(57)【要約】【課題】  操作中にゲインが任意に変更可能な、遠隔位置決め装置のゲイン調節方法を提供する。【解決手段】  遠隔位置決め装置にあって操作端部に加えられる動作指令操作に基づいて位置決め装置の動作量を決定するゲイン調節方法において、位置決め装置の動作中に操作端部に加えられる動作指令操作の特徴に応じて当該瞬間における操作者の操作上の意図を抽出することをもって遠隔位置決め装置の操作中に適宜にゲインを可変とする。【選択図】        図１
2005309773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作端部に加えられる動作指令操作に基づいて動作させる遠隔位置決め装置の動作量を決定するゲイン調節方法において、
前記遠隔位置決め装置の動作中に前記操作端部に加えられる動作指令操作の特徴として操作者の意図から無意識的に生じる現象を検出してそれに応じて上記ゲインを自動的に調節する
ことを特徴とする、遠隔位置決め装置のゲイン調節方法。
【請求項２】
操作端部に加えられる動作指令操作に基づいて動作させる遠隔位置決め装置の動作量を決定するゲイン調節装置において、
前記遠隔位置決め装置の動作中に前記操作端部に加えられる動作指令操作の特徴として操作者の意図から無意識的に生じる現象を検出する装置を備え、これによって検出した特徴に応じて上記ゲインを自動的に調節する
ことを特徴とする、遠隔位置決め装置のゲイン調節装置。
【請求項３】
遠隔位置決め装置の操作端部には把持力検出機を設け、
上記把持力検出器によって検出された、操作者から操作端部に加えられる把持力に応じて、ゲインを調節する
ことを特徴とする、請求項２に記載の遠隔位置決め装置のゲイン調節装置。
【請求項４】
遠隔位置決め装置の操作端部には、操作中における手の発汗量を検知する発汗検知器を設け、
前記発汗検知器から伝送された操作者の発汗状態に応じて、ゲインを調節する
ことを特徴とする、請求項２に記載の遠隔位置決め装置のゲイン調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作端部に加えられる動作指令操作に基づいて動作させる遠隔位置決め装置の動作量を決定するゲイン調節方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔位置決め装置とは、操作者が操作端に操作を加えることによって運転し、目的とする位置決め部分が操作者の意図する位置に合致するように動作させて使用する装置を指す。具体的実例として、遠隔操作ロボット、ティーチングペンダント式の産業用ロボットなどが知られている。また、クレーン、パワーショベルなども、スイッチやレバー等の操作端に操作者が操作を加えることによって運転し、加えられた操作は具体的には電気スイッチ、油圧バルブ、空気バルブなどの動きとして動作指令に変換され、最終的には目的とする位置決め部分すなわち吊り具、バケットなどを目的の位置に合致するように動作させる機械であるから、本発明にいう遠隔位置決め装置の一種である。以下には、上記「目的とする位置決め部分」のことを「動作端」と称する。
【０００３】
上述したように従来の遠隔位置決め装置の操作端の具体的様態はスイッチやレバー等であって、加えられた操作は具体的には電気スイッチ、油圧バルブ、空気バルブなどの動きとして動作指令に変換されるのであるが、操作端に加えられる一定の操作に対して動作端の移動量がいずれになるかというゲインに注目すると、操作端の具体的様態がさまざまであるにせよ、いずれにしても操作中にゲインを変更することができなかった。このことに起因して、共通の不便が生じていた。すなわち、動作端の移動量が多くかつ精密な位置設定を必要とするような用途においては、ゲインが高ければ動作端位置の大まかな移動における操作端に加えるべき操作量は少なくてすむが精密な位置設定が困難であるという欠点を有し、逆にゲインが低ければ精密な位置設定は容易だが動作端を移動させるために操作端を多くの操作量を加える必要があるという欠点を有することとなり、互いに相反する欠点を有していて解決が困難であった。これらは操作中にゲインが任意に可変でなかったことが根本的な原因である。すなわち、従来の遠隔位置決め装置にあっては、その一般的動作様式として、操作者は操作端の具体的形態であるレバーの握り手やスイッチ等を手指によって動かすという操作を加えることによって所要の動作を入力し、その入力に対して遠隔位置決め装置は予め決められたとおりに動作端を移動させるという動作になっていた。レバーやスイッチに加えられる操作量に対して動作端を移動させる量を如何に設定するかということは、装置の設計時において決定され、装置の動作中に瞬間ごとに変更できるようにはなっていなかった。
【特許文献１】特開２００２−１４９３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに対し、本発明者は、上記に類似した課題を解決するため、応答倍率設定器を設けることなどにより、操作中に任意に応答倍率を可変としたことを特徴とする電子計算機のマウス型入力装置及び電子計算機の入力方式をすでに特許文献１において明らかにしている。本発明においても、同様の観点から、操作中にゲインが任意に変更可能な、遠隔位置決め装置のゲイン調節方法を提案するものである。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑み、操作中にゲインが任意に変更可能な、遠隔位置決め装置のゲイン調節方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の遠隔位置決め装置のゲイン調節方法及び装置においては、遠隔位置決め装置にあって操作端部に加えられる動作指令操作に基づいて位置決め装置の動作量を決定するゲイン調節する。この位置決め装置の動作中に操作端部に加えられる動作指令操作の特徴を検出してそれに応じて上記ゲインを自動的に調節する。
【０００７】
また、本発明は、遠隔位置決め装置の操作端部には把持力検出機を設け、上記把持力検出器によって検出された、操作者から操作端部に加えられる把持力に応じて、ゲインを調節するものである。
【０００８】
また、本発明は、操作端操作中における手の発汗量を検知する発汗検知器を設け、前記発汗検知器から伝送された操作者の発汗状態に応じて、ゲインを調節するものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成を有する遠隔位置決め装置のゲイン調節方法及び装置によれば、動作端位置の大まかな移動時にはゲインが高くて操作端の移動量が少なくてすみ、かつ動作端の精密な位置設定時にはゲインが低くて作業が容易な、遠隔位置決め装置のゲイン調節方法を提供することができる。
【００１０】
本発明は、構造が比較的簡単で容易に実施可能にして、操作中にゲインを任意に変更可能である。さらに、当該ゲインの変更を操作の特徴、また、そのうち特に把持力、あるいは発汗という、それぞれ操作者の意図から無意識的に生じる現象に基づき自動的に行うため、ゲイン調節のための独立した操作を要せず、自然な操作感に沿ってゲインを調節するような、遠隔位置決め装置のゲイン調節方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の基本的構成をなす、ブロック図である。ただし、実際の操作端の構成では、多自由度空間内での遠隔位置決めを行うにあたり、各自由度にそれぞれ略同一の構成が備わっているため、図においては、そのうちの一自由度のみで記載してある。
【００１２】
図１の操作端１に加えられた操作は、操作端１に設けられた検知器で検知し、演算部で動作指令６に変換してモーター等の動作端駆動装置５を動作させ、動作端４を駆動する。本発明は、このとき、位置決め装置の動作中に操作端部に加えられる動作指令操作の特徴を検出して、それに応じてゲインを自動的に調節する。ゲインとは、具体的にはスイッチやレバー等から構成される遠隔位置決め装置の操作端に加えられた操作が、電気スイッチ、油圧バルブ、空気バルブなどの動きとして動作指令に変換される際に、操作端に加えられる一定の操作に対する動作端の移動量として表すことができる。この調節したゲインに基づき、演算部では動作指令６に変換する。
【００１３】
従来の技術による遠隔位置決め装置にあっては、操作部の具体的様態にかかわらず図１中に示すゲイン調節についてはこれを有しなかったため、常に予め設計されたゲインによって、動作端駆動部が作用することとなっていた。
【００１４】
本発明者はすでに特許文献１において、入力信号発生部において平面運動検出部からの信号と応答倍率設定器からの信号とを演算して電子計算機本体に入力すべき入力信号を発生する、電子計算機の操作端型入力装置および入力方式を明らかにするとともに、その利点を明らかにした。本発明においても同様にして、たとえば動作端が目標とする位置から遠いときには操作者は動作端が早く目的位置周辺に到達することすなわち到達位置精度よりも移動速度を重視して操作するために操作端に加えられる操作が速く、あるいは大きな操作となるのに対し、動作端が目標とする到達位置の周辺にあるときには、移動速度は小さくとも精密に目標位置に到達せしめることを重視して操作するために上記とは逆に操作端に加えられる操作が遅く、あるいは小さな操作となるといったように、操作者が位置決め装置の動作についてその瞬間ごとに有している意図を当該操作の特徴から判別し、位置決め装置の動作中に操作端部に加えられる動作指令操作に応じてその瞬間ごとに操作者が有している意図に適合するよう上記ゲインを自動的に調節することにより、動作端位置の大まかな移動時にはゲインが高くて操作端の移動量が少なくてすみ、かつ動作端の精密な位置設定時にはゲインが低くて作業が容易な、遠隔位置決め装置のゲイン調節方法を提供することができる。この場合、いかなる操作上の特徴量を以て操作者の意図を判別するかという点、ならびに抽出した特徴量から判定された操作者の意図に応じてゲイン調節をつかさどるゲイン調節部を操作端もしくは動作端駆動装置または両者に関連したその他の位置のいずれに設置するかという点は、設計者により自由に設計すればよい。
【００１５】
図２は、操作端１の使用中における保持力の作用を示す断面図である。この操作端１は、上述したように、主機能として、そこに加えられた操作を検知して、動作指令に変換してモーター等の動作端駆動装置を動作させ、動作端を駆動する。操作端１によってこのような駆動操作を行うことに加えて、操作端１には、操作者の手２から保持力３その他の操作力が作用する。操作端部に加えられる動作指令操作の特徴として操作者の意図から無意識的に生じる現象であるこの把持力を検知してゲインを調節することができる。すなわち、動作端が目標とする位置から遠いときには操作者は動作端が早く目的位置周辺に到達することすなわち到達位置精度よりも移動速度を重視して操作するために操作端に加えられる操作力は大きくとも緊張度は低いすなわち把持力の小さい操作となるのに対し、動作端が目標とする到達位置の周辺にあるときには、移動速度は小さくとも精密に目標位置に到達せしめることを重視して操作するために上記とは逆に操作端に加えられる操作力は小さいが緊張度は高いすなわち把持力の大きい操作となるといったように、操作者が位置決め装置の動作についてその瞬間ごとに有している意図を当該操作の特徴から判別し、位置決め装置の動作中に操作端部に加えられる動作指令操作に応じてその瞬間ごとに操作者が有している意図に適合するよう上記ゲインを自動的に調節することにより、動作端位置の大まかな移動時にはゲインが高くて操作端の移動量が少なくてすみ、かつ動作端の精密な位置設定時にはゲインが低くて作業が容易な、遠隔位置決め装置のゲイン調節方法を提供することができる。
【００１６】
さらに、操作者に緊張が生じた場合、操作端1を保持する手2に発汗が生じるから、操作端1に発汗検知器を設ければ、該緊張を検出できることになるということを利用する。上記発汗検知器で得られた発汗状態に応じてゲインを段階的に切り替える演算回路を備え、該演算回路によってゲインを設定するという構成とすることができる。かつ、発汗検知器自体は、たとえば操作者の手２が操作端１を保持する際に操作端１の表面上に生じる複数の接触部分相互間における電気抵抗を検出すること等によって設置可能である。
【００１７】
一般的に、たとえば動作端を精密に位置決めするときのように、特に注意を払って操作しようとするようなときに、操作者は注意を払うべく意識するために精神的緊張を生じて発汗を生じる傾向にあることが想定され、このように操作端１を操作しようとする意図と発汗との間に関連性が生じる場合には、ゲイン設定器において上記関連性に沿ったゲインを設定するように設計することにより、単に操作中にゲインを可変とするに留まらず、自然な操作感に沿ったゲイン機能を有する、より使用容易性の高い操作端型入力装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の基本的概念をなす、ゲイン調節機能を設けた遠隔位置決め装置の信号の流れを示すブロック図である。
【図２】操作端型入力装置の使用中における保持力の作用を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    操作端
２    手
３    保持力
４    動作端
５    動作端駆動装置
６    動作指令
【図１】
2005309773.tif 000003
【図２】
2005309773.tif 000004