(57)【要約】【課題】対象物を小さな操作力で移動させることができ、かつ対象物が設定された許容範囲を外れた場合でも安定して対象物を許容範囲内へ戻すことができる作業補助装置を提供する。【解決手段】作業補助装置１０は、対象物３０を取り付ける多関節アーム１１を備える。モータ３６が発生するトルクがワイヤ３２を介してリンク１２ａを鉛直上方に引っ張ることで重力によって多関節アーム１１が鉛直方向に揺動することを抑制する。各関節１４はリンク１２が揺動する際の抵抗力を調整可能に付与する抵抗力付与機構１６を備える。コントローラ２２は対象物が許容範囲５０内のときは抵抗力付与機構１６が各関節に付与する抵抗力を小さくする。対象物が許容範囲５０外のときは抵抗力を大きくする。抵抗力は多関節アーム１１の動かし難さを調整するので各関節に付与する抵抗力を大きくしても対象物が操作力の方向とは反対の方向に移動することを防止できる。【選択図】図１
2007098507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者が多関節アームの一部に操作力を加えることによって、多関節アームに取り付けられている対象物を移動させる装置であり、
２以上の関節を有するとともに、先端に対象物を取り付けることが可能な多関節アームと、
対象物と多関節アームに作用する重力を補償し、重力によって多関節アームが鉛直方向に揺動することを抑制する重力補償機構と、
前記操作力によって生じる関節周りの揺動に抵抗力を付与するとともに、付与する抵抗力を増減調整可能な抵抗力付与機構と、
対象物の位置を検出する位置検出装置と、
対象物が位置することが許容される範囲を記憶する許容範囲記憶装置と、
位置検出装置で検出された対象物の位置が、許容範囲記憶装置に記憶されている許容範囲を外れた場合に、抵抗力付与機構が付与する抵抗力を増加させるように抵抗力付与機構を制御する第１制御装置と、
を備えることを特徴とする作業補助装置。
【請求項２】
作業者が多関節アームの一部に操作力を加えることによって、多関節アームに取り付けられている対象物を移動させる装置であり、
水平面内で揺動する２以上の関節を有するとともに、先端に対象物を取り付けることが可能な多関節アームと、
前記操作力によって生じる関節周りの揺動に抵抗力を付与するとともに、付与する抵抗力を増減調整可能な抵抗力付与機構と、
対象物の位置を検出する位置検出装置と、
対象物が位置することが許容される範囲を記憶する許容範囲記憶装置と、
位置検出装置で検出された対象物の位置が、許容範囲記憶装置に記憶されている許容範囲を外れた場合に、抵抗力付与機構が付与する抵抗力を増加させるように抵抗力付与機構を制御する第１制御装置と、
を備えることを特徴とする作業補助装置。
【請求項３】
第１制御装置は、対象物の位置から許容範囲までの距離が長くなるほど抵抗力付与機構が付与する抵抗力を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業補助装置。
【請求項４】
第１制御装置は、対象物の位置が許容範囲から離れる速度が大きいほど抵抗力付与機構が付与する抵抗力を増加させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の作業補助装置。
【請求項５】
対象物の移動方向を検出する移動方向検出装置と、
移動方向検出装置によって検出された対象物の移動方向が、許容範囲に近づく方向である場合には、抵抗力付与機構が付与する抵抗力を、第１制御装置によって調整される抵抗力から低減させる第２制御装置と、
が付加されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の作業補助装置。
【請求項６】
前記抵抗力付与機構は、可変粘性ダンパ、ＥＲ流体ダンパ、ＭＲ流体ダンパ、磁性流体ダンパのいずれかであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の作業補助装置。
【請求項７】
前記抵抗力付与機構は、摩擦抵抗力が調整可能な摩擦ブレーキ、パウダブレーキ、ヒステリシスブレーキ、ＥＲ流体ブレーキ、ＭＲ流体ブレーキ、磁性流体ブレーキのいずれかであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の作業補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を取り付けるための多関節アームを備えており、その多関節アームを利用して、作業者が対象物を移動させる作業を補助する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークや作業器具等の対象物を取り付けるための多関節アームを備えており、その多関節アームを利用して、作業者が対象物を移動させる作業を補助する装置が知られている。
ひとつの形式の作業補助装置は、対象物と多関節アームに作用する重力を補償し、重力によって多関節アームが鉛直方向に揺動することを抑制する重力補償機構を備えている。重力補償機構を備えている多関節アームを利用すると、作業者には対象物に作用する重力を支える力が必要とされない。実際には重い対象物であっても、作業者は軽い操作力で対象物を移動させることができる。
他の一つの形式の作業補助装置は、水平面内でしか揺動できない多関節アームを利用する。水平面内でしか揺動できない多関節アームを利用すると、対象物と多関節アームに作用する重力は多関節アームを水平面内に維持する機構によって支えられる。作業者には対象物に作用する重力を支える力が必要とされない。実際には重い対象物であっても、作業者は軽い操作力で対象物を水平面内で移動させることができる。
多関節アームの関節にモータ等のアクチュエータを配置して、操作力を低減する作業補助装置も提案されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の技術では、作業補助装置の制御装置内に対象物の質量よりも軽い質量を有する仮想物体の運動方程式を記述するモデルを構築しておく。そして作業者が操作子に加える操作力を検出し、検出された操作力を前記運動方程式に代入して検出された操作力を仮想物体に加えたときに生じる運動を計算する。計算された運動が対象物の位置で実現されるように多関節アームの各関節に配置されたアクチュエータを制御する。特許文献１の技術は、作業者の操作力が仮想物体に加わったときの運動を対象物が実現するように多関節アームを制御する、いわゆるインピーダンス制御が行われる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４１３３号公報
【０００４】
多関節アームを用いる作業補助装置の場合、対象物が存在する範囲を拘束したい場合がある。例えば、比較的に重い接着剤塗布器具を移動するために作業補助装置を利用する場合、ワークに形成されている接着剤の塗布ラインに沿って塗布器具を移動させることが求められており、塗布ラインから大きく離れた位置に塗布器具が移動しないように拘束したい場合がある。あるいは、作業空間に隣接して他の物体が存在する場合には、対象物が他の物体と干渉しないように、対象物が作業空間に留まるように拘束したい場合がある。
特許文献１の技術では、対象物が存在することが許容される許容範囲と、その外側にあって対象物が存在することが許容されない非許容範囲を設ける。対象物が許容範囲内にある間は仮想物体が小さな操作力で移動するように仮想物体の運動方程式のパタメータ（仮想物体の質量、粘性係数、バネ係数など）の値を小さく設定する。作業者が加える小さな操作力によって多関節アームのアクチュエータが対象物を大きく移動させるように制御される。対象物が許容範囲から外れた場合には、仮想物体の運動方程式中のパラメータの値を大きな値に設定する。具体的には対象物の位置から許容範囲までの距離に比例して対象物を許容範囲に移動させるようなバネ定数が仮想物体の運動方程式中のパラメータに設定される。この運動方程式により仮想物体の位置を計算すると、仮想物体の位置はそれまでの位置より許容範囲へ近づいた位置となる。多関節アームは仮想物体の位置が対象物で実現されるように多関節アームのアクチュエータを制御する。作業者が許容範囲から外れる方向に操作力を加えると、操作力の方向とは逆の方向に対象物が移動する。その結果、対象物の位置が許容範囲から大きく外れることが防止される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術によれば、対象物が許容範囲から外れた場合には、作業者が操作力を加えた方向と反対向きに対象物が移動してしまう。対象物が許容範囲から大きく外れることを防止するために必要であるとはいえ、作業者が操作力を加えた方向と反対向きに対象物が移動する動きはいかにも不自然であり、作業者は強い違和感を覚える。
特許文献１の技術では、対象物が許容範囲から外れた際、仮想物体の運動方程式中に移動範囲と対象物との距離に応じた弾性項を設定する。運動方程式中の弾性項の作用によって、許容範囲から外れた対象物を許容範囲の方向に移動させるようにアクチュエータが多関節アームを作動させる。
またインピーダンス制御（コンプライアンス制御）では、仮想物体の運動方程式中の粘性係数や摩擦係数や弾性係数を適切に設定しないと、作業者が操作力を加える多関節アームの部位で、アクチュエータが発生する力と操作力との微妙な差によりその部位が振動する、いわゆる振動現象が生じてしまう可能性がある。この場合も特許文献１の技術と同様に作業者が操作力を加えた方向と反対向きに対象物が移動する結果となる。そのような対象物の動きはいかにも不自然であり、作業者は強い違和感を覚える。
本発明は、対象物が許容範囲から大きく外れることを防止するに当たって、作業者が強い違和感を覚えないように拘束する技術を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、重力によって多関節アームが鉛直方向に揺動することを抑制する重力補償機構を採用するか、あるいは、多関節アームの可動範囲を水平面内に拘束することによって、対象物と多関節アームに作用する重力によっては多関節アームが揺動しない機構を利用する。すなわち、多関節アームの関節周りの揺動には重力が影響せず、作業者が加える操作力によって関節周りの揺動が生じる機構を利用する。
本発明では、作業者が加える操作力によって生じる関節周りの揺動に対して物理的な抵抗力を付与する抵抗力付与機構を利用する。本発明では、対象物が許容範囲を外れた場合に、抵抗力付与機構を作動させ、対象物が許容範囲内に位置するときよりも多関節アームを物理的に揺動し難くする。
【０００７】
本発明では、対象物が許容範囲から大きく外れてしまうことを抑制するためには、アクチュエータが多関節アームを動作させて対象物の位置を能動的に制御するよりも、多関節アームを物理的に揺動し難くする方が、自然な操作感がもたらされるという事実を利用する。物理的に揺動し難くする方式であると、作業者が操作力を加えた方向と反対向きに対象物が移動する動きは生じず、作業者は強い違和感を覚えない。対象物が許容範囲から外れた場合に、対象物が許容範囲内に位置するときよりも多関節アームを物理的に揺動し難くすると、作業者は対象物がさらに許容範囲から外れる方向に移動させ難くなる。作業者は、許容範囲内では重力から開放されたように自在に対象物を移動させることができる一方、対象物が許容範囲から外れた場合には、対象物が許容範囲内に位置するときよりも多関節アームを物理的に揺動し難くすることによって、許容範囲内では自在に対象物を移動させることができるとともに対象物が許容範囲から大きく外れることを防止することができる。
【０００８】
本発明のひとつの作業補助装置は、２以上の関節を有するとともに先端に対象物を取り付けることが可能な多関節アームと、対象物と多関節アームに作用する重力を補償して重力によって多関節アームが鉛直方向に揺動することを抑制する重力補償機構と、前記操作力によって生じる関節周りの揺動に抵抗力を付与するとともに付与する抵抗力を増減調整可能な抵抗力付与機構と、対象物の位置を検出する位置検出装置と、対象物が位置することが許容される範囲を記憶する許容範囲記憶装置と、位置検出装置で検出された対象物の位置が許容範囲記憶装置に記憶されている許容範囲を外れた場合に抵抗力付与機構が付与する抵抗力を増加させるように抵抗力付与機構を制御する第１制御装置を備える。
【０００９】
重力補償機構は、対象物と多関節アームの質量と同じ質量のカウンタウエイトによってバランスをとる機構でよい。または、空気圧やモータの動力により、対象物と多関節アームに作用する重力に起因するトルクをバランスさせる機構でもよい。また、重力補償機構は、多関節アームの一部に作用するものでもよい。例えば多関節アームが、鉛直方向に揺動可能な第１リンクと、その第１リンクの先端に対して水平面内で揺動可能に連結されている第２リンクを有しており、その第２リンクの先端に対象物が取り付けられる場合、重力補償機構は第１リンクに対してのみ作用するものであればよい。第１リンクに重力補償機構が作用すれば、重力によって多関節アームが鉛直方向に揺動することを抑制することができる。
抵抗力付与機構は、関節周りの揺動に抵抗力を付与するものであればよく、特に限定されない。例えば、粘性あるいは摩擦力を利用するものであってもよい。
【００１０】
この作業補助装置を利用する場合は、対象物を多関節アームに取り付ける。作業者は、多関節アームの一部に操作力を加える。多関節アームに取り付けられている対象物に操作力を加えることによって、多関節アームの一部に操作力を加えてもよい。
この作業補助装置は、重力補償機構を備えていることから、作業者には、対象物と多関節アームに作用する重力を支えることが求められない。操作力を加えない限り、多関節アームが鉛直方向に揺動することがなく、対象物の位置が維持される。作業者は、小さな操作力を加えることで、対象物を移動させることができる。
対象物が許容範囲を外れて移動する場合には、抵抗力付与機構と第１制御装置とによって、多関節アームの関節に強い抵抗力が作用する。作業者は対象物が許容範囲内にあるときよりも対象物を移動させ難くなる。対象物はそれまでに作業者が加えていた操作力では移動し難くなる。対象物が許容範囲から外れる方向には対象物を移動し難くすることができる。また、大きな抵抗力を受けた作業者は、対象物が許容範囲から外れる操作をしていることを認識し、自然に操作力を弱める操作を行なう。両者が相俟って、対象物が許容範囲から大きく外れることを抑制することができる。
上記装置では、多関節アームの揺動のし易さ乃至は揺動のし難さを調整可能な抵抗力を付与する抵抗力付与機構を用いる。抵抗力付与機構は、アクチュエータのように力を能動的に発生させるものではなく、物理的な粘性抵抗力や摩擦抵抗力のように物体の運動に対してその物体の運動エネルギを散逸させる機構を用いる。従って抵抗力付与機構とは例えば関節の物理的な粘性抵抗を調整可能な粘性ダンパなどが相当する。関節の物理的な抵抗力を調整する（即ち多関節アームが揺動する際の運動エネルギを散逸させる程度を調整する）ことで多関節アームを揺動し易くすることもできればし難くすることもできる。抵抗力付与機構は、多関節アームが揺動する際の運動エネルギを散逸させるものなので、対象物が許容範囲から外れた際に抵抗力を大きくしても作業者が操作力を加えた方向と反対向きに対象物が移動する不自然な動作は生じない。作業者は強い違和感を覚えることがない。
【００１１】
対象物を水平方向に移動させればよい場合には、下記の作業補助装置を利用することができる。この作業補助装置は、水平面内で揺動する２以上の関節を有するとともに先端に対象物を取り付けることが可能な多関節アームと、前記操作力によって生じる関節周りの揺動に抵抗力を付与するとともに付与する抵抗力を増減調整可能な抵抗力付与機構と、対象物の位置を検出する位置検出装置と、対象物が位置することが許容される範囲を記憶する許容範囲記憶装置と、位置検出装置で検出された対象物の位置が許容範囲記憶装置に記憶されている許容範囲を外れた場合に抵抗力付与機構が付与する抵抗力を増加させるように抵抗力付与機構を制御する第１制御装置を備える。
【００１２】
水平面内でのみ揺動する多関節アームを利用すれば、その多関節アーム自身が、重力によって多関節アームが鉛直方向に揺動することを抑制する重力補償機構を内蔵していることになる。多関節アームとは別に重力補償機構を用意する必要がない。作業者には、対象物と多関節アームに作用する重力を支えることが求められない。作業者は、小さな操作力を加えることで、対象物を水平面内で自在に移動させることができる。
この作業補助装置でも、対象物が許容範囲を外れて移動する場合には、抵抗力付与機構と第１制御装置とによって、多関節アームが揺動する際に関節に強い抵抗力が作用する。作業者は対象物が許容範囲内にあるときよりも対象物を移動させ難くなる。それまでに作業者が加えていた操作力では対象物が移動し難くなる。対象物が許容範囲から外れる方向には対象物を移動し難くすることができる。また大きな抵抗力を受けた作業者は、対象物が許容範囲から外れる操作をしていることを認識し、自然に操作力を弱める操作を行なう。両者が相俟って、対象物が許容範囲から大きく外れることを抑制することができる。
上記構成では、多関節アームの揺動のし易さ乃至は揺動のし難さを物理的に付与する抵抗力付与機構を用いる。抵抗力付与機構は、多関節アームが揺動する際の運動エネルギを散逸させるものなので、対象物が許容範囲から外れた際に抵抗力を大きくしても作業者が操作力を加えた方向と反対向きに対象物が移動する不自然な動作は生じない。作業者は強い違和感を覚えることがない。
【００１３】
第１制御装置は、対象物の位置から許容範囲までの距離が長くなるほど抵抗力付与機構が付与する抵抗力を増加させることが好ましい。この場合、対象物の位置から許容範囲までの距離が長くなるほど、対象物を移動させ難くなるので、対象物が許容範囲から大きく外れることを防止できる。
【００１４】
また、第１制御装置は、対象物の位置が許容範囲から離れる速度が大きいほど抵抗力付与機構が付与する抵抗力を増加させることが好ましい。
対象物の位置が許容範囲から離れる速度が大きいほど、対象物は移動し難くなるので、対象物が許容範囲から大きく外れることを防止することができる。
【００１５】
上記の作業補助装置は、対象物の移動方向を検出する移動方向検出装置と、移動方向検出装置によって検出された対象物の移動方向が許容範囲へ近づく方向の場合には、抵抗力付与機構が付与する抵抗力を第１制御装置によって調整される抵抗力から低減させる第２制御装置をさらに備えることが好ましい。
上記構成によれば、対象物の移動方向が許容範囲へ近づく方向である場合には、対象物の位置が許容範囲外であっても、抵抗力付与機構が多関節アームの関節に付与する抵抗力を低減するように制御される。従って対象物が許容範囲外にあっても許容範囲へ戻す方向には小さな操作力で対象物を移動させることができる。許容範囲から外れた対象物を小さな操作力で許容範囲内に戻すことができる。
【００１６】
抵抗力付与機構は、可変粘性ダンパ、ＥＲ流体ダンパ、ＭＲ流体ダンパ、磁性流体ダンパのいずれかであってよい。また摩擦抵抗力が調整可能な摩擦ブレーキ、パウダブレーキ、ヒステリシスブレーキ、ＥＲ流体ブレーキ、ＭＲ流体ブレーキ、磁性流体ブレーキのいずれかであってもよい。これらのダンパやブレーキは能動的な力を発生させるものではない。いずれの場合も多関節アームが揺動する際の運動エネルギを散逸させることによって、関節の揺動のし難さを調整するものである。アクチュエータによって関節に能動的なトルクを加えるものでないために、作業者が操作力を加えた方向と反対向きに対象物が移動する不自然な動作は生じない。また、上記ダンパやブレーキは、関節に能動的なトルクを加えるものでないために誤作動時における安全性が高い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、作業者には対象物に作用する重力を支える操作が必要とされない。対象物が許容範囲にある限り、軽い操作力で重量のある対象物を簡単に移動させることができる。作業者が対象物を許容範囲から外れた方向に移動する操作を行なうと、多関節アームを揺動させる操作に強い抵抗力が作用する。対象物が許容範囲から外れた場合には作業者は対象物を移動させ難くなる。さらに、作業者は強い抵抗力を受けることで対象物が許容範囲から外れたことを認識し、その操作を自然に停止することができる。両者が相俟って、対象物が許容範囲から大きく外れることを抑制することができる。
本発明の作業補助装置によると、作業者は許容範囲内では重力から開放されたように自在に対象物を移動させることができる一方、対象物の位置が許容範囲から外れた場合には作業者は強い抵抗力を受ける。対象物が許容範囲から大きく外れることを防止するとともに許容範囲内で自在に対象物を移動させることができる。
本発明の作業補助装置によると、対象物が許容範囲から外れた場合に、作業者が加える操作力の方向とは反対の方向に対象物が移動することがない。作業者が操作力を加えた方向と反対向きに対象物が移動する不自然な動作は生じない。作業者は強い違和感を覚えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施例の主要な特徴を列記する。
（第１形態）  作業補助装置は、作業者が加える操作力の方向を検出する操作力方向検出装置を有し、抵抗力付与機構の制御装置は、操作力の方向が許容範囲へ近づく方向の場合には、対象物の位置が許容範囲外であっても多関節アームの関節に付与する抵抗力を弱めるように制御する。
（第２形態）  操作力方向検出装置は、多関節アームに設けられているとともに作業者が操作する操作子に取り付けられているに力センサで実現される。
（第３形態）  操作力方向検出装置は、多関節アームに設けられているとともに作業者が操作するジョイスティックタイプの操作子によって実現される。
【実施例】
【００１９】
図１に本発明の一実施例に係わる作業補助装置１０の概略図を示す。この作業補助装置１０は、塗布器具３０を用いてフロントガラスＷの周囲に設定されている塗布ラインＬに沿って接着剤を塗布する作業を補助する装置である。フロントガラスＷはワーク支持装置２４によって支持されている。フロントガラスＷの周囲に設定されている接着剤を塗布すべき塗布ラインＬを以下では塗布器具３０の目標軌道Ｌと称する。
作業補助装置１０は、対象物である塗布器具３０を支持する多関節アーム１１と、多関節アーム１１を制御するコントローラ２２を備える。
【００２０】
多関節アーム１１の基部１３は床に固定されている。基部１３は鉛直方向に固定されている鉛直ポール１３ｂを備えている。多関節アーム１１は、リンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えている。鉛直ポール１３ｂに対して関節１４ａによってリンク１２ａが連結されている。関節１４ａはリンク１２ａが水平面内で揺動するようにリンク１２ａを支えている。リンク１２ａに対して関節１４ｂによってリンク１２ｂが連結されている。関節１４ｂはリンク１２ｂが水平面内で揺動するようにリンク１２ｂを支えている。リンク１２ｂに対して関節１４ｃによってリンク１２ｃが連結されている。関節１４ｃはリンク１２ｃが水平面内で揺動するようにリンク１２ｃを支えている。
関節１４ａはまた、鉛直ポール１３ｂに沿って鉛直方向にも揺動可能である。即ち、関節１４ａは水平面内での回転と鉛直方向への直動の２自由度を有する関節である。従ってリンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃの水平面の高さは、可変である。
リンク１２ｂ、１２ｃは水平面内でのみ揺動可能である。また、リンク１２ａは水平面内で回転方向に揺動可能である。従って、リンク１２ａが鉛直ポール１３に沿った鉛直方向に揺動しない限り、リンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃと対象物３０に作用する重力によって、リンク１２ｂ、１２ｃが鉛直方向に揺動することはない。
【００２１】
多関節アーム１１の基部１３にはモータ３６が固定されている。モータ３６の回転軸Ｃには巻き車３４が固定されている。巻き車３４には、ワイヤ３２の一端近傍が巻き付けられている。鉛直ポール１３ｂの上端にはプーリ２６が配置されている。ワイヤ３２の他端近傍はプーリ２６に掛けられた後でリンク１２ａに固定されている。ワイヤ３２は、リンク１２ａを上方に引っ張っている。モータ３６はワイヤ３２を介してリンク１２ａに、多関節アーム１１のリンク１２ａから先端までの質量に加わる重力と、リンク１２ｃに取り付けられている塗布器具３０の質量に加わる重力を足し合わせた重力に等しい力を加えるだけのトルクを発生するように制御されている。すなわち、多関節アーム１１のリンク１２ａが重力によって下降する力と、ワイヤ３２がリンク１２ａを上方に引き上げる力が等しい。リンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、塗布器具３０には、重力によって下降しようとする力と、モータ３６によって引きあげられようとする力が作用している。両者はバランスしており、作業者が操作力を加えない限り、リンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃと塗布器具３０は、下降も上昇もしない。すなわち、モータ３６とワイヤ３２等によって、リンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、塗布器具３０に作用する重力を補償する重力補償機構が構成されており、その重力補償機構によって、多関節アーム１１が重力によって鉛直方向に揺動することを抑制している。リンク１２ｂ、１２ｃは、水平面内でしか揺動できないことから、重力補償機構がリンク１２ｂ、１２ｃに直接的に作用する必要はない。
ここで、塗布器具３０に鉛直方向下向きの操作力が加わると、モータ３６が発生するトルクがワイヤ３２を介して塗布器具３０を含むリンク１２ａから先の質量（「塗布器具３０を含むリンク１２ａから先の質量」を以下では塗布器具３０等の質量と称する）を鉛直上方に引っ張る力が、重力と操作力の合力より相対的に小さくなる（モータ３６がワイヤ３２を引っ張る力と、塗布器具３０等の質量に加わる重力と操作力との合力とのバランスが崩れる）。モータ３６がワイヤ３２を引っ張る力が前記合力より相対的に小さくなると、モータ３６は発生しているトルクの方向とは逆方向に回転させられる。モータ３６がトルクの方向とは逆向きに回転した分だけ巻き車３４に巻かれているワイヤが巻き車３４から解かれる。その結果、塗布器具３０は操作力の方向、即ち鉛直下方に移動することになる。逆に塗布器具３０に鉛直方向上向きの操作力が加わると、モータ３６が発生するトルクがワイヤ３２を介して塗布器具３０等の質量を鉛直上方に引っ張る力が、重力と操作力の合力より相対的に大きくなる（モータ３６がワイヤ３２を引っ張る力と、塗布器具３０等に加わる重力と操作力との合力とのバランスが崩れる）。モータ３６がワイヤ３２を引っ張る力が前記合力より相対的に大きくなると、モータ３６は発生しているトルクによりトルク方向に巻き車３４を回転させる。ワイヤ３２は巻き車３４に巻かれていく。その結果、塗布器具３０は操作力の方向、即ち鉛直上方に移動することになる。
塗布器具３０を鉛直方向に移動させる際の操作力には、塗布器具３０等に作用する重力を支える力が含まれない。小さな操作力で塗布器具３０を鉛直方向に移動させることができる。
【００２２】
関節１４ｂはリンク１２ｂを水平方向に回転させる関節である。同様に関節１４ｃはリンク１２ｃを水平方向に回転させる関節である。作業者が塗布器具３０に対して水平方向の操作力を加えると、塗布器具３０は水平方向に移動する。塗布器具３０の鉛直方向の位置は変わらない。
多関節アーム１１は、作業者が加える操作力に従って、塗布器具３０を鉛直方向にも水平方向にも移動させることができる。このときモータ３６が塗布器具３０等の質量に加わる重力を補償している。作業者には塗布器具３０の自重等を支える力が要求されない。作業者は軽い操作力で、塗布器具３０を鉛直方向にも水平方向にも移動させることができる。
【００２３】
多関節アーム１１の関節１４ａ、１４ｂ、１４ｃの夫々には位置センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが備えられている。位置センサ群１５はエンコーダ等である。なお、回転と直動の２自由度を有する関節１４ａに取り付けられた位置センサ１５ａは、鉛直ポール１３ｂに対するリンク１２ａの回転角度と、鉛直ポール１３ｂに対するリンク１２ａの鉛直方向の位置を検出する。位置センサ群１５が出力する値と多関節アーム１１のリンク群１２の寸法データから、幾何学的な計算によって、絶対座標系における塗布器具３０の位置Ｐの座標を求めることができる。以下、位置センサ群や関節群などを総称する場合は、符号の添え字ａ，ｂ，ｃを省略して説明する。
【００２４】
関節１４ａ、１４ｂ、１４ｃの夫々には、夫々の関節を揺動させることに対して抵抗力を付与する可変ダンパ１６ａ、１６ｂ、１６ｃが配置されている。可変ダンパ群１６が関節群１４の夫々に付与する抵抗力を調整することによって、リンク先端に支持された塗布器具３０を作業者が移動させる際の移動のし易さ乃至は移動のし難さを調整できる。本実施例の作業補助装置１０では、多関節アーム１１によって塗布器具３０等の質量に加わる重力を補償しているので、作業者は塗布器具３０の自重を支える力を要することなく小さな操作力で塗布器具３０を移動させることができる。その一方で、可変ダンパ群１６が各関節１４に付与する抵抗力を調整することで、作業者が塗布器具３０を移動させる際の移動のし易さ乃至は移動のし難さを調整することができる。
【００２５】
次に本実施例の作業補助装置１０の動作についてその概要を説明する。
コントローラ２２には、塗布器具３０が位置することが許容される許容範囲５０を示すデータが設定されている。許容範囲５０は、目標軌道Ｌを包含する範囲に設定されている。許容範囲５０の両側には、移動制限範囲５２Ｌと５２Ｒが設定されている。移動制限範囲５２Ｌと５２Ｒは、塗布器具３０がその範囲内になるべく入らないようにしたい範囲である。なお、図１では移動制限範囲５２Ｌと５２ＲはフロントガラスＷの面に沿った面として描いてあるが、実際には鉛直方向に伸びる壁のように設定されている。
作業者は塗布器具３０を目標軌道Ｌに沿って許容範囲５０内で自由に移動させることができる。塗布器具３０の位置が許容範囲５０内にあるときは、コントローラ２２は可変ダンパ群１６が関節群１４に付与する抵抗力の値を小さく設定する。これにより作業者は小さな力で塗布器具３０を移動させることができる。
一方、塗布器具３０が許容範囲５０から外れた際には（即ち塗布器具３０の位置が移動制限範囲５２Ｌ又は５２Ｒに位置する際には）、コントローラ２２は可変ダンパ群１６が関節群１４に付与する抵抗力の値を大きく設定する。これにより塗布器具３０が許容範囲５０から外れた際には作業者は塗布器具３０を移動させ難くなる。従って塗布器具３０を許容範囲から大きく外れることを防止することができる。
【００２６】
次に図２のブロック図を用いて作業補助装置１０を説明する。
多関節アーム１１の先端には塗布器具３０が取り付けられている。また多関節アーム１１は、位置センサ群１５と可変ダンパ群１６を有する。なお図２には多関節アーム１１のリンク群１２は図示を省略してある。
コントローラ２２の内部には、位置センサ群１５の出力値が入力される位置／速度算出部４０と、ダンパ制御部４２と許容範囲データ記憶部４４を有する。
許容範囲データ記憶部４４には、図１に示した許容範囲５０と、移動制限範囲５２Ｌと５２Ｒの位置関係のデータが記憶されている。
位置／速度算出部４０では、まず位置センサ群１５から送られた各関節１４の回転角（及び鉛直ポール１３ｂに対するリンク１２ａの鉛直方向の位置）と多関節アーム１１のリンクの幾何学的構造から塗布器具３０の位置を算出する。次に塗布器具３０の位置の経時的変化から塗布器具３０の速度を算出する。
算出された塗布器具３０の位置と速度はダンパ制御部４２へ送られる。ダンパ制御部４２は、許容範囲データ記憶部４４に記憶されたデータを参照して現在の塗布器具３０の位置が許容範囲５０内にあるか否かを判断する。塗布器具３０の位置が許容範囲５０内である場合には、可変ダンパ群１６に対して、各関節１４に付与する抵抗力が小さくなるように指令値を出力する。一方、塗布器具３０の位置が許容範囲５０外である場合には、可変ダンパ群１６に対して、各関節１４に付与する抵抗力が大きくなるように指令値を出力する。このときダンパ制御部４２は可変ダンパ群１６に対して、塗布器具３０と許容範囲５０との距離が大きくなるほど各関節１４に付与する抵抗力が大きくなるような指令値を出力する。なお、可変ダンパ制御部４２は、塗布器具３０の移動速度の方向が許容範囲５０の方向へ向いている場合には、塗布器具３０が許容範囲５０外であっても各関節１４の抵抗力が小さくなるように可変ダンパ群１６に対して指令値を出力する。
【００２７】
次にコントローラ２２内での上記の処理を図３のフローチャート図により説明する。
まずステップＳ３００で塗布器具３０の位置と速度を取得する。次にステップＳ３０２で塗布器具３０の位置は許容範囲５０外であるか否かを判断する。
塗布器具３０の位置が許容範囲５０外であると判断された場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、次にステップＳ３０４で塗布器具３０の移動方向（即ち塗布器具３０の速度の方向）が許容範囲５０から離れる方向であるか否かが判断される。塗布器具３０の移動方向が許容範囲５０から離れる方向である場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ステップＳ３０６により塗布器具３０に対する抵抗力ＦＡを設定する。抵抗力ＦＡについては図４を用いて後述する。
次にステップＳ３０８では、ステップＳ３０６で設定された抵抗力ＦＡを各可変ダンパ１６が発生すべき抵抗力に変換する。そしてステップＳ３１０により変換された抵抗力を指令値として各可変ダンパ１６へ出力する。
一方、ステップＳ３０２で塗布器具３０の位置が許容範囲５０内であると判断された場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）又はステップＳ３０４で塗布器具３０の移動方向が許容範囲５０から離れる方向でないと判断された場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、次にステップＳ３１２に移り塗布器具３０に対する抵抗力ＦＢを設定する。設定された抵抗力ＦＢはステップＳ３０８により各可変ダンパ１６が発生すべき抵抗力に変換される。そしてステップＳ３１０により変換された抵抗力は各可変ダンパ１６への指令値として出力される。以上の処理を制御周期毎に繰り返す。
なお、ステップＳ３０６で設定される塗布器具３０に対する抵抗力ＦＡはステップＳ３１２で設定される抵抗力ＦＢよりも大きな値に設定される。
また図３のステップＳ３００の塗布器具３０の位置と速度を取得する処理は位置センサ群１５（図１参照）とコントローラ２２内の位置／速度算出部（図２参照）により実行される。図３のステップＳ３００以外の処理は図２に示すダンパ制御部４２で実行される。
【００２８】
次に図４によって塗布器具３０が許容範囲５０外にある場合の塗布器具３０に対する抵抗力について説明する。なお、図４は説明を簡単にするために塗布器具の移動方向を紙面上の２次元に限定した。また絶対座標系としてｘ軸、ｙ軸の方向を図４に示す通りに設定した。また図４では目標軌道Ｌを含み目標軌道Ｌに沿って塗布器具３０の位置の許容範囲５０が設定されており、許容範囲５０の両側に移動制限範囲５２Ｌと５２Ｒが設定されている。目標軌道Ｌの方向は図４のｘ軸と平行にとってある。また移動制限範囲５２Ｌ、５２Ｒと許容範囲５０との境界もｘ軸と平行にとってある。
図４では塗布器具３０の位置を点Ｐで代表させてある。図４の状態では、塗布器具３０の位置Ｐは、許容範囲５０から距離ｄＰｙだけ外れた位置にある。
また、作業者が塗布器具３０に加える操作力をＦＩで示してある。図４では操作力ＦＩが加えられる塗布器具３０の位置を点Ｓで示してある。塗布器具３０に操作力ＦＩが加えられると多関節アーム１１の関節群１４は操作力ＦＩに従って揺動する。その結果、塗布器具３０は操作力ＦＩと同じ方向であるＶＰの方向へ移動する。矢印ＶＰはまた、塗布器具３０の移動速度も表す。ＶＰｙは塗布器具３０の速度ＶＰのｙ軸方向の速度成分を表している。従って図４の状態は、塗布器具３０が許容範囲５０から速度成分ＶＰｙで離れていく状態を示してある。
【００２９】
図４の状態における作業補助装置１０の動作を図３のフローチャートと対比させて説明する。図４では塗布器具３０の位置Ｐは許容範囲からｄＰｙだけ外れた位置にある。従って図３のステップＳ３０２の判断はＹＥＳとなる。また塗布器具３０は速度成分ＶＰｙで許容範囲５０から離れる方向に移動している。従って図３のステップＳ３０４での判断もＹＥＳとなる。よって次に図３のステップＳ３０６により塗布器具３０に対する抵抗力ＦＡが設定される。抵抗力ＦＡは次の第１式で設定される。
ＦＡ＝−（ａ１×ｄＰｙ＋ａ２×ＶＰｙ＋Ｆｃ）  ・・・（１）
ここでａ１、ａ２は所定の正の値を有する係数である。またＦｃは所定の正の値を有する定数である。右辺全体がかっこで括られてマイナスの符号が付してあるのは、塗布器具３０の位置Ｐの移動方向を正にとった場合に、抵抗力ＦＡは、塗布器具３０の位置Ｐの移動方向とは逆の方向に作用するからである。
第１式の右辺第１項は、塗布器具３０の位置Ｐから許容範囲５０までの距離ｄＰｙに比例した大きさの抵抗力成分を示す。第２項は、塗布器具３０が許容範囲５０から離れていく方向の速度成分ＶＰｙに比例した大きさの抵抗力成分を示す。従って塗布器具３０と許容範囲５０との距離が大きくなるほど塗布器具３０に加えられる操作力ＦＩに対する抵抗力ＦＡは大きい値となる。同様に塗布器具３０が許容範囲５０から離れる方向の速度成分が大きくなるほど塗布器具３０に加えられる操作力ＦＩに対する抵抗力ＦＡは大きい値となる。
本実施例では、作業者が塗布器具３０を操作する位置Ｓで、設定された抵抗力ＦＡが発生するように可変ダンパ群１６を制御する。これにより作業者は、塗布器具３０が許容範囲５０から外れた場合に塗布器具３０を移動させ難くすることができる。
抵抗力ＦＡの大きさと発生させるべき位置が決まると図３のステップＳ３０８によって、塗布器具３０を作業者が操作する位置Ｓで抵抗力ＦＡを実現するために各可変ダンパ１６が各関節１４に付与すべき抵抗力の大きさに変換される。この変換は、良く知られている多関節アーム１１の所定の位置（図４では位置Ｓ）に発生させる力と各関節が発生させる力（本実施例の場合は抵抗力に相当する）の変換式により算出することができる。そしてステップＳ３１０により、変換された抵抗力を指令値として各可変ダンパ１６への指令値が出力される。その結果、図４に示すように塗布器具３０を作業者が操作する位置Ｓで操作力ＦＩとは反対の方向を向く抵抗力ＦＡが実現される。
なお抵抗力ＦＡは、可変ダンパ群１６によって、各関節１４に物理的な粘性抵抗力や摩擦抵抗力を塗布器具３０が許容範囲５０内に位置するときよりも強く付与することによって実現される。各関節１４に付与する物理的な粘性抵抗力や摩擦抵抗力は多関節アーム１１の運動エネルギを散逸させるものなのでインピーダンス制御における反力のように塗布器具３０を能動的に移動させる力とはならない。同様の理由で抵抗力ＦＡは操作力ＦＩ以上とはならない。それゆえ、インピーダンス制御の際に発生する可能性がある反力と操作力の差による振動現象を生ずることなく作業者は塗布器具３０を安定して操作することが可能となる。また、操作力と逆方向に塗布器具３０が移動する現象も生じない。さらに可変ダンパ群１６は各関節１４に物理的な粘性抵抗力や摩擦抵抗力を付与するものであるので可変ダンパ１６やコントローラ２２に不具合が生じても多関節アーム１１が予想外の力を発生することがない。より安全性の高い作業補助装置１０を実現することができる。
【００３０】
次に図５により別の状態にある塗布器具３０に対して作業補助装置１０が発生する抵抗力について説明する。図５において図４と同じ符号は同じ部品を示す。図５の状態は、塗布器具３０の位置Ｐは図４と同じ位置であるが、塗布器具３０に加えられる操作力ＦＩの方向が図４とは異なる。図５では操作力ＦＩ２は許容範囲５０の方向を向いている。従ってこの操作力ＦＩ２によって塗布器具３０の位置Ｐの速度ＶＰ２は許容範囲５０へ近づく方向の速度成分ＶＰｙ２を有する。この場合には塗布器具３０の位置Ｐが許容範囲５０外にあっても図３のステップＳ３０４の判断がＮＯとなる。従って次に図３のステップＳ３１２により塗布器具３０に対する抵抗力ＦＢが設定される。抵抗力ＦＢは次の第２式で設定される。
ＦＢ＝−Ｆｃ  ・・・（２）
ここでＦｃは第１式で用いたＦｃと同じ定数である。即ち、図３のステップＳ３１２で設定される抵抗力ＦＢは常にステップＳ３０６で設定される抵抗力ＦＡより小さく設定される。なお、右辺にマイナスの符号が付してあるのは、第１式と同様に、塗布器具３０の位置Ｐの移動方向を正にとった場合に、抵抗力ＦＡは、塗布器具３０の位置Ｐの移動方向とは逆の方向に作用するからである。
ステップＳ３１２で設定された抵抗力ＦＢは抵抗力ＦＡのときと同様に図３のステップＳ３０８によって、抵抗力ＦＢを実現するために各可変ダンパ１６が各関節１４に付与すべき抵抗力の大きさに変換される。そしてステップＳ３１０により、変換された抵抗力を指令値として各可変ダンパ１６への指令値が出力される。その結果、図５に示すように、操作子１８の位置Ｓで操作力ＦＩ２とは反対の方向を向く抵抗力ＦＢが実現される。抵抗力ＦＢは抵抗力ＦＡより小さいので作業者はＦＡに抗するより小さな操作力で塗布器具３０を許容範囲５０の方向へ移動させることができる。
【００３１】
なお、塗布器具３０の位置Ｐが許容範囲内にある場合には図３に示すステップＳ３０２の判断がＮＯとなりステップＳ３１２が実行される。従って塗布器具３０の位置Ｐが許容範囲内にある場合にも塗布器具３０に対する抵抗力ＦＢは第２式と同じ値となる。抵抗力ＦＢ（＝Ｆｃ）は予め小さい値に設定されており、作業者は小さい操作力で塗布器具３０を移動させることができる。
【００３２】
以上により作業者は塗布器具３０を目標軌道Ｌに沿って移動させる場合、塗布器具３０の位置Ｐが許容範囲５０から外れると作業者は塗布器具３０の位置Ｐが許容範囲５０内に位置する場合よりも大きな抵抗力を受けることになる。よって作業補助装置１０は、作業者が塗布器具３０を許容範囲５０から大きく外すことを防止することができる。
その際、抵抗力ＦＡは、各関節１４に付与される粘性や摩擦抵抗などの物理的な特性によって生じさせるものであるので、インピーダンス制御における反力のように塗布器具３０を能動的に移動させる力とはならない。従ってインピーダンス制御の際に発生する可能性がある反力と操作力の差による振動現象を生ずることなく作業者は塗布器具３０を安定して操作することが可能となる。また、操作力と逆方向に塗布器具３０が移動する現象も生じない。作業者は塗布器具３０の位置が許容範囲５０から外れた場合でも上述したインピーダンス制御による振動現象を生じることなく、対象物を安定して許容範囲５０内に移動させることができる。
さらに図３に示したフローチャートの処理は制御周期毎に実行される。よって作業者は図４に示すように塗布器具３０の位置Ｐが許容範囲を外れたことを認識した場合には図５に示すように操作力ＦＩ２を許容範囲５０側へ向けることによって、操作力ＦＩ２に対する抵抗力を図４に示した状態での抵抗力ＦＡよりも小さな抵抗力ＦＢとすることができる。従って小さな抵抗力ＦＢに抗するだけの小さな操作力によって対象物を許容範囲５０内に移動させることができる。
【００３３】
なお、図４と図５の説明は２次元に限定したが塗布器具３０が移動する方向を３次元に拡張しても同様である。図１に示すモータ３６によって、塗布器具３０は重力に対してバランスされて多関節アーム１１に取り付けられている。従って鉛直方向の移動についても上記図４と図５で説明した作用と同じ作用を得ることができる。
また、上記実施例の可変ダンパ群１６とは、より具体的にはＥＲ流体ダンパやＭＲ流体ダンパを用いることができる。または摩擦ブレーキを用いてもよい。摩擦ブレーキの一種としてはパウダブレーキなどがある。
【００３４】
上記実施例では、図１に示すモータ３６と巻き車３４とワイヤ３２とプーリ２６と関節群１４とリンク群１２によって、塗布器具３０等の質量に作用する重力を補償するように構成されている。従って図１に示すモータ３６と巻き車３４とワイヤ３２とプーリ２６と関節群１４とリンク群１２が請求項の「重力補償機構」の一態様に相当する。即ち本実施例の「重力補償機構」は、多関節アーム１１の一部を共用する構成である。また図３のフローチャートにおけるステップＳ３０６を実行する際のダンパ制御部４２（図２参照）が請求項の「第１制御装置」の一態様に相当する。さらに図３のフローチャート図におけるステップＳ３０４の判断がＮＯとなりステップＳ３１２を実行する際のダンパ制御部４２が請求項の「第２制御装置」の一態様に相当する。また、図２に示す位置センサ群１５と、塗布器具３０の位置を算出する際の位置／速度算出部４０が請求項の「位置検出装置」の一態様に相当する。図２に示す許容範囲データ記憶部４４が請求項の「許容範囲記憶装置」の一態様に相当する。さらに図２に示す可変ダンパ群１６が請求項の「抵抗力付与機構」の一態様に相当する。また、図２に示す位置センサ群１５と、塗布器具３０の移動速度（即ち塗布器具３０の移動方向）を算出する際の位置／速度算出部４０が請求項の「移動方向検出装置」の一態様に相当する。
なお、図２に示すコントローラ２２内の位置／速度算出部４０やダンパ制御部４２は、夫々独立した装置として実現してもよいし、コンピュータによって処理されるプログラムとして実現してもよい。
【００３５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３６】
例えば、塗布器具３０を水平面内で移動させればよい場合には、図１の多関節アーム１１の関節１４ａを鉛直ポール１３ｂに沿った方向に直動揺動せずに水平方向の回転揺動のみを許容する１自由度の回転関節に変更する。これによって塗布器具３０は鉛直方向には移動しない。この場合、塗布器具３０は、回転関節１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよびリンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃによって水平方向のみ移動が可能である。この場合には、多関節アーム自身が、重力によって塗布器具３０が鉛直方向に揺動することを抑制する重力補償機構を内蔵していることになる。独立した重力補償機構は不要となる。
また、目標軌道Ｌに対して塗布器具（対象物）３０の方向が決まっている場合には、塗布器具３０が回転してもよい角度範囲を記憶する記憶部を設けても良い。そして塗布器具３０の回転角が上記角度範囲を外れた場合に塗布器具３０を回転させる方向に対して各関節に付与する抵抗力を増加させるように制御してもよい。
また本実施例では、重力補償機構としてモータ３６と巻き車３４の代わりにワイヤ３２のリンク１２ａに固定されている端部とは反対の端部に関節群１４とリンク群１２と塗布器具３０の質量と同じ質量のカウンタウエイトを固定してもよい。そのような構成によっても、重力によって対象物を取り付けた多関節アームが鉛直方向に揺動することを抑制する重力補償機構を構成することができる。またモータ３６の代わりに空気圧を用いることによって、重力によって対象物を取り付けた多関節アームが鉛直方向に揺動することを抑制する重力補償機構を構成してもよい。
【００３７】
また実施例では塗布器具３０の位置に発生させるべき抵抗力ＦＡとＦＢを第１式と第２式で与えたが、抵抗力ＦＡとＦＢを与える式はこれらの式に限られない。対象物が許容範囲外にあるときの抵抗力ＦＡが対象物が許容範囲内にあるときの抵抗力ＦＢより小さい値となるように設定されるものであればよい。
例えば、抵抗力ＦＡを目標軌道Ｌに沿った方向の成分と目標軌道Ｌに直交する成分とに分解する。例えば図４を例とすると、図４の抵抗力ＦＡを、目標軌道Ｌに沿った方向、即ち図４に示すｘ軸方向の成分ＦＡｘと、目標軌道Ｌと直交する方向、即ち図４に示すｙ軸方向の成分ＦＡｙに分解する。そして、ＦＡｘ＝０、ＦＡｙ＝−（ａ１×ｄＰｙ＋ａ２×ＶＰｙ＋Ｆｃ）とすることも好適である。あるいは上記ＦＡｘ＝０を、ＦＡｘ＝−Ｆｃとしてもよい。ここで記号ａ１、ｄＰｙ、ａ２、ＶＰｙ、Ｆｃは、第１式で説明したものと同じ意味である。上記式のように抵抗力ＦＡを設定すると、目標軌道Ｌに沿った方向には塗布器具３０を移動させ易くなる一方、目標軌道Ｌと直交する方向には塗布器具３０を移動させ難くすることができる。即ち塗布器具３０を、目標軌道から外れ難くすると同時に目標軌道に沿った方向には移動させ易くすることができる。
【００３８】
また、作業補助装置は、作業者が加える操作力の方向を検出する操作方向検出装置をさらに有し、第２制御装置は、操作力の方向が許容範囲へ近づく方向の場合には対象物の位置が許容範囲外であっても各揺動部に付与する抵抗力を弱めるように抵抗力付与機構を制御するように構成することも好ましい。
操作方向検出装置は、例えば作業者が多関節アームを操作する際に操作する操作子に力センサを取り付けることで実現できる。力センサよって、作業者が操作子に加える操作力の方向を検出することができる。または操作子がジョイスティックのように各方向に揺動可能になっている構造によっても実現できる。操作子の揺動した方向が作業者が加える操作力の方向に相当する。従って操作子が揺動した方向を検出することで作業者が加える操作力の方向を検出することができる。
上記構成によれば、対象物が許容範囲外に位置して抵抗力が強まった場合でも、対象物が移動しない程度の小さな操作力を許容範囲の方向に加えるだけで抵抗力付与機構が揺動部に付与する抵抗力を弱めることができる。抵抗力付与機構が付与する抵抗力が弱くなれば作業者は対象物を容易に許容範囲へ戻すことができる。
【００３９】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例の作業補助装置１０の概略図である。
【図２】作業補助装置１０のブロック図である。
【図３】作業補助装置１０の処理を示すフローチャート図である。
【図４】塗布器具が許容範囲外にあるときの様子を模式的に示した図である（１）。
【図５】塗布器具が許容範囲外にあるときの様子を模式的に示した図である（２）。
【符号の説明】
【００４１】
１０：作業補助装置
１１：多関節アーム
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：リンク
１３：多関節アーム基部
１３ｂ：鉛直ポール
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ：関節
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ：位置センサ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ：可変ダンパ
２２：コントローラ
２４：ワーク支持装置
３０：塗布器具（対象物）
５０：許容範囲
５２Ｒ、５２Ｌ：移動制限範囲
４０：位置／速度算出部
４２：ダンパ制御部
４８：許容範囲データ記憶部
Ｗ：フロントガラス
Ｌ：塗布ライン（目標軌道）
【図１】
2007098507.tif 000003
【図２】
2007098507.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007098507.tif 000006
【図５】
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