(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアーム、
前記スレーブアーム機構を動作させるように作業者が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアーム、および
制御回路、
を備えるマスタスレーブロボットであって、以下を具備する：
前記マスタアーム機構の位置、姿勢、速度、および角速度からなる群から選択される少なくとも１つを含むマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部、
前記作業者の腕の重さを含む身体情報を取得する身体情報取得部、
前記身体情報に含まれる前記作業者の腕の重さが重ければ重いほど、前記スレーブアームが大きく移動するように、前記身体情報に基づいて前記マスタ動作情報を補正するマスタ動作情報補正部、および
前記マスタ動作情報補正部によって補正されたマスタ動作情報に従い、前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部。
【請求項２】
請求項１に記載のマスタスレーブロボットであって、さらに以下を具備する：
前記スレーブアーム機構に外部から加えられた力の大きさを含む力情報を取得する力情報取得部、
前記作業者の腕の重さが重ければ重いほど、前記力の大きさを大きくするように前記力情報を補正する力情報補正部、および
前記力情報補正部によって補正された前記力情報に基づいて、前記マスタアームを介して前記作業者の腕に力を提示する力情報提示部。
【請求項３】
請求項２に記載のマスタスレーブロボットであって、
前記身体情報は、前記作業者の腕が耐えることができる最大の力の大きさを上限値として含んでおり、かつ
前記身体情報は、前記作業者の腕が感じることができる最小の力の大きさを下限値として含んでおり、
前記マスタスレーブロボットは、
前記マスタアームを介して前記作業者の腕に提示される力の大きさが前記上限値および前記下限値の間の範囲に収まるように、前記力情報補正部によって補正された前記力情報をさらに補正する力情報範囲補正部
をさらに具備する。
【請求項４】
請求項１に記載のマスタスレーブロボットであって、さらに以下を具備する：
前記マスタアームを操作する前記作業者の腕を支持する支持部分の情報を含む支持情報を元に、前記支持部分の位置が前記マスタアームを操作する前記作業者の手に近ければ近いほど前記スレーブアームが小さく移動するように前記マスタ動作情報を補正する支持部補正部、ここで、
前記スレーブ制御部は、前記支持部補正部によって補正されたマスタ動作情報に従い、前記スレーブアーム機構を制御する。
【請求項５】
請求項１に記載のマスタスレーブロボットであって、さらに以下を具備する：
前記スレーブアーム機構に外部から加えられた力の大きさを含む力情報を取得する力情報取得部、
前記作業者の腕の重さが重ければ重いほど、前記力の大きさを大きくするように前記力情報を補正する力情報補正部、
前記力情報補正部によって補正された前記力情報に基づいて、前記マスタアームを介して前記作業者の腕に力を提示する力情報提示部、および
前記マスタアームを操作する前記作業者の腕を支持する支持部分の情報を含む支持情報を元に、前記支持部分の位置が前記マスタアームを操作する前記作業者の手に近ければ近いほど前記力の大きさを小さくするように前記力情報を補正する支持部補正部、ここで、  前記力情報提示部は、前記支持部補正部によって補正された前記力情報に基づいて、前記マスタアームを介して前記作業者の腕に力を提示する。
【請求項６】
請求項１に記載のマスタスレーブロボットであって、ここで、
前記マスタアームは取替え可能であって、かつ
前記マスタスレーブロボットの制御装置は、前記マスタアームが重ければ重いほど、前記スレーブアームは小さく移動するように前記マスタ動作情報を補正する重さ割合補正部をさらに具備する。
【請求項７】
請求項２に記載のマスタスレーブロボットであって、ここで、
前記力情報は、前記マスタアームの移動方向に沿ったマスタアーム移動方向成分量、前記マスタアームの移動方向に直交する第１方向に沿ったマスタアーム第１直交方向成分量、および前記マスタアームの移動方向に直交する第２方向に沿ったマスタアーム第２直交方向成分量から構成され、
前記第１方向および前記第２方向は互いに直交し、
前記マスタスレーブロボットの制御装置は、前記マスタアーム第１直交方向成分量およびマスタアーム第２直交方向成分量を変化させずに前記マスタアーム移動方向成分量が大きくなるように前記力情報を補正する作業特性補正部をさらに具備し、
前記力情報提示部は、前記作業特性補正部によって補正された前記力情報に基づいて、前記マスタアームを介して前記作業者の腕に力を提示する。
【請求項８】
請求項１に記載のマスタスレーブロボットであって、さらに以下を具備する：
前記スレーブアーム機構によってなされる作業の対象物の映像を撮像する撮像素子、
前記映像を前記作業者に映し出すディスプレイ、
前記作業者の作業特性情報を取得する作業特性情報取得部、および
前記作業特性情報に基づいて、前記マスタ動作情報補正部によって補正されたマスタ動作情報をさらに補正する作業特性補正部、ここで
前記作業特性情報が、前記映像の拡大率を含み、
前記拡大率は、以下の式により定義され、
（拡大率）＝（前記ディスプレイに表示された前記対象物の大きさ）／（前記対象物の実際の大きさ）
前記作業特性補正部は、前記対象物が柔軟物である場合には、前記拡大率が大きいほど前記スレーブアームが大きく移動するように前記マスタ動作情報を補正し、
前記作業特性補正部は、前記対象物が剛体である場合には、前記拡大率が大きいほど前記スレーブアームが小さく移動するように前記マスタ動作情報を補正し、かつ
前記スレーブ制御部は、前記作業特性補正部によって補正されたマスタ動作情報に従い、前記スレーブアーム機構を制御する。
【請求項９】
請求項１に記載のマスタスレーブロボットであって、
前記身体情報は、前記作業者の腕の握力を含んでおり、かつ
マスタ動作情報補正部は、前記身体情報に含まれる前記作業者の腕の握力が大きければ大きいほど、前記スレーブアームが大きく移動するように、前記身体情報に基づいて前記マスタ動作情報を補正する。
【請求項１０】
請求項１に記載のマスタスレーブロボットであって、
前記身体情報は、前記作業者の利き腕の情報を含んでおり、かつ
マスタ動作情報補正部は、前記マスタアームが前記作業者の利き腕によって作業されている場合には前記スレーブアームが大きく移動するように、前記身体情報に基づいて前記マスタ動作情報を補正し、かつ
マスタ動作情報補正部は、前記マスタアームが前記作業者の利き腕とは反対の腕によって作業されている場合には前記スレーブアームが小さく移動するように、前記身体情報に基づいて前記マスタ動作情報を補正する。
【請求項１１】
スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアーム、
前記スレーブアーム機構を動作させるように作業者が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアーム、および
制御回路、
を備えるマスタスレーブロボットを制御する方法であって、以下を具備する：
前記マスタアーム機構の位置、姿勢、速度、および角速度からなる群から選択される少なくとも１つを含むマスタ動作情報を取得する工程、
前記作業者の腕の重さを含む身体情報を取得する工程、
前記身体情報に含まれる前記作業者の腕の重さが重ければ重いほど、前記スレーブアームが大きく移動するように、前記身体情報に基づいて前記マスタ動作情報を補正する工程、および
前記マスタ動作情報を補正する工程によって補正されたマスタ動作情報に従い、前記スレーブアーム機構を制御する工程。
【請求項１２】
スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアーム、
前記スレーブアーム機構を動作させるように作業者が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアーム、および
制御回路、
を備えるマスタスレーブロボットを制御するためのプログラムであって、
コンピュータを、
前記マスタアーム機構の位置、姿勢、速度、および角速度からなる群から選択される少なくとも１つを含むマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部、
前記作業者の腕の重さを含む身体情報を取得する身体情報取得部、
前記身体情報に含まれる前記作業者の腕の重さが重ければ重いほど、前記スレーブアームが大きく移動するように、前記身体情報に基づいて前記マスタ動作情報を補正するマスタ動作情報補正部、および
前記マスタ動作情報補正部によって補正されたマスタ動作情報に従い、前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部
として機能させるための、プログラム。
【請求項１３】
スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアーム、および
前記スレーブアーム機構を動作させるように作業者が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアーム、
を備えるマスタスレーブロボットの制御回路であって、以下を具備する：
前記マスタアーム機構の位置、姿勢、速度、および角速度からなる群から選択される少なくとも１つを含むマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部、
前記作業者の腕の重さを含む身体情報を取得する身体情報取得部、
前記身体情報に含まれる前記作業者の腕の重さが重ければ重いほど、前記スレーブアームが大きく移動するように、前記身体情報に基づいて前記マスタ動作情報を補正するマスタ動作情報補正部、および
前記マスタ動作情報補正部によって補正されたマスタ動作情報に従い、前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタスレーブロボットの動作の生成を行うためのマスタスレーブロボットの制御装置及び制御方法、マスタスレーブロボット、マスタスレーブロボットの制御プログラム、並びに、マスタスレーブロボットの制御用集積電子回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
人がマスタロボットを遠隔で操作をして、スレーブロボットにより作業を行うマスタスレーブロボットが様々な分野で注目を集めている。
【０００３】
医療の現場では、術者が、遠隔でモニタ画面上に映し出された内視鏡の映像を見ながらマスタロボットを操作して、スレーブロボットが把持した鉗子を動かして手術を行う内視鏡手術がある。患部又は鉗子などを拡大してモニタ画面に映し出し、手術ができるメリットに加えて、現場に専門の医師がいなくても遠隔で手術ができる。
【０００４】
また、製造現場では、微細作業又は拡大作業又は熟練を要する作業を行うスレーブロボットを遠隔で操作又は教示するマスタスレーブロボットが提案されている。特に、顕微鏡下で行う微細作業について、手元の拡大表示又は手元操作の移動量の拡大又は縮小移動などにより、細かな作業を簡易に操作することができる。
【０００５】
いずれのマスタスレーブ方式においても、マスタロボットを操作して、手ブレがなくスムーズにスレーブロボットを操作する機能が求められる。また、スレーブロボットにかかる力をマスタロボットにフィードバックする機能が求められる。
【０００６】
一方、マスタスレーブマニピュレータにおいて、モニタに映し出された映像の拡大率に応じてマスタとスレーブロボットの動作比率を自動調整する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１８７２４６号公報
【特許文献２】特開平９−１３６２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、作業者が変わった場合には、作業効率又は品質が異なってしまうことへの対応が必要となる。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、前記問題を解決することにあり、作業者が操作するマスタスレーブロボットであって、作業者が異なる場合においても均一に作業ができる、マスタスレーブロボットの制御装置及び制御方法、マスタスレーブロボット、マスタスレーブロボットの制御プログラム、並びに、マスタスレーブロボットの制御用集積電子回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアーム、
前記スレーブアーム機構を動作させるように作業者が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアーム、および
制御回路、
を備えるマスタスレーブロボットであって、以下を具備する：
前記マスタアーム機構の位置、姿勢、速度、および角速度からなる群から選択される少なくとも１つを含むマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部、
前記作業者の腕の重さを含む身体情報を取得する身体情報取得部、
前記身体情報に含まれる前記作業者の腕の重さが重ければ重いほど、前記スレーブアームが大きく移動するように、前記身体情報に基づいて前記マスタ動作情報を補正するマスタ動作情報補正部、および
前記マスタ動作情報補正部によって補正されたマスタ動作情報に従い、前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部。
【００１１】
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の前記態様によれば、作業者の身体情報に対応したスレーブアーム機構の動作を行うことができ、作業者が異なる場合においても均一に作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態におけるマスタスレーブロボットの構成の概要を示す図。
【図２Ａ】従来のマスタスレーブロボットにおける映像と力の感じ方の説明図。
【図２Ｂ】従来のマスタスレーブロボットにおける映像と力の感じ方の説明図。
【図３】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットのブロック図。
【図４】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける動作情報及び時間情報の一例のデータ図。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける身体情報の一例のデータ図。
【図５Ｂ】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける身体情報の一例のデータ図。
【図５Ｃ】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける身体情報の一例のデータ図。
【図５Ｄ】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける身体情報の一例のデータ図。
【図６】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける座標系の説明図。
【図７Ａ】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける腕の重さが異なる作業者による接触作業の時間と位置との関係図。
【図７Ｂ】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける腕の重さが異なる作業者による接触作業の時間と位置との関係図。
【図８】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける腕の重さと移動補正量との一例のデータ図。
【図９】本発明の第１実施形態における両腕のマスタスレーブロボットの構成の概要を示す図。
【図１０】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける補正マスタ動作情報及び時間情報の一例のデータ図。
【図１１】本発明の第１実施形態における拡大作業を行うマスタスレーブロボットの構成の概要を示す図。
【図１２】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける操作手順のフローチャート。
【図１３】本発明の第１実施形態のマスタスレーブロボットにおける補正手順のフローチャート。
【図１４】本発明の第２実施形態におけるマスタスレーブロボットの構成の概要を示す図。
【図１５】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットのブロック図。
【図１６】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットにおける腕の重さと力補正量との一例のデータ図。
【図１７】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットにおける腕の重さと移動補正量と力補正量との一例のデータ図。
【図１８】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットにおける運搬作業の説明図。
【図１９】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットにおける押さえつけ作業の説明図。
【図２０】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットにおける力情報の更新周期変更の説明図。
【図２１】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットにおける力情報、時間情報の一例のデータ図。
【図２２】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットにおける操作手順のフローチャート。
【図２３】本発明の第２実施形態のマスタスレーブロボットにおける補正手順のフローチャート。
【図２４】本発明の第３実施形態のマスタスレーブロボットのブロック図。
【図２５】本発明の第３実施形態のマスタスレーブロボットにおける力範囲情報の一例のデータ図。
【図２６】本発明の第３実施形態のマスタスレーブロボットにおける力範囲情報の取得方法の説明図。
【図２７Ａ】本発明の第３実施形態のマスタスレーブロボットにおける範囲補正力情報の生成方法の説明図。
【図２７Ｂ】本発明の第３実施形態のマスタスレーブロボットにおける範囲補正力情報の生成方法の説明図。
【図２８】本発明の第３実施形態のマスタスレーブロボットにおける補正手順のフローチャート。
【図２９】本発明の第４実施形態のマスタスレーブロボットのブロック図。
【図３０Ａ】本発明の第４実施形態のマスタスレーブロボットにおける腕の固定方法の説明図。
【図３０Ｂ】本発明の第４実施形態のマスタスレーブロボットにおける腕の固定方法の説明図。
【図３０Ｃ】本発明の第４実施形態のマスタスレーブロボットにおける腕の固定方法の説明図。
【図３１】本発明の第４実施形態のマスタスレーブロボットにおける固定方法と補正量との一例の説明図。
【図３２Ａ】本発明の第４実施形態のマスタスレーブロボットにおける支持部補正力情報の説明図。
【図３２Ｂ】本発明の第４実施形態のマスタスレーブロボットにおける支持部補正力情報の説明図。
【図３３】本発明の第４実施形態のマスタスレーブロボットにおける補正手順のフローチャート。
【図３４】本発明の第５実施形態のマスタスレーブロボットのブロック図。
【図３５】本発明の第５実施形態のマスタスレーブロボットにおける重さ割合情報と補正量との一例の説明図。
【図３６】本発明の第５実施形態のマスタスレーブロボットにおける補正手順のフローチャート。
【図３７】本発明の第６実施形態のマスタスレーブロボットのブロック図。
【図３８】本発明の第６実施形態のマスタスレーブロボットにおける方向情報の一例のデータ図。
【図３９】本発明の第６実施形態のマスタスレーブロボットのブロック図（拡大率情報取得部を用いる場合）。
【図４０】本発明の第６実施形態のマスタスレーブロボットにおける方向情報と補正量との一例の説明図。
【図４１Ａ】本発明の第６実施形態のマスタスレーブロボットにおける拡大率情報が大きくなる場合の説明図。
【図４１Ｂ】本発明の第６実施形態のマスタスレーブロボットにおける拡大率情報が大きくなる場合の説明図。
【図４２】本発明の第６実施形態のマスタスレーブロボットにおける拡大率情報と補正量との一例の説明図。
【図４３】本発明の第６実施形態のマスタスレーブロボットにおける補正手順のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、まず、本発明の基礎となった知見を説明したのち、本発明の種々の態様について説明する。
【００１６】
（本発明の基礎となった知見）
図１に示すように、スレーブアーム３は、作業台１１上の機器１０の挿入口９に、ハンド４で把持された微細部品８を挿入する作業を行うロボットである。この作業をカメラなどの撮像装置６で撮像してディスプレイ７に映し出している。このような状況において、作業者（人）１がディスプレイ７に映し出された映像を見ながらマスタアーム２を操作するマスタスレーブロボット１００を示している。このマスタスレーブロボット１００において、映像の拡大率又はマスタアーム２に対するスレーブアーム３の動作比率を変更すると、それまで見ていた映像とマスタアーム２の操作又は力の感じ方との対応関係が変わり、作業効率又は品質が変わる。
【００１７】
具体的には、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示すマスタスレーブロボット１００において、作業者１が見ているディスプレイ７の画面の映像を示す。図２Ａと比べて図２Ｂの方が、映像の拡大率が大きく、画面上の微細部品８などが実物よりも大きく映っている。このように拡大率が大きい方が、画面上の微細部品８の曲がり具合が作業者１には大きく見えるため、作業者１は、実際に作業に必要な力よりも小さい力で作業を行ってしまう。その結果、作業に必要な力を作業者１がマスタアーム２に加えることができず、図２Ａと同じように作業することが難しくなる。そこで、作業者１の見ている映像と作業者１が行っている操作とを対応付ける技術が提案されている。
【００１８】
具体的には、特許文献１及び特許文献２の方法では、ディスプレイ７に映し出された映像の拡大率に応じて、マスタアーム２に対するスレーブアーム３の動作比率を自動調整する。例えば、拡大率をｋ倍すると、動作比率を１／ｋとする。
【００１９】
しかし、特許文献１及び特許文献２の方法では、映像の拡大率に応じて動作比率は変えているが、作業者が変わった場合には、対応していない。つまり、どちらの特許文献１及び２においても、異なる作業者が作業を行う場合において、作業の品質及び効率を均一にすることを考慮できていない。作業者毎に作業の品質（加える力）が異なること、及び、作業効率（作業時間）が異なることへの対応ができていない。
【００２０】
よって、マスタスレーブロボット１００において、様々な作業者が操作する場合においても作業効率及び品質を均一に維持できるように、作業者１の身体特性に応じてスレーブアーム３が動作する移動量又は力フィードバックする力を自動調整するようにマスタスレーブロボット１００を制御することが求められている。
【００２１】
そこで、本発明の第１態様によれば、スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアームと、前記スレーブアーム機構を動作させるように人が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアームとを備えるマスタスレーブロボットの制御装置であって、
前記マスタアーム機構の位置と、姿勢と、速度と、角速度との少なくとも１つ以上のマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部と、
少なくとも前記人の腕の重さを含む前記人の身体情報を取得する身体情報取得部と、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報の前記人の前記腕の重さが重ければ重いほど、前記マスタ動作情報取得部から取得した前記マスタ動作情報の補正量を、前記スレーブアームが大きく移動するように補正することにより補正マスタ動作情報を生成するマスタ動作情報補正部と、
前記マスタ動作情報補正部から取得した前記補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部と、
を備える、マスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００２２】
これにより、身体情報に基づいてスレーブアーム機構を移動するマスタ動作情報を補正することができる。つまり、人、すなわち作業者が変わっても、均一な品質及び効率で作業が行うことができるようにマスタアーム機構を操作することができる。
【００２３】
また、本発明の第２態様によれば、スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアームと、前記スレーブアーム機構を動作させるように人が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアームとを備えるマスタスレーブロボットの制御装置であって、
前記マスタアーム機構の位置と、姿勢と、速度と、角速度との少なくとも１つ以上のマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部と、
少なくとも前記人の腕の重さを含む前記人の身体情報を取得する身体情報取得部と、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報の前記人の前記腕の重さが重ければ重いほど、前記マスタ動作情報取得部から取得した前記マスタ動作情報の補正量を、前記スレーブアームが大きく移動するように補正することにより補正マスタ動作情報を生成するマスタ動作情報補正部と、
前記マスタ動作情報補正部から取得した前記補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部と、
前記スレーブ制御部による制御の下に前記スレーブアーム機構が動作するとき、前記スレーブアーム機構に外部から加えられた力情報を取得する力情報取得部と、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報の前記人の前記腕の重さが重ければ重いほど、前記力情報取得部から取得した前記力情報を大きくするように補正することにより補正力情報を生成する力情報補正部と、
前記力情報補正部で生成された前記補正力情報を前記マスタアーム機構に提示する力情報提示部と、
を備える、マスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００２４】
これにより、身体情報に基づいて力提示を行う力情報を補正することができる。つまり、作業者が変わっても、均一な品質及び効率で作業が行うことができるように力提示をマスタアーム機構を介して作業者に行うことができる。
【００２５】
また、本発明の第３態様によれば、前記身体情報取得部から取得した前記身体情報に基づいて前記力情報の上限値と下限値との情報である力範囲情報を生成する力範囲情報生成部と、
前記力情報補正部から取得した前記補正力情報を、前記力範囲情報生成部から取得した前記力範囲情報の範囲に収まるように補正することにより範囲補正力情報を生成して、力情報提示部に出力する力情報範囲補正部と、
をさらに備え、
前記力情報提示部は、前記力情報範囲補正部から取得した前記範囲補正力情報を前記スレーブアーム機構に提示する、第２態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００２６】
これにより、作業者の身体情報毎の上限値及び下限値を用いた力補正を行ない、力提示をマスタアーム機構を介して作業者に行うことによって、作業者の作業しやすい範囲の力提示で作業を行うことができる。その結果、作業者が異なる場合においても、効率の良い作業を行うことができる。
【００２７】
また、本発明の第４態様によれば、前記人が前記マスタアームを操作する際に、前記人の腕を支持する支持部分の情報である支持情報を取得する支持情報取得部と、
前記支持情報取得部から取得した前記支持情報を基に、前記支持部分の位置が前記マスタアームを操作している前記人の手に近ければ近いほど前記マスタ動作情報の前記補正量を小さくするように、前記マスタ動作情報補正部から取得した前記マスタ動作情報と前記補正マスタ動作情報に基づいて前記補正量を変更し、支持部補正マスタ動作情報を生成して、前記スレーブ制御部に出力する支持部補正部と、
をさらに備え、
前記スレーブ制御部は、前記支持部補正部から取得した前記支持部補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御する、第１態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００２８】
また、本発明の第５態様によれば、前記人が前記マスタアームを操作する際に、前記人の腕を支持する支持部分の情報である支持情報を取得する支持情報取得部と、
前記支持情報取得部から取得した前記支持情報を基に、前記支持部分の位置が前記マスタアームを操作している前記人の手に近ければ近いほど前記マスタ動作情報の前記補正量を小さくするように、前記マスタ動作情報補正部から取得した前記マスタ動作情報と前記補正マスタ動作情報、又は、前記力情報補正部から取得した前記力情報と前記補正力情報、に基づいて前記補正量を変更し、支持部補正マスタ動作情報又は支持部補正力情報を生成して、前記スレーブ制御部又は前記力情報提示部に出力する支持部補正部と、
をさらに備え、
前記支持部補正部で前記支持部情報に基づいて前記支持部補正マスタ動作情報を生成して前記スレーブ制御部に出力したときは、前記スレーブ制御部は、前記支持部補正部から取得した前記支持部補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御し、
前記支持部補正部で前記支持部情報に基づいて前記支持部補正力情報を生成して
前記力情報提示部に出力したときは、前記力情報提示部は、前記支持部補正部から取得した前記支持部補正力情報を前記スレーブアーム機構に提示する、第２態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００２９】
これにより、作業者の腕の固定（支持）方法を基にマスタ動作情報又は力情報を補正し、作業又は力提示を行うことによって、作業者の操作時の姿勢が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【００３０】
また、本発明の第６態様によれば、前記マスタアームの重さ情報を取得するマスタ重さ情報取得部と、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報から前記人の腕重さ情報を取得する腕重さ情報取得部と、
前記マスタアーム重さ情報取得部から取得した前記マスタアーム重さ情報と前記腕重さ情報取得部から取得した前記腕重さ情報とを基に、前記マスタアーム重さ情報に対する前記腕重さ情報の割合を算出し、その割合が大きければ大きいほど補正量を大きくするように、前記マスタ動作情報補正部から取得した前記マスタ動作情報と前記補正マスタ動作情報に基づいて前記補正量を変更し、重さ割合補正マスタ動作情報を生成して、前記スレーブ制御部に出力する重さ割合補正部と、
をさらに備え、
前記スレーブ制御部は、前記重さ割合補正部から取得した前記重さ割合補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御する、第１態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００３１】
また、本発明の第７態様によれば、前記マスタアームの重さ情報を取得するマスタ重さ情報取得部と、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報から前記人の腕重さ情報を取得する腕重さ情報取得部と、
前記マスタアーム重さ情報取得部から取得した前記マスタアーム重さ情報と前記腕重さ情報取得部から取得した前記腕重さ情報とを基に、前記マスタアーム重さ情報に対する前記腕重さ情報の割合を算出し、その割合が大きければ大きいほど補正量を大きくするように、前記マスタ動作情報補正部から取得した前記マスタ動作情報と前記補正マスタ動作情報、又は、前記力情報補正部から取得した前記力情報と前記補正力情報、に基づいて前記補正量を変更し、重さ割合補正マスタ動作情報又は重さ割合補正力情報を生成して、前記スレーブ制御部又は前記力情報提示部に出力する重さ割合補正部と、
をさらに備え、
前記重さ割合補正部で前記マスタアーム重さ情報と前記腕重さ情報とに基づいて前記重さ割合補正マスタ動作情報を生成して前記スレーブ制御部に出力したときは、前記スレーブ制御部は、前記重さ割合補正部から取得した前記重さ割合補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御し、
前記重さ割合補正部で前記マスタアーム重さ情報と前記腕重さ情報とに基づいて前記重さ割合補正力情報を生成して前記力情報提示部に出力したときは、前記力情報提示部は、前記重さ割合補正部から取得した前記重さ割合補正力情報を前記スレーブアーム機構に提示する、第２態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００３２】
これにより、作業者の腕と、さらにマスタアーム機構の重さを基にマスタ動作情報又は力情報を補正し、作業又は力提示を行うことによって、作業者の操作するマスタアーム機構が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【００３３】
また、本発明の第８態様によれば、前記身体情報取得部で取得された前記身体情報が、前記人の腕の重さ情報に加えて、握力情報又は利き腕情報であり、
前記利き腕情報が大きいとは、前記人が利き腕で前記マスタアーム機構を操作することを表す、第１〜７態様のいずれか１つに記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００３４】
これにより、人すなわち作業者の腕の重さ情報に加えて、握力情報又は利き腕情報に基づいてスレーブアーム機構を移動するマスタ動作情報を補正することができる。つまり、作業者が変わっても、均一な品質及び効率で作業が行うことができるようにマスタアーム機構を操作することができる。
【００３５】
また、本発明の第９態様によれば、前記マスタ動作情報補正部において、
前記スレーブアームが大きく移動するように補正することが、移動ゲインを大きくすることと、ローパスフィルタのカットオフ周波数を大きくすることとのうち、いずれか１つ以上の補正を行うことである、第１態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００３６】
これにより、移動ゲイン又はカットオフ周波数を用いて、スレーブアーム機構を移動するマスタ動作情報を補正することができる。その結果、正確に補正することができ、作業者が異なる場合においても、作業者は正確な作業を行うことができる。
【００３７】
また、本発明の第１０態様によれば、前記人の作業特性情報を取得する作業特性情報取得部と、
前記作業特性情報取得部で取得した前記作業特性情報に基づいて、前記マスタ動作情報補正部から取得した前記補正マスタ動作情報をさらに補正して、作業特性補正マスタ動作情報を生成して、前記スレーブ制御部に出力する作業特性補正部と、
を備え、
前記スレーブ制御部は、前記作業特性補正部から取得した前記作業特性補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御する第１態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００３８】
また、本発明の第１１態様によれば、前記人の作業特性情報を取得する作業特性情報取得部と、
前記作業特性情報取得部で取得した前記作業特性情報に基づいて、前記マスタ動作情報補正部から取得した前記補正マスタ動作情報、又は、前記力情報補正部から取得した前記補正力情報をさらに補正し、作業特性補正マスタ動作情報又は作業特性補正力情報を生成して、前記スレーブ制御部又は前記力情報提示部に出力する作業特性補正部と、
を備え、
前記作業特性補正部で前記作業特性情報に基づいて前記作業特性補正マスタ動作情報を生成して前記スレーブ制御部に出力したときは、前記スレーブ制御部は、前記作業特性補正部から取得した前記作業特性補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御し、
前記作業特性補正部で前記作業特性情報に基づいて前記作業特性補正力情報を生成して前記力情報提示部に出力したときは、前記力情報提示部は、前記作業特性補正部から取得した前記作業特性補正力情報を前記スレーブアーム機構に提示する第２態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００３９】
これにより、作業特性を基にマスタ動作情報又は力情報を補正し、作業又は力提示を行うことによって、作業を行う状況が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【００４０】
また、本発明の第１２態様によれば、前記作業特性情報取得部から取得した前記作業特性情報が、前記人が作業を行う方向情報であり、
前記作業特性補正部において、前記マスタアーム機構が大きく移動する方向ほど前記作業特性補正マスタ動作情報又は前記作業特性補正力情報の補正量を大きくするように補正する、第１０又は１１態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。これにより、方向情報を基にマスタ動作情報又は力情報を補正し、作業、力提示を行うことによって、作業を行う方向が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【００４１】
また、本発明の第１３態様によれば、前記作業特性情報取得部から取得した前記作業特性情報が、前記スレーブアーム機構の作業を撮像する撮像装置の拡大率情報であり、
前記作業特性補正部において、前記作業の対象物が柔軟物の場合、前記拡大率情報が大きければ大きいほど、前記補正マスタ動作情報の補正量を大きくするように補正し、前記対象物が剛体の場合、前記拡大率情報が大きければ大きいほど、前記補正マスタ動作情報の補正量を小さくするように補正する、第１０態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００４２】
本発明の第１４態様によれば、前記作業特性情報取得部から取得した前記作業特性情報が、前記スレーブアーム機構の作業を撮像する撮像装置の拡大率情報であり、
前記作業特性補正部において、前記作業の対象物が柔軟物の場合、前記拡大率情報が大きければ大きいほど、前記補正マスタ動作情報の補正量を大きく又は前記補正力情報の補正量を小さくするように補正し、前記対象物が剛体の場合、前記拡大率情報が大きければ大きいほど、前記補正マスタ動作情報の補正量を小さく又は前記補正力情報の補正量を大きくするように補正する、第１１態様に記載のマスタスレーブロボットの制御装置を提供する。
【００４３】
これにより、撮像装置の拡大率情報を基にマスタ動作情報又は力情報を補正し、作業又は力提示を行うことによって、作業を行う際の拡大率が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【００４４】
本発明の第１５態様によれば、
第１〜１４態様のいずれか１つに記載の前記マスタスレーブロボットの制御装置と、
前記スレーブアーム機構を有する前記スレーブアームと、
前記スレーブアーム機構を動作させる前記マスタアーム機構を有する前記マスタアームとを備えるマスタスレーブロボットを提供する。
【００４５】
本発明の第１６態様によれば、スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアームと、前記スレーブアーム機構を動作させるように人が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアームとを備えるマスタスレーブロボットの制御方法であって、
前記マスタアーム機構の位置と、姿勢と、速度と、角速度との少なくとも１つ以上のマスタ動作情報をマスタ動作情報取得部で取得し、
少なくとも前記人の腕の重さを含む前記人の身体情報を身体情報取得部で取得し、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報の前記人の前記腕の重さが重ければ重いほど、前記マスタ動作情報取得部から取得した前記マスタ動作情報の補正量を、前記スレーブアームが大きく移動するように補正することにより補正マスタ動作情報をマスタ動作情報補正部で生成し、
前記マスタ動作情報補正部から取得した前記補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構をスレーブ制御部で制御する、
マスタスレーブロボットの制御方法を提供する。
【００４６】
本発明の第１７態様によれば、スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアームと、前記スレーブアーム機構を動作させるように人が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアームとを備えるマスタスレーブロボットの制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記マスタアーム機構の位置と、姿勢と、速度と、角速度との少なくとも１つ以上のマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部と、
少なくとも前記人の腕の重さを含む前記人の身体情報を取得する身体情報取得部と、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報の前記人の前記腕の重さが重ければ重いほど、前記マスタ動作情報取得部から取得した前記マスタ動作情報の補正量を、前記スレーブアームが大きく移動するように補正することにより補正マスタ動作情報を生成するマスタ動作情報補正部と、
前記マスタ動作情報補正部から取得した前記補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部と、
として機能させるための、マスタスレーブロボットの制御プログラムを提供する。
【００４７】
本発明の第１８態様によれば、スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアームと、前記スレーブアーム機構を動作させるように人が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアームとを備えるマスタスレーブロボットの制御用集積電子回路であって、
前記マスタアーム機構の位置と、姿勢と、速度と、角速度との少なくとも１つ以上のマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部と、
少なくとも前記人の腕の重さを含む前記人の身体情報を取得する身体情報取得部と、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報の前記人の前記腕の重さが重ければ重いほど、前記マスタ動作情報取得部から取得した前記マスタ動作情報の補正量を、前記スレーブアームが大きく移動するように補正することにより補正マスタ動作情報を生成するマスタ動作情報補正部と、
前記マスタ動作情報補正部から取得した前記補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部と、
を備える、マスタスレーブロボットの制御用集積電子回路を提供する。
【００４８】
第１５〜１８態様の構成によれば、身体情報に基づいてスレーブアーム機構を移動するマスタ動作情報を補正することができる。つまり、人、すなわち作業者が変わっても、均一な品質及び効率で作業が行うことができるようにマスタアーム機構を操作することができる。
【００４９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における、マスタスレーブロボット１００の制御装置１０１を含むマスタスレーブロボット１００の概要について説明する。
【００５０】
図１は、マスタスレーブロボット１００を使った微細部品８の移動作業の様子を示す。
【００５１】
図１に示すように、例えば、工場内のセル生産において、テレビ、ＤＶＤレコーダ、又は携帯電話のなどの機器１０用のプリント基板のコネクタの挿入口９の方向に、接触を伴わず微細部品８を移動する作業を例にとって説明する。
【００５２】
マスタスレーブロボット１００のスレーブアーム３は、機器１０が設置された作業台１１の上部もしくは壁面に設置され、機器１０の挿入口９の方向に微細部品８を移動する作業を行うロボットである。
【００５３】
スレーブアーム３の先端には、微細部品８を把持するハンド４が取り付けられている。
【００５４】
作業台１１には、カメラなどの撮像装置６が配置され、ハンド４及び微細部品８及び挿入口９を拡大して撮像し、ディスプレイ７に撮像した映像を映す。
【００５５】
作業者１は、撮像装置６で撮像された映像をディスプレイ７で確認しながらマスタアーム２を操作するとスレーブアーム３が動作する。第１実施形態のマスタスレーブロボット１００は、力のフィードバックを行わないロボットであり、作業中にスレーブアーム３に接触が起こった場合においても、マスタアーム２を操作する作業者１は力を感じることができない。しかしながら、ディスプレイ７に映し出された微細部品８の曲がり具合及び変形具合などから、スレーブアーム３で発生している力の大きさを推定することは可能である。
【００５６】
図３は、本発明の第１実施形態における、マスタスレーブロボット１００のブロック図を示す。図３において、マスタスレーブロボット１００は、マスタアーム２と、スレーブアーム３で構成されている。マスタアーム２は、マスタアーム２の制御装置１０２とマスタアーム機構１０４とで構成されている。スレーブアーム３は、スレーブアーム３の制御装置１０３とスレーブアーム機構１０５とで構成されている。
【００５７】
マスタアーム２の制御装置１０２は、スレーブアーム機構１０５の動作を生成するマスタアーム２の制御装置である。スレーブアーム３の制御装置１０３は、スレーブアーム機構１０５の位置及び姿勢を制御するスレーブアーム３の制御装置である。
【００５８】
以下、この第１実施形態について詳細に説明する。
【００５９】
＜マスタアームの制御装置の説明＞
マスタアーム２の制御装置１０２は、マスタ動作情報取得部１１０と、身体情報取得部１１１と、マスタ動作情報補正部１１２と、マスタ入力ＩＦ１１７とで構成されている。
【００６０】
（マスタ動作情報取得部１１０）
マスタ動作情報取得部１１０は、マスタアーム機構１０４の各回転（駆動）軸のエンコーダから入力された値からマスタアーム機構１０４の位置情報及び姿勢情報をエンコーダ内部の演算部で求め、位置情報及び姿勢情報と内部に内蔵されたタイマからの時間情報をマスタ動作情報として取得する。また、マスタ動作情報取得部１１０は、取得した位置情報を時間情報で微分することによって、速度情報を取得する。また、マスタ動作情報取得部１１０は、姿勢情報を時間情報で微分することによって、角速度情報を取得する。図４に、マスタ動作情報取得部１１０で取得する時間情報と、位置情報と、姿勢情報と、速度情報と、角速度情報とを示す。これらの位置情報と、姿勢情報と、速度情報と、角速度情報とを、マスタアーム機構１０４の動作情報（マスタ動作情報）は含む。
【００６１】
マスタ動作情報取得部１１０は、取得したマスタアーム機構１０４の位置情報と、姿勢情報と、速度情報と、角速度情報と、時間情報とをマスタ動作情報補正部１１２に出力する。
【００６２】
（身体情報取得部１１１）
身体情報取得部１１１は、マスタ入力ＩＦ１１７から身体情報が入力される。
【００６３】
身体情報とは、作業者１の身体的な特性を表す情報である。腕の重さ情報、握力情報、利き腕情報を含み、少なくとも腕の重さ情報は必ず含まれており、他の情報に関しては任意で含まれる。
【００６４】
作業者１の腕の重さ情報の算出方法は、作業者１の手の先から腕の付け根までの腕の重さを秤で計測を行って腕の重さ情報を検出（算出）する方法、又は、作業者１の体重を測定し、その体重の６．５％が上肢の重さとされていることから、体重の６．５％の値を算出することにより腕の重さ情報を算出する方法などがある。また、慣性を計測することによって腕の重さ情報を算出する方法もある。このように腕の重さ情報が必要となるのは、本発明では、作業者１は椅子などに座った状態で作業を行うことを前提にしており、このような場合、腕の重さが作業精度に影響するためである。
【００６５】
なお、腕の重さ情報の代わりに、腕とマスタアームの重さ情報を使用することも可能である。作業者１の腕の重さは上述した方法と同様に計測し、マスタアーム機構１０４の重さ情報は、メーカから提供されている重量情報を使用するか、慣性を計測することによって算出する。このようにして計測した作業者１の腕の重さ情報とマスタアーム機構１０４の重さ情報とを足した値を腕とマスタアームの重さ情報とする。腕とマスタアームの重さ情報を用いることによって、人が異なる場合に加えて、マスタアームが異なる場合にも対応することができる。また、腕の重さ情報の代わりに、腕の筋力量情報を使用することも可能である。筋電センサなどを用いて筋力量を計測する。このように筋力量情報を用いることによって、筋力の異なる場合にも対応することができる。
【００６６】
握力情報は、握力を計測することで求める。また、利き腕情報は、作業者１がマスタアーム機構１０４を操作する際に、利き腕であるかそうでないかの情報である。
【００６７】
このようにして算出した情報を、直接、マスタ入力ＩＦ１１７に出力する、作業者１がマスタ入力ＩＦ１１７を用いて入力する、などして身体情報を、マスタ入力ＩＦ１１７を介して身体情報取得部１１１で取得する。
【００６８】
図５Ａ〜図５Ｄに、身体情報の一例を示す。図５Ａは、身体情報が、腕の重さ情報のみの場合を示す。図５Ｂは、身体情報が、腕の重さ情報と握力情報との場合を示す。図５Ｃは、身体情報が、腕の重さ情報と利き腕情報との場合を示す。図５Ｄは、身体情報が、腕の重さ情報と握力情報と利き腕情報との場合を示す。
【００６９】
利き腕情報としては、作業者１がマスタアーム機構１０４を操作する腕が利き腕の場合に「２」を示し、利き腕でない場合に「１」を示す。
【００７０】
身体情報取得部１１１は、マスタ入力ＩＦ１１７で取得した身体情報をマスタ動作情報補正部１１２に出力する。
【００７１】
（マスタ動作情報補正部１１２）
マスタ動作情報補正部１１２には、マスタ動作情報取得部１１０よりマスタアーム機構１０４の動作情報（マスタ動作情報）と時間情報とが入力され、身体情報取得部１１１より身体情報が入力される。取得したマスタアーム機構１０４の動作情報を基に、サンプリング周期毎のマスタアーム機構１０４のハンド４の移動量を算出する。マスタ動作情報補正部１１２は、算出した移動量に身体情報から算出したゲイン又はフィルタを掛け、補正マスタ動作情報（移動量指令値）としてスレーブ制御部１１６に出力する。
【００７２】
マスタ動作情報補正部１１２によるマスタアーム機構１０４のハンド４の移動量の算出方法について、説明する。図４で表されるマスタアーム機構１０４の動作情報は、図６の原点Ｏｂを基準としたベース座標系Σｂにおける位置及び姿勢を表している。この動作情報を、ハンド４の原点Ｏｈを基準としたハンド座標系Σｈにおける移動量にマスタ動作情報補正部１１２で変換する。つまり、ベース座標系Σｂにおけるサンプリング周期毎の位置及び姿勢の移動量ｄｂに、変換行列ｂＴｈをマスタ動作情報補正部１１２で掛けることによって、ハンド座標系Σｈにおけるサンプリング周期毎の位置及び姿勢の移動量ｄｈをマスタ動作情報補正部１１２で算出する。ここで、移動量ｄとは、時点ｔ０の位置及び姿勢ｐ０から１サンプリング時間経過した時点ｔ１での位置及び姿勢ｐ１との差を表し、ｄ＝Δｐ＝ｐ１−ｐ０である。
【００７３】
次に、マスタ動作情報補正部１１２による移動量指令値の算出方法を説明する。
【００７４】
まず、ゲインを掛ける場合について述べる。上述したハンド座標系Σｈにおけるサンプリング周期毎の位置及び姿勢の移動量ｄｈの各要素（位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び姿勢（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ））に対して、ゲインｋｄ（例えば、０．１）をマスタ動作情報補正部１１２で掛けることによって、補正マスタ動作情報（移動量指令値ｄｍ）をマスタ動作情報補正部１１２で算出する。ゲインｋｄは、スレーブアーム機構１０５の移動をマスタアーム機構１０４の移動に対して拡大する場合には、１より大きい値にマスタ動作情報補正部１１２で設定し、縮小する場合には、１より小さい値にマスタ動作情報補正部１１２で設定する。ゲインｋｄは、要素毎に定数をマスタ動作情報補正部１１２で設定することができる。
【００７５】
次に、手ブレを補正するためのフィルタを掛ける場合について述べる。ハンド座標系Σｈにおけるサンプリング周期毎の位置及び姿勢の各要素（位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び姿勢（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ））に対してフィルタをマスタ動作情報補正部１１２で掛ける。ここで、フィルタとしてはローパスフィルタを用いる。ローパスフィルタのパラメータとして、カットオフ周波数を変更する。カットオフ周波数は、その値が大きいほど、あまりフィルタを掛けず、その値が小さいほど、大きくフィルタを掛けることとなる。フィルタを掛けた位置及び姿勢に対して移動量をマスタ動作情報補正部１１２で算出し、マスタ動作情報補正部１１２において、ゲインを掛けることによって補正マスタ動作情報とする。
【００７６】
マスタ動作情報補正部１１２におけるゲイン又はフィルタのパラメータの設定方法について、以下に述べる。
【００７７】
身体情報取得部１１１より入力された身体情報に基づいて、パラメータをマスタ動作情報補正部１１２で設定する。ここでは、腕の重さが重い作業者の方が、腕の重さが軽い作業者と比べて、接触時の位置ずれが小さいことと、細かな手ブレが小さいことに着目する。これは、腕の重さの異なる作業者で接触を伴う作業を行った場合の結果である図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａが腕の重さが重い作業者の結果を示し、図７Ｂが腕の重さが軽い作業者の結果を示す。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、横軸が時間を示し、縦軸がスレーブアーム機構１０５の位置を示す。接触時点と図７Ａ及び図７Ｂ中にそれぞれ記している時点で、接触が生じている。図７Ａからは、腕の重さが重い作業者の場合、接触時点まで安定的な軌跡で近づき、接触した後も位置ずれせず同じ位置にとどまり、すぐに作業完了していることがわかる。一方、図７Ｂから、腕の重さが軽い作業者の場合、接触時点まで手ブレの生じている軌跡で近づき、最初に接触したときに反動を受けて小刻みに動いてしまうため、接触した後も位置ずれが生じ、同じ位置に留まるまでに時間がかかり、作業完了時間が図７Ａと比べて長いことがわかる。つまり、腕の重さが重い作業者のほうが、安定した操作を行うことができる。その結果、腕の重さが重い作業者のほうが、移動ゲインｋｄを大きくなるようにマスタ動作情報補正部１１２で設定し、カットオフ周波数をマスタ動作情報補正部１１２で大きく設定する。逆に言えば、腕の重さが軽い作業者に対しては、より安定した操作を行うため、腕の重さが軽い作業者のほうが、移動ゲインｋｄを小さくなるようにマスタ動作情報補正部１１２で設定し、カットオフ周波数をマスタ動作情報補正部１１２で小さく設定して、移動量をより小さくすることにより、小刻みに動いたとしても、その移動量が小さいため、影響が少なくなるようにしている。
【００７８】
移動ゲイン及びカットオフ周波数の具体的な設定方法の一例を述べる。まず、身体情報が腕の重さ情報のみの場合について述べる。基準となる腕の重さ、移動ゲイン、及び、カットオフ周波数の値（基準値）が内部の記憶部に記憶されており、その基準値からの腕の重さ情報の差としてマスタ動作情報補正部１１２で移動ゲイン及びカットオフ周波数が算出される。例えば、基準値が、腕の重さとして４．５ｋｇ、移動ゲインとして０．０５、カットオフ周波数として２０Ｈｚとそれぞれ設定されているとする。また、腕の重さに対する移動ゲインの変化率が０．０１／ｋｇに設定されており、カットオフ周波数の変化率が２Ｈｚ／ｋｇに設定されているとする。そのときに、ある作業者の腕の重さが５．０ｋｇであるとすると、移動ゲインが０．０５５（＝０．０５＋０．０１×（５．０−４．５））とマスタ動作情報補正部１１２で算出され、カットオフ周波数が２１（＝２０＋２×（５．０−４．５））Ｈｚとマスタ動作情報補正部１１２で算出される。また、腕の重さが２．５ｋｇの作業者であるとすると、移動ゲインが０．０３（＝０．０５＋０．０１×（２．５−４．５））とマスタ動作情報補正部１１２で算出され、カットオフ周波数が１６（＝２０＋２×（２．５−４．５））Ｈｚとマスタ動作情報補正部１１２で算出される。この例では、線形の関係で移動ゲイン及びカットオフ周波数をマスタ動作情報補正部１１２で算出したが、多項式又はテーブルを持つなど様々な算出方法を用いることができる。
【００７９】
腕の重さと上述したように算出する移動ゲイン及びカットオフ周波数の関係を表したデータ図を図８に示す。図８では、腕の重さに対する移動補正量（移動ゲインとカットオフ周波数）とが一対一に対応するようにマスタ動作情報補正部１１２で設定されている。このようにして、腕の重さに応じて移動補正量がマスタ動作情報補正部１１２で算出される。
【００８０】
また、身体情報に握力情報も含まれるとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合は、基準値に握力情報も記憶され、腕の重さ情報から算出したパラメータの値に、さらに補正をマスタ動作情報補正部１１２で行う。マスタ動作情報補正部１１２での判定方法は、マスタ動作情報取得部１１０より取得したマスタ動作情報に握力情報の値が格納されている場合に、身体情報に握力情報も含まれると判定する。補正は、握力情報が基準値より大きいとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合に、マスタ動作情報補正部１１２において、移動ゲイン又はカットオフ周波数の値を大きく補正する。握力情報が基準値より小さいとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合に、マスタ動作情報補正部１１２において、移動ゲイン又はカットオフ周波数の値を小さく補正する。これは、握力の値が大きいほうが、マスタアーム機構１０４をしっかり把持することができ、安定した操作を行うことができるからである。例えば、基準値の握力が４５ｋｇとする。ある作業者の握力が５５ｋｇであるとすると、腕の重さ情報から算出した移動ゲインおよびカットオフ周波数に対して、１＋０．０１×（５５−４５）＝１．１をマスタ動作情報補正部１１２で掛ける。また、握力が３０ｋｇの場合は、１＋０．０１×（３０−４５）＝０．８５をマスタ動作情報補正部１１２で掛ける。
【００８１】
身体情報に利き腕情報も含まれるとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合は、入力される利き腕情報に応じて、さらに補正をマスタ動作情報補正部１１２で行う。マスタ動作情報補正部１１２での判定方法は、マスタ動作情報取得部１１０より取得したマスタ動作情報に利き腕情報の値が格納されている場合に、身体情報に利き腕情報も含まれると判定する。補正の一例として、マスタ動作情報補正部１１２では、利き腕情報が「２」（操作する腕が利き腕）であるとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合には、補正を行わない。利き腕情報が「１」（操作する腕が利き腕でない）であるとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合には、マスタ動作情報補正部１１２において、移動ゲイン又はカットオフ周波数の値を小さく補正する。これは、利き腕でマスタアーム機構１０４を操作するほうが、安定した操作を行うことができるからである。例えば、マスタ動作情報補正部１１２において、腕の重さ情報から算出した移動ゲイン及びカットオフ周波数に対して、利き腕の場合は１．０倍し、利き腕でない場合は０．８倍する。この値は、作業者１がマスタ入力ＩＦ１１７を用いてマスタ動作情報補正部１１２に入力する。
【００８２】
上述した方法は、重さなどに変化がない場合においても、同様の手順でマスタ動作情報補正部１１２で算出することができる。
【００８３】
ここで、利き腕でない腕で操作をする場合とは、利き腕で別の作業をしている場合又は、図９のように作業者１が両腕のマスタスレーブロボットを使用する場合のことを表す。図９において、作業者１は右腕が利き腕であり、主となる作業を行っている。利き腕でない左腕では、挿入口９を有するコネクタが動かないように支えるというサポートの役割をしている。医療用で使用されるマスタスレーブロボットなどでも、このような両腕のマスタスレーブロボットが使用されることがある。
【００８４】
図１０に補正マスタ動作情報（位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び姿勢（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）の情報）と、時間情報との一例を示す。
【００８５】
マスタ動作情報補正部１１２は、算出した補正マスタ動作情報と、時間情報とをスレーブ制御部１１６に出力する。
【００８６】
（マスタ入力ＩＦ１１７）
また、マスタ入力ＩＦ１１７は、キーボード又はマウス又はタッチパネル又は音声入力などにより作業者１が項目を選択する場合、又は、キーボード又はマウス又はタッチパネル又は音声入力などにより作業者１が数字を入力する場合などに用いられる。
【００８７】
＜スレーブアームの制御装置の説明＞
スレーブアーム３の制御装置１０３は、スレーブ制御部１１６を含む。
【００８８】
（スレーブ制御部１１６）
スレーブ制御部１１６には、マスタ動作情報補正部１１２から、補正マスタ動作情報と、時間情報とが入力される。スレーブ制御部１１６は、取得した補正マスタ動作情報に従い、スレーブアーム機構１０５が移動できるように、指令値を生成する。
【００８９】
ここで、スレーブ制御部１１６による指令値の生成方法について説明する。スレーブ制御部１１６で取得した補正マスタ動作情報がハンド４の移動量に関する情報であるので、まず、スレーブアーム機構１０５のハンド４の座標系において、取得した移動量分移動する位置及び姿勢をスレーブ制御部１１６で算出する。スレーブ制御部１１６で算出したハンド４座標系における位置及び姿勢について、スレーブアーム機構１０５のベース座標系における位置及び姿勢にスレーブ制御部１１６で変換する。次いで、変換したスレーブアーム機構１０５のベース座標系における位置及び姿勢に移動するような指令値をスレーブ制御部１１６で生成する。生成した指令値を基に、スレーブアーム機構１０５をスレーブ制御部１１６で制御するために、スレーブアーム機構１０５の各回転軸の駆動装置例えばモータへの指令値をスレーブ制御部１１６で生成する。
【００９０】
スレーブ制御部１１６は、生成したスレーブアーム機構１０５への指令値を、サンプリング周期毎に、スレーブアーム機構１０５に出力する。
【００９１】
＜マスタアーム機構の説明＞
マスタアーム機構１０４において、マスタ動作情報取得部１１０に内蔵されたタイマを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に、マスタアーム機構１０４の動作情報をマスタアーム機構１０４の各エンコーダを用いてエンコーダ内部の演算部で求めて、マスタ動作情報取得部１１０に出力する。
【００９２】
マスタアーム機構１０４は、各関節にエンコーダが配置されている。ここでは、６関節を有する６自由度の多リンクマニピュレータとする。なお、マスタアーム機構１０４の関節数及び自由度は、第１実施形態の数に限られるわけではなく、１以上のいかなる数でも可能である。
【００９３】
＜スレーブアーム機構の説明＞
スレーブアーム機構１０５は、スレーブ制御部１１６からの指令値に従って制御される。
【００９４】
スレーブアーム機構１０５は、各関節にモータとエンコーダとがあり、所望の位置及び姿勢に制御することができる。ここでは、スレーブアーム機構１０５は、６関節を有する６自由度の多リンクマニピュレータとする。なお、スレーブアーム機構１０５の関節数及び自由度は、第１実施形態の数に限られるわけではなく、１以上のいかなる数でも可能である。
【００９５】
なお、ここまでは、微細作業のようにマスタ動作情報を縮小する場合の説明をしてきたが、対象物が大きな場合の作業のようにマスタ動作情報を拡大する場合においても、第１実施形態を適用することができる。例えば、建築現場又は宇宙における作業など、大きな対象物の作業に第１実施形態を適用することができる。図１１に示すような大きな対象物を移動させる作業を行う場合に第１実施形態を使用し、マスタ動作情報補正部１１２において、移動ゲインを１．０以上に補正することによって、作業者１が、マスタアーム機構１０４を移動する量以上にスレーブアーム機構１０５が大きな移動を行うようにすることができる。
【００９６】
＜フローチャート＞
第１実施形態のマスタスレーブロボット１００の操作手順を図１２及び図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００９７】
図１２は、第１実施形態のマスタスレーブロボット１００の操作の一例を示す。
【００９８】
まず、ステップＳ２０１では、作業者１が、ディスプレイ７に映し出された画像を見ながら、マスタアーム機構１０４を把持して、操作する。マスタ動作情報取得部１１０においては、マスタ動作情報を取得し、ステップＳ２０２に進む。
【００９９】
次に、ステップＳ２０２では、マスタ動作情報補正部１１２において、マスタ動作情報取得部１１０から取得したマスタ動作情報について、身体情報に基づいてマスタ動作情報を補正し、スレーブアーム機構１０５が移動するための補正マスタ動作情報を生成してスレーブ制御部１１６に出力し、ステップＳ２０３に進む。
【０１００】
次に、ステップＳ２０３では、スレーブ制御部１１６において、マスタ動作情報補正部１１２から取得した補正マスタ動作情報に従い、スレーブアーム３のスレーブアーム機構１０５を移動させて、作業を行う。
【０１０１】
図１３では、図１２で表されるフローチャートのステップＳ２０１〜ステップＳ２０３を説明する。その中でも、ステップＳ２０２のマスタ動作情報補正部１１２による補正マスタ動作情報生成における補正手順について、詳しく説明する。
【０１０２】
まず、ステップＳ３０１では、身体情報取得部１１１において、身体情報を取得してマスタ動作情報補正部１１２に出力し、ステップＳ３０２に進む。
【０１０３】
次に、ステップＳ３０２では、マスタ動作情報取得部１１０において、マスタ動作情報を取得してマスタ動作情報補正部１１２に出力し、ステップＳ３０３に進む。
【０１０４】
次に、ステップＳ３０３では、マスタ動作情報補正部１１２において、マスタ動作情報取得部１１０からのマスタ動作情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における腕の重さ情報を用いて、補正マスタ動作情報を生成する。その後、ステップＳ３０４に進む。
【０１０５】
次に、ステップＳ３０４では、マスタ動作情報補正部１１２において、身体情報取得部１１１からの身体情報に握力情報が含まれるか否かを判定する。身体情報に握力情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合は、ステップＳ３０５へ進む。一方、身体情報に握力情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合は、ステップＳ３０６に進む。
【０１０６】
次に、ステップＳ３０５では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成した補正マスタ動作情報を基に、身体情報における握力情報を用いて、改めて補正マスタ動作情報を生成して、先に生成した補正マスタ動作情報と置き換える。その後、ステップＳ３０６に進む。
【０１０７】
次に、ステップＳ３０６では、マスタ動作情報補正部１１２において、身体情報に利き腕情報が含まれるか判定する。利き腕情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合は、ステップＳ３０７へ進む。一方、利き腕情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合は、ステップＳ３０８に進む。
【０１０８】
次に、ステップＳ３０７では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成した補正マスタ動作情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における利き腕情報を用いて、改めて補正マスタ動作情報を生成してスレーブ制御部１１６に出力する。ステップＳ３０８に進む。
【０１０９】
次に、ステップＳ３０８では、スレーブ制御部１１６において、マスタ動作情報補正部１１２から取得した補正マスタ動作情報に従い、スレーブアーム機構１０５への指令値を生成し、生成した指令値をスレーブアーム機構１０５に出力する。スレーブアーム機構１０５は、指令値に基づき、スレーブアーム機構１０５を移動させて、作業を行う。
【０１１０】
《第１実施形態の効果》
作業者１の身体特性である腕の重さ情報、握力情報、又は、利き腕情報を基に、マスタ動作情報をマスタ動作情報補正部１１２で補正し、スレーブ制御部１１６による制御の下にスレーブアーム機構１０５で作業を行うことによって、作業者１が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【０１１１】
なお、第１実施形態においては、作業者１の腕の重さが大きければ大きいほど、スレーブアーム機構１０５が大きく移動するように補正している。一方で、腕の重さが軽い作業者１の軌道を安定させるために、腕の重さにおける任意の閾値をマスタ動作情報補正部１１２で設定し、閾値より、腕の重さが軽い作業者１のみ、スレーブアーム機構１０５の移動量を小さくするようにマスタ動作情報補正部１１２で補正することも可能である。
【０１１２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｂの制御装置１０１Ｂを含むマスタスレーブロボット１００Ｂの概要について説明する。
【０１１３】
図１４は、マスタスレーブロボット１００Ｂを使った微細部品８の挿入作業の様子を示す。
【０１１４】
マスタスレーブロボット１００Ｂの図１のマスタスレーブロボット１００との違いは、以下の点である。すなわち、マスタスレーブロボット１００Ｂには、力センサ５が取り付けられており、力センサ５で計測した力を、スレーブアーム３Ｂのスレーブアーム機構１０５からマスタアーム２Ｂのマスタアーム機構１０４Ｂへフィードバックすることで、作業者１は、微細部品８を直接操作している感覚でスレーブアーム機構１０５を操作することができる点である。
【０１１５】
力センサ５は、ハンド４の手首部に設置され、微細部品８が挿入口９又は機器１０に接触した際に生じる反力を測定する。
【０１１６】
図１５は、本発明の第２実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｂのブロック図を示す。本発明の第２実施形態のマスタアーム２Ｂにおけるマスタアームの制御装置１０２Ｂのうちのマスタ動作情報取得部１１０と、身体情報取得部１１１と、マスタ動作情報補正部１１２と、マスタ入力ＩＦ１１７と、スレーブアーム３Ｂにおけるスレーブアーム機構１０５と、スレーブアーム３Ｂの制御装置１０３Ｂのうちスレーブ制御部１１６とは、第１実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、第１実施形態と異なる部分（力センサ５と、マスタアーム２Ｂの制御装置１０２Ｂのうちの力情報補正部１１３と力情報提示部１１４と、スレーブアーム３Ｂの力情報取得部１１５）についてのみ、以下、詳細に説明する。
【０１１７】
（力情報補正部１１３）
力情報補正部１１３には、身体情報取得部１１１より身体情報が入力され、力情報取得部１１５より力情報と時間情報とが入力される。力情報補正部１１３は、取得した力情報に身体情報から算出したゲインを掛け、補正力情報として力情報提示部１１４に出力する。
【０１１８】
力情報補正部１１３においてゲインを掛ける方法について述べる。力情報取得部１１５より取得したサンプリング周期毎の力情報の各要素（力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）、姿勢（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ））に対してゲインｋｆ（例えば、１．５）を力情報補正部１１３で掛けることによって、補正力情報を力情報補正部１１３で算出する。ゲインｋｆは、要素毎に定数を力情報補正部１１３で設定することができる。
【０１１９】
力情報補正部１１３でのゲインの設定方法について述べる。身体情報取得部１１１より力情報補正部１１３に入力された身体情報に基づいて、ゲインを力情報補正部１１３で設定する。ここでは、腕の重さが重い作業者の方が、腕の重さが軽い作業者と比べて、大きな力に耐えることができることと、小さな力を感じにくいことに着目する。これは、腕の重さの異なる作業者で、接触を伴う同じ作業を行った場合において、一例として、対象物への力負荷が、腕の軽い作業者の場合１．４４Ｎであったのに対して、腕の重い作業者の場合２．２５Ｎであったことからも示される。つまり、腕の重さが重い作業者のほうが、対象物への負荷が大きい。その結果、腕の重さが重い作業者により、大きなゲインを設定する。そうすることで、腕の重さが重い作業者においても、小さな力を感じることができ、また大きな力負荷を加えないようにすることができる。
【０１２０】
力情報補正部１１３でのゲインの具体的な設定方法の一例を述べる。まず、身体情報が腕の重さ情報のみの場合について述べる。基準となる腕の重さ及び力ゲインの値（基準値）が内部の記憶部に記憶されており、その基準値からの腕の重さ情報の差として力情報補正部１１３で力ゲインが算出される。例えば、基準値が腕の重さ４．５ｋｇと設定され、力ゲイン１．０と設定されており、腕の重さに対する力ゲインの変化率が０．２／ｋｇに設定されているとする。そのときに、ある作業者の腕の重さが５．０ｋｇであるとすると、力ゲインが１．１（＝１．０＋０．２×（５．０−４．５））と算出される。また、腕の重さが２．５ｋｇの作業者であるとすると、力ゲインが０．６（＝１．０＋０．２×（２．５−４．５））と力情報補正部１１３で算出される。この例では、線形の関係で力ゲインを力情報補正部１１３で算出したが、多項式又はテーブルを持つなど様々な算出方法を用いることができる。
【０１２１】
腕の重さと上述したように算出する力ゲインとの関係を表したデータ図を図１６に示す。このように、腕の重さに応じて力補正量が力情報補正部１１３で算出される。また、第１実施形態で算出した移動補正量と合わせて、腕の重さと移動補正量と力補正量との関係を表したデータ図を図１７に示す。
【０１２２】
また、身体情報に握力情報も含まれる場合は、基準値に握力情報も記憶され、腕の重さ情報から算出したパラメータの値にさらに補正を力情報補正部１１３で行う。補正は、握力情報が基準値より大きい場合に、力情報補正部１１３において、力ゲインの値を大きく補正する。握力情報が基準値より小さい場合に、力情報補正部１１３において、力ゲインの値を小さく補正する。これは、握力の値が大きいほうが、マスタアーム機構１０４Ｂをしっかり把持することができ、大きな力に耐えることができるからである。例えば、基準値の握力が４５ｋｇとする。ある作業者の握力が５５ｋｇであるとすると、腕の重さ情報から算出した力ゲインに対して、１＋０．０１×（５５−４５）＝１．１を力情報補正部１１３で掛ける。また、握力が３０ｋｇの場合は、１＋０．０１×（３０−４５）＝０．８５を力情報補正部１１３で掛ける。
【０１２３】
身体情報に利き腕情報も含まれる場合は、入力される利き腕情報に応じてさらに補正を力情報補正部１１３で行う。補正の一例として、力情報補正部１１３では、利き腕情報が「２」（操作する腕が利き腕）の場合には、補正を行わず、利き腕情報が「１」（操作する腕が利き腕でない）の場合には、力ゲインの値を小さく補正する。これは、利き腕でマスタアーム機構１０４Ｂを操作するほうが、大きな力に耐えることができるからである。例えば、腕の重さ情報から算出した力ゲインに対して、利き腕の場合は１．０倍し、利き腕でない場合は０．８倍する。この値は、作業者１がマスタ入力ＩＦ１１７を用いて力情報補正部１１３に入力する。
【０１２４】
力情報補正部１１３は、算出した補正力情報と、時間情報とを力情報提示部１１４に出力する。
【０１２５】
なお、力補正のタイミングについて、作業開始時から作業終了時までの間、力補正を行う。
【０１２６】
また、他の作業への力補正の適用例を図１８及び図１９に示す。図１８は、スレーブアーム機構１０５が、対象物１２をハンド４で把持して運ぶ作業である。図１９は、スレーブアーム機構１０５が、対象物１２を押し付けている作業である。これらの例においても、力を感じながら作業を行うため、作業者1の身体特性に応じた力補正を力情報補正部１１３で行うことで、作業者１毎のバラつきを解消することができる。
【０１２７】
なお、力情報補正部１１３において力情報の大きさを補正したが、力情報補正部１１３において、力情報の更新周期を補正する方法も可能である。上述した説明では、一定周期（例えば、１ｍｓｅｃ）で力情報を更新していた。それに対して、力情報補正部１１３において、更新周期を速くしたり遅くしたり変更する。具体的には、力情報の大きさを大きくしたい場合には、力情報の大きさを変えずに、力情報の更新周期を力情報補正部１１３で遅くする。力情報の大きさを２倍にしたい場合には、例えば力情報の更新周期を力情報補正部１１３で２倍にする。一方、力情報の大きさを小さくしたい場合には、力情報の大きさを変えずに、力情報の更新周期を力情報補正部１１３で速くする。力情報の大きさを１／２倍にしたい場合には、例えば力情報の更新周期を力情報補正部１１３で１／２倍にする。
【０１２８】
力情報の更新周期を変更することが、力情報の大きさを変更することと同じ効果が得られる理由について、図２０を用いて説明する。図２０は、横軸が時間情報を表し、縦軸が力情報を表し、力情報の時系列データを表す。横軸の数字は時間情報を表す。力情報における黒丸は、更新周期が１ｍｓｅｃのデータを表し、白丸は更新周期が２ｍｓｅｃのデータを表す。力情報をＦｋと表すと、更新周期が１ｍｓｅｃの場合はｋ＝１，２，３，…であり、更新周期が２ｍｓｅｃの場合はｋ＝２，４，６，…である。力情報の更新周期毎の変位をΔＦｋと表す。例えば、時間情報が２のときの力情報の更新周期毎の変位ΔＦ２について、更新周期が１ｍｓｅｃのときは、ΔＦ２＝Ｆ２−Ｆ１として力情報補正部１１３で算出し、更新周期が２ｍｓｅｃのときは、ΔＦ２＝Ｆ２−Ｆ０として力情報補正部１１３で算出する。よって、更新周期が１ｍｓｅｃのΔＦ２と比較して、更新周期が２ｍｓｅｃのΔＦ２は、力情報の変位が大きくなる。この例のように、更新周期を遅くすると力情報の変位が大きくなるので、作業者１は、力情報が大きくなったように感じる。これは、作業者１が力覚を感じるときに、力の変位を感じることに起因する。
【０１２９】
このように力情報を補正する際に、力情報の大きさを補正するのではなく、力情報の更新周期を補正することも可能である。補正する際に力情報の大きさは変化させないので、力情報を大きく変化させすぎてしまうことがない。また、力情報の大きさを補正することができないシステムの場合においても、力情報の大きさを補正することと同様の効果を得ることができる。
【０１３０】
（力情報提示部１１４）
力情報提示部１１４は、力情報補正部１１３より補正力情報と時間情報とが入力される。力情報提示部１１４では、取得した補正力情報を、マスタアーム機構１０４Ｂを介して作業者１に提示するために、補正力情報をマスタアーム機構１０４Ｂが出力できるように指令値を生成する。
【０１３１】
力情報提示部１１４での指令値の生成方法について説明する。マスタアーム機構１０４Ｂとして力制御可能なアームを使用する場合は、補正力情報をそのまま指令値として力情報提示部１１４で用いる。マスタアーム機構１０４Ｂとして力制御ができず、位置制御が可能なアームを使用する場合は、フックの法則を用いて補正力情報を位置情報に力情報提示部１１４で変換し、変換した位置情報を力情報提示部１１４で指令値とする。生成した指令値を基に、マスタアーム機構１０４Ｂを制御するために、マスタアーム機構１０４Ｂの各軸のモータへの指令値を力情報提示部１１４で生成する。
【０１３２】
力情報提示部１１４は、生成したマスタアーム機構１０４Ｂへの指令値をサンプリング周期毎にマスタアーム機構１０４Ｂに出力する。
【０１３３】
（力センサ５）
力センサ５は、スレーブアーム機構１０５のハンド４の手首部に設置され、対象物が被対象物に接触した際に生じる反力を測定する。ここでは、力３軸トルク３軸の計６軸計測することができる力センサを使用する。なお、１軸以上計測可能な力センサなら任意の力センサを使用することができる。また、力センサ５は、例えば、ひずみゲージ式の力覚センサを用いることによって実現する。
【０１３４】
力センサ５で計測した力情報は、力情報取得部１１５に出力する。
【０１３５】
（力情報取得部１１５）
力情報取得部１１５は、力センサ５から力情報が入力される。図２１に、力情報と、時間情報とを示す。時間情報は、力情報取得部１１５に内蔵されたタイマから取得する。
【０１３６】
力情報取得部１１５は、取得した力情報と、時間情報とを力情報補正部１１３に出力する。
【０１３７】
＜マスタアーム機構の説明＞
マスタアーム機構１０４Ｂにおいて、マスタ動作情報取得部１１０に内蔵されたタイマを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に、マスタアーム機構１０４Ｂの動作情報をマスタアーム機構１０４Ｂの各エンコーダを用いてエンコーダ内部の演算部で求めて、マスタ動作情報取得部１１０に出力する。また、マスタアーム機構１０４Ｂは、力情報提示部１１４からの指令値に従って制御される。
【０１３８】
マスタアーム機構１０４Ｂは、各関節にモータとエンコーダとが配置されてあり、所望の位置及び姿勢に制御することができる。ここでは、６関節を有する６自由度の多リンクマニピュレータとする。なお、マスタアーム機構１０４Ｂの関節数及び自由度は、第２実施形態の数に限られるわけではなく、１以上のいかなる数でも可能である。
【０１３９】
＜フローチャート＞
第２実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｂの操作手順を図２２及び図２３のフローチャートを用いて説明する。
【０１４０】
図２２は、第２実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｂの操作の一例を示す。
【０１４１】
まず、ステップＳ２０１では、作業者１が、ディスプレイ７に映し出された画像を見ながら、マスタアーム機構１０４Ｂを把持して、操作する。マスタ動作情報取得部１１０においては、マスタ動作情報を取得し、ステップＳ２０２に進む。
【０１４２】
次に、ステップＳ２０２では、マスタ動作情報補正部１１２において、マスタ動作情報取得部１１０から取得したマスタ動作情報について、身体情報取得部１１１からの身体情報に基づいてマスタ動作情報を補正し、スレーブアーム機構１０５が移動するための補正マスタ動作情報を生成してスレーブ制御部１１６に出力し、ステップＳ２０３に進む。
【０１４３】
次に、ステップＳ２０３では、スレーブ制御部１１６において、マスタ動作情報補正部１１２から取得した補正マスタ動作情報に従い、スレーブアーム３Ｂのスレーブアーム機構１０５を移動させて、作業を行い、ステップＳ２０４に進む。
【０１４４】
次に、ステップＳ２０４では、スレーブアーム機構１０５の手先に取り付けられた力センサ５で作業時に生じる力情報を検出し、力センサ５で検出した力情報を力情報取得部１１５で取得し、ステップＳ２０５に進む。
【０１４５】
次に、ステップＳ２０５では、力情報補正部１１３において、力情報取得部１１５から取得した力情報を、身体情報取得部１１１からの身体情報に基づいて補正して補正力情報を生成し、生成した補正力情報を力情報提示部１１４に出力し、ステップＳ２０６に進む。
【０１４６】
次に、ステップＳ２０６では、力情報提示部１１４において、力情報補正部１１３から取得した補正力情報に従い、マスタアーム機構１０４Ｂが力提示を行い、作業者１に力がマスタアーム機構１０４Ｂを介して提示される。
【０１４７】
図２３では、図２２で表されるフローチャートのステップＳ２０１〜ステップＳ２０６を説明する。その中でも、ステップＳ２０２のマスタ動作情報補正部１１２による補正マスタ動作情報生成手順と、ステップＳ２０５の力情報補正部１１３による補正力情報生成における補正手順とについて、詳しく説明する。
【０１４８】
まず、ステップＳ３０１では、身体情報取得部１１１において、身体情報を取得して力情報補正部１１３に出力し、ステップＳ３０２に進む。
【０１４９】
次に、ステップＳ３０２では、マスタ動作情報取得部１１０において、マスタ動作情報を取得してマスタ動作情報補正部１１２に出力するとともに、力情報取得部１１５において、力情報を取得して力情報補正部１１３に出力し、ステップＳ３０３に進む。
【０１５０】
次に、ステップＳ３０３では、マスタ動作情報補正部１１２において、マスタ動作情報を基に身体情報における腕の重さ情報を用いて、補正マスタ動作情報を生成する。また、力情報補正部１１３において、力情報を基に身体情報における腕の重さ情報を用いて、補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０４に進む。
【０１５１】
次に、ステップＳ３０４では、マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３において、それぞれ独立して、身体情報に握力情報が含まれるか否かを判定する。握力情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０５へ進む。一方、握力情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０６に進む。マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３の判定は、それぞれ独立して行われる。
【０１５２】
次に、ステップＳ３０５では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成された補正マスタ動作情報を基に、身体情報における握力情報を用いて、改めて補正マスタ動作情報を生成する。また、力情報補正部１１３において、先に生成された補正力情報を基に、身体情報における握力情報を用いて、改めて補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０６に進む。
【０１５３】
次に、ステップＳ３０６では、マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３において、それぞれ独立して、身体情報に利き腕情報が含まれるか否か判定する。利き腕情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０７へ進む。一方、利き腕情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２で判定する場合は、ステップＳ３０８に進む。
【０１５４】
次に、ステップＳ３０７では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成された補正マスタ動作情報を基に、身体情報における利き腕情報を用いて、改めて補正マスタ動作情報を生成してスレーブ制御部１１６に出力する。また、力情報補正部１１３において、先に生成された補正力情報を基に、身体情報における利き腕情報を用いて、改めて補正力情報を生成して力情報提示部１１４に出力する。ステップＳ３０８に進む。
【０１５５】
次に、ステップＳ３０８では、スレーブ制御部１１６において、マスタ動作情報補正部１１２から取得した補正マスタ動作情報に従い、スレーブアーム機構１０５への指令値を生成し、生成した指令値をスレーブアーム機構１０５に出力する。スレーブアーム機構１０５は、指令値に基づき、スレーブアーム機構１０５を移動させて、作業を行う。一方、力情報提示部１１４において、力情報補正部１１３から取得した補正力情報に従い、マスタアーム機構１０４Ｂへの指令値を生成し、生成した指令値をマスタアーム機構１０４Ｂに出力する。マスタアーム機構１０４Ｂは、指令値に基づき、マスタアーム機構１０４Ｂで力提示を行い、作業者１に力がマスタアーム機構１０４Ｂを介して提示される。
【０１５６】
《第２実施形態の効果》
作業者１の身体特性である腕の重さ情報、握力情報、又は、利き腕情報を基に、力情報を力情報補正部１１３で補正し、力情報提示部１１４でマスタアーム機構１０４Ｂを介して作業者１に力提示を行うことによって、作業者１が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【０１５７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｃの制御装置１０１Ｃを含むマスタスレーブロボット１００Ｃの概要について説明する。図２４は、本発明の第３実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｃのブロック図を示す。本発明の第３実施形態のマスタアーム２Ｃにおけるマスタアーム機構１０４Ｂと、マスタアーム２Ｃの制御装置１０２Ｃのうちのマスタ動作情報取得部１１０と、身体情報取得部１１１と、マスタ動作情報補正部１１２と、力情報補正部１１３と、力情報提示部１１４と、マスタ入力ＩＦ１１７と、スレーブアーム３Ｂとは、第２実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、第２実施形態と異なる部分（マスタアームの制御装置１０２Ｃのうちの力範囲情報生成部１２１と力情報範囲補正部１２２）についてのみ、以下、詳細に説明する。
【０１５８】
（力範囲情報生成部１２１）
力範囲情報生成部１２１は、身体情報取得部１１１から身体情報が入力される。力範囲情報生成部１２１は、身体情報取得部１１１から入力された身体情報から、身体情報に応じた力情報の上限値と下限値とで構成される力範囲情報を算出する。
【０１５９】
力範囲情報生成部１２１による力範囲情報の算出方法について述べる。作業者１の身体情報に応じて、作業者１が耐えることができる力の大きさと、作業者１が感じることができる力の大きさとが異なる。力範囲情報生成部１２１においては、力に負けて腕が動いてしまわないように耐えることができる最大の力の大きさを上限値とし、感じることができる最小の力の大きさを下限値とする。力範囲情報生成部１２１の内部の記憶部に、身体情報である腕の重さ情報とその情報の値に対応する上限値及び下限値とが記憶されている。すなわち、入力された身体情報の腕の重さ情報に対応する上限値と下限値とを力範囲情報生成部１２１で算出して記憶部に記憶する。例えば、入力された身体情報の腕の重さ情報から、対応する上限値と下限値とを、力範囲情報生成部１２１で算出して、図２５に示すように、それらのデータを力範囲情報生成部１２１の内部の記憶部に記憶している。また、力範囲情報生成部１２１において、身体情報取得部１１１から入力された腕の重さ情報が、記憶部内のデータにない場合は、線形近似することによって、対応する上限値と下限値とを算出する。なお、力範囲情報生成部１２１においては、線形近似に限らず、いかなる近似方法でも使用可能である。
【０１６０】
力範囲情報生成部１２１の記憶部に記憶されている力範囲情報は、マスタ入力ＩＦ１１７を用いて作業者１が入力することも可能である。力範囲情報の取得方法は、図２６に示すように、作業者１がマスタアーム機構１０４Ｂを把持し、マスタアーム機構１０４Ｂの提示力、すなわち、力情報提示部１１４で提示（制御）する力の大きさを力範囲情報として取得する。
力情報提示部１１４で小さな力から提示を行い始め、作業者１が始めに感じることができる力の大きさを、下限値とする。その後、力情報提示部１１４で提示する力を大きくし、作業者１が動かずに耐えられなくなる力の大きさを、上限値とする。このように計測した下限値及び上限値と作業者１の腕の重さ情報とを、記憶部に記憶する。力範囲情報生成部１２１において、２つ以上の力範囲情報が記憶部に記憶されると、線形近似することによって、他の腕の重さ情報においても力情報提示部１１４で算出することができる。なお、線形近似に限らず、いかなる近似方法でも可能である。
【０１６１】
図２５に力範囲情報生成部１２１で生成した力範囲情報の一例を示す。
【０１６２】
力範囲情報生成部１２１は、生成した力範囲情報を力情報範囲補正部１２２に出力する。
【０１６３】
（力情報範囲補正部１２２）
力情報範囲補正部１２２は、力情報補正部１１３から補正力情報と時間情報とが入力され、力範囲情報生成部１２１から力範囲情報が入力される。力情報範囲補正部１２２は、入力された補正力情報を、力範囲情報の範囲に収まるように補正することによって、範囲補正力情報を生成する。
【０１６４】
力情報範囲補正部１２２による範囲補正力情報の生成方法について、以下に述べる。ここでは、図２７Ａ及び図２７Ｂを用いて、２つの例について説明する。
【０１６５】
一つ目の例は、力情報範囲補正部１２２において、補正力情報が上限値を超えると、補正力情報を上限値に補正する一方、補正力情報が下限値を超えると、補正力情報を下限値に補正するという方法である。図２７Ａに補正前の力（点線で示すグラフ参照）と補正後の力（実線で示すグラフ参照）とを示す。補正前の力と補正後の力とを比べると、上限値と下限値とを閾値とし、補正力情報が閾値を超えると、補正力情報の代わりに閾値を使用していることがわかる。ただし、補正力情報である力の値が０の場合は、補正力情報が下限値を下回っていても、補正力情報の補正はしない。また、始めに、補正力情報が下限値を超えた時点から、補正力情報の補正を開始する。
【０１６６】
二つ目の例は、力情報範囲補正部１２２において、上限値と下限値との平均値と補正力情報とを比較し、その差分をｎ％平均値（すなわち、平均値±ｎ％×平均値の範囲内）に近づくように、補正力情報を補正する方法である。図２７Ｂに、補正前の力と補正後の力とを示す。補正力情報を補正することによって、上限値と下限値との平均値に、補正力情報が近づいていることがわかる。一例として、ここでは、ｎを５０としている。ただし、補正力情報である力の値が０の場合は、補正力情報が下限値を下回っていても、補正力情報の補正はしない。また、始めに、補正力情報が下限値を超えた時点から、補正力情報の補正を開始する。
【０１６７】
このようにして補正した力情報を、範囲補正力情報として力情報範囲補正部１２２で生成する。
【０１６８】
力情報範囲補正部１２２は、生成した範囲補正力情報と時間情報とを力情報提示部１１４に出力する。
【０１６９】
＜フローチャート＞
第３実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｃの補正手順を図２８のフローチャートを用いて説明する。
【０１７０】
第３実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｃの操作の一例は、図２２と同様である。ここでは、図２２で表されるフローチャートのステップＳ２０１〜ステップＳ２０６について、図２８を用いて説明する。その中でも、ステップＳ２０５の力情報補正部１１３による補正力情報生成手順について、詳しく説明する。
【０１７１】
まず、ステップＳ３０１では、身体情報取得部１１１において、身体情報を取得して力情報補正部１１３に出力し、ステップＳ３０２に進む。
【０１７２】
次に、ステップＳ３０２では、力情報取得部１１５において、力情報を取得して力情報補正部１１３に出力し、ステップＳ３０３に進む。
【０１７３】
次に、ステップＳ３０３では、力情報補正部１１３において、力情報取得部１１５から取得した力情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における腕の重さ情報を用いて、補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０４に進む。
【０１７４】
次に、ステップＳ３０４では、力情報補正部１１３において、身体情報取得部１１１からの身体情報に握力情報が含まれるか否かを判定する。握力情報が含まれると力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３０５へ進む。一方、握力情報が含まれないと力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３０６に進む。
【０１７５】
次に、ステップＳ３０５では、力情報補正部１１３において、先に生成された補正力情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における握力情報を用いて、改めて補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０６に進む。
【０１７６】
次に、ステップＳ３０６では、力情報補正部１１３において、身体情報取得部１１１からの身体情報に利き腕情報が含まれるか判定する。利き腕情報が含まれると力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３０７へ進む。一方、利き腕情報が含まれないと力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３１１に進む。
【０１７７】
次に、ステップＳ３０７では、力情報補正部１１３において、先に生成された補正力情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における利き腕情報を用いて、改めて補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３１１に進む。
【０１７８】
次に、ステップＳ３１１では、力情報範囲補正部１２２において、力情報補正部１１３から入力された補正力情報が０であるかどうかを判定する。補正力情報が０であると力情報範囲補正部１２２で判定する場合は、ステップＳ３０８に進む。一方、補正力情報が０でないと力情報範囲補正部１２２で判定する場合は、ステップＳ３１２に進む。
【０１７９】
次に、ステップＳ３１２では、力情報範囲補正部１２２において、力情報補正部１１３から入力された補正力情報が上限値を上回るか否かを判定する。補正力情報が上限値を上回ると力情報範囲補正部１２２で判定する場合は、ステップＳ３１３に進む。一方、補正力情報が上限値を上回らないと力情報範囲補正部１２２で判定する場合は、ステップＳ３１４に進む。
【０１８０】
次に、ステップＳ３１３では、力情報範囲補正部１２２において、力情報補正部１１３から入力された補正力情報を上限値に補正した補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３１４に進む。
【０１８１】
次に、ステップＳ３１４では、力情報範囲補正部１２２において、力情報補正部１１３から入力された補正力情報が下限値を下回るか否かを判定する。補正力情報が下限値を下回ると力情報範囲補正部１２２で判定する場合は、ステップＳ３１５に進む。一方、補正力情報が下限値を下回らないと力情報範囲補正部１２２で判定する場合は、ステップＳ３０８に進む。
【０１８２】
次に、ステップＳ３１５では、力情報範囲補正部１２２において、力情報補正部１１３から入力された補正力情報を下限値に補正した補正力情報を生成して、生成された補正力情報を力情報提示部１１４に出力する。その後、ステップＳ３０８に進む。
【０１８３】
次に、ステップＳ３０８では、力情報提示部１１４において、力情報範囲補正部１２２から取得した補正力情報に従い、マスタアーム機構１０４Ｂへの指令値を生成し、生成した指令値をマスタアーム機構１０４Ｂに出力する。マスタアーム機構１０４Ｂは、指令値に基づき、マスタアーム機構１０４Ｂで力提示を行い、作業者１に力がマスタアーム機構１０４Ｂを介して提示される。
【０１８４】
《第３実施形態の効果》
作業者の身体情報毎の上限値及び下限値を用いた力補正を行ない、力提示を行うことによって、作業者１の作業しやすい範囲の力提示で作業を行うことができる。その結果、作業者１が異なる場合においても、効率の良い作業を行うことができる。
【０１８５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｄの制御装置１０１Ｄを含むマスタスレーブロボット１００Ｄの概要について説明する。図２９は、本発明の第４実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｄのブロック図を示す。本発明の第４実施形態のマスタアーム２Ｄにおけるマスタアーム機構１０４Ｂと、マスタアームの制御装置１０２Ｄのうちのマスタ動作情報取得部１１０と、身体情報取得部１１１と、マスタ動作情報補正部１１２と、力情報補正部１１３と、力情報提示部１１４と、スレーブアーム３Ｂとは、第２実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、異なる部分（マスタアーム２Ｄの制御装置１０２Ｄのうちの支持情報取得部１２３と支持部補正部１２４）についてのみ、以下、詳細に説明する。
【０１８６】
（支持情報取得部１２３）
支持情報取得部１２３は、マスタ入力ＩＦ１１７から入力された、作業者１の腕の支持方法である支持情報を取得する。ここで、支持情報とは、作業者１がマスタアーム機構１０４Ｂを把持し操作する際の、作業者１の腕を支持部分で支持する支持（固定）方法についての情報を表す。図３０Ａ〜図３０Ｃに腕の固定方法の説明図を示す。図３０Ａは、作業者１の腕の固定無しの場合を示す。図３０Ｂは、作業者１の腕の肘で固定有りの場合（肘が支持部分の一例としての支持台８０で支持されている場合）を示す。図３０Ｃは、作業者１の腕の手首で固定有りの場合（手首が支持部分の別の例としての支持台８１で支持されている場合）を示す。支持情報の一例として、固定無しが「１」と表し、肘での固定有りが「２」と表し、手首での固定有りが「３」と表す。なお、他の変形例として、さらに、作業者１の腕の支持部分を細かく分けることも可能である。
【０１８７】
作業者１は、腕の固定方法を、マスタ入力ＩＦ１１７を用いて支持情報取得部１２３に入力する。また、画像認識などを用いて、腕の固定方法を支持情報取得部１２３で自動的に推定することも可能である。
【０１８８】
支持情報取得部１２３は、取得した支持情報を支持部補正部１２４に出力する。
【０１８９】
（支持部補正部１２４）
支持部補正部１２４は、マスタ動作情報補正部１１２からマスタ動作情報と補正マスタ動作情報と時間情報とが入力され、力情報補正部１１３から力情報と補正力情報と時間情報とが入力され、支持情報取得部１２３から支持情報が入力される。支持部補正部１２４は、入力された補正マスタ動作情報と、補正力情報とを基に、それぞれ、支持情報に応じて、支持部補正マスタ動作情報と、支持部補正力情報とを生成する。
【０１９０】
支持部補正部１２４による支持部補正マスタ動作情報及び支持部補正力情報の生成方法について述べる。「固定無しの場合」→「肘での固定有りの場合」→「手首での固定有りの場合」、のように、支持部分が、マスタアーム機構１０４Ｂを操作している作業者１の手に近ければ近いほど、補正量を小さくする。これは、作業者１の手に近いほどマスタアーム機構１０４Ｂをしっかり把持することができ、作業者毎の差が少ないためである。
【０１９１】
支持部補正部１２４の内部の記憶部に、固定方法とそれに対応する補正量とが記憶されており、取得した支持部情報に応じて、補正量を支持部補正部１２４で算出する。記憶部に記憶している固定方法と補正量との一例を図３１に示す。一例として、この補正量を用いて、支持部補正力情報を支持部補正部１２４で算出する。具体的には、補正量をαとし、補正前の情報をＦｂとし、補正後の情報をＦａとすると、Ｆｂ＋α×（Ｆａ−Ｆｂ）として、支持部補正力情報を支持部補正部１２４で算出する。図３１に基づいて、補正した結果を、図３２Ａに時間と移動量との関係で示し、図３２Ａに時間と力との関係で示す。図３２Ａより、移動量について、スレーブアーム機構１０５の位置情報が、「固定無しの場合」（図３２Ａの「補正後」参照）→「肘での固定有りの場合」（図３２Ａの「０．６」参照）→「手首での固定有りの場合」（図３２Ａの「０．２」参照）と、補正前の情報に近づいていることがわかる。また、図３２Ｂより、力についても、マスタアーム機構１０４Ｂに提示する力情報が、「固定無しの場合」（図３２Ａの「補正後」参照）→「肘での固定有りの場合」（図３２Ａの「０．６」参照）→「手首での固定有りの場合」（図３２Ａの「０．２」参照）と、補正前の情報に近づいていることがわかる。
【０１９２】
支持部補正部１２４は、生成した支持部補正マスタ動作情報と時間情報とをスレーブ制御部１１６に出力し、生成した支持部補正力情報と時間情報とを力情報提示部１１４に出力する。
【０１９３】
＜フローチャート＞
第４実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｄの補正手順を、図３３のフローチャートを用いて説明する。
【０１９４】
第４実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｄの操作の一例は、図２２と同様である。ここでは、図２２で表されるフローチャートのステップＳ２０１〜ステップＳ２０６について、図３３を用いて説明する。その中でも、ステップＳ２０２のマスタ動作情報補正部１１２による支持部補正マスタ動作情報生成手順及びステップＳ２０５の力情報補正部１１３による支持部補正力情報生成手順について、詳しく説明する。
【０１９５】
まず、ステップＳ３０１では、身体情報取得部１１１において、身体情報を取得してマスタ動作情報補正部１１２と力情報補正部１１３とに出力し、ステップＳ３０２に進む。
【０１９６】
次に、ステップＳ３０２では、マスタ動作情報取得部１１０において、マスタ動作情報を取得してマスタ動作情報補正部１１２に出力するとともに、力情報取得部１１５において、力情報を取得して力情報補正部１１３に出力し、ステップＳ３０３に進む。
【０１９７】
次に、ステップＳ３０３では、マスタ動作情報補正部１１２において、マスタ動作情報を基に身体情報における腕の重さ情報を用いて、支持部補正マスタ動作情報を生成する。また、力情報補正部１１３において、力情報を基に身体情報における腕の重さ情報を用いて、支持部補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０４に進む。
【０１９８】
次に、ステップＳ３０４では、マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３において、それぞれ独立して、身体情報に握力情報が含まれるか否かを判定する。握力情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０５へ進む。一方、握力情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０６に進む。
マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３の判定は、それぞれ独立して行われる。
【０１９９】
次に、ステップＳ３０５では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成された支持部補正マスタ動作情報を基に身体情報における握力情報を用いて、改めて支持部補正マスタ動作情報を生成する。また、力情報補正部１１３において、先に生成された支持部補正力情報を基に身体情報における握力情報を用いて、改めて支持部補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０６に進む。
【０２００】
次に、ステップＳ３０６では、マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３において、それぞれ独立して、身体情報に利き腕情報が含まれるか否か判定する。利き腕情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３０７へ進む。一方、利き腕情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３２１に進む。
【０２０１】
次に、ステップＳ３０７では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成された支持部補正マスタ動作情報を基に、身体情報における利き腕情報を用いて、改めて支持部補正マスタ動作情報を生成して支持部補正部１２４に出力する。また、力情報補正部１１３において、先に生成された支持部補正力情報を基に身体情報における利き腕情報を用いて、改めて支持部補正力情報を生成して支持部補正部１２４に出力する。その後、ステップＳ３２１に進む。
【０２０２】
次に、ステップＳ３２１では、支持部補正部１２４において、支持情報取得部１２３から入力された支持情報から、固定無しかどうかを判定する。固定無しであると支持部補正部１２４で判定する場合は、ステップＳ３０８に進む。一方、固定無しでないと支持部補正部１２４で判定する場合は、ステップＳ３２２に進む。
【０２０３】
次に、ステップＳ３２２では、支持部補正部１２４において、支持情報取得部１２３から入力された支持情報から、肘で固定しているかどうかを判定する。肘で固定していると支持部補正部１２４で判定する場合は、ステップＳ３２３に進む。一方、肘で固定していないと支持部補正部１２４で判定する場合は、ステップＳ３２４に進む。
【０２０４】
次に、ステップＳ３２３では、支持部補正部１２４において、先に生成された支持部補正力情報から、肘固定を基に補正した支持部補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３２４に進む。
【０２０５】
次に、ステップＳ３２４では、支持部補正部１２４において、入力された支持情報が手首で固定しているかどうかを判定する。手首で固定していると支持部補正部１２４で判定する場合は、ステップＳ３２５に進む。一方、手首で固定していないと支持部補正部１２４で判定する場合は、ステップＳ３０８に進む。
【０２０６】
次に、ステップＳ３２５では、支持部補正部１２４において、先に生成された支持部補正力情報から、手首固定を基に補正した支持部補正力情報を生成して、力情報提示部１１４に出力する。その後、ステップＳ３０８に進む。
【０２０７】
次に、ステップＳ３０８では、スレーブ制御部１１６において、支持部補正部１２４から取得した支持部補正マスタ動作情報に従い、スレーブアーム機構１０５への指令値を生成し、生成した指令値をスレーブアーム機構１０５に出力する。スレーブアーム機構１０５は、指令値に基づき、スレーブアーム機構１０５を移動させて、作業を行う。一方、力情報提示部１１４において、支持部補正部１２４から取得した支持部補正力情報に従い、マスタアーム機構１０４Ｂへの指令値を生成し、生成した指令値をマスタアーム機構１０４Ｂに出力する。マスタアーム機構１０４Ｂは、指令値に基づき、マスタアーム機構１０４Ｂで力提示を行い、作業者１に力がマスタアーム機構１０４Ｂを介して提示される。
【０２０８】
《第４実施形態の効果》
作業者１の腕の固定方法の情報を基に、マスタ動作情報及び力情報を補正し、作業及び力提示を行うことによって、作業者１の操作時の姿勢が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【０２０９】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｅの制御装置１０１Ｅを含むマスタスレーブロボット１００Ｅの概要について説明する。図３４は、本発明の第５実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｅのブロック図を示す。本発明の第５実施形態のマスタアーム２Ｅにおけるマスタアーム機構１０４Ｂと、マスタアームの制御装置１０２Ｅのうちのマスタ動作情報取得部１１０と、身体情報取得部１１１と、マスタ動作情報補正部１１２と、力情報補正部１１３と、力情報提示部１１４と、マスタ入力ＩＦ１１７と、スレーブアーム３Ｂとは、第２実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、第２実施形態と異なる部分（マスタアーム２Ｅの制御装置１０２Ｅのうちのマスタ重さ情報取得部１２５と腕重さ情報取得部１２６と重さ割合補正部１２７）についてのみ、以下、詳細に説明する。
【０２１０】
（マスタ重さ情報取得部１２５）
マスタ重さ情報取得部１２５は、マスタ入力ＩＦ１１７から入力された、マスタアーム機構１０４Ｂの重さ情報であるマスタ重さ情報を取得する。マスタ重さ情報として、マスタアーム機構１０４Ｂの重さを計測した値を、マスタ入力ＩＦ１１７でマスタ重さ情報取得部１２５に入力して取得する。例えば、０．３ｋｇのような値となる。また、慣性を計測することによって、マスタアーム機構１０４Ｂの重さを算出する方法もある。マスタ重さ情報取得部１２５は、取得したマスタ重さ情報を重さ割合補正部１２７に出力する。
【０２１１】
（腕重さ情報取得部１２６）
腕重さ情報取得部１２６は、身体情報取得部１１１から身体情報が入力され、その中から作業者１の腕重さ情報を取得する。例えば、４．５ｋｇのような値となる。腕重さ情報取得部１２６は、取得した腕重さ情報を重さ割合補正部１２７に出力する。
【０２１２】
（重さ割合補正部１２７）
重さ割合補正部１２７は、マスタ動作情報補正部１１２からマスタ動作情報と補正マスタ動作情報と時間情報とが入力され、力情報補正部１１３から力情報と補正力情報と時間情報とが入力され、マスタ重さ情報取得部１２５からマスタ重さ情報が入力され、腕重さ情報取得部１２６から腕重さ情報が入力される。重さ割合補正部１２７は、入力された補正マスタ動作情報と、補正力情報とを、それぞれ、マスタ重さ情報と腕重さ情報との割合に応じて、重さ割合補正マスタ動作情報と、重さ割合補正力情報とを生成する。
【０２１３】
まず、重さ割合補正部１２７による、マスタ重さ情報に対する腕重さ情報の重さ割合情報の算出方法について述べる。マスタ重さ情報を分母とし、腕重さ情報を分子とした割合を、重さ割合情報として重さ割合補正部１２７で算出する。
【０２１４】
次に、重さ割合補正部１２７による、重さ割合補正マスタ動作情報と、重さ割合補正力情報との生成方法について述べる。マスタアーム機構１０４Ｂの重さに対する作業者１の腕の重さの割合が大きいほうが、作業者１の腕の重さの違いの影響が大きいため、重さ割合補正部１２７において、補正量を大きくする。つまり、重さ割合情報が大きいほど、補正量を大きくする。
【０２１５】
重さ割合補正部１２７の内部の記憶部に、重さ割合情報とそれに対応する補正量とが記憶されており、算出した重さ割合情報に応じて補正量を重さ割合補正部１２７で算出する。記憶部に記憶している重さ割合情報と補正量との一例を図３５に示す。一例として、この補正量を用いて、重さ割合補正情報を重さ割合補正部１２７で算出する。補正量をαとし、補正前の情報をＦｂとし、補正後の情報をＦａとすると、Ｆｂ＋α×（Ｆａ−Ｆｂ）として、重さ割合補正情報を重さ割合補正部１２７で算出する。
【０２１６】
重さ割合補正部１２７は、生成した重さ割合補正マスタ動作情報と時間情報とをスレーブ制御部１１６に出力し、生成した重さ割合補正力情報と時間情報とを力情報提示部１１４に出力する。
【０２１７】
＜フローチャート＞
第５実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｅの補正手順を、図３６のフローチャートを用いて説明する。
【０２１８】
第５実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｅの操作の一例は、図２２と同様である。ここでは、図２２で表されるフローチャートのステップＳ２０１〜ステップＳ２０６について、図３６を用いて説明する。その中でも、ステップＳ２０２のマスタ動作情報補正部１１２による補正マスタ動作情報生成手順とステップＳ２０５の力情報補正部１１３による補正力情報生成手順とについて、詳しく説明する。
【０２１９】
まず、ステップＳ３０１では、身体情報取得部１１１において、身体情報を取得して力情報補正部１１３と腕重さ情報取得部１２６とに出力し、ステップＳ３０２に進む。
【０２２０】
次に、ステップＳ３０２では、マスタ動作情報取得部１１０において、マスタ動作情報を取得してマスタ動作情報補正部１１２に出力するとともに、力情報取得部１１５において、力情報を取得して力情報補正部１１３に出力し、ステップＳ３０３に進む。
【０２２１】
次に、ステップＳ３０３では、マスタ動作情報補正部１１２において、マスタ動作情報取得部１１０からのマスタ動作情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における腕の重さ情報を用いて、補正マスタ動作情報を生成する。また、力情報補正部１１３において、力情報取得部１１５からの力情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における腕の重さ情報を用いて、補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０４に進む。
【０２２２】
次に、ステップＳ３０４では、マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３において、それぞれ独立して、身体情報取得部１１１からの身体情報に握力情報が含まれるか否かを判定する。身体情報に握力情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０５へ進む。一方、握力情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０６に進む。マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３の判定は、それぞれ独立して行われる。
【０２２３】
次に、ステップＳ３０５では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成した補正マスタ動作情報を基に、身体情報における握力情報を用いて、改めて補正マスタ動作情報を生成する。また、力情報補正部１１３において、先に生成した補正力情報を基に、身体情報における握力情報を用いて、改めて補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０６に進む。
【０２２４】
次に、ステップＳ３０６では、マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３において、それぞれ独立して、身体情報に利き腕情報が含まれるか否か判定する。利き腕情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３０７へ進む。一方、利き腕情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３３１に進む。
【０２２５】
次に、ステップＳ３０７では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成された補正マスタ動作情報を基に、身体情報における利き腕情報を用いて、改めて補正マスタ動作情報を生成して重さ割合補正部１２７に出力する。また、力情報補正部１１３において、先に生成された補正力情報を基に、身体情報における利き腕情報を用いて、改めて補正力情報を生成して重さ割合補正部１２７に出力する。ステップＳ３３１に進む。
【０２２６】
次に、ステップＳ３３１では、マスタ重さ情報取得部１２５において、マスタ重さ情報を取得し、腕重さ情報取得部１２６において腕重さ情報を取得し、ステップＳ３３２に進む。
【０２２７】
次に、ステップＳ３３２では、重さ割合補正部１２７において、マスタ重さ情報と腕重さ情報とを用いて重さ割合情報を算出し、ステップＳ３３３に進む。
【０２２８】
次に、ステップＳ３３３では、重さ割合補正部１２７において、入力された補正マスタ動作情報及び補正力情報から、算出した重さ割合情報を基に補正した重さ割合補正マスタ情報と重さ割合補正力情報を生成する。ステップＳ３０８に進む。
【０２２９】
次に、ステップＳ３０８では、スレーブ制御部１１６において、重さ割合補正部１２７から取得した重さ割合補正マスタ動作情報に従い、スレーブアーム機構１０５への指令値を生成し、生成した指令値をスレーブアーム機構１０５に出力する。スレーブアーム機構１０５は、指令値に基づき、スレーブアーム機構１０５を移動させて、作業を行う。一方、力情報提示部１１４において、重さ割合補正部１２７から取得した重さ割合補正力情報に従い、マスタアーム機構１０４Ｂへの指令値を生成し、生成した指令値をマスタアーム機構１０４Ｂに出力する。マスタアーム機構１０４Ｂは、指令値に基づき、マスタアーム機構１０４Ｂで力提示を行い、作業者１に力がマスタアーム機構１０４Ｂを介して提示される。
【０２３０】
《第５実施形態の効果》
作業者１の腕と、さらにマスタアーム機構１０４Ｂの重さを基にマスタ動作情報及び力情報を補正し、作業及び力提示を行うことによって、作業者１の操作するマスタアーム機構１０４Ｂが異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【０２３１】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｆの制御装置１０１Ｆを含むマスタスレーブロボット１００Ｆの概要について説明する。図３７は、本発明の第６実施形態における、マスタスレーブロボット１００Ｆのブロック図を示す。本発明の第６実施形態のマスタアーム２Ｆにおけるマスタアーム機構１０４Ｂと、マスタアームの制御装置１０２Ｆのうちのマスタ動作情報取得部１１０と、身体情報取得部１１１と、マスタ動作情報補正部１１２と、力情報補正部１１３と、力情報提示部１１４と、マスタ入力ＩＦ１１７と、スレーブアーム３Ｂとは第２実施形態と同様であるので、共通の参照符号を付して共通部分の説明は省略し、第２実施形態と異なる部分（マスタアーム２Ｆの制御装置１０２Ｆのうちの作業特性情報取得部１２８と作業特性補正部１２９）についてのみ、以下、詳細に説明する。
【０２３２】
（作業特性情報取得部１２８）
作業特性情報取得部１２８は、マスタ入力ＩＦ１１７から入力された、作業の特性の情報である作業特性情報を取得する。ここで、作業特性情報としては、２種類あり、マスタアーム機構１０４Ｂの移動する方向を表す方向情報と、撮像装置６で作業対象物等を拡大して撮像するときの撮像装置６の拡大率を表す拡大率情報とのうち、少なくとも１つ以上の情報である。拡大率は、以下の数式により表される。
（拡大率）＝（前記ディスプレイに表示された前記対象物の大きさ）／（前記対象物の実際の大きさ）
【０２３３】
方向情報は、作業者１が操作するマスタアーム機構１０４Ｂの各方向及び姿勢への移動量を表す。また、作業によっては、対象物を挿入する方向など最も重要となる方向を、作業者１がマスタ入力ＩＦ１１７を用いて、方向情報として指定することも可能である。方向情報の一例を図３８に示す。
【０２３４】
拡大率情報は、撮像装置６が撮像する際の拡大率を表す。例えば、５．０倍などの値を取得する。
【０２３５】
また、拡大率情報について、図３７に示すように、マスタ入力ＩＦ１１７から作業者１が入力した値を作業特性情報取得部１２８で取得する方法の他に、撮像装置１３０における拡大率情報を、拡大率情報取得部１３１を用いて取得する方法がある。そのような変形例について、図３９にブロック図を示す。図３９において、撮像装置１３０の拡大率情報を拡大率情報取得部１３１で取得し、拡大率情報取得部１３１が、取得した拡大率情報を作業特性情報として作業特性情報取得部１２８に出力する。
【０２３６】
作業特性情報取得部１２８は、取得した作業特性情報を作業特性補正部１２９に出力する。
【０２３７】
（作業特性補正部１２９）
作業特性補正部１２９は、マスタ動作情報補正部１１２から補正マスタ動作情報と時間情報とが入力され、力情報補正部１１３から補正力情報と時間情報とが入力され、作業特性情報取得部１２８から作業特性情報が入力される。作業特性補正部１２９は、入力された補正マスタ動作情報と、補正力情報とから、作業特性情報に応じて、それぞれ、作業特性補正マスタ動作情報と、作業特性補正力情報とを生成する。
【０２３８】
まず、作業特性補正部１２９による、方向情報に応じた作業特性補正マスタ動作情報及び作業特性補正力情報の生成方法について述べる。方向情報を基に、マスタアーム機構１０４Ｂが大きく移動する方向ほど補正量を大きくするように作業特性補正部１２９で補正する。これは、マスタアーム機構１０４Ｂが大きく移動している方向ほど、作業において重要となる方向であるため、その方向を強調するように、作業特性補正部１２９で補正量を大きくする。また、作業特性取得部１２８で指定した方向の補正量を、作業特性補正部１２９で大きくすることも可能である。作業特性補正部１２９の内部の記憶部に、方向情報とそれに対応する補正量が記憶されており、取得した方向情報に応じて補正量を作業特性補正部１２９で算出する。記憶部に記憶している方向情報と補正量との一例を図４０に示す。一例として、この補正量を用いて、作業特性補正情報を作業特性補正部１２９で算出する。補正量をαとし、補正後の情報をＦａとすると、α×Ｆａとして、作業特性補正情報を作業特性補正部１２９で算出する。
【０２３９】
具体的には、力情報は、マスタアームの移動方向に沿ったマスタアーム移動方向成分量、マスタアームの移動方向に直交する第１方向に沿ったマスタアーム第１直交方向成分量、およびマスタアームの移動方向に直交する第２方向に沿ったマスタアーム第２直交方向成分量の３つの成分量から構成される。いうまでもないが、第１方向および第２方向は互いに直交している。作業特生補正部１２９では、マスタアーム移動方向成分量が大きくなるように力情報を補正する。マスタアーム第１直交方向成分量は変化しない。マスタアーム第２直交方向成分量も変化しない。力情報提示部は、作業特性補正部によって補正された力情報に基づいて、マスタアームを介して作業者の腕に力を提示する。マスタアーム機構１０４Ｂが大きく移動している方向（すなわち、マスタアームの移動方向）ほど、作業において重要となる方向であるため、第５実施形態では、その方向が強調される。
【０２４０】
次に、作業特性補正部１２９による、拡大率情報に応じた作業特性補正マスタ動作情報及び作業特性補正力情報の生成方法について述べる。拡大率情報を基に、対象物が柔軟物の場合、拡大率情報が大きければ大きいほど、補正マスタ動作情報の補正量を大きく、補正力情報の補正量を小さくするように作業特性補正部１２９で補正し、対象物が剛体の場合、拡大率情報が大きければ大きいほど、補正マスタ動作情報の補正量を小さく、補正力情報の補正量を大きくするように作業特性補正部１２９で補正する。これは、対象物が柔軟物の場合は、拡大率情報が大きいと、図４１Ａに示すように作業者１にとっては、拡大して見える。そのため、対象物の変形が作業者１にとっては大きく見え、作業者１は大きな力を対象物に加えていると判断してしまう。その結果、作業者１は、作業に必要な大きさの力より小さな力しかマスタアーム機構１０４Ｂに加えることができず、作業を正確に完了できない。よって、マスタアーム機構１０４Ｂを大きく移動させる作業に必要な力をマスタアーム機構１０４Ｂに加えることを作業者１に誘導するために、作業特性補正部１２９において、補正マスタ動作情報の補正量を大きく、補正力情報の補正量を小さくする。また、対象物が剛体の場合は、拡大率情報が大きいと、図４１Ｂに示すように拡大して見える。そのため、対象物が大きく見え、作業者１は対象物が重く硬いものと判断してしまう。この現象は、シャルパンティエ効果という。そのような現象に起因して、作業者１は大きなものを重いものと認識する。その結果、対象物に大きな力を加え、必要以上の力を対象物に加えてしまう。よって、マスタアーム機構１０４Ｂを小さく移動させる作業に必要な力のみをマスタアーム機構１０４Ｂに加えることを作業者１に誘導するために、作業特性補正部１２９において、補正マスタ動作情報の補正量を小さく、補正力情報の補正量を大きくする。また、対象物の柔軟物又は剛体の指定は、情報として、作業者１がマスタ入力ＩＦ１１７を用いて作業特性補正部１２９に入力することができる。
【０２４１】
作業特性補正部１２９の内部の記憶部に、拡大率情報とそれに対応する補正量とが記憶されている。作業特性情報取得部１２８から取得した拡大率情報と、対象物が柔軟物か又は剛体かの情報とに応じて、補正量を作業特性補正部１２９で算出する。記憶部に記憶している拡大率情報と補正量との一例を図４２に示す。一例として、この補正量を用いて、作業特性補正情報を作業特性補正部１２９で算出する。補正量をαとし、補正後の情報をＦａとすると、α×Ｆａとして、作業特性補正情報を作業特性補正部１２９で算出する。
【０２４２】
作業特性補正部１２９は、生成した作業特性補正マスタ動作情報と時間情報とをスレーブ制御部１１６に出力し、生成した作業特性補正力情報と時間情報とを力情報提示部１１４に出力する。
【０２４３】
＜フローチャート＞
第６実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｆの補正手順を、図４３のフローチャートを用いて説明する。
【０２４４】
第６実施形態のマスタスレーブロボット１００Ｆの操作の一例は、図２２と同様である。ここでは、図２２で表されるフローチャートのステップＳ２０１〜ステップＳ２０６について図４３を用いて説明する。その中でも、ステップＳ２０２のマスタ動作情報補正部１１２による補正マスタ動作情報生成手順とステップＳ２０５の力情報補正部１１３による補正力情報生成手順とについて、詳しく説明する。
【０２４５】
まず、ステップＳ３０１では、身体情報取得部１１１において、身体情報を取得して力情報補正部１１３とマスタ動作情報補正部１１２とに出力し、ステップＳ３０２に進む。
【０２４６】
次に、ステップＳ３０２では、マスタ動作情報取得部１１０において、マスタ動作情報を取得してマスタ動作情報補正部１１２に出力するとともに、力情報取得部１１５において、力情報を取得して力情報補正部１１３に出力し、ステップＳ３０３に進む。
【０２４７】
次に、ステップＳ３０３では、マスタ動作情報補正部１１２において、マスタ動作情報取得部１１０からのマスタ動作情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における腕の重さ情報を用いて、補正マスタ動作情報を生成する。また、力情報補正部１１３において、力情報取得部１１５からの力情報を基に、身体情報取得部１１１からの身体情報における腕の重さ情報を用いて、補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０４に進む。
【０２４８】
次に、ステップＳ３０４では、マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３において、それぞれ独立して、身体情報取得部１１１からの身体情報に握力情報が含まれるか否かを判定する。身体情報に握力情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０５へ進む。一方、身体情報に握力情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３でそれぞれ判定する場合は、ステップＳ３０６に進む。マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３の判定は、それぞれ独立して行われる。
【０２４９】
次に、ステップＳ３０５では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成した補正マスタ動作情報を基に、身体情報における握力情報を用いて、改めて補正マスタ動作情報を生成する。また、力情報補正部１１３において、先に生成した補正力情報を基に、身体情報における握力情報を用いて、改めて補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０６に進む。
【０２５０】
次に、ステップＳ３０６では、マスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３において、それぞれ独立して、身体情報に利き腕情報が含まれるか否か判定する。利き腕情報が含まれるとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３０７へ進む。一方、利き腕情報が含まれないとマスタ動作情報補正部１１２及び力情報補正部１１３で判定する場合は、ステップＳ３４１に進む。
【０２５１】
次に、ステップＳ３０７では、マスタ動作情報補正部１１２において、先に生成された補正マスタ動作情報を基に、身体情報における利き腕情報を用いて、改めて補正マスタ動作情報を生成して作業特性補正部１２９に出力する。また、力情報補正部１１３において、先に生成された補正力情報を基に、身体情報における利き腕情報を用いて、改めて補正力情報を生成して作業特性補正部１２９に出力する。ステップＳ３４１に進む。
【０２５２】
次に、ステップＳ３４１では、作業特性補正部１２９において、作業特性情報取得部１２８から取得した作業特性情報に、方向情報が含まれるか否か判定する。作業特性情報に方向情報が含まれると作業特性補正部１２９で判定する場合は、ステップＳ３４２に進む。一方、作業特性情報に方向情報が含まれないと作業特性補正部１２９で判定する場合は、ステップＳ３４３に進む。
【０２５３】
次に、ステップＳ３４２では、作業特性補正部１２９において、入力された補正マスタ動作情報及び補正力情報から、それぞれ、方向情報を基に補正した作業特性補正マスタ動作情報及び作業特性補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３４３に進む。
【０２５４】
次に、ステップＳ３４３では、作業特性補正部１２９において、作業特性情報取得部１２８から取得した作業特性情報に、拡大率情報が含まれるか否か判定する。作業特性情報に拡大率情報が含まれると作業特性補正部１２９で判定する場合は、ステップＳ３４４に進む。一方、作業特性情報に拡大率情報が含まれないと作業特性補正部１２９で判定する場合は、ステップＳ３０８に進む。
【０２５５】
次に、ステップＳ３４４では、作業特性補正部１２９において、作業者１がマスタ入力ＩＦ１１７を用いて作業特性補正部１２９に入力した情報を基に対象物が柔軟物か剛体か判定する。対象物が柔軟物であると作業特性補正部１２９で判定する場合は、ステップＳ３４５に進む。一方、対象物が剛体であると作業特性補正部１２９で判定する場合は、ステップＳ３４６に進む。
【０２５６】
次に、ステップＳ３４５では、作業特性補正部１２９において、入力された補正マスタ動作情報及び補正力情報から、それぞれ、柔軟物の拡大率情報を基に補正した作業特性補正マスタ動作情報及び作業特性補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０８に進む。
【０２５７】
次に、ステップＳ３４６では、作業特性補正部１２９において、入力された補正マスタ動作情報及び補正力情報から、それぞれ、剛体の拡大率情報を基に補正した作業特性補正マスタ動作情報及び作業特性補正力情報を生成する。その後、ステップＳ３０８に進む。
【０２５８】
次に、ステップＳ３０８では、スレーブ制御部１１６において、作業特性補正部１２９から取得した作業特性補正マスタ動作情報に従い、スレーブアーム機構１０５への指令値を生成し、生成した指令値をスレーブアーム機構１０５に出力する。スレーブアーム機構１０５は、指令値に基づき、スレーブアーム機構１０５を移動させて、作業を行う。一方、力情報提示部１１４において、作業特性補正部１２９から取得した作業特性補正力情報に従い、マスタアーム機構１０４Ｂへの指令値を生成し、生成した指令値をマスタアーム機構１０４Ｂに出力する。マスタアーム機構１０４Ｂは、指令値に基づき、マスタアーム機構１０４Ｂで力提示を行い、作業者１に力がマスタアーム機構１０４Ｂを介して提示される。
【０２５９】
《第６実施形態の効果》
作業の方向又は撮像装置の拡大率を基に、マスタ動作情報及び力情報を補正し、作業及び力提示を行うことによって、作業を行う状況が異なる場合においても、品質及び効率のバラつきを解消することができる。
【０２６０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【０２６１】
例えば、本発明における制御装置の各構成要素は、マスタアーム２、スレーブアーム３のどちらが構成することも可能である。
【０２６２】
なお、本発明における制御装置のマスタ動作情報補正部、力情報補正部について、作業内容に応じて補正量を変化させることも可能である。例えば、接触の伴わない大雑把な移動の作業の場合には、補正量を大きくし、接触の伴う細かな作業の場合には、補正量を小さくする。作業内容の入力は作業者１がマスタ入力ＩＦ１１７を用いて入力することができる。作業内容と補正量との関係は、各補正部の内部の記憶部で記憶し、作業内容を入力すると、対応した補正量を取得する。このようにして算出した作業内容による補正量と作業者１の腕の重さから算出した補正量を掛け合わせることによって、補正量を算出する。このように作業内容を考慮して補正量を算出することによって、丁寧に操作する必要がある作業は補正量を小さくするので細かな作業を行いやすくなり、また丁寧に操作する必要がない作業は補正量を大きくするので作業速度が向上する。
【０２６３】
なお、本発明を第１〜第６実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１〜第６実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０２６４】
前記各制御装置の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０２６５】
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における制御装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、スレーブアーム機構で作業を行うスレーブアームと、前記スレーブアーム機構を動作させるように人が遠隔により操作するマスタアーム機構を有するマスタアームとを備えるマスタスレーブロボットの制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記マスタアーム機構の位置と、姿勢と、速度と、角速度との少なくとも１つ以上のマスタ動作情報を取得するマスタ動作情報取得部と、
少なくとも前記人の腕の重さを含む前記人の身体情報を取得する身体情報取得部と、
前記身体情報取得部から取得した前記身体情報の前記人の前記腕の重さが重ければ重いほど、前記マスタ動作情報取得部から取得した前記マスタ動作情報の補正量を、前記スレーブアームが大きく移動するように補正することにより補正マスタ動作情報を生成するマスタ動作情報補正部と、
前記マスタ動作情報補正部から取得した前記補正マスタ動作情報に従い前記スレーブアーム機構を制御するスレーブ制御部と、
として機能させるための、マスタスレーブロボットの制御プログラムである。
【０２６６】
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
【０２６７】
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【０２６８】
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２６９】
本発明にかかるマスタスレーブロボットの制御装置及び制御方法、マスタスレーブロボット、マスタスレーブロボットの制御プログラム、並びに、マスタスレーブロボットの制御用集積電子回路は、作業者の腕の重さに応じた操作を行うことができ、産業用、家庭用、又は、医療用のマスタスレーブロボットの制御装置及び制御方法、マスタスレーブロボット、マスタスレーブロボットの制御プログラム、並びに、マスタスレーブロボットの制御用集積電子回路として有用である。
【符号の説明】
【０２７０】
１  作業者（人）
２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ  マスタアーム
３、３Ｂ  スレーブアーム
４  ハンド
５  力センサ
６  撮像装置
７  ディスプレイ
８  微細部品
８０  支持台
８１  支持台
９  挿入口（コネクタ）
１０  機器
１１  作業台
１２  対象物
１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ  マスタスレーブロボット１０１、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ、１０１Ｆ  マスタスレーブロボットの制御装置
１０２、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄ、１０２Ｅ、１０２Ｆ  マスタアームの制御装置１０３、１０３Ｂ  スレーブアームの制御装置
１０４、１０４Ｂ  マスタアーム機構
１０５  スレーブアーム機構
１１０  マスタ動作情報取得部
１１１  身体情報取得部
１１２  マスタ動作情報補正部
１１３  力情報補正部
１１４  力情報提示部
１１５  力情報取得部
１１６  スレーブ制御部
１１７  マスタ入力ＩＦ
１２１  力範囲情報生成部
１２２  力情報範囲補正部
１２３  支持情報取得部
１２４  支持部補正部
１２５  マスタ重さ情報取得部
１２６  腕重さ情報取得部
１２７  重さ割合補正部
１２８  作業特性情報取得部
１２９  作業特性補正部
【図１】
0006504541.tif 000002
【図２Ａ】
0006504541.tif 000003
【図２Ｂ】
0006504541.tif 000004
【図３】
0006504541.tif 000005
【図４】
0006504541.tif 000006
【図５Ａ】
0006504541.tif 000007
【図５Ｂ】
0006504541.tif 000008
【図５Ｃ】
0006504541.tif 000009
【図５Ｄ】
0006504541.tif 000010
【図６】
0006504541.tif 000011
【図７Ａ】
0006504541.tif 000012
【図７Ｂ】
0006504541.tif 000013
【図８】
0006504541.tif 000014
【図９】
0006504541.tif 000015
【図１０】
0006504541.tif 000016
【図１１】
0006504541.tif 000017
【図１２】
0006504541.tif 000018
【図１３】
0006504541.tif 000019
【図１４】
0006504541.tif 000020
【図１５】
0006504541.tif 000021
【図１６】
0006504541.tif 000022
【図１７】
0006504541.tif 000023
【図１８】
0006504541.tif 000024
【図１９】
0006504541.tif 000025
【図２０】
0006504541.tif 000026
【図２１】
0006504541.tif 000027
【図２２】
0006504541.tif 000028
【図２３】
0006504541.tif 000029
【図２４】
0006504541.tif 000030
【図２５】
0006504541.tif 000031
【図２６】
0006504541.tif 000032
【図２７Ａ】
0006504541.tif 000033
【図２７Ｂ】
0006504541.tif 000034
【図２８】
0006504541.tif 000035
【図２９】
0006504541.tif 000036
【図３０Ａ】
0006504541.tif 000037
【図３０Ｂ】
0006504541.tif 000038
【図３０Ｃ】
0006504541.tif 000039
【図３１】
0006504541.tif 000040
【図３２Ａ】
0006504541.tif 000041
【図３２Ｂ】
0006504541.tif 000042
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
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【図４２】
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【図４３】
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