JP2018192594A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の操作装置に比して、操作者の手首への負担を軽減することができる、操作装置を提供することを目的とする。【解決手段】ベース部と、ベース部と離間するように配置され、可動部１１と被把持部１２を有する操作部１０２と、ベース部と可動部１１との間を連結するように構成されているリンク機構と、リンク機構の基端部の位置を検知する位置センサと、位置センサが検知した位置に基づき、ロボットの位置及び／又は姿勢を制御する制御器１１０と、を備え、可動部１１は、後端部から前方に向かって延びるように、かつ、当該可動部１１の回転中心が位置するように、第１空間が形成されていて、被把持部１２は、第１空間に位置するように配設されている、操作装置。【選択図】図１

Description

本発明は、操作装置に関する。

６自由度で動作できるパラレルマニピュレータが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されているパラレルマニピュレータでは、操作しようとする対象物を支持するための端部プラットフォームと端部プラットフォームから離隔して配置され、連結要素によって端部プラットフォームに連結された中間プラットフォームを含む。複数の第１リンクが端部プラットフォームに連結され、複数の第２リンクが中間プラットフォームに連結されている。

そして、特許文献１に開示されているパラレルマニピュレータでは、端部プラットフォームに取り付けられたハンドルを使用者が握ることができ、使用者は端部プラットフォームをジョイスティックのように操作すると記載されている。

特表２００５−５３６７０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているパラレルマニピュレータでは、単に、端部プラットフォームにハンドルを取り付けるだけであり、使用者の肉体的負担については何ら考慮されていない。このため、特許文献１に開示されているパラレルマニピュレータでは、使用者の手首に不必要な力が入り、使用者が疲労しやすくなるおそれがあった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、従来の操作装置に比して、操作者の手首への負担を軽減することができる、操作装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明に係る操作装置は、ベース部と、前記ベース部と離間するように配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、前記ベース部と前記可動部との間を連結するように構成されているリンク機構と、前記リンク機構の基端部の位置を検知する位置センサと、前記位置センサが検知した位置に基づき、ロボットの位置及び／又は姿勢を制御する制御器と、を備え、前記可動部は、一端部から他端部に向かって延びるように、かつ、当該可動部の回転中心が位置するように、第１空間が形成されていて、前記被把持部は、前記第１空間に位置するように配設されている。

これにより、操作者の手首を揺動させるときの中心軸（以下、手首の中心軸という）と、可動部の中心軸と、が略一致するため、従来の操作装置に比して、操作者の手首への負担を軽減することができる。

本発明の操作装置によれば、従来の操作装置に比して、操作者の手首への負担を軽減することができる。

図１は、本実施の形態１に係る操作装置の概略構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示す操作装置における操作部の背面図である。 図３は、図１に示す操作装置における操作部の側面図である。 図４は、図１に示す操作装置における操作部の上面図である。 図５は、図１に示す操作装置の一対のアーム部の概略構成を示す斜視図である。 図６は、本実施の形態１に係る操作装置を備えるロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。 図７Ａは、図１に示す操作装置の一対のアーム部の概略構成を示す模式図である。 図７Ｂは、図１に示す操作装置の一対のアーム部の概略構成を示す模式図である。 図８は、本実施の形態１における変形例２の概略構成を示す模式図である。 図９は、本実施の形態１における変形例３の概略構成を示す模式図である。 図１０は、本実施の形態１における変形例４の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係る操作装置は、ベース部と、ベース部と離間するように配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、ベース部と可動部との間を連結するように構成されているリンク機構と、リンク機構の基端部の位置を検知する位置センサと、位置センサが検知した位置に基づき、ロボットの位置及び／又は姿勢を制御する制御器と、を備え、可動部は、一端部から他端部に向かって延びるように、かつ、当該可動部の回転中心が位置するように、第１空間が形成されていて、被把持部は、第１空間に位置するように配設されている。

また、本実施の形態１に係る操作装置では、把持部が、可動部の回転中心よりも他端部側に位置するように配設されていてもよい。

また、本実施の形態１に係る操作装置では、操作装置の前後方向から見て、把持部が、可動部の回転中心と重なるように配設されていてもよい。

また、本実施の形態１に係る操作装置では、可動部は、環状に形成されていて、他端部が開口されていてもよい。

また、本実施の形態１に係る操作装置では、被把持部は、上下方向に延びるように形成されていて、上端部が下端部よりも前方に位置するように配設されていてもよい
さらに、本実施の形態１に係る操作装置では、被把持部は、上端部又は下端部が可動部と接続されていてもよい。

以下、本実施の形態１に係る操作装置の一例について、図１〜図７Ｂを参照しながら説明する。

［操作装置の構成］
図１は、本実施の形態１に係る操作装置の概略構成を示す斜視図である。なお、図１においては、操作装置における上下方向、前後方向、及び左右方向を図における上下方向、前後方向、及び左右方向として表している。

図１に示すように、本実施の形態１に係る操作装置１００は、ベース部１０１、操作部１０２、パラレルリンク機構１０３Ａ〜１０３Ｃ、位置センサ１０４Ａ〜１０４Ｆ、及び制御器１１０を備えていて、操作者が、操作部１０２を操作することにより、後述するロボット２００の位置及び／又は姿勢を制御する。

ベース部１０１は、略矩形に形成されていて、その上方には、操作部１０２が配置されている。ベース部１０１と操作部１０２は、パラレルリンク機構１０３Ａ〜１０３Ｃにより連結されている。

なお、本実施の形態１においては、６自由度を有するように、３組のパラレルリンク機構を用いて、ベース部１０１と操作部１０２を連結する形態（いわゆるヘキサ型パラレルリンク機構）を採用したが、これに限定されない。本実施の形態１に係る操作装置１００は、いわゆるスチュワートプラットフォーム型パラレルリンク機構を採用してもよく、３自由度を有するように、３組のリンク機構を用いて、ベース部１０１と操作部１０２を連結する形態（いわゆるデルタ型パラレルリンク機構）を採用してもよい。

また、本実施の形態１においては、２本で１組のパラレルリンク機構を用いて、ベース部１０１と操作部１０２を連結する形態を採用したが、これに限定されない。３本のリンク機構により、ベース部１０１と操作部１０２を連結する形態を採用してもよい。

操作部１０２は、可動部１１と被把持部１２を有している。可動部１１は、操作者の操作に伴い、前後、左右、上下に移動及び／又は傾斜（揺動）するように構成されている。可動部１１には、パラレルリンク機構１０３Ａ〜１０３Ｃの上端が接続されている。

また、被把持部１２は、操作者が把持する部分であり、ロボット２００を操作するための各種のボタン１２Ａ、１２Ｂが設けられている（ボタン１２Ｂについては、図３参照）。ボタン１２Ａ及び／又はボタン１２Ｂは、例えば、ロボット２００の位置制御と姿勢制御とを切り替えるためのスイッチ（トリガー；切替器）として機能してもよい。

ここで、図２〜図４を参照しながら、操作部１０２の構成について、詳細に説明する。

図２は、図１に示す操作装置における操作部の背面図である。図３は、図１に示す操作装置における操作部の側面図である。また、図４は、図１に示す操作装置における操作部の上面図である。

なお、図２においては、操作部（可動部）におけるＹａｗ軸とＰｉｔｃｈ軸を、図におけるＹａｗ軸とＰｉｔｃｈ軸として表し、図３においては、操作部（可動部）におけるＹａｗ軸とＲｏｌｌ軸を、図におけるＹａｗ軸とＲｏｌｌ軸として表し、図４においては、操作部（可動部）におけるＲｏｌｌ軸とＰｉｔｃｈ軸を、図におけるＲｏｌｌ軸とＰｉｔｃｈ軸として表している。

図２〜図４に示すように、可動部１１は、略椀状に形成されていて、一端部（ここでは、後端部）から他端部（ここでは、前端部）に向かって延びるように、内部空間（以下、第１空間１１Ｓという）が形成されている。また、第１空間１１Ｓには、略円柱状の被把持部１２が配置されている。そして、可動部１１は、第１空間１１Ｓに可動部１１の回転中心１１Ｃが位置するように構成されている。

なお、本実施の形態１においては、可動部１１が略椀上に形成されている形態を採用したが、これに限定されない。可動部１１は、その内部に第１空間１１Ｓが形成され、当該第１空間１１Ｓに回転中心１１Ｃが位置すれば、どのような形態を採用してもよい。例えば、可動部１１は、開口部を有する箱状に形成されていてもよく、格子状（フレーム状）に形成されていてもよい。

可動部１１は、上部１１Ａと底部１１Ｂを有している。上部１１Ａは、上方から見て、環状に形成されていて、後端部が開口されている。すなわち、上部１１Ａは、上方から見て、略Ｕ字状に形成されている。また、底部１１Ｂは、上方から見て、中心部から３方向に枝分かれするように形成されている。すなわち、底部１１Ｂは、上方から見て、略Ｙ字状に形成されている。

底部１１Ｂにおける３つの先端部（上端部）は、それぞれ、上部１１Ａに接続されている。また、底部１１Ｂの３つの先端部の内周面には、それぞれ、後述する第１ジョイント１０７Ａ〜１０７Ｆにより、パラレルリンク機構１０３Ａ〜１０３Ｆが回動自在に接続されている。パラレルリンク機構１０３Ａ〜１０３Ｃは、上方から見て、等角度間隔（１２０°間隔）で配置されている。これにより、可動部１１の回転中心１１Ｃが、第１空間１１Ｓに位置することができる。

また、底部１１Ｂの略中心部（正確には、中心部より前方部分）には、被把持部１２が立設されている。すなわち、被把持部１２は、可動部１１の回転中心１１Ｃよりも前方に位置するように、配設されている。これにより、操作者の手首のＹａｗ軸（中心軸）と、可動部１１のＹａｗ軸（中心軸）と、を略一致させることができ、操作者の手首に不必要な力が入ることを抑制することができる。また、操作者の手首のＰｉｔｃｈ軸（中心軸）と、可動部１１のＰｉｔｃｈ軸（中心軸）と、を略一致させることができ、操作者の手首に不必要な力が入ることを抑制することができる。

被把持部１２は、初期状態（原点位置）において、その軸心が前方に傾くように（上端部が下端部よりも前方に位置するように）、配置されている。これにより、操作者の手首の中心軸と、可動部１１の中心軸と、を略一致させつつ、可動部１１の第１空間１１Ｓを小さくすることができる。このため、操作装置１００をコンパクト化することができる。

また、被把持部１２は、操作装置１００の前後方向から見て、可動部１１の回転中心１１Ｃと重なるように配設されている。換言すると、被把持部１２は、被把持部１２のＲｏｌｌ軸と、可動部１１のＲｏｌｌ軸が一致するように、配設されている。

これにより、操作者の手首のＲｏｌｌ軸（中心軸）と、可動部１１のＲｏｌｌ軸（中心軸）と、を略一致させることができ、操作者の手首に不必要な力が入ることを抑制することができる。

また、図１に示すように、パラレルリンク機構１０３Ａは、一対のアーム部１４Ａ、１４Ｂと、一対のリンク部１５Ａ、１５Ｂと、を有している。同様に、パラレルリンク機構１０３Ｂは、一対のアーム部１４Ｃ、１４Ｄと、一対のリンク部１５Ｃ、１５Ｄと、を有していて、パラレルリンク機構１０３Ｃは、一対のアーム部１４Ｅ、１４Ｆと、一対のリンク部１５Ｅ、１５Ｆと、を有している。

リンク部１５Ａは、上端部（先端部）が、第１ジョイント１０７Ａを介して、操作部１０２の可動部１１に回動自在に接続されている（図２〜図４参照）。また、リンク部１５Ａは、下端（基端部）が、第２ジョイント１０８Ａを介して、アーム部１４Ａの外方側端部３Ａ（先端部）に回動自在に接続されている（図５参照）。

同様に、リンク部１５Ｂは、上端部（先端部）が、第１ジョイント１０７Ｂを介して、操作部１０２の可動部１１に回動自在に接続されている。また、リンク部１５Ｂは、下端（基端部）が、第２ジョイント１０８Ｂを介して、アーム部１４Ｂの外方側端部３Ｂ（先端部）に回動自在に接続されている（図５参照）。

第１ジョイント１０７Ａ、１０７Ｂ、及び第２ジョイント１０８Ａ、１０８Ｂは、それぞれ、ユニバーサルジョイント又はボールジョイント等の各種のジョイントを用いてもよい。

なお、リンク部１５Ｃ〜１５Ｆについては、リンク部１５Ａ、１５Ｂと同様に、構成されているため、その詳細な説明は省略する。

アーム部１４Ａは、基端部が、略Ｌ字状の支持部材１１１Ａを介して、適宜な手段により、ベース部１０１に回動自在に接続されている。また、アーム部１４Ｂは、基端部が、略Ｌ字状の支持部材１１１Ｂを介して、適宜な手段により、ベース部１０１に回動自在に接続されている。同様に、アーム部１４Ｃ〜１４Ｆは、それぞれ、基端部が、略Ｌ字状の支持部材１１１Ｃ〜１１１Ｆを介して、適宜な手段により、ベース部１０１に回動自在に接続されている。

ここで、図５を参照しながら、一対のアーム部１４Ａ、１４Ｂについて、詳細に説明する。なお、アーム部１４Ｂについては、アーム部１４Ａと同様に構成されているため、その詳細な説明を省略する。また、他の一対のアーム部１４Ｃ〜１４Ｆについても、アーム部１４Ａと同様に構成されているため、その詳細な説明を省略する。

図５は、図１に示す操作装置の一対のアーム部の概略構成を示す斜視図である。

図５に示すように、アーム部１４Ａは、略Ｖ字状に形成されていて、その屈曲部分１Ａがアーム部１４Ａの基端部を構成する。また、屈曲部分１Ａには、貫通孔２Ａが設けられている。貫通孔２Ａには、駆動器（ここでは、サーボモータ）１０６Ａの出力軸が、適宜な手段により、直接又は間接的に固定されている（図示せず）。

なお、駆動器１０６Ａの出力軸は、支持部材１１１Ａに設けられた軸受部材（例えば、ベアリング等）により、支持されていてもよい。また、駆動器１０６Ａは、操作部１０２等の重量により、操作部１０２が原点位置から押し下がらないように駆動するように構成されていてもよい。

また、アーム部１４Ａの外方側端部３Ａが、アーム部１４Ａの先端部を構成する。外方側先端３Ａには、上述したように第２ジョイント１０８Ａを介して、リンク部１５Ａの基端部が回動自在に接続されている（図１参照）。

さらに、アーム部１４Ａの内方側端部４Ａには、第１接続部材１０５Ａの一端が、第１締結部材５Ａにより、回動自在に接続されている。第１接続部材１０５Ａの他端は、第１締結部材５Ｂにより、アーム部１４Ｂの内方側端部４Ｂに、回動自在に接続されている。なお、第１締結部材５Ａ及び第１締結部材５Ｂは、ここでは、ボルトとナットで構成されている。

第１接続部材１０５Ａは、予め設定されている所定の第１保持力未満の荷重がかかるとアーム部１４Ａ、１４Ｂのうち、一方のアーム部の動作に他方のアーム部が追随するように動作し、第１接続部材１０５Ａに第１保持力以上の荷重がかかると、アーム部１４Ａとアーム部１４Ｂは、それぞれ、独立して動作するように構成されている。

第１接続部材１０５Ａとしては、例えば、引っ張りばねで構成されていてもよい。また、第１接続部材１０５Ａとしては、例えば、駆動器１０６Ａ、１０６Ｂで構成されていてもよい。この場合、アーム部１４Ａとアーム部１４Ｂは、電気的に接続されていることになる。そして、第１接続部材１０５Ａを駆動器１０６Ａ、１０６Ｂで構成する場合には、駆動器１０６Ａ、１０６Ｂの出力軸にトルクセンサ等を設けて、制御器１１０が、トルクセンサが検知したトルク値等により、第１保持力以上の荷重がかかったか否かを判断し、当該判断に基づき、駆動器１０６Ａ、１０６Ｂを制御する。

また、第１保持力は、予め実験等により設定することができる。具体的には、第１保持力は、０．１Ｎ・ｍ〜１．０Ｎ・ｍであってもよい。そして、第１接続部材１０５Ａを引っ張りばねで構成する場合には、引っ張りばねが第１保持力を有するように、ばね定数等を適宜設定すればよい。また、第１接続部材１０５Ａを駆動器１０６Ａ、１０６Ｂで構成する場合には、操作部１０２の重量、第１ジョイント１０７Ａ等のジョイントにかかる荷重等から、モータを選定すればよい。

また、図１に示すように、支持部材１１１Ａには、アーム部１４Ａの基端部（ここでは、屈曲部分１Ａ）の位置を検知する位置センサ１０４Ａが設けられている。また、支持部材１１１Ｂには、アーム部１４Ｂの基端部（ここでは、屈曲部分１Ｂ）の位置を検知する位置センサ１０４Ｂが設けられている。

同様に、支持部材１１１Ｃには、アーム部１４Ｃの基端部の位置を検知する位置センサ１０４Ｃが設けられていて、支持部材１１１Ｄには、アーム部１４Ｄの基端部の位置を検知する位置センサ１０４Ｄが設けられている。また、支持部材１１１Ｅには、アーム部１４Ｅの基端部の位置を検知する位置センサ１０４Ｅが設けられていて、支持部材１１１Ｆには、アーム部１４Ｆの基端部の位置を検知する位置センサ１０４Ｆが設けられている。

位置センサ１０４Ａ〜１０４Ｆは、それぞれ、アーム部１４Ａ〜１４Ｆの基端部の位置を検知し、検知した位置情報を制御器１１０に出力するように構成されている。位置センサ１０４Ａ〜１０４Ｆは、例えば、アーム部１４Ａ〜１４Ｆの基端部のそれぞれの回転位置を検知する回転センサであってもよい。回転センサとしては、例えば、ロータリーエンコーダ、ポテンショメータ、又はレーザセンサ等が挙げられる。

なお、位置センサ１０４Ａ〜１０４Ｆは、アーム部１４Ａ〜１４Ｆの基端部の回転位置を直接検知してもよく、間接的に検知してもよい。例えば、位置センサ１０４Ａ〜１０４Ｆは、駆動器１０６Ａ〜１０６Ｆの出力軸の回転位置を、アーム部１４Ａ〜１４Ｆの基端部のそれぞれの回転位置として検知してもよい。

また、位置センサ１０４Ａ〜１０４Ｆは、例えば、アーム部１４Ａ〜１４Ｆの回転運動（回転動作）を直線運動（直線動作）に変換する機構（ボールネジ等）を用いて、直線運動に変換し、リニアセンサにより、その変位量を検知してもよい。リニアセンサとしては、例えば、リニアエンコーダ、又はレーザセンサ等が挙げられる。

制御器１１０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部と、を備えている（図示せず）。記憶部には、基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部は、記憶部に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット２００の各種動作を制御する。

なお、制御器１１０は、集中制御する単独の制御器１１０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御器１１０によって構成されていてもよい。また、制御器１１０は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。

［ロボットシステムの構成］
次に、本実施の形態１に係る操作装置を備えるロボットシステムの一例について、図６を参照しながら説明する。

図６は、本実施の形態１に係る操作装置を備えるロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

図６に示すように、本実施の形態１に係る操作装置を備えるロボットシステム３００は、操作装置１００とロボット２００を備えている。ロボット２００は、水平多関節型の双腕ロボットであってもよく、水平多関節型・垂直多関節型等の他のロボットであってもよい。

ロボット２００は、各関節を相対的に駆動させるための駆動器２０１を有している。駆動器２０１は、制御器１１０から出力されたロボット２００の位置及び／又は姿勢の指令値に基づいて、駆動するように構成されている。駆動器２０１としては、例えば、サーボモータであってもよい。

また、ロボット２００は、力覚センサ２０２を有していてもよい。力覚センサ２０２は、エンドエフェクタ等に外部から作用する反力、又はエンドエフェクタ等が外部に作用する力を検出し、検出した力覚情報を制御器１１０に出力するように構成されている。

そして、制御器１１０は、力覚センサ２０２が検知した力覚情報を駆動器１０６Ａ〜１０６Ｆにフィードバックする、ハプティクス制御を実行してもよい。また、制御器１１０は、操作装置１００とロボット２００をバイラテラルに制御してもよい。

［操作装置及びそれを備えるロボットシステムの動作及び作用効果］
次に、本実施の形態１に係る操作装置の動作及び作用効果について、図１〜図７Ｂを参照しながら説明する。

図７Ａ及び図７Ｂは、図１に示す操作装置の一対のアーム部の概略構成を示す模式図であり、図７Ａは、第１接続部材に第１保持力未満の荷重がかかった状態を示し、図７Ｂは、第１接続部材に第１保持力以上の荷重がかかった状態を示す。

操作者が、操作部１０２の被把持部１２を把持して、操作部１０２を操作することにより、可動部１１が上下、前後、左右方向に移動する。これに伴い、リンク部１５Ａ〜１５Ｆ及びアーム部１４Ａ〜１４Ｆが回動（揺動）する。

このとき、図７Ａに示すように、第１接続部材１０５Ａに第１保持力未満の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ａ、１４Ｂは、第１接続部材１０５Ａの弾性力により、一方のアーム部の動作（揺動）に追随するように、他方のアーム部が動作（揺動）する。

同様に、第１接続部材１０５Ｂに第１保持力未満の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ｃ、１４Ｄは、第１接続部材１０５Ｂの弾性力により、一方のアーム部の動作（揺動）に追随するように、他方のアーム部が動作する。また、第１接続部材１０５Ｃに第１保持力未満の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ｅ、１４Ｆは、第１接続部材１０５Ｃの弾性力により、一方のアーム部の動作（揺動）に追随するように、他方のアーム部が動作（揺動）する。

これにより、操作部１０２の可動部１１は、水平状態を保って、上下、前後、左右方向に移動する。このため、制御器１１０から出力される制御指令値は、ロボット２００の位置情報を変更する指令値となり、ロボット２００は、操作者が操作部１０２を操作する直前の姿勢状態を保つことができる。すなわち、操作者が、第１接続部材１０５Ａ〜１０５Ｃに第１保持力未満の荷重がかかるように（可動部１１が水平状態を保つように）、操作部１０２を操作することで、ロボット２００の位置を変更するように操作することができる。

一方、図７Ｂに示すように、第１接続部材１０５Ａに第１保持力以上の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ、独立して動作（揺動）する。同様に、第１接続部材１０５Ｂに第１保持力以上の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ｃ、１４Ｄは、それぞれ、独立して動作（揺動）する。また、第１接続部材１０５Ｃに第１保持力以上の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ｅ、１４Ｆは、それぞれ、独立して動作（揺動）する。

これにより、操作部１０２の可動部１１は、任意の方向に傾斜し、また、傾斜しながら上下、前後、左右方向に移動する。このため、制御器１１０から出力される制御指令値は、ロボット２００の姿勢情報、又はロボット２００の姿勢情報と位置情報となり、ロボット２００の姿勢、又はロボット２００の姿勢と位置を変更することができる。すなわち、操作者が、第１接続部材１０５Ａ〜１０５Ｃのうち、少なくとも１つ以上の第１接続部材に第１保持力以上の荷重がかかるように、操作部１０２を操作することで、ロボット２００の位置、又はロボット２００の位置と姿勢を変更するように操作することができる。

このように構成された、本実施の形態１に係る操作装置１００では、被把持部１２が、可動部１１の回転中心１１Ｃよりも前方に位置するように、配設されている。

これにより、操作者の手首のＹａｗ軸（中心軸）と、可動部１１のＹａｗ軸（中心軸）と、を略一致させることができる。また、操作者の手首のＰｉｔｃｈ軸（中心軸）と、可動部１１のＰｉｔｃｈ軸（中心軸）と、を略一致させることができる。このため、操作者の手首に不必要な力が入ることを抑制することができ、操作者の手首への負担を軽減することができる。

また、本実施の形態１に係る操作装置１００では、被把持部１２が、初期状態（原点位置）において、その軸心が前方に傾くように（上端部が下端部よりも前方に位置するように）、配置されている。これにより、操作者の手首の中心軸と、可動部１１の中心軸と、を略一致させつつ、可動部１１の第１空間１１Ｓを小さくすることができる。このため、操作装置１００をコンパクト化することができる。

また、本実施の形態１に係る操作装置１００では、被把持部１２が、操作装置１００の前後方向から見て、可動部１１の回転中心１１Ｃと重なるように配設されている。換言すると、被把持部１２は、被把持部１２のＲｏｌｌ軸と、可動部１１のＲｏｌｌ軸が一致するように、配設されている。

これにより、操作者の手首のＲｏｌｌ軸（中心軸）と、可動部１１のＲｏｌｌ軸（中心軸）と、を略一致させることができる。このため、操作者の手首に不必要な力が入ることを抑制することができ、操作者の手首への負担を軽減することができる。

さらに、本実施の形態１に係る操作装置１００では、一対のアーム部に第１接続部材が配置されている。

これにより、操作者が、第１接続部材１０５Ａ〜１０５Ｃに第１保持力未満の荷重がかかるように、操作部１０２を操作することで、ロボット２００の位置を変更するように操作することができる。

一方、操作者が、第１接続部材１０５Ａ〜１０５Ｃのうち、少なくとも１つ以上の第１接続部材に第１保持力以上の荷重がかかるように、操作部１０２を操作することで、ロボット２００の位置、又はロボット２００の位置と姿勢を変更するように操作することができる。

すなわち、操作者が、第１接続部材にかかる荷重を変動することで、ロボット２００の位置制御と、姿勢制御と、を切り替えることができる。

なお、本実施の形態１に係る操作装置１００においては、駆動器１０６Ａ〜１０６Ｆが設けられている形態を採用したが、これに限定されない。駆動器１０６Ａ〜１０６Ｆのうち、１つ以上の駆動器が設けられていない形態を採用してもよい。

また、本実施の形態１に係る操作装置１００においては、被把持部１２の下端部が可動部１１に接続されている形態を採用したが、これに限定されない。被把持部１２の上端部が、可動部１１に接続されている形態を採用してもよい。この場合、可動部１１の上部１１Ａの一部が、上方に延びるように形成されていて、その延伸部と被把持部１２の上端部が接続されるようにしてもよい。また、可動部１１の上部１１Ａと被把持部１２の上端部とを接続部材により、接続されるようにしてもよい。

さらに、本実施の形態１に係る操作装置１００においては、ベース部１０１が下方に配置され、操作部１０２がベース部１０１よりも上方に配置される形態を採用したが、これに限定されない。操作部１０２が下方に配置され、ベース部１０１が操作部１０２よりも上方に配置される形態、すなわち、操作装置１００が天井等から吊り下げられる形態を採用してもよい。また、ベース部１０１の法線方向が水平方向に位置するように、操作装置１００が基台等に取り付けられている形態を採用してもよい。さらに、ベース部１０１が傾斜するように、操作装置１００が基台等に取り付けられている形態を採用してもよい。

［変形例１］
次に、本実施の形態１に係る操作装置１００の変形例について、説明する。

本実施の形態１における変形例１の操作装置は、アーム部の基端部に設けられ、当該アーム部を駆動する駆動器をさらに備え、制御器は、ロボットの位置制御を実行する場合には、一対のアーム部において、一方のアーム部の動作に追随するように、他方のアーム部を駆動する駆動器を駆動させる。

また、本変形例１の操作装置では、ロボットの位置制御と姿勢制御とを切り替える切替器をさらに備えていてもよい。

以下、本変形例１の操作装置の一例について、説明する。

［操作装置の構成］
本変形例１の操作装置１００は、実施の形態１に係る操作装置１００と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。

なお、本変形例１においては、ボタン１２Ａ及び／又はボタン１２Ｂが、ロボット２００の位置制御と姿勢制御とを切り替えるための切替器として機能する。具体的には、例えば、操作者が、ボタン１２Ａを操作（押圧）することにより、ロボット２００の位置制御が実行され、ボタン１２Ｂを操作（押圧）することにより、ロボット２００の姿勢制御（姿勢制御と位置制御の両方を含む）が実行される。

また、本変形例１の操作装置１００では、第１接続部材１０５Ａ〜１０５Ｃのうち、少なくとも１つ以上の第１接続部材が設けられていなくてもよい。

［操作装置の動作及び作用効果］
操作者が、ロボット２００の位置制御を実行するために、ボタン１２Ａを操作（押圧）し、操作部１０２を操作すると、制御器１１０は、一対のアーム部において、一方のアーム部の動作（揺動）に追随するように、他方のアーム部を駆動する駆動器を制御する。具体的には、制御器１１０は、一方のアーム部の基端部の位置情報（例えば、回転角度）を位置センサから取得し、当該位置情報を基にして、他方のアーム部を駆動する駆動器を制御する。

一方、操作者が、ロボット２００の姿勢制御を実行するために、ボタン１２Ｂを操作（押圧）し、操作部１０２を操作すると、制御器１１０は、一対のアーム部において、それぞれのアーム部が独立して動作（揺動）するように、駆動器を制御する。このとき、制御器１１０は、操作者が負荷を感じないように、駆動器を制御してもよい。また、制御器１１０は、力覚センサ２０２が検知した力覚情報を駆動器１０６Ａ〜１０６Ｆにフィードバックする、ハプティクス制御を実行してもよい。また、制御器１１０は、操作装置１００とロボット２００をバイラテラルに制御してもよい。

このように構成された、本変形例１の操作装置１００であっても、実施の形態１に係る操作装置１００と同様の作用効果を奏する。

また、本変形例１の操作装置１００では、ボタン１２Ａとボタン１２Ｂにより、ロボット２００の位置制御と姿勢制御とを切り替えることができるため、容易に、ロボット２００を操作することができる。

なお、本変形例１においては、ロボット２００の位置制御と姿勢制御の切替を、ボタン１２Ａとボタン１２Ｂにより実行する形態を採用したが、これに限定されない。ロボット２００の位置制御と姿勢制御の切替を、ボタン１２Ａにより実行する形態を採用してもよく、ボタン１２Ｂにより実行する形態を採用してもよい。この場合、ボタンを１度押圧した場合と、２度連続で押圧した場合と、により、ロボット２００の位置制御と姿勢制御と、を切り替えるようにしてもよい。

［変形例２］
図８は、本実施の形態１における変形例２の概略構成を示す模式図である。なお、図８においては、操作装置における上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表している。

図８に示すように、本変形例２の操作装置１００は、実施の形態１に係る操作装置１００と基本的構成は同じであるが、いわゆるデルタ型パラレルリンク機構で構成されている点がことなる。

また、本変形例２の操作装置１００は、例えば、天井等から吊り下げられていて、操作部１０２が下方に位置し、ベース部１０１が上方に位置するように配置されている。

このように構成された本変形例２の操作装置１００であっても、実施の形態１に係る操作装置１００と同様の作用効果を奏する。

［変形例３］
図９は、本実施の形態１における変形例３の概略構成を示す模式図である。なお、図９においては、操作装置における上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表している。

図９に示すように、本変形例３の操作装置１００は、変形例２の操作装置１００と基本的構成は同じであるが、底部１１Ｂが下方に突出するように配置されている点が異なる。また、本変形例３の操作装置１００では、操作者は、リンク部１５Ｂとリンク部１５Ｃの間の空間から手を入れて、被把持部１２を把持してもよい。なお、操作者は、実施の形態１に係る操作装置１００と同様に、上部１１Ａの後端部に設けられている開口部から手を入れて、被把持部１２を把持してもよいことは言うまでもない。

このように構成されている、本変形例３の操作装置１００であっても、実施の形態１に係る操作装置１００と同様の作用効果を奏する。

［変形例４］
図１０は、本実施の形態１における変形例４の概略構成を示す模式図である。なお、図１０においては、操作装置における上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表している。

図１０に示すように、本変形例４の操作装置１００は、変形例２の操作装置１００と基本的構成は同じであるが、ベース部１０１の法線方向が水平方向に位置するように、配置されている点が異なる。また、本変形例４の操作装置１００では、被把持部１２の先端部が球状に形成されている。

このように構成された、本変形例４の操作装置１００であっても、実施の形態１に係る操作装置１００と同様の作用効果を奏する。

なお、変形例２〜４の操作装置１００では、いわゆるデルタ型パラレルリンク機構で構成されている形態を採用したが、これに限定されず、ヘキサ型パラレルリンク機構、又はスチュワートプラットフォーム型パラレルリンク機構で構成されている形態を採用してもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の操作装置は従来の操作装置に比して、操作者の手首への負担を軽減することができるため、ロボットの分野において有用である。

１Ａ 屈曲部分
１Ｂ 屈曲部分
２Ａ 貫通孔
３Ａ 外方側先端
３Ｂ 外方側端部
４Ａ 内方側端部
４Ｂ 内方側端部
５Ａ 第１締結部材
５Ｂ 第１締結部材
１１ 可動部
１１Ａ 上部
１１Ｂ 底部
１１Ｃ 回転中心
１１Ｓ 第１空間
１２ 被把持部
１２Ａ ボタン
１２Ｂ ボタン
１４Ａ アーム部
１４Ｂ アーム部
１４Ｃ アーム部
１４Ｄ アーム部
１４Ｅ アーム部
１４Ｆ アーム部
１５Ａ リンク部
１５Ｂ リンク部
１５Ｃ リンク部
１５Ｅ リンク部
１５Ｆ リンク部
１００ 操作装置
１０１ ベース部
１０２ 操作部
１０３Ａ パラレルリンク機構
１０３Ｂ パラレルリンク機構
１０３Ｃ パラレルリンク機構
１０４Ａ 位置センサ
１０４Ｂ 位置センサ
１０４Ｃ 位置センサ
１０４Ｄ 位置センサ
１０４Ｅ 位置センサ
１０４Ｆ 位置センサ
１０５Ａ 第１接続部材
１０５Ｂ 第１接続部材
１０５Ｃ 第１接続部材
１０６Ａ 駆動器
１０６Ｂ 駆動器
１０６Ｃ 駆動器
１０６Ｄ 駆動器
１０６Ｅ 駆動器
１０６Ｆ 駆動器
１０７Ａ 第１ジョイント
１０７Ｂ 第１ジョイント
１０７Ｃ 第１ジョイント
１０７Ｄ 第１ジョイント
１０７Ｅ 第１ジョイント
１０７Ｆ 第１ジョイント
１０８Ａ 第２ジョイント
１０８Ｂ 第２ジョイント
１０８Ｃ 第２ジョイント
１０８Ｄ 第２ジョイント
１０８Ｅ 第２ジョイント
１０８Ｆ 第２ジョイント
１１０ 制御器
１１１Ａ 支持部材
１１１Ｂ 支持部材
１１１Ｃ 支持部材
１１１Ｄ 支持部材
１１１Ｅ 支持部材
１１１Ｆ 支持部材
２００ ロボット
２０１ 駆動器
２０２ 力覚センサ
３００ ロボットシステム

Claims (6)

1. ベース部と、
   前記ベース部と離間するように配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、
   前記ベース部と前記可動部との間を連結するように構成されているリンク機構と、
   前記リンク機構の基端部の位置を検知する位置センサと、
   前記位置センサが検知した位置に基づき、ロボットの位置及び／又は姿勢を制御する制御器と、を備え、
   前記可動部は、一端部から他端部に向かって延びるように、かつ、当該可動部の回転中心が位置するように、第１空間が形成されていて、
   前記被把持部は、前記第１空間に位置するように配設されている、操作装置。
2. 前記把持部は、前記可動部の回転中心よりも他端部側に位置するように配設されている、請求項１に記載の操作装置。
3. 前記操作装置の前後方向から見て、前記把持部は、前記可動部の回転中心と重なるように配設されている、請求項１又は２に記載の操作装置。
4. 前記可動部は、環状に形成されていて、他端部が開口されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作装置。
5. 前記被把持部は、上下方向に延びるように形成されていて、上端部が下端部よりも前方に位置するように配設されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の操作装置。
6. 前記被把持部は、前記上端部又は前記下端部が前記可動部と接続されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の操作装置。
   
   
   
   
   

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