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JP3005715B2 - 情報共有装置、方法および記録媒体 - Google Patents

情報共有装置、方法および記録媒体

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Publication number
JP3005715B2
JP3005715B2 JP9246832A JP24683297A JP3005715B2 JP 3005715 B2 JP3005715 B2 JP 3005715B2 JP 9246832 A JP9246832 A JP 9246832A JP 24683297 A JP24683297 A JP 24683297A JP 3005715 B2 JP3005715 B2 JP 3005715B2
Authority
JP
Japan
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manipulator
template image
information sharing
trajectory
projection
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP9246832A
Other languages
English (en)
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JPH1185237A (ja
Inventor
優仁 脇田
成興 平井
俊夫 堀
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Publication of JPH1185237A publication Critical patent/JPH1185237A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3005715B2 publication Critical patent/JP3005715B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1674Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/36Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36447Project light on path to be followed, keep also distance constant
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40409Robot brings object near operator, operator places object in correct position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マニピュレータ
(ロボット)の動作を操作者に前もって知らせることの
可能な情報共有装置、方法および記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、人が生活する環境の中で人と共存
しながら働くロボットシステムの研究が盛んになりつつ
ある(小笠原他“ユービキタスオートノミー−ロボット
遍在技術の確立を目指して−”,第13回日本ロボット
学会学術講演会予稿集、No.3,pp.1197−1
198,1995)。人と共同して作業を行うロボット
に注目した場合、物体の受け渡しは共同作業の要素とし
て基本的で重要なものと考えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】人が把持している物体
をマニピュレータに渡す場合、そのマニピュレータが視
覚機能を装備してなければ、物体の位置や形状を認識で
きないので、マニピュレータは物体を取りにいくことが
できない。また、前もって受け渡しの座標を人に通知す
ることもできないので、マニピュレータはある特定の座
標でハンドを広げて待っているしかない。
【0004】人の方ではマニピュレータのハンドに対象
物を押し込んでマニピュレータの把持を待ってその対象
物を把持し続けなければならない。マニピュレータの把
持のタイミングはマニピュレータに物体を検知する機能
がなく、自己の把持を通知する機能がない場合、一定の
タイムアウト時間を双方で決めておく必要がある。
【0005】マニピュレータが把持している物体を人間
に渡す場合にも上述と同様にマニピュレータは決まった
座標で待ち受け、人間はその対象物を受け取るため自分
から手を伸ばす必要がある。一定の時間の後にハンドは
開放され、受け渡しを終了する。
【0006】このような人とロボットの受け渡し作業に
おける問題を要約すると以下となる。
【0007】(1)受け渡しの座標について人は前もっ
て知ることができないので、マニピュレータが静止した
後に手を出さなくてはならず、受け渡しに時間的なロス
が生じる。
【0008】(2)マニピュレータの把持、解放の時刻
まで、人はマニピュレータの挙動を監視、あるいは物体
を保持し続けなければならない。
【0009】(3)マニピュレータの挙動に関してある
程度の心理的な負荷(恐怖)が予想される。
【0010】そこで、本発明の目的は、上述の問題点を
解消し、より安全で、効果的に物体の受け渡し等を可能
とする情報共有装置、方法および記録媒体を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1の発明は、マニピュレータを予め定
められた3次元空間上の軌跡に沿って移動させる第1制
御手段と、前記マニピュレータの2次元投影画像を示す
テンプレート画像を2次元平面上の前記軌跡に沿って、
投影する投影手段と、該投影手段の投影開始後一定時間
の経過後前記第1制御手段に対して前記マニピュレータ
の移動を指示する第2制御手段とを具えたことを特徴と
する。
【0012】請求項2の発明は、請求項1に記載の情報
共有装置において、前記投影手段は前記テンプレート画
像の移動速度を可変設定可能とすることを特徴とする。
【0013】請求項3の発明は、請求項1に記載の情報
共有装置において、前記テンプレート画像の大きさは可
変設定可能であることを特徴とする。
【0014】請求項4の発明は、マニピュレータが移動
する3次元空間上の軌跡から2次元空間上の軌跡を取得
し、前記マニピュレータの2次元投影画像を示すテンプ
レート画像を前記2次元空間上の軌跡に沿って投影し、
当該投影の開始時点から一定時間後に前記マニピュレー
タの移動を開始させることを特徴とする。
【0015】請求項5の発明は、請求項4に記載の情報
共有方法において、前記テンプレート画像の移動速度を
可変設定可能とすることを特徴とする。
【0016】請求項6の発明は、請求項4に記載の情報
共有方法において、前記テンプレート画像の大きさは可
変設定可能であることを特徴とする。
【0017】請求項7の発明は、コンピュータが実行す
る処理プログラムを記録した記録媒体において、前記プ
ログラムは、マニピュレータが移動する3次元空間上の
軌跡から2次元空間上の軌跡を取得する第1処理手順
と、前記マニピュレータの2次元投影画像を示すテンプ
レート画像を前記2次元空間上の軌跡に沿って投影する
第2処理手順と、当該投影の開始時点から一定時間後に
前記マニピュレータの移動を開始させる第3処理手順と
を具えたことを特徴とする。
【0018】請求項8の発明は、請求項7に記載の記録
媒体において、前記第2処理手順では前記テンプレート
画像の移動速度を可変設定可能とすることを特徴とす
る。
【0019】請求項9の発明は、請求項7に記載の記録
媒体において、前記テンプレート画像の大きさを可変設
定する処理手順をさらに具えたことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を詳細に説明する。
【0021】図1は本発明実施形態のシステム構成およ
び配置を示す。図1において、ワークステーション1
は、マニピュレータ2の動作制御を行うと共に、マニピ
ュレータ(全体、把持する物体を含めてもよい)2の挙
動を示す投影画像(テンプレート画像と称する)をプロ
ジェクター3に送信する。マニピュレータ2はワークス
テーション1の制御に基づき人4との間で物体の受け渡
し作業を行う。マニピュレータ2の形状を模しており、
プロジェクター3から投影されるテンプレート画像は机
5に映し出される。
【0022】ワークステーション1内にはマニピュレー
タ2を動作制御するための制御プログラム、マニピュレ
ータ2の移動軌跡を決定する3次元幾何学モデルデータ
(3次元座標データ等)、画像を投影するための制御プ
ログラムおよび図2に示すシステム制御を司る制御プロ
グラムが格納されている。マニピュレータ制御プログラ
ムおよびプロジェクター制御プログラムは従来からよく
知られてる制御プログラムを使用することができるの
で、詳細な説明を省略する。
【0023】図2のフローチャートを参照して、図1の
システムの動作を説明する。なお、図2に示す処理手順
はワークステーション1が実行可能なプログラム言語の
形態で記載され、ワークステーション1内のたとえば、
ハードディスク記憶装置に保存され、起動の指示に応じ
て、CPUにおいて実行される。
【0024】上記処理手順およびマニピュレータ制御、
プロジェクター制御のためのプログラムを記録媒体、た
とえば、フロッピーディスクやCD−ROMに記録して
おき、ワークステーションにインストールすることが可
能である。
【0025】マニピュレータ2の受け渡し部6の移動軌
跡は、上記幾何学モデルデータから定まるので、机5を
2次元平面と考えると、2次元平面上での移動軌跡は受
け渡し部5に関する幾何学モデルの時系列的な3次元座
標データから簡単に求まる。そこで、ワークステーショ
ン1ではマニピュレータ制御用の幾何学モデルデータか
ら机5に投影する画像の移動軌跡を予め定めた演算式か
ら取得する(図2のステップS10)。また、軌跡上の
各位置で投影すべきフレーム画像を作成する。一番簡単
な方法は、マニピュレータ2の受け渡し部6と同じ2次
元形状を持つテンプレート画像を予めワークステーショ
ン1のハードディスク記憶装置内に記憶しておき、この
テンプレート画像をフレーム(画面)中の所定位置に貼
り付け(ペースト)する。この貼り付け位置は、フレー
ム画像をプロジェクタ3から投影したしたときに、マニ
ピュレータ2の受け渡し部6の2次元投影画像の位置と
対応するように計算により決定される。
【0026】作成された複数のフレーム画像は、上述の
プロジェクター制御プログラムに基づき順次にワークス
テーション1からプロジェクター3に送られる(図2の
ステップS20)。なお、複数のフレーム画像の送信間
隔は、マニピュレータ2の受け渡し部6の移動速度と対
応づけられる。これによりプロジェクター3から投影さ
れるテンプレート画像は机5上を移動しているように操
作者5には見える。
【0027】ワークステーション1は一定時間を計時し
(図2のステップS30のループ処理)、一定時間に達
すると、次にマニピュレータ制御プログラムを起動し、
実際にマニピュレータ2を作動させる(図2のステップ
S40)。操作者4は予め、机5に投影されたテンプレ
ート画像によりマニピュレータ2の移動軌跡、移動速度
がわかるので、所定の場所、タイミングで待機すること
ができる。また、マニピュレータ2の受け渡し部6の2
次元的な移動軌跡も予め判明しているので、心理的な負
担も軽減される。
【0028】以下、ワークステーション1はマニピュレ
ータ2の各種の動作毎にステップS10からステップS
50の処理を繰り返し実行して、マニピュレータ2の受
け渡し部6の投影画像(テンプレート画像)をマニピュ
レータの作動の一定時間前に机5に投影する。
【0029】本実施形態の他に次の例を実施できる。
【0030】1)机5に投影されるテンプレート画像の
大きさは、マニピュレータ6の受け渡し部6の大きさと
ほぼ等しくなることが好ましい。しかしながら、テンプ
レート画像の大きさはプロジェクター3と机5の間の距
離に比例して変化するので、投影する画像の縮小/拡大
機能をプロジェクター制御プログラムあるいは、プロジ
ェクター3自身に持たせるとよい。ソフト的に画像を縮
小する場合はフレームに貼り付けるテンプレート画像を
縮小/拡大すればよい。なお、縮小/拡大率はキーボー
ドやマウスで従来手法でワークステーションに対して指
示する。プロジェクター3側で縮小/拡大する場合には
光学的に縮小/拡大を行う。
【0031】2)縮小/拡大だけでなく、テンプレート
の投影画像の移動速度や最大移動距離をも机5やプロジ
ェクター3の設置位置に応じてキーボード等を介して手
動で可変設定することができる。たとえば、移動速度を
早めるためには、フレーム画像の送信間隔を短縮すれば
よい。最大移動距離を大きくするためにはテンプレート
画像の貼り付け位置を変更すればよい。
【0032】3)上述の実施形態では、投影すべきフレ
ーム画像を作成しながら投影を行っているが、予め投影
すべき複数のフレーム画像、すなわち、動画像を作成し
ておいてもよいことは勿論である。
【0033】4)テンプレート画像の投影を開始してか
ら、マニピュレータ2の作動を開始するまでの時間も操
作者が可変設定できる。この場合には、操作がキーボー
ドから数値の形態で上記時間を入力し、ワークステーシ
ョン1側では入力された時間を計時することになる。
【0034】5)図1の形態ではテンプレートは天井か
ら下に向かって投影されているが、マニピュレータ2の
受け渡し部6が上下に移動する場合には、例えば壁など
水平方向に投影を行えばよいことは言うまでもないであ
ろう。
【0035】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項1、4、
7の発明によれば、操作者は、マニピュレータの作動に
先立って、投影されたテンプレート画像を見ることによ
って、マニピュレータの動く軌跡、物体の受け渡し場所
等を予測できるので、物体の受け渡しに際して、マニピ
ュレータの動作を停止させる必要はなくなり、以って、
受け渡しの処理時間が短縮される。また、操作者は、マ
ニピュレータの動きを予測できるので、心理的負担が軽
くなる。
【0036】請求項2、5、8の発明では、テンプレー
ト画像の投影速度をマニピュレータの特定部(受け渡し
部6)のたとえば移動速度と同じとすることで操作者は
物体の受け渡しタイミングを予測できるので、受け渡し
すべき物体を最初から保持するする必要はない。また、
位置を確認するだけでよい場合はテンプレート画像の移
動速度を速くすることも可能である。
【0037】請求項3、6、9の発明では投影するテン
プレート画像の大きさを可変設定可能とすることで投影
画面や投影手段の設置位置の変更や、調整が容易とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態のシステム構成および配置を示
す構成図である。
【図2】ワークステーション1の実行する処理手順を示
すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ワークステーション 2 マニピュレータ 3 プロジェクター 4 操作者(人) 5 机 6 受け渡し部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 俊夫 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業 技術院電子技術総合研究所内 審査官 平田 信勝 (56)参考文献 特開 平4−300195(JP,A) 特開 平2−218587(JP,A) 脇田優仁、外4名、”プロジェクショ ン機能を用いた人間ロボット共存環境に おける情報共有の研究 第1報 受け渡 し作業の分析”、日本ロボット学会学術 講演会予稿集、平成9年9月12日、Vo l.15th、第1分冊、p.83−84 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/4061 B25J 9/22

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マニピュレータを予め定められた3次元
    空間上の軌跡に沿って移動させる第1制御手段と、 前記マニピュレータの2次元投影画像を示すテンプレー
    ト画像を2次元平面上の前記軌跡に沿って、投影する投
    影手段と、 該投影手段の投影開始後一定時間の経過後前記第1制御
    手段に対して前記マニピュレータの移動を指示する第2
    制御手段とを具えたことを特徴とする情報共有装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の情報共有装置におい
    て、前記投影手段は前記テンプレート画像の移動速度を
    可変設定可能とすることを特徴とする情報共有装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の情報共有装置におい
    て、前記テンプレート画像の大きさは可変設定可能であ
    ることを特徴とする情報共有装置。
  4. 【請求項4】 マニピュレータが移動する3次元空間上
    の軌跡から2次元空間上の軌跡を取得し、 前記マニピュレータの2次元投影画像を示すテンプレー
    ト画像を前記2次元空間上の軌跡に沿って投影し、 当該投影の開始時点から一定時間後に前記マニピュレー
    タの移動を開始させることを特徴とする情報共有方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の情報共有方法におい
    て、前記テンプレート画像の移動速度を可変設定可能と
    することを特徴とする情報共有方法。
  6. 【請求項6】 請求項4に記載の情報共有方法におい
    て、前記テンプレート画像の大きさは可変設定可能であ
    ることを特徴とする情報共有方法。
  7. 【請求項7】 コンピュータが実行する処理プログラム
    を記録した記録媒体において、前記プログラムは、 マニピュレータが移動する3次元空間上の軌跡から2次
    元空間上の軌跡を取得する第1処理手順と、 前記マニピュレータの2次元投影画像を示すテンプレー
    ト画像を前記2次元空間上の軌跡に沿って投影する第2
    処理手順と、 当該投影の開始時点から一定時間後に前記マニピュレー
    タの移動を開始させる第3処理手順とを具えたことを特
    徴とする記録媒体。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の記録媒体において、前
    記第2処理手順では前記テンプレート画像の移動速度を
    可変設定可能とすることを特徴とする記録媒体。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載の記録媒体において、前
    記テンプレート画像の大きさを可変設定する処理手順を
    さらに具えたことを特徴とする記録媒体。
JP9246832A 1997-09-11 1997-09-11 情報共有装置、方法および記録媒体 Expired - Lifetime JP3005715B2 (ja)

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JPH1185237A JPH1185237A (ja) 1999-03-30
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ID=17154364

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7443115B2 (en) * 2002-10-29 2008-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus and method for robot handling control
WO2005015466A1 (ja) * 2003-08-07 2005-02-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 生活支援システム及びその制御用プログラム
JP5133721B2 (ja) * 2008-01-31 2013-01-30 ファナック株式会社 作業分担機能を備えた生産システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
脇田優仁、外4名、"プロジェクション機能を用いた人間ロボット共存環境における情報共有の研究 第1報 受け渡し作業の分析"、日本ロボット学会学術講演会予稿集、平成9年9月12日、Vol.15th、第1分冊、p.83−84

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