制されるようにしている。
【００３１】
第１押ボタンスイッチ２１１及び第２押ボタンスイッチ２１２の両方をオフにした場合には、いずれのアクチュエータも駆動しないいわゆる非操作モードとなる。このように、第１押ボタンスイッチ２１１及び第２押ボタンスイッチ２１２の両方をオフにすれば、誤って操作レバー２１０に接触してしまったような場合の誤操作を防止することができる。
なお、前記ハンド単独操作モード及びハンド移動操作モードは、ハンド１５０に設けられたカメラ１６１の画像基準でなく、ロボット本体の上下左右方向を基準として操作するモードであってもよい。
【００３２】
以上のように構成された作業機械の操作支援装置において、画像表示部２２０には、図６に示すように、操作対象である災害救助ロボット１００を模した画像１００´が表示される。画像１００´の回転台１３０´、第１〜第３アーム１４１´〜１４３´及びハンド１５０´は、実際の災害救助ロボット１００の回転台１３０、第１〜第３アーム１４１〜１４３及びハンド１５０の相対位置関係に近似させて表示される。つまり、画像１００´は、実際の災害救助ロボット１００の姿勢とほぼ同じ姿勢で画像表示部２２０に表示される。なお、実際の災害救助ロボット１００の回転台１３０、第１〜第３アーム１４１〜１４３及びハンド１５０の相対位置関係は、第１〜第８角度センサ１８１〜１８８の検出値に基づいて特定される。オペレータは、画像表示部２２０に表示されている災害救助ロボット１００を模した画像１００´を見ながら災害救助ロボット１００を操作することが可能となる。
【００３３】
ここで、災害救助ロボット１００の動作の例として、右側のアーム１４０を単独操作する場合のロボット側制御部１９０及び操作側制御部２３０の動作を、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
第２アーム１４２に対して第３アーム１４３を上方に向かって作動させる場合には、個別操作モードで第４アクチュエータ１７４を駆動させる。
まず、第１押ボタンスイッチ２１１をオフ、第２押ボタンスイッチ２１２をオンに設定して個別操作モードを選択する。その後、第２シーソースイッチ２１４を上方に操作して第４アクチュエータ１７４を駆動させる。操作側制御部２３０が第３アームの作動操作を検出すると（ステップＳ１）、第２シーソースイッチ２１４の操作に対応して作動する第３アーム１４３を特定し（ステップＳ２）、第３アーム１４３の作動方向を特定する（ステップＳ３）。次に、操作側制御部２３０は、図７に示すように、画像表示部２２０に表示されている第３アーム１４３に対応する部位１４３´の作動方向前方側を、作動方向後方側及び他の部位の色（白色）と異なる色（黄色）で表示する（ステップＳ４）。この場合、第３アーム１４３の上部が作動方向前方となる。
そして、ロボット側制御部１９０は第４アクチュエータ１７４を駆動し（ステップＳ５）、操作側制御部２３０は第４アクチュエータ１７４の駆動によって作動する第３アーム１４３に対応する部位１４３´の姿勢を更新表示する（ステップＳ６）。
そして、第２シーソースイッチ２１４の操作が解除されると（ステップＳ７）、ロボット側制御部１９０は第４アクチュエータ１７４の駆動を停止し（ステップＳ８）、操作側制御部２３０は画像表示部２２０に表示されている第３アーム１４３に対応する部位１４３´の異なる色（黄色）で表示した部分を、他の部位の色（白色）で表示する（ステップＳ９）。
このように、第３アーム１４３を上方に動作させると、第３アーム１４３の動作及びその動作方向が、画像表示部２２０に表示された第３アーム１４３に対応する部位１４３´自体に色の変化で識別表示される。これにより、アーム１４０全体の中で第３アーム１４３が操作されたこと、及びその作動方向が瞬時に把握できる。
【００３５】
また、第２アーム１４２に対して第３アーム１４３を作動させる際には、第３アーム１４３に連結されているハンド１５０も連動するが、ハンド１５０に対応する部位１５０´の色は作動しない他の部材と同色（白色）で表示する。これにより、第３アーム１４３のみが他の部材と異なる色（黄色）で表示されることから、第４アクチュエータ１７４の駆動によって直接作動する第３アーム１４３が特定される。
【００３６】
また、作動する第３アーム１４３に対応する部位１４３´は、特定される前後を通じて同一形状で画像表示部２２０に表示される。なお、画像表示部２２０に表示される部位１４３´の形状が特定前後で同一という場合には、画像表示部２２０に表示される部位１４３´の平面的形状が特定前後で同一となる場合に限られない。つまり、画像表示部２２０に表示される部位１４３´の形状が特定前後で同一という場合には、画像表示部２２０に部位１４３´を立体的に表示する際に、画像表示部２２０に表示される部位１４３´が立体的形状として同一形状と認識できる場合が含まれる。
【００３７】
また、カメラ画像基準のハンド移動操作モードでハンド１５０を移動させる場合は、複数の部材（１３０，１４１，１４２，１４３，１５０等）が同時に作動する複合操作となる。この場合、作動する全ての部材に対応する部位（１３０´，１４１´，１４２´，１４３´，１５０´等）の作動方向前方を、作動方向後方と異なる色で画像表示部２２０に表示する。
【００３８】
また、回転台１３０、第１アーム１４１及びハンド１５０などの回転する部材が作動を行う場合には、回転する部材１３０，１４１，１５０に対応する部位１３０´，１４１´，１５０´の回転方向側を回転方向の反対側と異なる色で表示する。
【００３９】
また、災害救助ロボット１００を模した画像１００´は、図７に示すように、災害救助ロボット１００を右前方からの視点で表示したものであるが、作動する部材（例えば、左後方の脚１２１）に対応する部位（１２１´）が右前方からの視点で現れない場合には、左前方からの視点や側面からの視点に切り替える。
【００４０】
以上のように、本実施形態の作業機械の操作支援装置によれば、作動させる部材に対応付けられた部位を、実際の部材の相対位置関係に近似させて画像表示部２２０に表示させ、アクチュエータ１７１〜１７８の駆動によって直接的に作動している部材に対応する部位を、他の部位と識別可能に画像表示部２２０に表示させるようにしている。これにより、操作レバー２２０及びシーソースイッチ２１３，２１４による操作によって直ちにアクチュエータ１７１〜１７８が作動する災害救助ロボット１００において、オペレータが操作状況を確実に把握することが可能となり、操作精度を向上させるとともに、誤操作を減少させることが可能となる。
【００４１】
また、特定された部材に対応する画像表示部２２０上の部位の形状を、特定前後で同一に表示させるようにしている。これにより、画像表示部２２０上の部位の表示態様を、部位の表示領域の範囲内に限って変化させることができるので、（例えば可動部材を第３アームとし、第３アームに近似した表示として直方体を斜め前方から見た形状で表示を行った場合、その直方体の外形線の範囲内で表示色を変化させる等して画像の表示態様が変化するので）、画像表示部２２０に多数の部位が複雑に表示されている場合であっても、視認性を確保することが可能となる。
【００４２】
また、アクチュエータ１７１〜１７８の駆動によって直接的に作動する力が付与される部材のうち、作動可能な部材を特定するようにしている。これにより、作動可能な部材を把握することができるので、オペレータの操作性が一層向上する。
【００４３】
また、アクチュエータ１７１〜１７８の駆動によって直接的に作動している部材に対応する部位の作動方向前方側を、作動方向後方側と異なる態様で画像表示部２２０に表示させることにより部材の作動方向を報知するようにしている。これにより、矢印等を部位に重畳表示させることなく、部位の表示のみで作動方向を把握することができるので、画像表示部２２０における視認性が向上して操作性を一層向上させることが可能となる。
【００４４】
図９及び図１０は本発明の他の実施形態を示すものであり、図９は災害救助ロボットの可動部材の作動中における画像表示部の図、図１０は災害救助ロボットの可動部材の作動が制限された場合におけるロボット側制御部及び操作側制御部の動作を示すフローチャートである。尚、本実施形態において、前記実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付して示す。
【００４５】
本実施形態の操作支援装置は、災害救助ロボット１００の部材の作動が制限されたときに、駆動が制限された部材を画像表示部２２０に識別表示させる機能を有する。このときのロボット側制御部１９０及び操作側制御部２３０の動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
まず、災害救助ロボット１００は、図９に示す画像表示部２２０に表示された画像１００´と同じ姿勢から、ハンド１５０をカメラ１６１の光軸に沿って後方に移動させている。この場合には、第２アーム１４２を下方に作動させる動作と、第３アーム１４３を上方に作動させる動作と、ハンド１５０を下方に作動させる動作を同時に行う。このとき、画像表示部２３０には、図９に示すように、第２アーム１４２、第３アーム１４３及びハンド１５０の作動方向が表示される。
上記のような災害救助ロボット１００の動作中に第３アーム１４３の作動（第４アクチュエータ１７４）の駆動の制限が検出されると（ステップＳ１１）、作動が規制された第３アーム１４３を特定する（ステップＳ１２）。次に、第３アーム１４３の作動の規制方向を特定し（ステップＳ１３）、画像表示部２２０に表示されている第３アーム１４３に対応する部位１４３´の作動規制方向前方である上部を黄色から赤色で表示する（ステップＳ１４）。その後、オペレータの操作により第４アクチュエータ１７４の駆動の制限が解除されると（ステップＳ１５）、画像表示部２２０に表示されている第３アーム１４３に対応する部位１４３´の赤色部分を他の部位の色で表示する（ステップＳ１６）。
一方、作動が規制されていない第２アーム１４２及びハンド１５０に対応する部位１４２´，１５０´は、前記図８のフローチャートに示すように、作動方向前方側を黄色で表示する。
これにより、作動が規制された部材とその方向が、他の作動が規制されていない部材に対して識別表示されるので、オペレータは作動が規制された部材を瞬時に見分けることができる。また、部材の作動が規制された方向が表示されるため、作動が規制された状態を解除するための操作の方向を瞬時に判断できる。
【００４７】
なお、第３アクチュエータ１７３の駆動が制限されたことは、第３角度センサ１８３の検出値に基づいて判断される。即ち、操作信号を受信している状態で、第３角度センサ１８３の検出値が所定時間以上変化しなくなった場合に、第３アクチュエータ１７３の駆動が制限されたと判断する。
【００４８】
以上のように、本実施形態の作業機械の操作支援装置によれば、アクチュエータ１７１〜１７８によって直接的に作動する力が付与される部材のうち、アクチュエータ１７１〜１７８の駆動が制限されることによって作動を制限される部材を特定するようにしている。これにより、作動が制限された部材を把握することができるので、オペレータの操作性を一層向上させることが可能となる。
【００４９】
また、作動可能な部材に対応する可動部位画像及び作動を制限される部材に対応する可動部位画像を識別可能に画像表示部２２０に表示させるようにしている。これにより、作動可能な部材と作動が制限される部材とをそれぞれ把握することができるので、オペレータの操作性を一層向上させることが可能となる。
【００５０】
なお、前記実施形態では、災害救助ロボット１００の操作手段として、一対の操作レバー２１０と、各操作レバー２１０に設けられた第１押ボタンスイッチ２１１、第２押ボタンスイッチ２１２、第１シーソースイッチ２１３及び第２シーソースイッチ２１４とから構成したものを示したが、これに限定されることはなく、例えば押ボタンスイッチのみで操作手段を構成してもよいし、ＧＵＩによる操作表示部等によって操作手段を構成してもよい。
【００５１】
また、前記実施形態では、操作対象の作業機械として災害救助ロボット１００を適用したものを示したが、これに限定されるものではなく、産業用ロボット、医療装置等のマニプレータ、クレーン、昇降機等の作業機械全般に広く適用することが可能である。
【００５２】
また、前記実施形態では、画像表示部２２０に、実際の災害救助ロボット１００を模した態様の画像１００´で表示するようにしたものを示したが、これに限定されるものではなく、災害救助ロボット１００を、例えば単線によって表現する等、簡易的に表現した画像を画像表示部２２０に表示するようにしてもよい。
【００５３】
また、前記実施形態では、画像表示部２２０に、災害救助ロボット１００の全体を画像１００´として表示するようにしたものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、オペレータが認識できる範囲内で、作動する部材に対応する部位のみを画像表示部２２０に表示するようにしてもよい。
【００５４】
また、前記実施形態では、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する部材に対応する部位の表示のみの表示態様を変化させるようにしたものを示したが、これに限定されるものではなく、直接的に作動する部材と、直接的に作動する部材に連動して移動する部材とを識別し、アクチュエータの駆動によって直接的に作動する部材に対応する部位と、直接的に作動する部材に連動して移動する部材に対応する部位とをそれぞれ表示態様を変化させるようにしてもよい。
【００５５】
また、前記実施形態において、複数の部材が同時に作動する場合には、全ての作動する部材に対応する画像表示部２２０上の部位を識別表示するようにしたものを示したが、これに限定されることはなく、一部の作動する部材に対応する部位のみを識別表示するようにしてもよい。
【００５６】
また、前記実施形態において、作動する部材に対応する画像表示部２２０上の部位を他の部位と異なる色で表示することによって作動する部材を特定するようにしたものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、作動する部材に対応する部位の模様や線の太さを変更することによって態様を変化させたり、他の部位の表示よりも大きく表示したりして作動する部材を特定するようにしてもよい。また、作動する部材を特定するために、作動する部材に対応しない部位を、暗く表示したり点線で表示したりすることによって、作動する部材に対応する部位を目立たせるようにしてもよい。
【００５７】
また、前記実施形態では、作動する部材に対応する部位の作動方向前方側を、作動方向後方側と異なる色で表示することにより作動する部材の作動方向を報知するようにしたものを示したが、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、直接的に作動する部材に対応する部位１４３´を、作動方向後方から作動方向前方に向かって徐々に変色するグラディエーション表示を行うことにより作動する部材の作動方向を報知してもよい。また、図１２に示すように、直接的に作動する部材に対応する部位１４３´の作動方向前方側に模様を付すことにより作動する部材の作動方向を報知してもよい。さらに、図１３に示すように、直接的に作動する部材に対応する部位１４３´の作動方向前方側の線を、作動方向後方側と比較して太くすることにより作動する部材の作動方向を報知してもよい。また、直接的に作動する部材に対応する部位１４３´の作動方向前方側を作動方向後方側と比較して大きく表示するようにしてもよい。これは、作動が規制された部材であっても同様である。
【００５８】
また、前記のように、可動する部材に対応する部位の作動方向前方側を、作動方向後方側と異なる態様で表示することに加え、対応する部位やその近傍に矢印を表示して、可動する部材に対応する部位を更に目立たせるようにしてもよい。例えば、複合操作によって可動する部材が複数同時に作動している場合において、画像表示部が見にくくならない程度に、いくつかの可動する部材に対応する部位に矢印を付するようにしてもよい。
【００５９】
また、前記実施形態では、アクチュエータ１７１〜１７８及び作動している部材の状態を特定するために、ロータリーエンコーダからなる第１〜第８角度センサ１８１〜１８８を用いたものを示したが、これに特定されるものではなく、アクチュエータ１７１〜１７８の状態を検出するストロークセンサや圧力センサを用いてもよいし、作動している部材の状態を検出する傾斜センサを用いるようにしてもよい。
【００６０】
また、前記実施形態では、アクチュエータ１７１〜１７８の駆動が制限されることによって作動を制限された部材に対応する部位を、作動が制限される前の表示態様及び他の部位の画像の表示態様と異なる色で表示するようにしたものを示したが、これに特定されるものではなく、例えば、作動が制限された部材に対応する部位の模様や線の太さを変更することによって態様を変化させたり、他の部位の表示よりも大きく表示したりしてもよい。
【００６１】
なお、請求項１に記載の画像表示手段は、前記実施形態におけるロボット側制御部１９０及び操作側制御部２３０のステップＳ６の動作に相当する。また、請求項１、３及び５に記載の可動部材特定手段は、前記実施形態におけるロボット側制御部１９０及び操作側制御部２３０のステップＳ２の動作に相当する。また、請求項１、４及び５に記載の可動部材特定手段は、前記実施形態におけるロボット側制御部１９０及び操作側制御部２３０のステップＳ１２の動作に相当する。また、請求項１、２、５、６及び７に記載の識別表示手段は、前記実施形態におけるロボット側制御部１９０及び操作側制御部２３０のステップＳ４及びステップＳ１４の動作に相当する。また、請求項６に記載の方向特定手段は、前記実施形態におけるロボット側制御部１９０及び操作側制御部２３０のステップＳ３及びステップＳ１３に相当する。
【符号の説明】
【００６２】
１３０…回転台、１４０…アーム、１４１…第１アーム、１４１´…第１アームの画像、１４２…第２アーム、１４２´…第２アームの画像、１４３…第３アーム、１４３´…第３アームの画像、１５０…ハンド、１５０´…ハンドの画像、１７１…第１アクチュエータ、１７２…第２アクチュエータ、１７３…第３アクチュエータ、１７４…第４アクチュエータ、１７５…第５アクチュエータ、１７６…第６アクチュエータ、１７７…第７アクチュエータ、１７８…第８アクチュエータ、１８１…第１角度センサ、１８２…第２角度センサ、１８３…第３角度センサ、１８４…第４角度センサ、１８５…第５角度センサ、１８６…第６角度センサ、１８７…第７角度センサ、１８８…第８角度センサ、１９０…ロボット側制御部、１９１…無線通信部、２２０…画像表示部、２３０…操作側制御部、２３２…無線通信部。
【図１】
0005465522.tif 000002
【図２】
0005465522.tif 000003
【図３】
0005465522.tif 000004
【図４】
0005465522.tif 000005
【図５】
0005465522.tif 000006
【図６】
0005465522.tif 000007
【図７】
0005465522.tif 000008
【図８】
0005465522.tif 000009
【図９】
0005465522.tif 000010
【図１０】
0005465522.tif 000011
【図１２】
0005465522.tif 000012
【図１３】
0005465522.tif 000013
【図１１】
0005465522.tif 000014