(57)【要約】【課題】  使用者に負担をかけることなく効率的に教示作業を行うことができる動作教示装置の提供【解決手段】  静電容量スイッチ１１１は、把持部１１０を掌及び第三指〜第五指によって把持した際に、第三指又は第四指が自然に位置する場所に配置されている。よって、使用者は把持部１１０を把持するだけで、ティーチング装置１００を動作教示可能状態とすることができる。つまり、ティーチング装置１００を動作教示可能状態とするにあたり使用者に特別な操作を要求しないので、動作教示にあたり使用者の操作負担を軽減することができる。圧力スイッチ１１３は、静電容量スイッチ１１１の近傍、把持部１１０を掌及び第三指〜第五指によって把持した際に、第三指又は第四指が自然と位置する場所に配置される。これにより、使用者は、通常のイネーブルスイッチと同様に、把持部１１０を強く握る動作をするだけで、動作入力不可能状態とすることができる。【選択図】  図１
2012110995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の装置に対して動作を教示するための動作教示装置であって、
掌及び指で把持する把持部、
前記動作を教示する際に操作する操作部、
を有し、
前記把持部は、
所定の指が接触することにより、前記動作の教示を可能とする動作教示可能状態を生成する動作教示可能状態生成部を有すること、
を特徴とする動作教示装置。
【請求項２】
請求項１に係る動作教示装置において、
前記動作教示可能状態生成部は、
静電容量検出手段により構成されていること、
を特徴とする動作教示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に係る動作教示装置において、
前記動作教示可能状態生成部は、
前記把持部を前記掌及び前記指により把持したときに、所定の指が位置する場所に配置されること、
を特徴とする動作教示装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３に係る動作教示装置のいずれかにおいて、
前記把持部は、さらに、
所定の力以上の力が加わることにより、前記動作の教示を不可能とする動作教示不可能状態を生成する動作教示不可能状態生成部を有すること、
を特徴とする動作教示装置。
【請求項５】
請求項４に係る動作教示装置において、
前記動作教示不可能状態生成部は、
圧力検出手段であること、
を特徴とする動作教示装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に係る動作教示装置のいずれかにおいて、
前記把持部及び掌側で前記把持部を把持することが可能な第１位置から、前記把持部の把持以外の掌又は指による作業を可能とする第２位置へ移動させることができること、
を特徴とする動作教示装置。
【請求項７】
請求項６に係る動作教示装置において、
前記把持部を把持した際に掌に沿う方向の回転軸を中心に、前記把持部及び前記操作部を回転させることによって、前記第１状態及び前記第２状態にできること、
を特徴とする動作教示装置。
【請求項８】
請求項７に係る動作教示装置において、
前記把持部及び前記操作部を前記回転時を中心に回転させたときに、前記把持部及び前記操作を前記第１位置に固定することができる固定部、
を有する動作教示装置。
【請求項９】
請求項８に係る動作教示装置において、
前記固定部は、
前記把持部及び前記操作部を磁力により固定すること、
を特徴とする動作教示装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９に係る動作教示装置のいずれかにおいて、さらに、
動作教示おける方向選択・入力作業を行う方向入力手段、
を有する動作教示装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０に係る動作教示装置のいずれかにおいて、さらに、
前記所定の装置の状態を伝達する振動発生・伝達機能を有すること、
を特徴とする動作教示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作教示装置に関し、特に手で持続的に把持するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の動作教示装置である産業ロボットの直接教示装置について図６を用いて説明する。多関節ロボット１の先端には、エンドエフェクタとして開閉動作可能なハンド２が取り付けられている。ロボット１の先端とハンド２との間には力センサ３が配置され、力センサ３には操作ハンドル４が固定されている。力センサ３は操作ハンドル４に加わる力の向きと大きさを検知し、オペレータは操作ハンドル４を把持して所望の方向に力を加えることでロボット１を動作させ、直接教示を行う。直接教示の手順の詳細については後述する。操作ハンドル４には、タッチパネル機能を備えた表示器５と、デッドマンスイッチ４Ａとが配置される。
【０００３】
図７を用いて、オペレータ５０が把持した操作ハンドル４に力を加えてロボット１を誘導し、直接教示を行う場合の制御装置６の制御について説明する。オペレータ５０が操作ハンドル４のデッドマンスイッチ４Ａを押下すると、操作ハンドル４を介したロボットへの動作の教示を可能とする。また、オペレータ５０が操作ハンドル４のデッドマンスイッチ４Ａを離すと、操作ハンドル４を介したロボットへの動作の教示を不可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７２８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のロボット教示装置には、以下に示すような改善すべき点がある。オペレータ５０は、ロボット教示装置によるロボットの教示の際には、常にデッドマンスイッチ４Ａを押し下げしておく必要がある。このため、長時間の入力作業は、オペレータ５０に相当の負担を強いることとなる。ひいては、疲労による誤入力等が生ずることとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、使用者に負担をかけることなく効率的に教示作業を行うことができる動作教示装置の提供を目的とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。
【０００８】
本発明に係る動作教示装置は、所定の装置に対して動作を教示するための動作教示装置であって、掌及び指で把持する把持部、前記動作を教示する際に操作する操作部、を有し、前記把持部は、所定の指が接触することにより、前記動作の教示を可能とする動作教示可能状態を生成する動作教示可能状態生成部を有すること、を特徴とする。
【０００９】
これにより、指を接触させるだけで動作可能状態とできるので、使用者は、負担なく効率的に教示作業を行うことができる。
【００１０】
本発明に係る動作教示装置では、前記動作教示可能状態生成部は、静電容量検出手段により構成されていること、を特徴とする。
【００１１】
これにより、簡易な構成で把持部を把持するだけで動作可能状態とできる動作教示装置を実現できる。
【００１２】
本発明に係る動作教示装置では、前記動作教示可能状態生成部は、前記把持部を前記掌及び前記指により把持したときに、所定の指が位置する場所に配置されること、を特徴とする。
【００１３】
これにより、動作可能状態とするにあたり、把持部を把持する以外に特別な作業を不要とできる。よって、使用者は、負担なく効率的に教示作業を行うことができる。
【００１４】
本発明に係る動作教示装置では、前記把持部は、さらに、所定の力以上の力が加わることにより、前記動作の教示を不可能とする動作教示不可能状態を生成する動作教示不可能状態生成部を有すること、を特徴とする。
【００１５】
これにより、イネーブルスイッチと同様、把持する力を大きくするだけで動作教示不可能状態とすることができる。つまり、簡単な操作により動作教示不可能状態とすることができるので、使用にあたり作業者に特別な負担を強いることがない。
【００１６】
本発明に係る動作教示装置では、前記動作教示不可能状態生成部は、圧力検出手段であること、を特徴とする。
【００１７】
これにより、簡易な構成で、把持する力を大きくするだけで動作不可能状態とすることができる動作教示装置を実現することができる。
【００１８】
本発明に係る動作教示装置では、掌側で前記把持部を把持することが可能な第１位置から、前記把持部の把持以外の作業を可能とする第２位置へ移動させることができること、を特徴とする。
【００１９】
これにより、把持部及び操作部を第１位置から第２位置へ移動させるだけで、容易に把持部の把持以外の作業を行うことができる。したがって、動作の教示作業と、それ以外の作業とを効率よく行うことができる。
【００２０】
本発明に係る動作教示装置では、前記把持部を把持した際に掌に沿う方向の回転軸を中心に、前記把持部及び前記操作部を回転させることによって、前記第１状態及び前記第２状態にできること、を特徴とする。
【００２１】
これにより、把持部及び操作部を回転させるという容易な操作で、把持部及び操作部を第１位置から第２位置へ移動させることができる。よって、動作の教示作業と、それ以外の作業とを効率よく行うことができる。
【００２２】
本発明に係る動作教示装置では、前記把持部及び前記操作部を前記回転時を中心に回転させたときに、前記把持部及び前記操作を前記第２位置に固定することができる固定部、を有する。
【００２３】
これにより、把持部及び操作部を第２位置としたときに、把持部及び操作部を安定な状態にできる。よって、動作の教示作業以外の作業を効率よく行うことができる。
【００２４】
本発明に係る動作教示装置では、前記固定部は、前記把持部及び前記操作部を磁力により固定すること、を特徴とする。
【００２５】
これにより、簡易な構成で、把持部等を第２位置に固定することができる。
【００２６】
本発明に係る動作教示装置は、さらに、動作教示おける方向選択・入力作業を行う方向入力手段、を有する。
【００２７】
これにより、容易に方向選択作業、方向入力作業をおこなうことができる。
【００２８】
本発明に係る動作教示装置は、さらに、前記所定の装置の状態を伝達する振動発生・伝達機能を有すること、を特徴とする。
【００２９】
これにより、所定の装置の状態を振動を介して使用者に伝達することができる。したがって、所定の装置が異常状態にある場合に振動を発生し、使用者に振動を伝達するようにすれば、使用者は、所定の装置の異常状態を直接的に感知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る動作教示装置の一実施形態であるティーチング装置１００の斜視図である。
【図２】ティーチング装置１００の後方から見た状態を示す図である。
【図３】ティーチング装置１００を把持した状態を示す図である。
【図４】ティーチング装置１００の把持部１１０及び操作部１３０を回転させた状態を示す図である。
【図５】動作教示装置の他の実施例を示す図である。
【図６】従来の動作教示装置を示す図である。
【図７】従来の動作教示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。
【実施例１】
【００３２】
本発明に係る動作教示装置の一実施形態であるロボットに動作を教示するためのティーチング装置１００について図１に示す斜視図を用いて説明する。ティーチング装置１００を用いて入力された情報は、接続線Ｗを介して所定の制御装置（図示せず）に入力される。制御装置は、予め定められた処理を行い、ロボットに動作を教示するための情報を生成する。
【００３３】
ティーチング装置１００は、把持部１１０、操作部１３０、係止部１５０、第１固定部１７０、及び第２固定部１９０を有している。使用者は、ティーチング装置１００を使用する際に、第２固定部１９０に手首を通し、また、第１固定部１７０に掌を通してティーチング装置１００を手に固定する。これにより、ティーチング装置１００の落下を防止する。また、使用者は、係止部１５０を掌の側部に引っかけて、ティーチング装置１００の位置をおおまかに固定する。使用者は、把持部１１０を掌及び第三指〜第五指、又は、掌及び第四指〜第五指を用いて把持する。使用者は、把持部１１０を把持した状態で、第一指や第二指、第三指を用いて操作部１３０に配置された各種ボタン（後述）、及び、把持部１１０に配置された各種スイッチ（後述）を操作する。
【００３４】
把持部１１０は、静電容量スイッチ１１１及び圧力スイッチ１１３を有している。静電容量スイッチ１１１は、内部に配置されている検出電極に物体が接触した時の当該検出電極の静電容量の変化を検出し動作するものである。ティーチング装置１００では、静電容量スイッチ１１１がオンとなると、ティーチング装置１００をロボットへの動作の教示が可能となる動作教示可能状態となる。これにより、操作部１３０に配置されている各種ボタンによる入力が可能となる。
【００３５】
圧力スイッチ１１３は、所定以上の圧力を検出し、動作するものである。ティーチング装置１００では、圧力スイッチ１１３がオンとなると、ティーチング装置１００をロボットへの動作の教示が不可能となる動作教示不可能状態となる。これにより、操作部１３０に配置されている各種ボタンからの入力があったとしても、ロボットへの動作の教示は行われない。
【００３６】
操作部１３０は、把持部１１０の上方に、把持部１１０と連続して配置される。操作部１３０には、方向入力手段としてのジョイスティック１３１、第１ボタン１３３、及び第２ボタン１３５が配置される。ジョイスティック１３１は、操作部１３０の上面に配置されている。使用者は、ジョイスティック１３１を第一指を用いて操作する。第１ボタン１３３及び第２ボタン１３５は、操作部１３０の前面に配置される。使用者は、第１ボタン１３３、第２ボタン１３５を、第二指若しくは第三指を用いて操作する。第１ボタン１３３及び第２ボタン１３５には、それぞれ予め定められた機能、例えば、ロボットに配置されるエンドエフェクタの種類に従い、開閉動作、回転・停止動作、塗装種類の選択、溶接方法の選択が割り当てられる。
【００３７】
係止部１５０は、把持部１１０又は操作部１３０から連続して形成されている。ティーチング装置１００を後方から見た状態を図２に示す。係止部１５０は、ヒンジ部１５１及びマグネット部１５３を有している。ヒンジ部１５１は、把持部１１０を把持した際の掌に沿う方向に配置される回転軸Ｊ１を有している。これにより、把持部１１０及び操作部１３０は、回転軸Ｊ１を中心に掌の内側から外側、外側から内側に回転する。
【００３８】
使用者は、操作部１３０による動作の教示をする際には、把持部１１０及び操作部１３０が掌側に位置する第１位置に、把持部１１０及び操作部１３０を位置させる。また、使用者は、操作部１３０による動作の教示以外の作業をする際には、把持部１１０及び操作部１３０を回転させ、把持部１１０及び操作部１３０を掌の外側に位置する第２位置へ、把持部１１０及び操作部１３０を配置させることができる。これにより、ティーチング装置１００を手首から取り外すことなく、キーボード、マウス等の入力装置を介したコンピュータへの入力操作や、筆記具を用いた記述作業といった、ロボットへの動作の教示以外の作業を容易に行うことができる。再びロボットへの動作の教示を開始したい場合には、使用者は、把持部１１０及び操作部１３０を外側から内側に回転させ、掌の内側に配置させればよい。
【００３９】
マグネット部１５３は、ヒンジ部１５１を挟んで係止部１５０に配置されている。また、マグネット部１５３は、把持部１１０及び操作部１３０をヒンジ部１５１の回転軸Ｊ１を中心に回転させた状態のときに相対する位置に配置されている。これにより、回転させた把持部１１０及び操作部１３０を係止部１５０に固定することができる。
【００４０】
図１に戻って、第１固定部１７０及び第２固定部１９０は、環状構造を有しており、弾力性を有する素材により形成されている。第１固定部１７０は、係止部１５０に固定されている。
【００４１】
ティーチング装置１００を、掌及び第三指〜第五指を用いて把持した状態を図３に示す。図３に示すように、静電容量スイッチ１１１は、把持部１１０を掌及び第三指〜第五指によって把持した際に、第三指又は第四指が自然に位置する場所に配置されている。例えば、係止部１５０が配置されている側面とは反対側の側面の前方に配置される。このように静電容量スイッチ１１１を配置することによって、使用者は把持部１１０を把持するだけで、ティーチング装置１００を動作教示可能状態とすることができる。つまり、ティーチング装置１００を動作教示可能状態とするにあたり使用者に特別な操作を要求しないので、動作教示にあたり使用者の操作負担を軽減することができる。
【００４２】
なお、使用者は、静電容量スイッチ１１１をオフとする、つまり、静電容量スイッチ１１１に接触している指を接触しない状態とすることによって、ティーチング装置１００を動作教示可能状態から動作教示不可能状態とすることができる。
【００４３】
圧力スイッチ１１３は、静電容量スイッチ１１１の近傍、把持部１１０を掌及び第三指〜第五指によって把持した際に、第三指又は第四指が自然と位置する場所に配置される。これにより、使用者は、通常のイネーブルスイッチと同様に、把持部１１０を強く握る動作をするだけで、動作入力不可能状態とすることができる。使用者は、通常のイネーブルスイッチと同様に操作することができるので、容易にティーチング装置１００を利用することができる。
【００４４】
このように、静電容量スイッチ１１１及び圧力スイッチ１１３を配置することによって、イネーブルスイッチと同様の操作を実現しながら、使用者の動作教示にともなう作業負担を軽減することができる。なお、イネーブルスイッチは、あらかじめ定められた位置に保持されている限りロボットの作動を可能にするための手動操作装置である（ＪＩＳ  Ｂ  ８４３３（産業用マニピュレーティングロボット−安全性）３．２．３項参照）。また、イネーブルスイッチはデッドマンスイッチともよばれる。
【００４５】
把持部１１０及び操作部１３０を回転軸Ｊ１を中心に矢印ａ１方向へ回転させた状態を図４に示す。使用者は、把持部１１０及び操作部１３０を、掌側から甲側に向かう矢印ａ１方向へ回転させ、手の甲側に配置させることによって、掌及び指を利用することができる。よって、使用者は、コンピュータへの入力作業や筆記具による記述作業等、他の手を使う作業を容易に行うことができる。
【００４６】
また、係止部１５０にはマグネット部１５３が配置されているので、回転させた把持部１１０及び操作部１３０を容易に固定することができる。したがって、把持部１１０及び操作部１３０が不安定な状態となることはなく、把持部１１０及び操作部１３０が他の作業を阻害することはない。
【００４７】
再び動作の教示作業をする際には、使用者は、把持部１１０及び操作部１３０を、甲側から掌側に向かう矢印ａ３方向へ回転させ、掌側に配置させればよい。
【００４８】
［その他の実施例］
（１）静電容量スイッチ１１１の位置  ：  前述の実施例１において、静電容量スイッチ１１１は、把持部１１を掌及び第三指〜第五指により把持したときに、当該指が自然と接触する場所であれば、例示の場所に限定されない。例えば、第１ボタン１３３、第２ボタン１３５、又はジョイスティック１３１の操作面に配置するようにしてもよい。これにより、把持部１１０及び操作部１３０を把持した際に、所定の指が自然と位置する位置に静電容量スイッチ１１１を配置することができる。また、動作の教示の際には、常に静電容量スイッチ１１１に接触することとなるので、使用者に特別な作業負担を強いることがない。
【００４９】
さらに、ジョイスティック１３１、第１ボタン１３３、第２ボタン１３５のそれぞれに静電容量スイッチ１１１を配置する場合、第一指、第二指、第三指のいずれか、若しくは複数が、ジョイスティック１３１、第１ボタン１３３、第２ボタン１３５に接触しさえすれば動作教示可能状態としてもよい。
【００５０】
また、いずれか二つ以上が接触した場合に、あるいは、三つとも接触した場合に、動作教示不可能状態とする等の制御を施してもよい。
【００５１】
（２）圧力スイッチ１１３の位置  ：  前述の実施例１においては、圧力スイッチ１１３は、静電容量スイッチ１１１の近傍に配置したが、例示の位置に限定されない。例えば、圧力スイッチ１１３の操作にあたり、明確な意思を必要とするならば、把持部１１０を把持した際に指等が自然に配置される位置とはことなる位置に配置するようにすればよい。
【００５２】
（３）把持部１１０及び操作部１３０における第１位置、第２位置  ：  前述の実施例１においては、係止部１５０が有するヒンジ部１５１の回転軸Ｊ１を中心に回転させることによって、把持部１１０及び操作部１３０の位置を移動させることとしたが、把持部１１０及び操作部１３０を、使用者が動作教示以外の作業をする際に邪魔にならない位置に配置できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、自由に屈曲可能で、屈曲した状態を維持することができる部材を用いて係止部１５０を形成し、適宜、把持部１１０及び操作部１３０の位置を調整するようにしてもよい。
【００５３】
また、図５に示すように、ティーチング装置２００の係止部２５０の軸部を矢印ａ５方向に回転させることによって、把持部１１０及び操作部１３０の位置を第１位置から第２位置、第２位置から第１位置へと移動させるようにしてもよい。
【００５４】
（４）把持部１１０及び操作部１３０の固定  ：  前述の実施例１においては、回転後の第２位置においてマグネット部１５３を用いて把持部１１０及び操作部１３０の位置を固定するとしたが、把持部１１０及び操作部１３０の位置を固定できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、係止部１５０の所定の位置に凸部及び凹部を形成し、互いに嵌合させることによって、回転させた把持部１１０及び操作部１３０を固定するようにしてもよい。
【００５５】
また、バネ等の弾性力を利用して、把持部１１０の把持を止めて手を離すと、自動的に把持部１１０及び操作部１３０が手の中から手の甲に移動するようにしてもよい。
【００５６】
（５）ティーチング装置１００の形状  ：  前述の実施例１においては、ティーチング装置１００は、把持部１１０及び操作部１３０が連続して配置される形状としたが、操作部１３０がなく、把持部１１０のみの形状、例えば、図１においてジョイスティック１３１、第１ボタン１３３、第２ボタン１３５が存在しない形状としてもよい。
【００５７】
（６）追加の機能  ：  前述の実施例１に係るティーチング装置１００において、さらに、振動発生・伝達機能を実現する構造を加えてもよい。振動発生・伝達構造としては、例えば、携帯電話に用いられているバイブレーションを実現する構造がある。これにより、ティーチング装置１００に接続されているロボットにあらかじめ設定していた可動範囲を超えている、障害物への衝突等、ロボットが所定以上の衝撃を受けた等、ロボットが異常状態にあるときに、振動発生・伝達機能を用いて、使用者に異常状態を直接的に伝達することができる。
【００５８】
（７）方向入力手段  ：  前述の実施例１においては、方向選択手段としてジョイスティック１３１を例示したが、動作教示おける方向選択・入力作業を行うことができるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、ゲーム装置のコントローラに使用されている、いわゆる十字キー等を配置するようにしてもよい。
【００５９】
（８）動作教示可能状態生成部  ：  前述の実施例１においては、動作教示可能状態生成部として、静電容量スイッチ１１１を例示したが、所定の指が接触することにより、動作の教示を可能とする動作教示可能状態を生成することができるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、抵抗膜式の接触スイッチや、遮断式光電スイッチ等を使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る動作教示装置は、例えば、ロボットに所定の動作を教示するティーチング装置として用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００・・・・・ティーチング装置
１１０・・・・・把持部
１１１・・・・・静電容量スイッチ
１１３・・・・・圧力スイッチ
１３０・・・・・操作部
１５０・・・・・係止部
１５１・・・・・ヒンジ部
Ｊ１・・・・・回転軸
１５３・・・・・マグネット部
【図１】
2012110995.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012110995.tif 000007
【図６】
2012110995.tif 000008
【図７】
2012110995.tif 000009