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JP7736097B2 - Semi-automatic remote control system and semi-automatic remote control method - Google Patents
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JP7736097B2 - Semi-automatic remote control system and semi-automatic remote control method - Google Patents

Semi-automatic remote control system and semi-automatic remote control method

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JP7736097B2 JP2024016626A JP2024016626A JP7736097B2 JP 7736097 B2 JP7736097 B2 JP 7736097B2 JP 2024016626 A JP2024016626 A JP 2024016626A JP 2024016626 A JP2024016626 A JP 2024016626A JP 7736097 B2 JP7736097 B2 JP 7736097B2
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本開示は、半自動遠隔操作システム及び半自動遠隔操作方法に関する。 This disclosure relates to a semi-automatic remote control system and a semi-automatic remote control method.

従来、産業用ロボットのようなアームロボットを用いた保全作業は、高所でオペレータが近づけないため、直接教示してアームロボットを動作させるようなことはできない。また、作業対象物であるワークの形状又は距離が一定でないため、毎回教示し直す必要があり効率が悪い。そのため、例えば特許文献1に示すように、3Dカメラでワークをスキャニングしてワークの形状を認識し、認識したワークの形状に基づいてアームロボットの動作の軌跡を生成するシステムが提案されている。また、特許文献2に示すように、マスタスレーブ遠隔操作により、マスタ操作装置を直接手動操作してスレーブアームを遠隔操作する手動運転モードと、教示データまたは動作データによってスレーブアームを自動で操作する自動運転モードとを切り替え可能に構成された半自動遠隔操作装置が提案されている。 Traditionally, maintenance work using arm robots, such as industrial robots, has been difficult because they are located at high altitudes and operators cannot approach them, making it impossible to directly teach the arm robot to operate. Furthermore, because the shape or distance of the workpiece, which is the object of the work, is not constant, re-teaching is required each time, which is inefficient. For this reason, as shown in Patent Document 1, for example, a system has been proposed that scans the workpiece with a 3D camera to recognize its shape, and generates a movement trajectory for the arm robot based on the recognized workpiece shape. Furthermore, as shown in Patent Document 2, a semi-automatic remote control device has been proposed that uses master-slave remote control to switch between a manual operation mode in which the master control device is directly operated manually to remotely control the slave arm, and an automatic operation mode in which the slave arm is automatically operated based on teaching data or operation data.

特表2019-513076号公報Special table 2019-513076 publication 特開昭63-283878号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-283878

しかしながら,特許文献1のシステムにおいて、異なる姿勢で何点かの位置を3Dカメラでスキャニングしてワークの形状を認識する必要がある。この場合、3Dカメラの影となる部分をスキャニングできないため軌跡を生成することができない。また、ワークの位置が多少ずれるため、ワークとツールとを接触させる作業において、ワークに接触させすぎてツールが破損したり、離れすぎてしまって作業できなかったりすることが発生する。 However, the system in Patent Document 1 requires that the shape of the workpiece be recognized by scanning several positions with a 3D camera in different orientations. In this case, it is not possible to generate a trajectory because it is not possible to scan areas that are shaded by the 3D camera. Also, because the position of the workpiece is slightly misaligned, when working with a tool that comes into contact with the workpiece, the tool may come into too much contact with the workpiece, causing damage, or it may come too far away, making it impossible to work.

また、特許文献2の装置において、半自動遠隔操作を概念化しているものの、自動運転モード時にあらかじめ記憶された教示データまたは動作データに基づいてスレーブアームを常に一定の対応で動作させる構成であるため、ワークの表面形状に沿った作業軌跡を生成することができない。 Furthermore, although the device in Patent Document 2 conceptualizes semi-automatic remote operation, it is configured to always operate the slave arm in a consistent manner based on pre-stored teaching data or operation data in automatic operation mode, making it impossible to generate a work trajectory that follows the surface shape of the workpiece.

本開示は、上記課題を解決するため、手動運転から自動運転に切り替えるにあたって、自動運転時の作業ツールの作業軌跡を精度よく生成することができる半自動遠隔操作システム及び半自動遠隔操作方法を提供することを目的とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present disclosure aims to provide a semi-automatic remote control system and semi-automatic remote control method that can accurately generate the work trajectory of a work tool during automatic operation when switching from manual operation to automatic operation.

(1)本開示の一実施形態に係る半自動遠隔操作システムは、ワークに対して所定の作業を実施する作業ツールを動かす駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御装置と、作業者が前記作業ツールを手動で遠隔操作する入力を受け付ける操作装置とを備える。前記制御装置は、前記操作装置に入力された前記作業者の手動による前記作業ツールの遠隔操作に応じて前記駆動装置を制御する手動運転モードと、作業軌跡に沿って前記作業ツールを移動させるように前記駆動装置を制御する自動運転モードとを切り替え可能であり、前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークに対して当接したときの前記駆動装置の当接情報を取得し、前記駆動装置の当接情報に基づいて前記作業軌跡を生成する。 (1) A semi-automatic remote operation system according to one embodiment of the present disclosure includes a drive unit that moves a work tool to perform a predetermined task on a workpiece, a control unit that controls the drive unit, and an operation unit that accepts input from an operator to manually remotely operate the work tool. The control unit is switchable between a manual operation mode in which the drive unit is controlled in response to the operator's manual remote operation of the work tool input to the operation unit, and an automatic operation mode in which the drive unit is controlled to move the work tool along a work trajectory. The control unit acquires contact information for the drive unit when a part of the drive unit or a part of the work tool contacts the workpiece, and generates the work trajectory based on the contact information for the drive unit.

(2)上記(1)に記載の半自動遠隔操作システムにおいて、前記操作装置は、スレーブとしての前記駆動装置の動作と連動する操作部を有するマスタであってよい。前記制御装置は、前記手動運転モードにおいて、前記操作部の動作と前記駆動装置の動作とが連動するように前記操作装置を制御し、前記自動運転モードにおいて、前記操作部の動作と前記駆動装置の動作とが連動しないように前記操作装置を制御してよい。 (2) In the semi-automatic remote control system described in (1) above, the operating device may be a master having an operating unit that is linked to the operation of the drive device as a slave. In the manual operation mode, the control device may control the operating device so that the operation of the operating unit and the operation of the drive device are linked, and in the automatic operation mode, the control device may control the operating device so that the operation of the operating unit and the operation of the drive device are not linked.

(3)上記(1)又は(2)に記載の半自動遠隔操作システムにおいて、前記ワークは平面部を含んでよい。前記制御装置は、前記手動運転モードにおいて前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面における前記平面部の上の異なる3箇所以上に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、前記駆動装置の当接情報として検出してよい。 (3) In the semi-automatic remote operation system described in (1) or (2) above, the workpiece may include a flat surface. When a part of the drive device or a part of the work tool comes into contact with three or more different points on the flat surface of the workpiece in the manual operation mode, the control device may detect the surface positions of each of these points as contact information for the drive device.

(4)上記(1)又は(2)に記載の半自動遠隔操作システムにおいて、前記ワークは曲面部を含んでよい。前記制御装置は、前記手動運転モードにおいて前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面における前記曲面部の上の異なる2箇所に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、前記駆動装置の当接情報として検出するとともに、前記自動運転モードにおいて前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面における前記2箇所の周囲の複数の箇所に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、前記駆動装置の当接情報として検出してよい。 (4) In the semi-automatic remote operation system described in (1) or (2) above, the workpiece may include a curved surface. In the manual operation mode, the control device may detect the surface positions of two different points on the curved surface of the workpiece when a part of the drive device or a part of the work tool abuts against each of the points as abutment information for the drive device, and in the automatic operation mode, the control device may detect the surface positions of multiple points surrounding the two points on the workpiece when a part of the drive device or a part of the work tool abuts against each of the points as abutment information for the drive device.

(5)上記(1)から(4)までのいずれか1つに記載の半自動遠隔操作システムにおいて、前記制御装置は、前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面に当接したことを、前記駆動装置からフィードバックされる情報に基づいて判定してよい。 (5) In the semi-automatic remote control system described in any one of (1) to (4) above, the control device may determine that a part of the drive device or a part of the work tool has come into contact with the surface of the workpiece based on information fed back from the drive device.

(6)上記(1)から(5)までのいずれか1つに記載の半自動遠隔操作システムにおいて、前記制御装置は、前記自動運転モードにおいて、前記駆動装置のオフセット量、ピッチ長さ若しくは退避長さ、又は、前記作業ツールの傾き補正値のうち少なくとも1つを設定して前記作業軌跡を生成してよい。 (6) In the semi-automatic remote operation system described in any one of (1) to (5) above, the control device may, in the automatic operation mode, generate the work trajectory by setting at least one of the offset amount, pitch length or retraction length of the drive device, or the tilt correction value of the work tool.

(7)上記(1)から(6)までのいずれか1つに記載の半自動遠隔操作システムにおいて、前記制御装置は、前記自動運転モードにおいて、前記作業ツールの押し付け力を制御するように前記作業軌跡を生成してよい。 (7) In the semi-automatic remote operation system described in any one of (1) to (6) above, the control device may generate the work trajectory in the automatic operation mode so as to control the pressing force of the work tool.

(8)本開示の一実施形態に係る半自動遠隔操作方法は、ワークに対して所定の作業を実施する作業ツールを動かす駆動装置を、作業者の手動による前記作業ツールの遠隔操作に応じて前記ワークの表面に前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が当接するように制御する手動運転工程と、前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークに対して当接したときの前記駆動装置の当接情報を取得し、前記駆動装置の当接情報に基づいて前記作業ツールの作業軌跡を生成する生成工程と、生成した前記作業軌跡に沿って前記作業ツールを移動させるように前記駆動装置を制御する自動運転工程とを含む。 (8) A semi-automatic remote operation method according to one embodiment of the present disclosure includes a manual operation step of controlling a drive device that moves a work tool that performs a predetermined task on a workpiece so that a part of the drive device or a part of the work tool abuts against the surface of the workpiece in response to manual remote operation of the work tool by an operator; a generation step of acquiring abutment information of the drive device when a part of the drive device or a part of the work tool abuts against the workpiece and generating a work trajectory of the work tool based on the abutment information of the drive device; and an automatic operation step of controlling the drive device to move the work tool along the generated work trajectory.

本開示に係る半自動遠隔操作システム及び半自動遠隔操作方法によれば、正確に作業面を特定して作業軌跡が生成される。 The semi-automatic remote control system and semi-automatic remote control method disclosed herein accurately identify the work surface and generate a work trajectory.

本開示の第1実施形態に係る半自動遠隔操作システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a semi-automatic remote control system according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第1実施形態に係る半自動遠隔操作方法の手順例を示すフローチャートである。1 is a flowchart illustrating an example procedure of a semi-automatic remote control method according to the first embodiment of the present disclosure. 駆動装置の土台座標系の原点とワークの作業平面との関係を示す図である。10 is a diagram showing the relationship between the origin of the base coordinate system of the drive device and the work plane of the workpiece. FIG. 仮想作業平面において生成した作業軌跡の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a work trajectory generated on a virtual work plane. 作業平面上の当接位置の座標の算出方法を説明する図である。10A and 10B are diagrams illustrating a method for calculating the coordinates of a contact position on a work plane. 作業軌跡に含まれる各点の座標の算出方法を説明する図である。10A and 10B are diagrams illustrating a method for calculating the coordinates of each point included in a work trajectory. 本開示の第2実施形態に係る半自動遠隔操作システムの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a semi-automatic remote control system according to a second embodiment of the present disclosure. 本開示の第2実施形態に係る半自動遠隔操作方法の手順例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example procedure of a semi-automatic remote control method according to a second embodiment of the present disclosure. ワークの円筒座標系の算出方法を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a method for calculating a cylindrical coordinate system of a workpiece. 図9Aの円筒の切断面を示す図である。FIG. 9B shows a cross section of the cylinder of FIG. 9A. 円筒座標系から作業曲面を特定する方法を説明する斜視図である。FIG. 10 is a perspective view illustrating a method for identifying a working surface from a cylindrical coordinate system. 図10Aの、円筒の中心軸に直交する断面図である。10B is a cross-sectional view of FIG. 10A taken perpendicular to the central axis of the cylinder. 図10Aの正面図である。FIG. 10B is a front view of FIG. 10A. 作業曲面において生成した作業軌跡の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a work trajectory generated on a work surface. 図11Aの、円筒の中心軸に直交する断面図である。11B is a cross-sectional view of FIG. 11A taken perpendicular to the central axis of the cylinder. 図11Aの正面図である。FIG. 11B is a front view of FIG. 11A. 押し付け力を設定した作業で作業平面上に描いた線の一例を示す図である。10A and 10B are diagrams showing an example of a line drawn on a work plane in a work in which a pressing force is set. 押し付け力を設定しない作業で作業平面上に描いた線の一例を示す図である。10A and 10B are diagrams illustrating an example of a line drawn on a work plane in a task in which a pressing force is not set. 押し付け力を設定した作業で作業曲面上に描いた線の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a line drawn on a curved work surface in a work in which a pressing force is set. 押し付け力を設定しない作業で作業曲面上に描いた線の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a line drawn on a curved work surface in a work in which a pressing force is not set.

(第1実施形態)
以下、本開示の第1実施形態が説明される。本開示は、高所若しくは難所、又は、高温環境若しくは粉塵環境等の、アクセスが困難な建築物又は構造物のエリアで保全作業を行うために、手動運転での遠隔操作と自動運転とを組み合わせることで、作業能率向上及び正確な作業の実施を可能にする。すなわち、上記のようなエリアの場合、作業対象物であるワークの形状又は距離が一定でないため、作業の全てを自動運転で行うことは困難である。一方で、手動運転で遠隔作業する場合、ワークの形状又は距離に合わせて作業を行うことができるが、カメラワーク又は通信遅延により手作業の感覚とは異なるため、相当な習熟が必要であるとともに細かい作業は難しい。このため、本開示は、必要に応じて手動運転と自動運転とを切り替え可能にする。なお、本開示において、「半自動」は、手動運転(手動運転モード)と自動運転(自動運転モード)とが切り替え可能となっていることを意味する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present disclosure is described below. The present disclosure enables improved work efficiency and accurate work by combining manual remote operation and automated driving to perform maintenance work in difficult-to-access areas of buildings or structures, such as high or difficult locations, or areas with high temperatures or dusty environments. In other words, in areas such as these, the shape or distance of the workpiece, the target object, is not constant, making it difficult to perform all work using automated driving. On the other hand, when performing remote work using manual driving, work can be performed according to the shape or distance of the workpiece, but camera work or communication delays make the experience different from manual work, requiring considerable skill and making detailed work difficult. Therefore, the present disclosure enables switching between manual and automated driving as needed. In this disclosure, "semi-automatic" refers to the ability to switch between manual driving (manual driving mode) and automated driving (automatic driving mode).

以下、本開示の第1実施形態に係る半自動遠隔操作システム1(図1等参照)及び半自動遠隔操作方法が図面に基づいて説明される。各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の第1実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための装置又は方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本開示の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 A semi-automatic remote control system 1 (see FIG. 1, etc.) and a semi-automatic remote control method according to a first embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. The drawings are schematic and may differ from the actual product. Furthermore, the first embodiment below exemplifies an apparatus or method for embodying the technical concept of the present disclosure, and is not intended to limit the configuration to that described below. In other words, the technical concept of the present disclosure can be modified in various ways within the technical scope set forth in the claims.

<半自動遠隔操作システム1の構成例>
図1に示されるように、本開示の第1実施形態に係る半自動遠隔操作システム1は、操作装置10と、駆動装置20と、制御装置30とを備える。駆動装置20は、作業ツール5を取付可能に構成される。半自動遠隔操作システム1は、駆動装置20を遠隔操作して、ワーク7に対して作業ツール5を用いた所定の作業を実行できるように構成される。ワーク7は、例えば作業対象物としての構造物であってよい。第1実施形態において、ワーク7は平面部を含む。
<Configuration example of semi-automatic remote operation system 1>
As shown in FIG. 1 , a semi-automatic remote operation system 1 according to a first embodiment of the present disclosure includes an operation device 10, a drive device 20, and a control device 30. The drive device 20 is configured to be able to attach a work tool 5. The semi-automatic remote operation system 1 is configured to be able to remotely control the drive device 20 to perform a predetermined task using the work tool 5 on a workpiece 7. The workpiece 7 may be, for example, a structure serving as a work target. In the first embodiment, the workpiece 7 includes a flat portion.

本開示に係る半自動遠隔操作システム1において、駆動装置20は、多軸ロボットとして構成される。駆動装置20としての多軸ロボットは、いわゆるバイラテラル制御によるマスタスレーブシステムとして構成されるとする。多軸ロボットは、マスタ操作装置としての操作装置10に入力された操作に応じて、操作装置10から離れて位置するスレーブ操作装置としての駆動装置20の動作を制御するように構成されることによって作業ツール5の遠隔操作を実現する。 In the semi-automatic remote operation system 1 according to the present disclosure, the drive unit 20 is configured as a multi-axis robot. The multi-axis robot as the drive unit 20 is configured as a master-slave system using so-called bilateral control. The multi-axis robot is configured to control the operation of the drive unit 20, which serves as a slave operation device located remotely from the operation device 10, in response to operations input to the operation device 10, which serves as a master operation device, thereby realizing remote operation of the work tool 5.

半自動遠隔操作システム1は、駆動装置20若しくは作業ツール5又はワーク7の位置を作業者が遠隔で監視するための遠隔カメラ等を更に備えてもよい。 The semi-automatic remote operation system 1 may further include a remote camera or the like that allows an operator to remotely monitor the position of the drive unit 20, work tool 5, or workpiece 7.

以下、半自動遠隔操作システム1の構成例及び動作例が説明される。 Below, an example configuration and operation of the semi-automatic remote control system 1 is described.

駆動装置20は、ロボットアーム22を備える。ロボットアーム22は、多軸ロボットの少なくとも一部のアームであってよい。多軸ロボットは、一例として6つの軸(回転軸)を備え、6軸方向に自由度を有する垂直多関節型のアームロボットであってよい。回転軸は、多軸ロボットの先端から順番に、T軸、B軸、R軸、U軸、L軸及びS軸と称されてよい。多軸ロボットは、少なくとも3軸方向の移動自由度を有するように構成されてよい。多軸ロボットは、操作装置10によって遠隔操作されるように構成される装置である限り、アームに限られず、種々の構造又は形状を有する装置に置き換えられてよい。多軸ロボットは、垂直多関節型のアームロボットに限らず、任意の構造・形状であってよい。駆動装置20は、高所作業車のブームの先端にある移動台に搭載されていてもよい。 The drive unit 20 includes a robot arm 22. The robot arm 22 may be at least a part of the arm of a multi-axis robot. For example, the multi-axis robot may be a vertically articulated arm robot with six axes (rotation axes) and degrees of freedom in six directions. The rotation axes may be referred to as the T-axis, B-axis, R-axis, U-axis, L-axis, and S-axis, in order from the tip of the multi-axis robot. The multi-axis robot may be configured to have degrees of freedom of movement in at least three directions. The multi-axis robot is not limited to an arm, and may be replaced with devices of various structures or shapes, as long as it is configured to be remotely controlled by the operation device 10. The multi-axis robot is not limited to a vertically articulated arm robot, and may have any structure or shape. The drive unit 20 may be mounted on a mobile platform at the tip of the boom of an aerial work platform.

駆動装置20に取り付けられている作業ツール5は、例えば高所作業で使われる加工用グラインダー、塗装用ノズル、塗装用ローラー、塗装用刷毛、洗浄用ノズル、又は検査用プローブ等を含んでよい。作業ツール5で実行する所定の作業は、加工、塗装、洗浄、又は検査等を含んでよい。ワーク7は、橋梁の桁下構造等の鋼構造物を含んでよい。 The work tool 5 attached to the drive unit 20 may include, for example, a processing grinder used in high-altitude work, a paint nozzle, a paint roller, a paint brush, a cleaning nozzle, or an inspection probe. The specified work performed by the work tool 5 may include processing, painting, cleaning, or inspection. The workpiece 7 may include a steel structure such as a bridge girder structure.

操作装置10は、操作部12を備える。操作装置10がマスタ操作装置としての機能を有する場合、操作部12は、駆動装置20としての多軸ロボットのロボットアーム22を動かす軸と同じ軸で操作を入力できる操作軸として構成される。操作装置10は、一例として、駆動装置20と同じ垂直多関節型のアームロボットであってよい。操作軸は、一例として、駆動装置20のロボットアーム22と同じロボットアームであってよい。操作装置10の操作軸と駆動装置20のロボットアーム22とを同一形状とすることで、マスタスレーブシステムが比較的容易に構成される。しかし、操作装置10の操作軸と駆動装置20のロボットアーム22とは、必ずしも相似形でなくてもよいし、同じ自由度を有しなくてもよい。操作部12は、操作軸に限られず、ジョグシャトルのような回転型コントローラとして構成されてもよいし、他の種々の形態のコントローラとして構成されてもよい。操作部12は、これらの例に限られず種々の態様で構成されてよい。操作装置10は、駆動装置20から離れた高所作業車の操作室等に配置されてよい。操作装置10と駆動装置20とは、ケーブル又は無線で繋がっている。 The operating device 10 includes an operating unit 12. When the operating device 10 functions as a master operating device, the operating unit 12 is configured as an operating axis that can input operations along the same axis as the axis that moves the robot arm 22 of the multi-axis robot that serves as the driving device 20. The operating device 10 may, for example, be a vertically articulated arm robot similar to the driving device 20. For example, the operating axis may be the same robot arm as the robot arm 22 of the driving device 20. By making the operating axis of the operating device 10 and the robot arm 22 of the driving device 20 identical in shape, a master-slave system can be constructed relatively easily. However, the operating axis of the operating device 10 and the robot arm 22 of the driving device 20 do not necessarily have to be similar in shape or have the same degrees of freedom. The operating unit 12 is not limited to an operating axis and may be configured as a rotary controller such as a jog shuttle, or as various other types of controllers. The operating unit 12 is not limited to these examples and may be configured in various ways. The operation device 10 may be placed in an operation room of the aerial work vehicle, etc., away from the drive device 20. The operation device 10 and drive device 20 are connected by cable or wirelessly.

制御装置30は、手動運転モードと自動運転モードとを切り替え可能に構成される。手動運転モードは、操作装置10の操作部12に入力された操作に応じて駆動装置20を動作させるモードである。自動運転モードは、操作装置10に操作が入力されたかにかかわらず、所定の軌跡に沿って作業ツール5を移動させるように駆動装置20の動作を自動で制御するモードである。言い換えれば、制御装置30は、手動運転モードにおいて、操作装置10の操作部12の動作と駆動装置20の動作とが連動するように操作装置10及び駆動装置20を制御する。制御装置30は、自動運転モードにおいて、操作装置10の操作部12の動作と駆動装置20の動作とが連動しないように操作装置10及び駆動装置20を制御する。作業ツール5に作業を実施させるために動かす所定の軌跡は、作業軌跡とも称される。 The control device 30 is configured to be switchable between a manual operation mode and an automatic operation mode. The manual operation mode is a mode in which the drive device 20 is operated in response to operations input to the operation unit 12 of the operation device 10. The automatic operation mode is a mode in which the operation of the drive device 20 is automatically controlled to move the work tool 5 along a predetermined trajectory, regardless of whether operations are input to the operation device 10. In other words, in the manual operation mode, the control device 30 controls the operation device 10 and the drive device 20 so that the operation of the operation unit 12 of the operation device 10 and the operation of the drive device 20 are linked. In the automatic operation mode, the control device 30 controls the operation device 10 and the drive device 20 so that the operation of the operation unit 12 of the operation device 10 and the operation of the drive device 20 are not linked. The predetermined trajectory along which the work tool 5 is moved to perform work is also referred to as a work trajectory.

制御装置30は、手動運転モードにおいて、操作部12における操作入力に応じて駆動装置20のロボットアーム22を動作させる。制御装置30は、操作装置10及び駆動装置20と通信可能に接続される。制御装置30と、操作装置10又は駆動装置20とは、無線で通信可能に接続されてもよい。制御装置30は、操作部12に入力された操作に応じて駆動装置20の動作を制御するとともに、駆動装置20が受ける反力を操作部12にフィードバックする。言い換えれば、制御装置30は、操作装置10を制御するとともに、駆動装置20のロボットアーム22の位置又は角度とロボットアーム22に加わる反力とを操作装置10の操作軸へフィードバックする。具体的に、ロボットアーム22の角度から軌道計算されるロボットアーム22の各部の位置と、ロボットアーム22に作用する反力とを、バイラテラル制御で双方向に伝達可能となっている。ロボットアーム22の形式が多関節ロボットである場合、各関節に設けられた駆動モータのトルクが反力として操作装置10の操作軸に伝達されるように構成されてよい。 In manual operation mode, the control device 30 operates the robot arm 22 of the drive device 20 in response to operation input via the operation unit 12. The control device 30 is communicatively connected to the operation device 10 and the drive device 20. The control device 30 may be communicatively connected to the operation device 10 or the drive device 20 wirelessly. The control device 30 controls the operation of the drive device 20 in response to operations input via the operation unit 12, and feeds back the reaction force received by the drive device 20 to the operation unit 12. In other words, the control device 30 controls the operation device 10, and also feeds back the position or angle of the robot arm 22 of the drive device 20 and the reaction force acting on the robot arm 22 to the operation axis of the operation device 10. Specifically, the positions of each part of the robot arm 22, the trajectory of which is calculated from the angle of the robot arm 22, and the reaction force acting on the robot arm 22 can be transmitted bidirectionally via bilateral control. If the robot arm 22 is a multi-joint robot, it may be configured so that the torque of the drive motors provided at each joint is transmitted as a reaction force to the operating shaft of the operating device 10.

制御装置30は、半自動遠隔操作システム1の各部を制御及び管理できるように、例えばCPU(Central Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)等の少なくとも1つのプロセッサを含んで構成されてよい。制御装置30は、1つのプロセッサで構成されてよいし、複数のプロセッサで構成されてよい。制御装置30を構成するプロセッサは、後述する記憶部に格納されたプログラムを読み込んで実行することによって、半自動遠隔操作システム1の各構成部を制御及び管理してよい。 The control device 30 may be configured to include at least one processor, such as a CPU (Central Processing Unit) or GPU (Graphics Processing Unit), so that it can control and manage each component of the semi-automatic remote operation system 1. The control device 30 may be configured with one processor or multiple processors. The processor that makes up the control device 30 may control and manage each component of the semi-automatic remote operation system 1 by reading and executing programs stored in the storage unit, which will be described later.

制御装置30は、記憶部を備えてよい。記憶部は、各種の情報又はデータ等を格納する。記憶部は、例えば制御装置30において実行されるプログラム、又は、制御装置30において実行される処理で用いられるデータ若しくは処理の結果等を格納してよい。また、記憶部は、制御装置30のワークメモリとして機能してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等を含んで構成されてよいがこれに限定されない。例えば、記憶部は、制御装置30として用いられるプロセッサの内部メモリとして構成されてもよいし、制御装置30からアクセス可能なハードディスクドライブ(HDD)として構成されてもよい。記憶部は、非一時的な読み取り可能媒体として構成されてもよい。記憶部は、制御装置30と一体に構成されてもよいし、制御装置30と別体として構成されてもよい。 The control device 30 may include a memory unit. The memory unit stores various types of information or data. The memory unit may store, for example, programs executed by the control device 30, or data or processing results used in processing executed by the control device 30. The memory unit may also function as work memory for the control device 30. The memory unit may be configured to include, for example, semiconductor memory, but is not limited to this. For example, the memory unit may be configured as internal memory of a processor used as the control device 30, or as a hard disk drive (HDD) accessible from the control device 30. The memory unit may be configured as a non-transitory readable medium. The memory unit may be configured as an integral part of the control device 30, or as a separate entity from the control device 30.

制御装置30は、通信部を備えてよい。通信部は、有線又は無線によって半自動遠隔操作システム1の操作装置10又は駆動装置20等の各構成部と通信するための通信インタフェースを含んで構成されてよい。通信インタフェースは、ネットワークを介して他の装置と通信可能に構成されてよい。通信部は、半自動遠隔操作システム1の各構成部との間でデータを入出力する入出力ポートを含んで構成されてよい。通信部は、半自動遠隔操作システム1の各構成部との間で必要なデータ及び信号を送受信する。通信部は、有線通信規格に基づいて通信してよいし、無線通信規格に基づいて通信してもよい。例えば無線通信規格は3G、4G又は5G等のセルラーフォンの通信規格を含んでよい。また、例えば無線通信規格は、IEEE802.11及びBluetooth(登録商標)等を含んでよい。通信部は、これらの通信規格の1つ又は複数をサポートしてよい。通信部は、これらの例に限られず、種々の規格に基づいて他の装置と通信したりデータを入出力したりしてよい。 The control device 30 may be equipped with a communication unit. The communication unit may include a communication interface for communicating with each component of the semi-automatic remote control system 1, such as the operation device 10 or drive device 20, via a wired or wireless connection. The communication interface may be configured to be able to communicate with other devices via a network. The communication unit may include an input/output port for inputting and outputting data to and from each component of the semi-automatic remote control system 1. The communication unit transmits and receives necessary data and signals to and from each component of the semi-automatic remote control system 1. The communication unit may communicate based on a wired communication standard or a wireless communication standard. For example, the wireless communication standard may include cellular phone communication standards such as 3G, 4G, or 5G. Furthermore, for example, the wireless communication standard may include IEEE 802.11, Bluetooth (registered trademark), etc. The communication unit may support one or more of these communication standards. The communication unit is not limited to these examples and may communicate with other devices or input/output data based on various standards.

<半自動遠隔操作システム1の動作例>
第1実施形態に係る半自動遠隔操作システム1において、制御装置30は、手動運転モードと自動運転モードとを切り替える半自動遠隔操作方法を実行することによって、駆動装置20に取り付けた作業ツール5を用いた所定の作業を自動で実施できる。制御装置30は、図2に例示されるフローチャートの手順を含む半自動遠隔操作方法を実行してよい。半自動遠隔操作方法は、制御装置30等に含まれるプロセッサに実行させる半自動遠隔操作プログラムとして実現されてもよい。半自動遠隔操作プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
<Example of operation of semi-automatic remote control system 1>
In the semi-automatic remote operation system 1 according to the first embodiment, the control device 30 executes a semi-automatic remote operation method that switches between a manual operation mode and an automatic operation mode, thereby automatically performing a predetermined task using the work tool 5 attached to the drive device 20. The control device 30 may execute the semi-automatic remote operation method including the steps of the flowchart illustrated in FIG. 2. The semi-automatic remote operation method may be realized as a semi-automatic remote operation program executed by a processor included in the control device 30 or the like. The semi-automatic remote operation program may be stored in a non-transitory computer-readable medium.

制御装置30は、手動運転モードとして、操作装置10の操作部12に対して作業者が入力した手動の遠隔操作に応じて駆動装置20を制御し、作業ツール5を移動させる(ステップS1)。具体的に、作業者は、操作装置10の操作軸の先端を操作する。制御装置30は、操作軸の先端の動きに応じて、駆動装置20のロボットアーム22の先端に取り付けられた作業ツール5を移動させる。 In manual operation mode, the control device 30 controls the drive device 20 in response to manual remote control input by the operator via the operation unit 12 of the operation device 10, and moves the work tool 5 (step S1). Specifically, the operator operates the tip of the operating shaft of the operation device 10. The control device 30 moves the work tool 5 attached to the tip of the robot arm 22 of the drive device 20 in response to the movement of the tip of the operating shaft.

制御装置30は、作業者による手動の遠隔操作に応じて、作業ツール5の一部又は駆動装置20のロボットアーム22の一部をワーク7の任意の位置に当接させる(ステップS2)。制御装置30は、作業ツール5の一部又は駆動装置20のロボットアーム22の一部がワーク7に当接した位置を、ワーク7の表面位置として記録する(ステップS3)。制御装置30は、作業ツール5の一部又はロボットアーム22の一部がワーク7の表面に当接したかを、駆動装置20から操作装置10へフィードバックされる反力に基づいて判定する。例えば、制御装置30は、駆動装置20の反力を操作装置10の操作軸で検知した作業者が手動にてスイッチを押したときの、ワークに当接した作業ツール5又はロボットアーム22の一部の位置をワーク7の表面位置として記録してよい。制御装置30は、駆動装置20からの反力に閾値を設け、反力が閾値以上になった場合にワークに当接した作業ツール5又はロボットアーム22の一部の位置をワーク7の表面位置として自動で記録してよい。制御装置30は、作業ツール5又はロボットアーム22の一部がワーク7に当接したときの位置を当接情報として記録してよい。つまり、当接情報は、作業ツール5又はロボットアーム22の一部がワーク7に当接した時の当接位置の情報を含んでよい。 In response to manual remote control by the operator, the control device 30 causes a portion of the work tool 5 or a portion of the robot arm 22 of the drive device 20 to abut any position on the workpiece 7 (step S2). The control device 30 records the position at which the portion of the work tool 5 or the portion of the robot arm 22 of the drive device 20 abuts the workpiece 7 as the surface position of the workpiece 7 (step S3). The control device 30 determines whether the portion of the work tool 5 or the portion of the robot arm 22 has abutted the surface of the workpiece 7 based on the reaction force fed back from the drive device 20 to the operation device 10. For example, the control device 30 may record the position of the portion of the work tool 5 or the robot arm 22 abutting the workpiece as the surface position of the workpiece 7 when the operator, having detected the reaction force of the drive device 20 via the operation axis of the operation device 10, manually presses a switch. The control device 30 may set a threshold for the reaction force from the drive device 20, and automatically record the position of the portion of the work tool 5 or the robot arm 22 abutting the workpiece as the surface position of the workpiece 7 when the reaction force exceeds the threshold. The control device 30 may record the position when part of the work tool 5 or robot arm 22 comes into contact with the workpiece 7 as contact information. In other words, the contact information may include information about the contact position when part of the work tool 5 or robot arm 22 comes into contact with the workpiece 7.

制御装置30は、記録したワーク7の表面位置によってワーク7の作業平面を特定可能であるか判定する(ステップS4)。具体的に、制御装置30は、ワーク7の表面位置を1箇所又は2箇所で記録し、かつ、その位置におけるワーク7の表面の法線方向を特定できる情報を取得した場合に、ワーク7の作業平面を特定できる。ワーク7の表面の法線方向を特定できる情報は、例えば、ワーク7に作業ツール5等が当接したときに受けた反力の方向を含んでよい。制御装置30は、ワーク7の表面位置を3箇所以上で記録した場合にワーク7の作業平面を特定できる。当接情報は、ワーク7の表面位置における法線方向を特定できる情報を含んでよい。 The control device 30 determines whether the work plane of the workpiece 7 can be identified from the recorded surface position of the workpiece 7 (step S4). Specifically, the control device 30 can identify the work plane of the workpiece 7 when it records the surface position of the workpiece 7 at one or two locations and acquires information that can identify the normal direction of the surface of the workpiece 7 at that location. Information that can identify the normal direction of the surface of the workpiece 7 may include, for example, the direction of the reaction force received when the work tool 5 or the like contacts the workpiece 7. The control device 30 can identify the work plane of the workpiece 7 when it records the surface position of the workpiece 7 at three or more locations. The contact information may include information that can identify the normal direction at the surface position of the workpiece 7.

制御装置30は、ワーク7の作業平面を特定できない場合(ステップS4:NO)、ステップS1の手順に戻って、ワーク7の他の位置に作業ツール5の一部又はロボットアーム22の一部を当接させてワーク7の表面位置を記録する動作を繰り返す。第1実施形態において、制御装置30は、図3に例示されるように、ワーク7の表面に位置する、点A、点B及び点Cの3か所の位置を、ワーク7の表面位置として記録する。図3において、点Pはワーク7の表面上の点ではなく、ワーク7の表面以外の任意の点である。点Pは、作業ツール5又はロボットアーム22が退避する位置に対応する。点Oは、駆動装置20がロボットアーム22を制御するときの土台座標系の原点を表す。 If the control device 30 cannot identify the work plane of the workpiece 7 (step S4: NO), it returns to step S1 and repeats the operation of abutting part of the work tool 5 or part of the robot arm 22 at another position on the workpiece 7 to record the surface position of the workpiece 7. In the first embodiment, as illustrated in Figure 3, the control device 30 records three positions, points A, B, and C, located on the surface of the workpiece 7 as the surface position of the workpiece 7. In Figure 3, point P is not a point on the surface of the workpiece 7, but an arbitrary point other than the surface of the workpiece 7. Point P corresponds to the position to which the work tool 5 or robot arm 22 is retracted. Point O represents the origin of the base coordinate system when the drive device 20 controls the robot arm 22.

制御装置30は、ワーク7の作業平面を特定可能である場合(ステップS4:YES)、ワーク7の作業平面を特定し、作業平面上の作業軌跡を生成する(ステップS5)。制御装置30は、図4に例示されるように、点A、点B及び点Cを通るワーク7の作業平面を特定し、ワーク7の作業平面に対してOFで表されるオフセット量だけ離れて位置する仮想作業平面7Vを算出してよい。制御装置30は、仮想作業平面7Vの上に、作業軌跡8を生成してよい。具体的に、制御装置30は、以下の手順で作業軌跡8を生成してよい。 If the control device 30 is able to identify the work plane of the workpiece 7 (step S4: YES), it identifies the work plane of the workpiece 7 and generates a work trajectory on the work plane (step S5). As illustrated in FIG. 4, the control device 30 may identify the work plane of the workpiece 7 that passes through points A, B, and C, and calculate a virtual work plane 7V that is positioned an offset amount represented by OF from the work plane of the workpiece 7. The control device 30 may generate a work trajectory 8 on the virtual work plane 7V. Specifically, the control device 30 may generate the work trajectory 8 using the following procedure.

(0)制御装置30は、図3に示されるように、駆動装置20の土台座標系の原点Oと点Aとの間の任意の点を、点Pとして作成する。 (0) As shown in Figure 3, the control device 30 creates an arbitrary point between the origin O and point A of the base coordinate system of the drive device 20 as point P.

(1)制御装置30は、作業ツール5又はロボットアーム22の一部とワーク7との当接位置である点A、点B及び点Cの位置に基づいてワーク7の作業平面を算出する。 (1) The control device 30 calculates the work plane of the workpiece 7 based on the positions of points A, B, and C, which are the contact positions between the work tool 5 or part of the robot arm 22 and the workpiece 7.

(2)制御装置30は、算出した作業平面からオフセット量(OF)だけオフセットした仮想作業平面7Vを生成する。制御装置30は、点P、点A、点B及び点Cをそれぞれオフセット量(OF)だけオフセットした点P’、点A’、点B’及び点C’を生成する。制御装置30は、仮想作業平面7Vの中で点A’と点B’とを結ぶ線をX軸に設定し、仮想作業平面7Vの法線をZ軸に設定し、X軸及びZ軸に直交する線をY軸に設定する。 (2) The control device 30 generates a virtual work plane 7V offset by the offset amount (OF) from the calculated work plane. The control device 30 generates points P', A', B', and C' by offsetting points P, A, B, and C by the offset amount (OF), respectively. The control device 30 sets the line connecting points A' and B' in the virtual work plane 7V as the X-axis, sets the normal to the virtual work plane 7V as the Z-axis, and sets the line perpendicular to the X-axis and Z-axis as the Y-axis.

(3)制御装置30は、点P’から点A’に移動する線を作業軌跡8の一部として生成する。 (3) The control device 30 generates a line moving from point P' to point A' as part of the work trajectory 8.

(4)制御装置30は、点A’からX軸に沿って点C’のX座標まで延びる線を作業軌跡8の一部として生成する。 (4) The control device 30 generates a line extending from point A' along the X axis to the X coordinate of point C' as part of the work trajectory 8.

(5)制御装置30は、Z軸に沿って退避長さ(H)だけ点P’側へ延びる線を作業軌跡8の一部として生成する。退避長さ(H)は、あらかじめ指定されている値であるとする。 (5) The control device 30 generates a line extending along the Z axis toward point P' by the retraction length (H) as part of the work trajectory 8. The retraction length (H) is assumed to be a pre-specified value.

(6)制御装置30は、Y軸に沿ってピッチ長さ(L)だけ点C’側へ延びる線を作業軌跡8の一部として生成する。ピッチ長さ(L)は、あらかじめ指定されている値であるとする。 (6) The control device 30 generates a line extending along the Y axis by the pitch length (L) toward point C' as part of the work trajectory 8. The pitch length (L) is assumed to be a pre-specified value.

(7)制御装置30は、Z軸に沿って退避長さ(H)だけ点A’側へ延びる線を作業軌跡8の一部として生成する。 (7) The control device 30 generates a line extending along the Z axis toward point A' by the retraction length (H) as part of the work trajectory 8.

(8)制御装置30は、X軸に沿って点A’のX座標まで延びる線を作業軌跡8の一部として生成する。 (8) The control device 30 generates a line extending along the X axis to the X coordinate of point A' as part of the work trajectory 8.

(9)制御装置30は、作業軌跡8のY座標が点C’のY座標を超えるまで、上述の(4)から(8)までの作業軌跡8の生成手順を繰り返し、作業軌跡8を生成する。 (9) The control device 30 repeats the above-described steps (4) to (8) for generating the work trajectory 8 until the Y coordinate of the work trajectory 8 exceeds the Y coordinate of point C', thereby generating the work trajectory 8.

(10)制御装置30は、点C’のY座標かつ点C’のX座標に作業軌跡8が到達したときに、点C’(到達点)から点Eへ延びる線を作業軌跡8の一部として生成する。点Eは、作業者が指定する任意の安全な退避位置であるとする。制御装置30は、作業軌跡8が点C’のY座標かつ点A’等の他点のX座標(点C’のX座標と異なるX座標)で終了した場合、作業軌跡8の到達点から点Eへ延びる線を作業軌跡8の一部として生成する。 (10) When the work trajectory 8 reaches the Y coordinate of point C' and the X coordinate of point C', the control device 30 generates a line extending from point C' (arrival point) to point E as part of the work trajectory 8. Point E is an arbitrary safe evacuation position designated by the worker. When the work trajectory 8 ends at the Y coordinate of point C' and the X coordinate of another point such as point A' (an X coordinate different from the X coordinate of point C'), the control device 30 generates a line extending from the arrival point of the work trajectory 8 to point E as part of the work trajectory 8.

制御装置30は、以上述べてきた(0)から(10)までの手順例を実行することによって、作業軌跡8を生成できる。 The control device 30 can generate the work trajectory 8 by executing the example procedures (0) to (10) described above.

制御装置30は、上述した手順(1)においてワーク7の作業平面を算出する際に、具体的に以下の演算を行ってよい。制御装置30は、駆動装置20の土台座標系の原点Oから点A、点B及び点CのそれぞれのベクトルOA→、OB→、OC→を算出してよい。ここで、記号の後ろに付した「→」は、各記号がベクトルであることを表す。制御装置30は、OA→とOB→とに基づいて、AB→を算出する。制御装置30は、OA→とOC→とに基づいて、AC→を算出する。制御装置30は、点Aと点Bとを結ぶ線に沿ってX軸を設定し、X軸方向を示す単位ベクトルe→を、AB→を正規化した(AB→)/|AB→|として算出する。制御装置30は、AB→及びAC→の両方に直交する線に沿ってZ軸を設定し、Z軸方向を示す単位ベクトルe→を、AB→とAC→との外積を正規化した{(AB→)×(AC→)}/|(AB→)×(AC→)|として算出する。制御装置30は、X軸及びZ軸の両方に直交する線に沿ってY軸を設定し、Y軸方向を示す単位ベクトルe→を、e→とe→との外積を正規化した{(e→)×(e→)}/|(e→)×(e→)|として算出する。 Specifically, the control device 30 may perform the following calculations when calculating the work plane of the workpiece 7 in the above-described procedure (1). The control device 30 may calculate vectors OA→, OB→, and OC→ from the origin O of the base coordinate system of the drive device 20 to points A, B, and C, respectively. Here, the "→" added after a symbol indicates that each symbol is a vector. The control device 30 calculates AB→ based on OA→ and OB→. The control device 30 calculates AC→ based on OA→ and OC→. The control device 30 sets the X-axis along the line connecting points A and B, and calculates the unit vector e x → indicating the X-axis direction as (AB→)/|AB→|, which is obtained by normalizing AB→. The control device 30 sets the Z-axis along a line perpendicular to both AB→ and AC→, and calculates the unit vector e z → indicating the Z-axis direction as {(AB→)×(AC→)}/|(AB→)×(AC→)|, which is the normalized cross product of AB→ and AC→. The control device 30 sets the Y-axis along a line perpendicular to both the X-axis and Z-axis, and calculates the unit vector e y → indicating the Y-axis direction as {( e x →)×(e z →)}/|(e x →)×(e z →)|, which is the normalized cross product of e x → and e z →.

ワーク7の作業平面において、図5に例示されるように、点Aを原点として、点B及び点Cの座標が算出される。点A、点B及び点Cはワーク7の作業平面の上に位置する。したがって、点A、点B及び点CのZ座標は0である。直線ACとX軸との角度がθで表される場合、点CのX座標Cxは、|AC|×cosθで算出される。点CのY座標Cyは、|AC|×sinθで算出される。点BがX軸の上に位置する場合、点BのY座標Byは0である。点BのX座標Bxは、|AB|で算出される。制御装置30は、点Aと点Cとを対角線とする矩形の範囲で作業軌跡8を生成する。つまり、作業軌跡8が生成される範囲は、0≦X≦Cxかつ0≦Y≦Cyで特定される。 As illustrated in FIG. 5, on the work plane of the workpiece 7, the coordinates of points B and C are calculated with point A as the origin. Points A, B, and C are located on the work plane of the workpiece 7. Therefore, the Z coordinates of points A, B, and C are 0. When the angle between line AC and the X axis is represented by θ, the X coordinate Cx of point C is calculated as |AC| × cos θ. The Y coordinate Cy of point C is calculated as |AC| × sin θ. When point B is located on the X axis, the Y coordinate By of point B is 0. The X coordinate Bx of point B is calculated as |AB|. The control device 30 generates the work trajectory 8 within a rectangular range whose diagonal is between points A and C. In other words, the range in which the work trajectory 8 is generated is specified as 0≦X≦Cx and 0≦Y≦Cy.

上述した手順(4)から(8)までの動作で作業軌跡8を生成する動作が、図6を参照して、点Aから見た座標系で説明される。制御装置30は、仮想作業平面7Vに生成する作業軌跡8のうち、点A’側の始点となる点L1nを設定し、その座標を(0、L×(n-1)、OF)で算出する。nは自然数であり、作業軌跡8のうち点A’からX軸に沿って往復する線の組み合わせに対して付与される値であり、点A’に近い組み合わせから順番に点C’に近づくにつれて増加するように設定される。n=1のときに点L1nは点A’に一致する。 The operations for generating the work path 8 through steps (4) to (8) above will be explained in the coordinate system viewed from point A with reference to Figure 6. The control device 30 sets point L1n, which is the starting point on the point A' side of the work path 8 generated on the virtual work plane 7V, and calculates its coordinates as (0, L x (n-1), OF). n is a natural number and is a value assigned to the combination of lines on the work path 8 that travel back and forth from point A' along the X-axis, and is set so that it increases as the combination approaches point C', starting from the combination closest to point A'. When n = 1, point L1n coincides with point A'.

制御装置30は、点L1nからX軸に沿って点C’のX座標に近づく方に延びる線の終点となる点L2nを設定し、その座標を(Cx、L×(n-1)、OF)で算出する。制御装置30は、点L2nからZ軸に沿って退避する線の終点となる点L3nを設定し、その座標を(Cx、L×(n-1)、OF+H)で算出する。制御装置30は、点L3nからY軸に沿って点C’のY座標に近づく方に延びる線の終点となる点L4nを設定し、その座標を(Cx、L×n、OF+H)で算出する。制御装置30は、点L4nからZ軸に沿って仮想作業平面7Vに戻る線の終点となる点L5nを設定し、その座標を(Cx、L×n、OF)で算出する。制御装置30は、点L5nからX軸に沿って点A’のX座標に近づく方に延びる線の終点となる点L6nを設定し、その座標を(0、L×n、OF)で算出する。制御装置30は、点L6nからZ軸に沿って退避する線の終点となる点L7nを設定し、その座標を(0、L×n、OF+H)で算出する。制御装置30は、点L7nからY軸に沿って点C’のY座標に近づく方に延びる線の終点となる点L8nを設定し、その座標を(0、L×(n+1)、OF+H)で算出する。 The control device 30 sets point L2n, which is the end point of a line extending from point L1n along the X axis toward the X coordinate of point C', and calculates its coordinates as (Cx, L×(n-1), OF). The control device 30 sets point L3n, which is the end point of a line receding from point L2n along the Z axis, and calculates its coordinates as (Cx, L×(n-1), OF+H). The control device 30 sets point L4n, which is the end point of a line extending from point L3n along the Y axis toward the Y coordinate of point C', and calculates its coordinates as (Cx, L×n, OF+H). The control device 30 sets point L5n, which is the end point of a line extending from point L4n along the Z axis back to the virtual work plane 7V, and calculates its coordinates as (Cx, L×n, OF). The control device 30 sets point L6n as the end point of a line extending from point L5n along the X axis toward the X coordinate of point A', and calculates its coordinates as (0, L x n, OF). The control device 30 sets point L7n as the end point of a line receding from point L6n along the Z axis, and calculates its coordinates as (0, L x n, OF + H). The control device 30 sets point L8n as the end point of a line extending from point L7n along the Y axis toward the Y coordinate of point C', and calculates its coordinates as (0, L x (n + 1), OF + H).

図6を参照して説明したように、制御装置30は、ワーク7の作業平面から仮想作業平面7Vへのオフセット量(OF)と、ピッチ長さ(L)と、退避長さ(H)とを設定することによって、作業軌跡8に含まれる点L1n~L8nの座標を算出できる。このとき、作業平面のオフセット量(OF)と退避長さ(H)とによって点を移動させる方向は、点Aから点Pに向かう方向になるように設定される。具体的に、作業平面の法線ベクトルをN→で表した場合に、N→が点Aから点Pに向かう方向に設定される。オフセット量(OF)と退避長さ(H)の値は、移動する方向がN→の方向に一致する場合に正の値になり、移動する方向がN→の逆方向に一致する場合に負の値になる。 As explained with reference to FIG. 6, the control device 30 can calculate the coordinates of points L1n to L8n included in the work trajectory 8 by setting the offset amount (OF) from the work plane of the workpiece 7 to the virtual work plane 7V, the pitch length (L), and the retraction length (H). At this time, the direction in which the point is moved by the work plane offset amount (OF) and the retraction length (H) is set to be the direction from point A to point P. Specifically, if the normal vector of the work plane is represented by N→, N→ is set to the direction from point A to point P. The values of the offset amount (OF) and the retraction length (H) are positive when the direction of movement matches the direction of N→, and negative when the direction of movement matches the opposite direction of N→.

制御装置30は、図5及び図6を参照して説明してきたように点Aから見た座標系において作業軌跡8を生成した後で、作業軌跡8に含まれる各点の座標を駆動装置20の土台座標系の座標で表した作業軌跡8に変換してよい。 After generating the work trajectory 8 in the coordinate system viewed from point A as described with reference to Figures 5 and 6, the control device 30 may convert the coordinates of each point included in the work trajectory 8 into a work trajectory 8 expressed in coordinates in the base coordinate system of the drive device 20.

図2のフローチャートに戻り、制御装置30は、手動運転モードにおいて、作業者による手動の遠隔操作で作業ツール5を退避させる(ステップS6)。具体的に、制御装置30は、駆動装置20の自動運転を開始する前に、作業ツール5又はロボットアーム22を安全な位置まで退避させる。 Returning to the flowchart in Figure 2, in the manual operation mode, the control device 30 retracts the work tool 5 by manual remote operation by the operator (step S6). Specifically, the control device 30 retracts the work tool 5 or robot arm 22 to a safe position before starting automatic operation of the drive device 20.

制御装置30は、作業ツール5が退避した状態で自動運転モードに切り替え、駆動装置20の自動運転を開始する(ステップS7)。具体的に、制御装置30は、ステップS5の手順で生成した作業軌跡8に沿って作業ツール5を動かすように駆動装置20を制御する。制御装置30は、駆動装置20の自動運転中において、作業ツール5の姿勢を、点Aに当接したときの姿勢のまま維持して、作業ツール5を作業軌跡8に沿って動かしてよい。 With the work tool 5 retracted, the control device 30 switches to automatic operation mode and starts automatic operation of the drive device 20 (step S7). Specifically, the control device 30 controls the drive device 20 to move the work tool 5 along the work trajectory 8 generated in step S5. During automatic operation of the drive device 20, the control device 30 may move the work tool 5 along the work trajectory 8 while maintaining the orientation of the work tool 5 at the time of contact with point A.

制御装置30は、自動運転を終了したか判定する(ステップS8)。具体的に、制御装置30は、作業ツール5が作業軌跡8に沿って点Eまで動いたときに自動運転を終了したと判定する。制御装置30は、自動運転を終了していない場合(ステップS8:NO)、自動運転を継続する。制御装置30は、自動運転を終了した場合(ステップS8:YES)、手動運転モードに切り替え、作業者による手動の遠隔操作で作業ツール5を退避させる(ステップS9)。具体的に、制御装置30は、駆動装置20の自動運転の終了後に、作業ツール5又はロボットアーム22を安全な位置まで退避させる。制御装置30は、ステップS9の手順の終了後、図2のフローチャートの手順の実行を終了する。 The control device 30 determines whether automatic operation has ended (step S8). Specifically, the control device 30 determines that automatic operation has ended when the work tool 5 has moved to point E along the work trajectory 8. If automatic operation has not ended (step S8: NO), the control device 30 continues automatic operation. If automatic operation has ended (step S8: YES), the control device 30 switches to manual operation mode and the worker manually remotely operates the work tool 5 to retract (step S9). Specifically, after automatic operation of the drive device 20 has ended, the control device 30 retracts the work tool 5 or robot arm 22 to a safe position. After completing the procedure of step S9, the control device 30 terminates execution of the procedure in the flowchart of FIG. 2.

<第1実施形態のまとめ>
以上述べてきたように、第1実施形態に係る半自動遠隔操作システム1は、駆動装置20を自動運転する際に、駆動装置20を手動で遠隔操作して作業ツール5又はロボットアーム22の一部をワーク7に当接させることによってワーク7の表面位置を検出し、ワーク7の表面上における作業軌跡8を作成できる。このようにすることで、正確に作業平面を特定して作業軌跡を生成することができる。また、作業ツール5又はロボットアーム22の一部をワーク7に当接させる際に作業者が遠隔カメラを通して操作している駆動装置20の作業ツール5の先端とワーク7の位置とを監視することによって、ワーク7の作業平面の幅方向又は高さ方向が正確に特定される。
<Summary of First Embodiment>
As described above, the semi-automatic remote operation system 1 according to the first embodiment can detect the surface position of the workpiece 7 and create a work trajectory 8 on the surface of the workpiece 7 by manually remotely operating the drive unit 20 to bring a part of the work tool 5 or robot arm 22 into contact with the workpiece 7 when automatically operating the drive unit 20. In this way, the work plane can be accurately identified and a work trajectory can be generated. Furthermore, by monitoring the position of the workpiece 7 and the tip of the work tool 5 of the drive unit 20, which is being operated by the worker, through a remote camera when bringing a part of the work tool 5 or robot arm 22 into contact with the workpiece 7, the width direction or height direction of the work plane of the workpiece 7 can be accurately identified.

また、第1実施形態において、バイラテラル制御によるマスタスレーブシステムが利用される場合、手動操作時に作業ツール5の先端がワーク7に接触したときの反力を操作装置10で検知できる。反力を検知することによって、駆動装置20の作業ツール5又はロボットアーム22の一部がワーク7に当接したかを正確に判定できる。 Furthermore, in the first embodiment, when a master-slave system using bilateral control is used, the operating device 10 can detect the reaction force when the tip of the work tool 5 comes into contact with the workpiece 7 during manual operation. By detecting the reaction force, it is possible to accurately determine whether the work tool 5 of the driving device 20 or part of the robot arm 22 has come into contact with the workpiece 7.

さらに、特定したワーク7の作業平面に対する作業を、手動運転ではなく、指定の作業軌跡に沿った自動運転によって実施することで、作業ツール5による自動作業を実施できる。自動作業によって、作業者が遠隔操作に習熟しているかにかかわらず誰でも作業を実施できる。特に第1実施形態において、自動運転中に操作装置10と駆動装置20が連動しないように制御されていることによって、自動運転中に操作装置10が動かない。したがって、自動運転中に作業者は駆動装置20の自動運転による作業の監視だけを行えばよい。その結果、安全に作業が実施される。 Furthermore, by performing work on the work plane of the identified workpiece 7 by automatic operation along a specified work trajectory rather than manual operation, automatic work can be performed by the work tool 5. Automatic work allows anyone to perform the work, regardless of their level of expertise in remote operation. In particular, in the first embodiment, the operation device 10 and drive device 20 are controlled so that they do not work together during automatic operation, so the operation device 10 does not move during automatic operation. Therefore, during automatic operation, the worker only needs to monitor the work being performed by the automatic operation of the drive device 20. As a result, work is performed safely.

(第2実施形態)
以下、本開示の第2実施形態が説明される。図7に示されるように、第2実施形態の半自動遠隔操作システム51は、作業対象物であるワーク57に対して所定の作業を行う際に用いられるものである。ここで、第2実施形態において、作業対象物であるワーク57は、曲面部を含む構造物である。すなわち、ワーク57は、表面の少なくとも一部が曲面形状となっている。図7に示す例では、ワーク57は円筒状の構造物である。
Second Embodiment
A second embodiment of the present disclosure will be described below. As shown in FIG. 7 , a semi-automatic remote control system 51 of the second embodiment is used to perform a predetermined operation on a workpiece 57, which is a work target. Here, in the second embodiment, the workpiece 57, which is a work target, is a structure including a curved surface. That is, at least a portion of the surface of the workpiece 57 has a curved shape. In the example shown in FIG. 7 , the workpiece 57 is a cylindrical structure.

<半自動遠隔操作システム51の構成例>
第2実施形態に係る半自動遠隔操作システム51の構成は、第1実施形態に係る半自動遠隔操作システム1と同様であり、操作装置10と、駆動装置20と、制御装置30とを備える。
<Configuration example of semi-automatic remote control system 51>
The configuration of the semi-automatic remote control system 51 according to the second embodiment is similar to that of the semi-automatic remote control system 1 according to the first embodiment, and includes an operation device 10, a drive device 20, and a control device 30.

<半自動遠隔操作システム51の動作例>
第2実施形態に係る半自動遠隔操作システム51は、手動運転モードと自動運転モードとを切り替える。半自動遠隔操作システム51は、手動運転モードにおいて、マスタスレーブ遠隔操作にて、マスタ操作装置(操作装置10)の先端を操作してスレーブ操作装置(駆動装置20)を操作する。半自動遠隔操作システム51は、自動運転モードにおいて、手動運転モードで生成した作業軌跡に沿ってスレーブ操作装置を自動で移動させる。
<Example of operation of semi-automatic remote control system 51>
A semi-automatic remote operation system 51 according to the second embodiment switches between a manual operation mode and an automatic operation mode. In the manual operation mode, the semi-automatic remote operation system 51 operates the tip of the master operation device (operation device 10) to operate the slave operation device (drive device 20) by master-slave remote operation. In the automatic operation mode, the semi-automatic remote operation system 51 automatically moves the slave operation device along the work trajectory generated in the manual operation mode.

具体的な半自動遠隔操作フローが図8に示される。まず、半自動遠隔操作システム51は、作業者による手動の遠隔操作で作業ツール5を移動させる(ステップS11)。言い換えれば、半自動遠隔操作システム51は、手動運転モードにおいて、マスタ操作装置の操作軸(操作部12)によってスレーブ操作装置を遠隔操作する。 A specific semi-automatic remote operation flow is shown in Figure 8. First, the semi-automatic remote operation system 51 moves the work tool 5 through manual remote operation by the operator (step S11). In other words, in manual operation mode, the semi-automatic remote operation system 51 remotely controls the slave operation device using the operating axis (operation unit 12) of the master operation device.

次に、半自動遠隔操作システム51は、作業ツール5をワーク57の任意の位置に当接させる(ステップS12)。言い換えれば、半自動遠隔操作システム51は、スレーブ操作装置(作業ツール5)を任意の位置へと移動させ、ワーク57の表面における曲面部上の異なる2箇所にスレーブ操作装置を当接させる。 Next, the semi-automatic remote control system 51 abuts the work tool 5 at any position on the workpiece 57 (step S12). In other words, the semi-automatic remote control system 51 moves the slave control device (work tool 5) to any position and abuts the slave control device at two different points on the curved portion of the surface of the workpiece 57.

そして、半自動遠隔操作システム51は、当接位置をワーク57の表面位置として記録する(ステップS13)。つまり、半自動遠隔操作システム51は、作業ツール5又はロボットアーム22の一部がワーク57に当接したときの位置を駆動装置20の当接情報として記録してよい。当接情報は、作業ツール5又はロボットアーム22の一部がワーク57に当接した時の当接位置の情報を含んでよい。具体的には、図9A及び図9Bに示されるように、半自動遠隔操作システム51は、まず、ワーク57の曲面部の任意の箇所(点A)にスレーブ操作装置(作業ツール5)の先端を当接させることによって、当接点(点A)の座標を記録する。半自動遠隔操作システム51は、次に、スレーブ操作装置(作業ツール5)を点Aとは高さが異なる任意の箇所に当接させ、当接点(点B)の座標を記録する。このように、第2実施形態において、半自動遠隔操作システム51は、高さの異なる2箇所の点(点A及び点B)からワーク57の作業曲面を特定する。半自動遠隔操作システム51は、当接位置を記録できたか判定する(ステップS14)。半自動遠隔操作システム51は、当接位置を記録できなかった場合(ステップS14:NO)、ステップS11の手順に戻って当接位置の記録を繰り返す。 The semi-automatic remote control system 51 then records the contact position as the surface position of the workpiece 57 (step S13). That is, the semi-automatic remote control system 51 may record the position when a part of the work tool 5 or robot arm 22 contacts the workpiece 57 as contact information for the drive device 20. The contact information may include information on the contact position when a part of the work tool 5 or robot arm 22 contacts the workpiece 57. Specifically, as shown in Figures 9A and 9B, the semi-automatic remote control system 51 first records the coordinates of the contact point (point A) by contacting the tip of the slave control device (work tool 5) with an arbitrary point (point A) on the curved surface of the workpiece 57. The semi-automatic remote control system 51 then contacts the slave control device (work tool 5) with an arbitrary point at a different height from point A and records the coordinates of the contact point (point B). As described above, in the second embodiment, the semi-automatic remote operation system 51 identifies the working curved surface of the workpiece 57 from two points (point A and point B) at different heights. The semi-automatic remote operation system 51 determines whether the contact position was recorded (step S14). If the contact position was not recorded (step S14: NO), the semi-automatic remote operation system 51 returns to the procedure of step S11 and repeats the recording of the contact position.

半自動遠隔操作システム51は、当接位置を記録できた場合(ステップS14:YES)、自動運転によって指定位置にスレーブ操作装置を当接させる(ステップS15)。具体的には、半自動遠隔操作システム51は、2箇所の点(点A及び点B)の座標の記録が完了した後で、安全な位置までスレーブ操作装置を退避させ、自動運転モードに切り替える。半自動遠隔操作システム51は、自動運転モードにおいて、スレーブ操作装置を指定位置(点A及び点Bの周囲の複数の箇所)に当接させる。 If the semi-automatic remote control system 51 is able to record the contact position (step S14: YES), it automatically controls the slave control device to contact the specified position (step S15). Specifically, after recording the coordinates of the two points (point A and point B), the semi-automatic remote control system 51 moves the slave control device to a safe position and switches to automatic operation mode. In automatic operation mode, the semi-automatic remote control system 51 controls the slave control device to contact the specified positions (multiple points around point A and point B).

そして、半自動遠隔操作システム51は、当接位置をワーク57の表面位置として記録する(ステップS16)。具体的には、図9A及び図9Bに示すように、半自動遠隔操作システム51は、まず、点Aと同じ高さで、かつ点Aから指定の水平方向距離(幅方向)だけ離れた位置にスレーブ操作装置を移動させ、その位置から水平方向(奥行方向)にスレーブ操作装置を移動させてワーク面に当接させ、当接点の座標を記録する。指定の水平方向距離は、図9BにおいてDで表されている。点Aから指定の水平方向距離だけ離れた位置は、図9A及び図9Bにおいて白抜きの円で表されている。半自動遠隔操作システム51は、次に、点Aと同じ高さで、かつ先ほどの当接点からさらに指定の水平方向距離(幅方向)だけ離れた位置にスレーブ操作装置を移動させ、その位置から水平方向(奥行方向)にスレーブ操作装置を移動させてワーク面に当接させ、当接点の座標を記録する。点Aから、さらに指定の水平方向距離だけ離れた位置は、白抜きの円で表されている。半自動遠隔操作システム51は、この作業を点Aから見て正の方向及び負の方向のそれぞれで実施し、白抜きの円で表されている合計4点の座標を記録する。 The semi-automatic remote control system 51 then records the contact point as the surface position of the workpiece 57 (step S16). Specifically, as shown in Figures 9A and 9B, the semi-automatic remote control system 51 first moves the slave control device to a position at the same height as point A and a specified horizontal distance (width) from point A, then moves the slave control device horizontally (depth) from that position to contact the workpiece surface, and records the coordinates of the contact point. The specified horizontal distance is represented by D in Figure 9B. The position that is a specified horizontal distance from point A is represented by a hollow circle in Figures 9A and 9B. The semi-automatic remote control system 51 then moves the slave control device to a position at the same height as point A and a specified horizontal distance (width) from the previous contact point, then moves the slave control device horizontally (depth) from that position to contact the workpiece surface, and records the coordinates of the contact point. Positions further away from point A by a specified horizontal distance are represented by open circles. The semi-automatic remote control system 51 performs this operation in both the positive and negative directions from point A, and records the coordinates of a total of four points represented by open circles.

半自動遠隔操作システム51は、上述の作業を点Bについても実施し、点Bと同じ高さで、白抜きの円で表されている4点のワーク曲面の座標系を追加で記録する。 The semi-automatic remote control system 51 also performs the above-mentioned operation for point B, and records the coordinate system of the workpiece surface at four additional points represented by open circles at the same height as point B.

言い換えれば、半自動遠隔操作システム51は、ワーク57の表面における曲面部の上の異なる2箇所に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、駆動装置20の当接情報として検出するとともに、自動運転モードにおいて駆動装置20の一部又は作業ツール5の一部がワーク57の表面における曲面部の上の異なる2箇所のそれぞれの周囲の複数の箇所(第2実施形態においては4箇所)に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、駆動装置20の当接情報として検出してよい。 In other words, the semi-automatic remote control system 51 detects the surface positions of two different points on the curved portion of the surface of the workpiece 57 when the drive unit 20 comes into contact with each other as contact information for the drive unit 20, and may also detect the surface positions of multiple points (four points in the second embodiment) around each of the two different points on the curved portion of the surface of the workpiece 57 when a part of the drive unit 20 or a part of the work tool 5 comes into contact with each other in the automatic operation mode as contact information for the drive unit 20.

半自動遠隔操作システム51は、点A及び点Bを含めた計10点の座標系の記録が完了した後で、作業曲面を特定可能であるか判定する(ステップS17)。半自動遠隔操作システム51は、作業曲面を特定できない場合(ステップS17:NO)、ステップS15の手順に戻って当接位置の記録を繰り返す。 After recording the coordinate system of a total of 10 points, including points A and B, the semi-automatic remote control system 51 determines whether the work surface can be identified (step S17). If the work surface cannot be identified (step S17: NO), the semi-automatic remote control system 51 returns to the procedure in step S15 and repeats the recording of the contact position.

半自動遠隔操作システム51は、作業曲面を特定可能である場合(ステップS17:YES)、作業曲面上の作業軌跡を生成する(ステップS18)。具体的には、半自動遠隔操作システム51は、ステップS15及びS16の手順で記録した、点A及び点Bを含む10点からスレーブ操作装置の作業軌跡を生成する。作業軌跡の生成方法については後述する。 If the semi-automatic remote control system 51 can identify the work surface (step S17: YES), it generates a work trajectory on the work surface (step S18). Specifically, the semi-automatic remote control system 51 generates a work trajectory for the slave operating device from the 10 points, including points A and B, recorded in steps S15 and S16. The method for generating the work trajectory will be described later.

半自動遠隔操作システム51は、手動運転モードにおいて、作業者による手動の遠隔操作で作業ツール5を退避させる(ステップS19)。具体的に、半自動遠隔操作システム51は、駆動装置20の自動運転を開始する前に、作業ツール5を安全な位置まで退避させる。 In manual operation mode, the semi-automatic remote operation system 51 retracts the work tool 5 through manual remote operation by the operator (step S19). Specifically, the semi-automatic remote operation system 51 retracts the work tool 5 to a safe position before starting automatic operation of the drive unit 20.

半自動遠隔操作システム51は、作業ツール5が退避した状態で自動運転モードに切り替え、駆動装置20の自動運転を開始する(ステップS20)。 With the work tool 5 retracted, the semi-automatic remote operation system 51 switches to automatic operation mode and starts automatic operation of the drive unit 20 (step S20).

そして、半自動遠隔操作システム51は、作業軌跡に沿って自動で作業ツール5を移動させ、ワーク57に対して所定の作業を行い、自動運転を終了したか判定する(ステップS21)。半自動遠隔操作システム51は、ワーク57に対する所定の作業が完了した場合に自動運転を終了したと判定する。半自動遠隔操作システム51は、ワーク57に対する所定の作業が完了していない場合に自動運転を終了していないと判定する。 The semi-automatic remote operation system 51 then automatically moves the work tool 5 along the work trajectory, performs the specified work on the workpiece 57, and determines whether the automatic operation has ended (step S21). The semi-automatic remote operation system 51 determines that the automatic operation has ended when the specified work on the workpiece 57 has been completed. The semi-automatic remote operation system 51 determines that the automatic operation has not ended when the specified work on the workpiece 57 has not been completed.

半自動遠隔操作システム51は、自動運転を終了していない場合(ステップS21:NO)、自動運転を継続する。 If automatic driving has not ended (step S21: NO), the semi-automatic remote control system 51 continues automatic driving.

半自動遠隔操作システム51は、自動運転を終了した場合(ステップS21:YES)、作業者による手動の遠隔操作で作業ツール5を退避させる(ステップS22)。具体的には、半自動遠隔操作システム51は、所定の作業が完了した後で(作業軌跡に沿った移動が終了した後で)、手動運転モードに切り替え、マスタ操作装置を用いて作業者が手動の遠隔操作を実行することによってスレーブ操作装置(作業ツール5)を安全な位置まで退避させる。半自動遠隔操作システム51は、ステップS22の手順の実行後、図8の手順の実行を終了する。 When the semi-automatic remote operation system 51 has ended automatic operation (step S21: YES), the worker manually remotely retracts the work tool 5 (step S22). Specifically, after the specified work is completed (after movement along the work trajectory is completed), the semi-automatic remote operation system 51 switches to manual operation mode, and the worker manually remotely controls the slave operation device (work tool 5) using the master operation device, thereby retracting the slave operation device (work tool 5) to a safe position. After executing the procedure in step S22, the semi-automatic remote operation system 51 terminates execution of the procedure in FIG. 8.

<作業軌跡の生成方法例>
以下、図9A及び図9Bを参照して、記録した座標からの円筒座標系の算出方法が詳細に説明される。円筒状構造物に対して所定の作業(例えばケレン)を行うための作業軌跡を生成するためには、円筒座標系である円筒の軸及び外径の2つの情報が必要である。作業軌跡は、斜めに延びる円筒状構造物の地面と垂直な断面は楕円になるといった特徴から以下の方法で算出可能である。
<Example of how to generate a work trajectory>
A method for calculating a cylindrical coordinate system from recorded coordinates will be described in detail below with reference to Figures 9A and 9B. To generate a work trajectory for performing a predetermined task (e.g., scraping) on a cylindrical structure, two pieces of information are required: the axis and outer diameter of the cylinder, which are cylindrical coordinate systems. The work trajectory can be calculated using the following method, taking into account the characteristic that the cross section perpendicular to the ground of a cylindrical structure that extends diagonally is an ellipse.

(1):地面から同じ高さの指定の距離の5点の座標を取得する。5点は、中実の円で表されている点Aと、白抜きの円で表されている4点とを含む。5点の高さは、点Aと同じ高さである。
(2):上記(1)で算出した5点から作業対象である円筒の断面の楕円EL1の式を計算する。楕円EL1の中心は円筒の中心軸CAの上に位置する。楕円EL1の長軸LA1は円筒面を両端とする線分である。
(3):再度地面から同じ高さの任意の5点の座標を取得する。5点は、中実の円で表されている点Bと、白抜きの円で表されている4点とを含む。5点の高さは、点Bと同じ高さである。
(4):上記(3)で算出した5点から作業対象である円筒の断面の楕円EL2の式を計算する。楕円EL2の中心は円筒の中心軸CAの上に位置する。楕円EL2の長軸LA2は円筒面を両端とする線分である。
(5):楕円EL1の中心と楕円EL2の中心とから円筒の中心軸CAの式を算出し、楕円EL1の端と楕円EL2の端とから円筒の母線BLの式を算出する。
(6):円筒の中心軸と円筒の母線との距離から円筒の半径Rを算出する。
(1): Obtain the coordinates of five points at the same height and specified distance from the ground. The five points include point A, which is represented by a solid circle, and four points, which are represented by hollow circles. The height of the five points is the same as that of point A.
(2): Using the five points calculated in (1) above, calculate the equation of the ellipse EL1 of the cross section of the cylinder being worked on. The center of the ellipse EL1 is located on the central axis CA of the cylinder. The major axis LA1 of the ellipse EL1 is a line segment with both ends on the cylindrical surface.
(3): Again, obtain the coordinates of five arbitrary points at the same height from the ground. The five points include point B, which is represented by a solid circle, and four points, which are represented by hollow circles. The height of the five points is the same as that of point B.
(4): Using the five points calculated in (3) above, calculate the equation of the ellipse EL2 of the cross section of the cylinder being worked on. The center of the ellipse EL2 is located on the central axis CA of the cylinder. The major axis LA2 of the ellipse EL2 is a line segment with both ends on the cylindrical surface.
(5): Calculate the equation for the central axis CA of the cylinder from the centers of the ellipses EL1 and EL2, and calculate the equation for the generating line BL of the cylinder from the ends of the ellipses EL1 and EL2.
(6): Calculate the radius R of the cylinder from the distance between the central axis of the cylinder and the generating line of the cylinder.

上記(1)から(6)までの手順が実行されることによって、ワーク57の円筒座標系が算出できる。 By performing steps (1) to (6) above, the cylindrical coordinate system of the workpiece 57 can be calculated.

次に、図10A、図10B及び図10Cを参照して、算出した円筒座標系から作業曲面(半径方向、周方向、高さ方向)を特定する方法が説明される。図10Aに示されるように、原点Oからの作業曲面の高さ方向の最大高さZ1は点Aの位置であるとする。原点Oからの作業曲面の最小高さZ2は点Bの位置であるとする。図10Bに示されるように、作業曲面の周方向の最大角度θ1は、点Aの位置の角度を原点として、点Aの高さの接点で負の方向(時計回り方向)に点Aから最も離れた位置にある接点までの角度であるとする。作業曲面の周方向の最小角度θ2は、点Aの位置の角度を原点として、点Aの高さの接点で正の方向(反時計回り方向)に点Aから最も離れた位置にある接点までの角度であるとする。作業曲面の半径方向の距離は、前述したように円筒の半径Rとして算出したワーク57の外径に、図10A、図10B及び図10Cにおいて作業曲面オフセット量として示されている指定のオフセット量を加算したものである。ワーク57の外面から指定のオフセット量だけ離れた曲面は、仮想作業曲面57Vとして算出されてもよい。作業曲面は、仮想作業曲面57Vの上に設定されてよい。以上のように、ワーク57の円筒座標系から作業曲面を定義できる。 10A, 10B, and 10C, a method for identifying the work surface (radial, circumferential, and height directions) from the calculated cylindrical coordinate system will be described. As shown in FIG. 10A, the maximum height Z1 of the work surface in the height direction from the origin O is assumed to be the position of point A. The minimum height Z2 of the work surface from the origin O is assumed to be the position of point B. As shown in FIG. 10B, the maximum circumferential angle θ1 of the work surface is assumed to be the angle from the angle at the position of point A as the origin to the tangent point at the height of point A in the negative direction (clockwise direction) to the tangent point at the height of point A that is the farthest from point A. The minimum circumferential angle θ2 of the work surface is assumed to be the angle from the angle at the position of point A as the origin to the tangent point at the height of point A in the positive direction (counterclockwise direction). The radial distance of the work surface is the outer diameter of the workpiece 57, calculated as the cylindrical radius R as described above, plus the specified offset amount shown as the work surface offset amount in Figures 10A, 10B, and 10C. A curved surface that is the specified offset amount away from the outer surface of the workpiece 57 may be calculated as a virtual work surface 57V. The work surface may be set on top of the virtual work surface 57V. As described above, the work surface can be defined from the cylindrical coordinate system of the workpiece 57.

最後に、図11A、図11B及び図11Cを参照して、作業曲面から作業曲面上の作業軌跡58を生成する方法及び軌跡58に沿ったアームの動作方法が説明される。
(1)ワーク57から離れた任意の位置に点Pを作成する。例えば原点Oが設定されている場合、原点Oとワーク57との間に点Pを作成する。
(2)点Pから開始位置(作業曲面における最大高さかつ周方向の最大角度の位置)にスレーブ操作装置を移動させる。
(3)開始位置から円筒の中心軸CAに平行に1パス終了位置(作業曲面における最小高さかつ周方向の最大角度の位置)まで直線でスレーブ操作装置を移動させる。
(4)指定した退避長さ分だけ半径方向に平行にスレーブ操作装置を移動させる。
(5)ピッチ長さ分だけ周方向に終了位置側(作業曲面における最大高さもしくは最小高さかつ周方向の最小角度の位置)へスレーブ操作装置を移動させる。
(6)退避長さ分だけ半径方向に平行に開始位置側へスレーブ操作装置を移動させる。
(7)円筒の中心軸CAに平行に開始位置の高さまで直線でスレーブ操作装置を移動させる。
(8)総ピッチ長さが終了位置の角度を超えるまでスレーブ操作装置の移動を繰り返す。
(9)終了位置(作業曲面における最大高さ又は最小高さ、かつ周方向の最小角度の位置)にスレーブ操作装置を移動した後、点Eへスレーブ操作装置を移動させる。点Eは作業者が指定する任意の安全な退避位置であるとする。
Finally, with reference to Figures 11A, 11B and 11C, a method for generating a work trajectory 58 on the work surface from the work surface and a method for operating the arm along the trajectory 58 will be described.
(1) Create a point P at an arbitrary position away from the workpiece 57. For example, if the origin O is set, create a point P between the origin O and the workpiece 57.
(2) The slave operating device is moved from point P to the starting position (the position at the maximum height and maximum angle in the circumferential direction on the working curved surface).
(3) The slave operating device is moved in a straight line from the start position parallel to the central axis CA of the cylinder to the one-pass end position (the position at the minimum height and maximum angle in the circumferential direction on the working curved surface).
(4) The slave operating device is moved parallel to the radial direction by the specified retraction length.
(5) The slave operating device is moved in the circumferential direction by the pitch length toward the end position (the position at the maximum or minimum height on the curved working surface and the minimum angle in the circumferential direction).
(6) The slave operating device is moved toward the start position in a direction parallel to the radial direction by the retraction length.
(7) The slave operating device is moved in a straight line parallel to the central axis CA of the cylinder to the height of the starting position.
(8) Repeat the movement of the slave operating device until the total pitch length exceeds the angle of the end position.
(9) After moving the slave operating device to the end position (the position at the maximum or minimum height on the working surface and at the minimum angle in the circumferential direction), the slave operating device is moved to point E. Point E is assumed to be an arbitrary safe evacuation position designated by the operator.

<第2実施形態のまとめ>
以上述べてきた第2実施形態に係る半自動遠隔操作システム51は、手動運転モードにおいて、作業者が実際に遠隔カメラを通して操作しているスレーブ操作装置の作業ツール5の先端とワーク57の位置をモニタリングするため、正確に作業曲面(半径方向、周方向、高さ方向)を指定することができる。また、半自動遠隔操作システム51は、バイラテラル制御によるマスタスレーブシステムを利用することで、作業ツール5の先端が接触したときの反力もしくは電気信号を遠隔操作時に感じることができ、正確に作業曲面(半径方向)を指定することができる。
<Summary of the Second Embodiment>
The semi-automatic remote operation system 51 according to the second embodiment described above, in manual operation mode, monitors the position of the tip of the work tool 5 of the slave operation device, which is actually operated by the worker, via a remote camera, and the workpiece 57, and therefore can accurately specify the work curved surface (radial, circumferential, and vertical directions). Furthermore, by utilizing a master-slave system with bilateral control, the semi-automatic remote operation system 51 can feel the reaction force or electrical signal when the tip of the work tool 5 comes into contact during remote operation, and can accurately specify the work curved surface (radial direction).

さらに、半自動遠隔操作システム51は、作成した作業曲面を用いることによって、手動運転モードによる遠隔操作ではなく、自動運転モードによって指定の作業軌跡で自動動作させることができる。このようにできることによって、自動で作業ツール5による作業をすることができ、遠隔操作の習熟なしで誰でも作業が可能である。半自動遠隔操作システム51の自動動作中において、マスタ操作装置とスレーブ操作装置の位置関係の同一性が切れている。したがって、マスタ操作装置は動くことはなく、作業者はスレーブアームによる作業のモニタリングのみの作業となり、安全に作業ができる。 Furthermore, by using the created work surface, the semi-automatic remote operation system 51 can operate automatically along a specified work trajectory in automatic operation mode, rather than remotely operating in manual operation mode. This allows work to be performed automatically using the work tool 5, and anyone can do the work without having to be trained in remote operation. During automatic operation of the semi-automatic remote operation system 51, the positional relationship between the master operation device and the slave operation device remains consistent. Therefore, the master operation device does not move, and the operator's only task is to monitor the work being performed by the slave arm, allowing for safe work.

(他の実施形態)
以下、他の実施形態が説明される。
(Other embodiments)
Other embodiments are described below.

上述してきた第1実施形態又は第2実施形態において、半自動遠隔操作システム1、51は、スレーブとしての駆動装置20がマスタとしての操作装置10によって制御されるマスタスレーブシステムとして構成された。しかし、駆動装置20の制御方式はマスタスレーブ方式に限られない。例えば駆動装置20は、操作装置10として機能するPC(Personal Computer)に駆動装置20の動作を入力することによって駆動装置20を遠隔操作するように構成されてもよい。この場合、操作装置10の操作部12は、操作軸でなくてもよい。操作部12は、作業ツール5の移動方向の入力を受け付けるカーソル又はジョイスティック等を備えてもよい。 In the first or second embodiment described above, the semi-automatic remote operation system 1, 51 is configured as a master-slave system in which the driving device 20, acting as a slave, is controlled by the operating device 10, acting as a master. However, the control method for the driving device 20 is not limited to the master-slave method. For example, the driving device 20 may be configured to be remotely controlled by inputting the operation of the driving device 20 into a personal computer (PC) that functions as the operating device 10. In this case, the operating unit 12 of the operating device 10 does not have to be an operating axis. The operating unit 12 may also include a cursor or joystick that accepts input of the movement direction of the work tool 5.

また、操作装置10に駆動装置20が受ける反力をフィードバックしない場合、作業者は、操作装置10で反力を検知できない。半自動遠隔操作システム1、51は、操作装置10に反力をフィードバックする代わりに、駆動装置20に力覚センサ又は接触センサ等を設置し、センサの検出結果を電気信号として操作装置10に出力してよい。作業者は、操作装置10が取得した検出結果に基づいて反力を認識し、作業ツール5又はロボットアーム22の一部がワーク7、57に当接したかを判定してよい。 Furthermore, if the reaction force received by the driving device 20 is not fed back to the operating device 10, the worker will not be able to detect the reaction force using the operating device 10. Instead of feeding back the reaction force to the operating device 10, the semi-automatic remote operation system 1, 51 may install a force sensor or contact sensor in the driving device 20 and output the sensor's detection results as an electrical signal to the operating device 10. The worker may recognize the reaction force based on the detection results obtained by the operating device 10 and determine whether a part of the work tool 5 or robot arm 22 has come into contact with the workpiece 7, 57.

また、上述してきた第1実施形態において、制御装置30は、ワーク7の表面上の異なる3箇所に駆動装置20の作業ツール5又はロボットアーム22の一部を当接させてワーク7の表面位置を検出していた。制御装置30は、1箇所のみに作業ツール5又はロボットアーム22の一部を当接させ、1箇所の当接位置の座標と、その1箇所に当接したときの作業ツール5又はロボットアーム22の一部の角度等からワーク7の作業平面を算出したり推定したりしてもよい。制御装置30は、4か所以上に作業ツール5又はロボットアーム22の一部を当接させてもよい。当接位置として記録する点の数が多いほど、ワーク7の表面位置の検出精度が高められる。また、制御装置30は、作業軌跡8を生成する際に作業者に設定させるパラメータの数を少なくできる。 In the first embodiment described above, the control device 30 detects the surface position of the workpiece 7 by contacting a portion of the work tool 5 or robot arm 22 of the drive device 20 with three different locations on the surface of the workpiece 7. The control device 30 may contact a portion of the work tool 5 or robot arm 22 with only one location, and calculate or estimate the work plane of the workpiece 7 from the coordinates of the contact location and the angle of the portion of the work tool 5 or robot arm 22 when it contacts that location. The control device 30 may also contact a portion of the work tool 5 or robot arm 22 with four or more locations. The more points recorded as contact locations, the higher the accuracy of detecting the surface position of the workpiece 7. The control device 30 may also reduce the number of parameters that the worker must set when generating the work trajectory 8.

また、制御装置30は、作業軌跡8を生成する際に、ワーク7の作業平面からのオフセット量(OF)、ピッチ長さ(L)、作業平面からの退避長さ(H)、又は作業ツールの傾き補正値をパラメータとして作業者に設定させ、これらのパラメータを考慮して作業軌跡8を生成してよい。作業ツールの傾き補正値は、ワーク7の作業平面のX軸、Y軸又はZ軸に対して、作業ツール5をX軸周り、Y軸周り又はZ軸周りに任意に回転させる補正を行う際の補正値である。 Furthermore, when generating the work trajectory 8, the control device 30 may have the worker set parameters such as the offset amount (OF) from the work plane of the workpiece 7, the pitch length (L), the retraction length (H) from the work plane, or a tilt correction value for the work tool, and generate the work trajectory 8 taking these parameters into consideration. The tilt correction value for the work tool is a correction value used when performing a correction to arbitrarily rotate the work tool 5 around the X-axis, Y-axis, or Z-axis relative to the X-axis, Y-axis, or Z-axis of the work plane of the workpiece 7.

また、制御装置30は、作業軌跡8を生成する際に、ワーク7に対する作業ツール5の押し付け力をパラメータとして設定してよい。制御装置30は、作業ツール5又はロボットアーム22の一部がワーク7に当接したときに当接位置を変化させずにロボットアーム22のトルク等を変化させることによって、作業ツール5の押し付け力を制御できる。したがって、制御装置30は、作業軌跡8の情報として、作業ツール5の先端等の駆動装置20の一部の座標に加えて、作業ツール5又はロボットアーム22の一部がワーク7に当接したときのロボットアーム22のトルク等の制御情報を生成してよい。 Furthermore, when generating the work trajectory 8, the control device 30 may set the pressing force of the work tool 5 against the workpiece 7 as a parameter. The control device 30 can control the pressing force of the work tool 5 by changing the torque of the robot arm 22 without changing the contact position when the work tool 5 or part of the robot arm 22 comes into contact with the workpiece 7. Therefore, the control device 30 may generate, as information about the work trajectory 8, control information such as the torque of the robot arm 22 when the work tool 5 or part of the robot arm 22 comes into contact with the workpiece 7, in addition to the coordinates of a part of the drive device 20, such as the tip of the work tool 5.

作業軌跡8が各種のパラメータを考慮して生成されることによって、作業ツール5が様々なツールに置き換えられた場合であっても、作業が適切に実施されるように、駆動装置20が制御される。 By generating the work trajectory 8 taking into account various parameters, the drive unit 20 is controlled so that the work is performed appropriately even if the work tool 5 is replaced with a different tool.

(実施例)
第1実施形態に係る半自動遠隔操作システム1の実施例として、作業ツール5としてペンを取り付けた駆動装置20を制御して、ポリカーボネート板をワーク7としてワーク7に線を描く作業が実施された。制御装置30は、作業ツール5の押し付け力をパラメータとして設定して作業軌跡を生成して駆動装置20を制御した場合、図12Aに示されるように、作業軌跡に沿った線81をかすれずにワーク7に描くことができた。一方で、制御装置30が作業ツール5の押し付け力をパラメータとして設定せずに作業軌跡を生成して駆動装置20を制御した場合、図12Bに示されるように、作業ツール5によって作業軌跡に沿って描いた線は、かすれずに描かれた線81とかすれながら描かれた線82とを含む。
(Example)
As an example of the semi-automatic remote operation system 1 according to the first embodiment, a work was carried out in which a line was drawn on a polycarbonate plate as the workpiece 7 by controlling the drive unit 20 equipped with a pen as the work tool 5. When the control device 30 generated a work trajectory by setting the pressing force of the work tool 5 as a parameter and controlled the drive unit 20, a line 81 along the work trajectory could be drawn on the workpiece 7 without fading, as shown in Fig. 12A. On the other hand, when the control device 30 generated a work trajectory without setting the pressing force of the work tool 5 as a parameter and controlled the drive unit 20, the line drawn by the work tool 5 along the work trajectory included a line 81 drawn without fading and a line 82 drawn with fading, as shown in Fig. 12B.

また、第2実施形態に係る半自動遠隔操作システム51の実施例として、作業ツール5としてペンを取り付けた駆動装置20を制御して、円筒のポリカーボネート板をワーク57としてワーク57に線を描く作業が実施された。制御装置30は、作業ツール5の押し付け力をパラメータとして設定して作業軌跡を生成して駆動装置20を制御した場合、図13Aに示されるように、作業軌跡に沿った線81をかすれずにワーク57に描くことができた。一方で、制御装置30が作業ツール5の押し付け力をパラメータとして設定せずに作業軌跡を生成して駆動装置20を制御した場合、図13Bに示されるように、作業ツール5によって作業軌跡に沿って描いた線は、かすれずに描かれた線81とかすれながら描かれた線82とを含む。 As an example of the semi-automatic remote control system 51 according to the second embodiment, a driving device 20 equipped with a pen as the work tool 5 was controlled to draw a line on a cylindrical polycarbonate plate as the workpiece 57. When the control device 30 generated a work trajectory by setting the pressing force of the work tool 5 as a parameter and controlled the driving device 20, a line 81 along the work trajectory could be drawn on the workpiece 57 without smearing, as shown in FIG. 13A. On the other hand, when the control device 30 generated a work trajectory without setting the pressing force of the work tool 5 as a parameter and controlled the driving device 20, the line drawn by the work tool 5 along the work trajectory included a line 81 drawn without smearing and a line 82 drawn with smearing, as shown in FIG. 13B.

以上の実施例によれば、作業ツール5を押し付けて実施する作業において、押し付け力をパラメータとして設定することが、作業の精度を向上するために有効である。 According to the above embodiment, when performing work by pressing the work tool 5, setting the pressing force as a parameter is effective in improving the accuracy of the work.

本開示の実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが可能であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行されるプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although embodiments of the present disclosure have been described based on various drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art would be able to make various modifications or alterations based on this disclosure. Therefore, it should be noted that these modifications and alterations are included within the scope of the present disclosure. For example, the functions included in each component or step may be rearranged so as not to cause logical inconsistencies, and multiple components or steps may be combined into one or divided. Embodiments of the present disclosure may also be realized as a program executed by a processor provided in an apparatus, or as a storage medium on which a program is recorded. It should be understood that these are also included within the scope of the present disclosure.

1 半自動遠隔操作システム
5 作業ツール
7 ワーク
7V 仮想作業平面
8 作業軌跡
10 操作装置(12:操作部)
20 駆動装置(22:ロボットアーム)
30 制御装置
51 半自動遠隔操作システム
57 ワーク
57V 仮想作業曲面
58 作業軌跡
81、82 線
1 Semi-automatic remote operation system 5 Work tool 7 Workpiece 7V Virtual work plane 8 Work trajectory 10 Operation device (12: operation unit)
20 Drive unit (22: Robot arm)
30 Control device 51 Semi-automatic remote operation system 57 Work 57V Virtual work surface 58 Work trajectory 81, 82 Line

Claims (8)

ワークに対して所定の作業を実施する作業ツールを動かす駆動装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、
作業者が前記作業ツールを手動で遠隔操作する入力を受け付ける操作装置と
を備え、
前記操作装置は、スレーブとしての前記駆動装置の動作と連動する操作部を有するマスタであり、
前記制御装置は、
前記操作装置に入力された前記作業者の手動による前記作業ツールの遠隔操作に応じて前記駆動装置を制御する手動運転モードと、所定の軌跡に沿って前記作業ツールを移動させるように前記駆動装置を制御する自動運転モードとを切り替え可能であり、
前記手動運転モードにおいて、前記操作部の動作と前記駆動装置の動作とが連動するように前記操作装置を制御し、
前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面に当接したことを、前記駆動装置からフィードバックされる反力に基づいて判定し、
前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークに対して当接したときの前記駆動装置の当接情報を取得し、
前記駆動装置の当接情報に基づいて前記作業ツールに作業を実施させるために動かす前記所定の軌跡である作業軌跡を生成する、
半自動遠隔操作システム。
a drive device that drives a work tool that performs a predetermined operation on a workpiece;
a control device that controls the drive device;
an operation device that accepts an input from an operator to manually remotely operate the work tool,
the operating device is a master having an operating unit that operates in conjunction with the operation of the drive device as a slave,
The control device
a manual operation mode in which the drive device is controlled in response to manual remote operation of the work tool by the worker input to the operation device, and an automatic operation mode in which the drive device is controlled to move the work tool along a predetermined trajectory,
In the manual operation mode, the operation device is controlled so that the operation of the operation unit and the operation of the drive device are linked together;
determining, based on a reaction force fed back from the driving device, that a part of the driving device or a part of the work tool has come into contact with the surface of the workpiece;
Acquire contact information of the drive device when a part of the drive device or a part of the work tool contacts the workpiece;
generating a work trajectory, which is the predetermined trajectory along which the work tool is moved to perform work, based on the contact information of the drive device;
Semi-automatic remote control system.
記制御装置は、前記自動運転モードにおいて、前記操作部の動作と前記駆動装置の動作とが連動しないように前記操作装置を制御する、
請求項1に記載の半自動遠隔操作システム。
The control device controls the operation device in the automatic driving mode so that the operation of the operation unit and the operation of the drive device are not linked.
The semi-automatic remote control system according to claim 1 .
前記ワークは平面部を含み、
前記制御装置は、前記手動運転モードにおいて前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面における前記平面部の上の異なる3箇所以上に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、前記駆動装置の当接情報として検出する、請求項1又は2に記載の半自動遠隔操作システム。
the workpiece includes a flat surface,
3. The semi-automatic remote operation system according to claim 1, wherein the control device detects, as contact information for the drive device, the surface positions of each of the points when a part of the drive device or a part of the work tool contacts three or more different points on the flat portion of the surface of the workpiece in the manual operation mode.
前記ワークは円筒状の曲面部を含み、
前記制御装置は、前記手動運転モードにおいて前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面における前記曲面部の上の異なる2箇所に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、前記駆動装置の当接情報として検出するとともに、前記自動運転モードにおいて前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面における前記2箇所の周囲の複数の箇所に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、前記駆動装置の当接情報として検出する、請求項1又は2に記載の半自動遠隔操作システム。
the workpiece includes a cylindrical curved surface portion,
3. The semi-automatic remote operation system according to claim 1 or 2, wherein the control device detects, as the contact information of the drive device, the surface positions of two different points on the curved portion of the surface of the workpiece when a part of the drive device or a part of the work tool contacts each of the two different points in the manual operation mode, and detects, as the contact information of the drive device, the surface positions of two different points on the curved portion of the surface of the workpiece when a part of the drive device or a part of the work tool contacts multiple points around the two points in the automatic operation mode.
円筒状の曲面部を含むワークに対して所定の作業を実施する作業ツールを動かす駆動装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、
作業者が前記作業ツールを手動で遠隔操作する入力を受け付ける操作装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記操作装置に入力された前記作業者の手動による前記作業ツールの遠隔操作に応じて前記駆動装置を制御する手動運転モードと、所定の軌跡に沿って前記作業ツールを移動させるように前記駆動装置を制御する自動運転モードとを切り替え可能であり、
前記手動運転モードにおいて前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面における前記曲面部の上の異なる2箇所に対して当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、前記駆動装置の当接情報として検出するとともに、前記自動運転モードにおいて前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面における前記2箇所の周囲の複数の箇所に当接したときのそれぞれの箇所の表面位置を、前記駆動装置の当接情報として検出し、
前記駆動装置の当接情報に基づいて前記作業ツールに作業を実施させるために動かす前記所定の軌跡である作業軌跡を生成する、
半自動遠隔操作システム。
a drive device that drives a work tool that performs a predetermined operation on a workpiece that includes a cylindrical curved surface ;
a control device that controls the drive device;
an operation device that accepts an input from an operator to manually remotely operate the work tool,
The control device
a manual operation mode in which the drive device is controlled in response to manual remote operation of the work tool by the worker input to the operation device, and an automatic operation mode in which the drive device is controlled to move the work tool along a predetermined trajectory,
In the manual operation mode, when a part of the drive device or a part of the work tool abuts against two different points on the curved portion of the surface of the workpiece , the surface positions of each of the points are detected as abutment information of the drive device, and in the automatic operation mode, when a part of the drive device or a part of the work tool abuts against a plurality of points around the two points on the surface of the workpiece, the surface positions of each of the points are detected as abutment information of the drive device ,
generating a work trajectory, which is the predetermined trajectory along which the work tool is moved to perform work, based on the contact information of the drive device;
Semi-automatic remote control system.
前記制御装置は、前記自動運転モードにおいて、前記駆動装置のオフセット量、ピッチ長さ若しくは退避長さ、又は、前記作業ツールの傾き補正値のうち少なくとも1つを設定して前記作業軌跡を生成する、請求項1、2又は5に記載の半自動遠隔操作システム。 6. The semi-automatic remote operation system according to claim 1, wherein, in the automatic operation mode, the control device sets at least one of an offset amount of the drive device, a pitch length or a retraction length, or an inclination correction value of the work tool to generate the work trajectory. 前記制御装置は、前記自動運転モードにおいて、前記作業ツールの押し付け力を制御するように前記作業軌跡を生成する、請求項1、2又は5に記載の半自動遠隔操作システム。 The semi-automatic remote operation system according to claim 1 , wherein the control device generates the work trajectory so as to control a pressing force of the work tool in the automatic operation mode. ワークに対して所定の作業を実施する作業ツールを動かす駆動装置を、スレーブとしての前記駆動装置の動作と連動する操作部を有するマスタである操作装置を、前記操作部の動作と前記駆動装置の動作とが連動するように前記操作装置を制御することによって、前記操作装置に入力された作業者の手動による前記作業ツールの遠隔操作に応じて前記ワークの表面に前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が当接するように制御する手動運転工程と、
前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークの表面に当接したことを、前記駆動装置からフィードバックされる反力に基づいて判定し、前記駆動装置の一部又は前記作業ツールの一部が前記ワークに対して当接したときの前記駆動装置の当接情報を取得し、前記駆動装置の当接情報に基づいて前記作業ツールに作業を実施させるために動かす所定の軌跡である作業軌跡を生成する生成工程と、
生成した前記作業軌跡に沿って前記作業ツールを移動させるように前記駆動装置を制御する自動運転工程と
を含む、半自動遠隔操作方法。
a manual operation process in which a master operating device having an operation unit that links with the operation of a drive device that moves a work tool to perform a predetermined task on a workpiece is controlled so that the operation of the operation unit links with the operation of the drive device, thereby controlling the operation device so that a part of the drive device or a part of the work tool abuts against the surface of the workpiece in accordance with manual remote operation of the work tool by an operator input into the operating device;
a generation process of determining that a part of the drive device or a part of the work tool has come into contact with the surface of the workpiece based on a reaction force fed back from the drive device, acquiring contact information of the drive device when a part of the drive device or a part of the work tool has come into contact with the workpiece, and generating a work trajectory , which is a predetermined trajectory along which the work tool will move to perform work, based on the contact information of the drive device;
an automatic operation step of controlling the drive device to move the work tool along the generated work trajectory.
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