(57)【要約】【課題】簡単な作業で、自然な動きを人型ロボットに入力することができる、人型ロボット用コントローラ等を提供すること。【解決手段】本発明のロボット用コントローラは、人型ロボットに動作入力するためのコントローラ１０であって、前記人型ロボットの関節部に対応し同一の可動範囲を有する可動部１２、１４、１６、１８、２０、２２と、該可動部の角度と動作速度とを検出する検出装置３４、３６、４６、４８と、を備えていることを特徴とする。【選択図】　　　図２
2004130406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人型ロボットに動作入力するためのコントローラであって、
前記人型ロボットの関節部に対応し同一の可動範囲を有する可動部と、
該可動部の角度と動作速度とを検出する検出装置と、を備えている、
ことを特徴とするロボット用コントローラ。
【請求項２】
前記可動部が、前記人型ロボットの関節部に対応して、複数、設けられている、
請求項１に記載のロボット用コントローラ。
【請求項３】
前記人型ロボットと相似形である、
請求項１または２に記載のロボット用コントローラ。
【請求項４】
前記検出装置が、エンコーダを備えている、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット用コントローラ。
【請求項５】
前記検出装置が、ポテンショメータを備えている、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット用コントローラ。
【請求項６】
人型ロボット用動作入力システムであって、
前記人型ロボットの関節部に対応し同一の可動範囲を有する可動部と該可動部の角度と動作速度を検出する検出装置とを有するコントローラと、
前記検出装置の検出結果を、前記人型ロボットの対応する関節部を前記可動部の動きと同一状態で動かす信号に変換する変換手段と、を備えている、
ことを特徴とする人型ロボット用動作入力システム。
【請求項７】
人型ロボット用動作入力方法あって、
前記人型ロボットの関節部に対応し同一の可動範囲を有する可動部を運動させ、
該可動部の角度と動作速度を検出し、
前記検出結果を、前記人型ロボットの対応する関節部を前記可動部の運動と同一状態で運動させる信号に変換する、
ことを特徴とする人型ロボット用動作入力方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人型ロボット用コントローラ等に関し、詳細には、人型ロボットに動作入力を行うためのコントローラ、動作入力システム、および、動作入力方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人型ロボットが所定動作を行うようにティーチングを行ったり、人型ロボットを遠隔操作等するために人型ロボットに動作入力を行う際には、目的とする人型ロボットの動作を、関節毎の動きに分解し、関節毎に動きを入力していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、動作の入力に先立って、動作を入力する人型ロボットの関節部の可動範囲、作動時の干渉の有無等を、ＣＡＤシステムなどを用いて確認する必要があった。このため、動作入力作業は、極めて、手間のかかるものであった。
また、上述したような従来の方法によって入力された動作は、人間の動きに比べてぎこちなく、不自然な動きとなり易かった。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、簡単な作業で、自然な動きを人型ロボットに入力することができる、人型ロボット用コントローラ等を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、人型ロボットに動作入力するためのコントローラであって、前記人型ロボットの関節部に対応し同一の可動範囲を有する可動部と、該可動部の角度と動作速度を検出する検出装置と、を備えていることを特徴とするロボット用コントローラが提供される。
【０００６】
このような構成を備えた本発明によれば、オペレタがコントローラの可動部を手動で動かし、この動きを検出し、この検出結果に基づいて、ロボットへの動作入力が行われる。従って、オペレタが意図する滑らかで自然な動きに基づいた動作入力が可能となる。
【０００７】
本発明の好ましい態様によれば、前記可動部が、前記人型ロボットの関節部に対応して、複数、設けられている。
このような構成によれば、例えば、腕の旋回時の肩、肘の２つの関節の関連した三次元の自然な動きを人型ロボットに容易に入力可能となる。
本発明の好ましい態様によれば、前記人型ロボットと相似形である。
本発明の好ましい態様によれば、前記検出装置が、エンコーダまたはポテンショメータを備えている。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、人型ロボット用動作入力システムであって、前記人型ロボットの関節部に対応し同一の可動範囲を有する可動部と該可動部の角度と動作速度を検出する検出装置とを有するコントローラと、前記検出装置の検出結果を、前記人型ロボットの対応する関節部を前記可動部の動きと同一状態で動かす信号に変換する変換手段と、を備えていることを特徴とする人型ロボット用動作入力システムが提供される。
【０００９】
また、本発明のさらに別の態様によれば、人型ロボット用動作入力方法あって、前記人型ロボットの関節部に対応し同一の可動範囲を有する可動部を運動させ、該可動部の角度と動作速度を検出し、前記検出結果を、前記人型ロボットの対応する関節部を前記可動部の運動と同一状態で運動させる信号に変換する、ことを特徴とする人型ロボット用動作入力方法が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。まず、図１は、本発明の実施形態のコントローラ１０の全体構成と、コントローラとロボットとの関係を概略的に示す図面である。図２及び図３は、コントローラ１０の一部分（腕部分）の概略的な斜視図である。
【００１１】
まず、図１に沿って、本実施形態の概略を説明する。図１に示されているように、本実施形態のコントローラ１０は、コントローラ１０を用いて動作入力を行う人型ロボットＲと相似形である。ロボットＲには、首、肩、手首、股、膝、足首に関節が設けられている。これらの関節に対応して、人型のコントローラ１０の首１２、肩１４、肘１６、股１８、膝２０、足首２２は、ロボットＲの各関節と同一構造を有し同一の可動範囲を有する可動部とされている。
【００１２】
各可動部１２〜２２には、可動部の角度および作動速度を検出する検出器が設けられている。検出器は、エンコーダ、ポテンショメータ等を備えているのが好ましい。本実施形態のコントローラ１の使用時には、図１に示されているように、オペレタが、手で、たとえば、コントローラの腕を動かす。このとき、可動部である肩１４、肘１６の動き（角度、速度）が、それぞれの可動部に設けられた検出器によって検出される。
【００１３】
本実施形態では、検出器の検出結果が、コンピュータＰＣ等の処理装置に送信される。処理装置は、各可動部の検出器から入力された検出結果を、人型ロボットＲの対応する関節部をコントローラ１０の可動部の動きと同一状態で動かす信号に変換する。具体的には、ロボットＲの関節の角度と作動速度の指示信号に変換され、この指示信号が記憶またはロボットＲに出力される。この指示信号により、オペレタによるコントローラの腕の動きが、ロボットＲで再現される。
【００１４】
次に、図２および図３に沿って、本実施形態のコントローラ１０の構成を詳細に説明する。図２及び図３に示されているように、コントローラ１０の肩１４には、胴体部２４には、第１部材２６が、胴体部２４から外方に向かって延びる第１軸２８を中心に矢印Ａで示すように回転可能に取付けられている。また、第１部材２６には、上腕部を構成する第２部材３０の一端が、第１軸２８に直交して延びる第２軸３２を中心に矢印Ｂで示すように回転可能に連結されている。従って、第２部材３０は、第２軸３２を中心として、第１部材２６に対して回動自在とされている。
【００１５】
胴体部２４に対する第１部材２６の可動域と、第２部材３０の第１部材２６に対する可動域は、ロボットＲの肩部分の対応する部材同士の可動域と同一に設定されている。従って、コントローラ１０の肩１４の可動範囲は、ロボットＲの肩の可動範囲と同一である。
【００１６】
コントローラ１０の肩１４には、さらに、胴体部２４に対する第１部材２６の動きを検出する第１検出器３４と、第１部材２６に対する第２部材３０の動きを検出する第２検出器３６とが取付けられている。これらの検出器は、エンコーダ、ポテンショメータ等を備え、胴体部２４に対する第１部材２６の、または、第１部材２６に対する第２部材３２の角度、運動速度を連続的に検出可能に構成されている。本実施形態は、この検出結果が、外部の処理装置（ＰＣ）に送られるように構成されている。
【００１７】
さらに、図２及び図３に示されているように、コントローラ１０の肘１６には、第３部材３８が、第２部材３０の軸線方向に向かって延びる第３軸４０を中心に矢印Ｃで示すように回転可能に取付けられている。また、第３部材３８には、前腕部を構成する第４部材４２の一端が、第３軸４０に直交して延びる第４軸４４を中心に矢印Ｄで示すように回転可能に連結されている。従って、第４部材４２は、第４軸４４を中心として、第３部材３８に対して回動自在とされている。
【００１８】
第２部材３０に対する第３部材３８の可動域と、第４部材４２の第３部材３８に対する可動域は、ロボットＲの肘部分の対応する部材同士の可動域と同一に設定されている。従って、コントローラ１０の肘１６の可動範囲は、ロボットＲの肩の可動範囲と同一である。
【００１９】
コントローラ１０の肘１６には、さらに、第２部材３０に対する第３部材３８の動きを検出する第３検出器４６と、第３部材３８に対する第４部材４２の動きを検出する第４検出器４８とが取付けられている。これらの検出器は、エンコーダ、ポテンショメータ等を備え、第２部材３０に対する第３部材３８の、または、第３部材３８に対する第４部材４２の角度、運動速度を連続的に検出可能に構成されている。本実施形態は、この検出結果が、外部の処理装置（ＰＣ）に送られるように構成されている。
【００２０】
このような構成を有する本実施形態のコントローラ１０を使用するときには、例えば、図１に示すようにオペレタが手でコントローラ１０の腕を、図２に示されている下方に向かって延ばした状態から、図３に示されている肘が曲がり前方に向かって延ばされた位置に状態に動かす。このときの各部材の相対的な動き（角度、速度）が第１ないし第４検出器によって検出される。第１ないし第４検出器の検出結果は、処理装置（ＰＣ）に送られ、オペレタによるコントローラ１０の腕の動きと同じように、ロボットＲの腕を動かす指示信号に変換される。
【００２１】
この指示信号がロボットＲに送られることにより、オペレタによるコントローラ１０の腕の動きが、ロボットＲで再現される。尚、この指示信号は、ロボットＲを直接作動させるために使用されたり、ロボットＲのティーチングプログラム用に使用されたりする。
【００２２】
上記実施形態の説明では、コントローラ１０の肩および肘関節のみを説明したが、首、膝等の他の関節も同様に構成され、同様にして、動きが検出される。
【００２３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなくて、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
上記実施形態は、手首、指等の関節がない例であったが、ロボットが手首、指等の他の関節を有する場合には、コントローラにもこれらの関節に対応する可動部が設けられる。
また、上記実施形態のコントローラは、動作を入力する人型ロボットと相似形であったが、本発明のコントローラは必ずしも相似形である必要はない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な作業で、自然な動きを人型ロボットに入力することができる、人型ロボット用コントローラ等が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のコントローラの構成と、コントローラとロボットとの関係を概略的に示す図面である。
【図２】腕が下方に向かって延びている状態を示すコントローラの一部分の概略的な斜視図である。
【図３】腕が前方に向かって延びている状態を示すコントローラの一部分の概略的な斜視図である。
【符号の説明】
１０：コントローラ
１４：肩
２４：胴体部
２６：第１部材
３４：第１検出器
３６：第２検出器
【図１】
2004130406.tif 000003
【図２】
2004130406.tif 000004
【図３】
2004130406.tif 000005