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JPH0648418B2 - Operation skill evaluation device - Google Patents
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JPH0648418B2 - Operation skill evaluation device - Google Patents

Operation skill evaluation device

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JPH0648418B2
JPH0648418B2 JP62009847A JP984787A JPH0648418B2 JP H0648418 B2 JPH0648418 B2 JP H0648418B2 JP 62009847 A JP62009847 A JP 62009847A JP 984787 A JP984787 A JP 984787A JP H0648418 B2 JPH0648418 B2 JP H0648418B2
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evaluation
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誠 妹尾
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文雄 富沢
栄 杉山
明仁 関戸
澤  敏之
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、手動操縦装置に係り、特に操作者が手動操作
することに熟練した技能が要求される装置(なかでもマ
スタ・スレーブ・マニピユレータ・システム)におい
て、操作者の負担軽減と作業率の向上を図ることに好適
な操作技能評価装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manual control device, and in particular, to a device (especially master / slave manipulator System), the present invention relates to an operation skill evaluation device suitable for reducing the burden on the operator and improving the work rate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

マスタ・スレーブ・マニピユレータは、操作者がマスタ
マニピユレータ(以下、マスタと呼ぶ)を操作し、その
操作に応じてスレーブ・マニピユレータ(以下、スレー
ブと呼ぶ)が動作するように構成されている。従来の多
くのマニピユレータシステムは、操作者がTVモニタ上
に映るスレーブをみながら、マスタを操作していた。ま
た、プロシーデイングズ オブ’85インターナシヨナ
ル コンフアレンス オン アドバンスド ロボテイク
ス(1985年)第329頁から第336頁(Proceedi
ngs of'85International Conference on Advanced Robo
tics(1985)pp329−336)において論じられ
ているように、人間がコマンド入力することによつて、
スレーブの動きの一部のコンピユータが拘束を加え、人
間の手動操作の一部を介助する装置がある。一方、複数
のマニピユレータ間の性能を比較するため、特定の作業
(例えばピンを穴に入れる作業)の作業時間を測定して
評価したものがある。これは、マニピユレータの性能を
評価しただけであり、操作者の熟練度や疲労状態につい
て、評価したものではない。
The master / slave manipulator is configured such that an operator operates a master manipulator (hereinafter, referred to as a master), and the slave manipulator (hereinafter, referred to as a slave) operates according to the operation. In many conventional manipulator systems, the operator operates the master while watching the slave displayed on the TV monitor. Also, Proceedings of '85 International Conference on Advanced Robotics (1985), pages 329 to 336 (Proceedi
ngs of'85 International Conference on Advanced Robo
tics (1985) pp 329-336), a human command input
There are devices in which some of the computer's movements of the slave impose constraints and assist in some of the human manual operations. On the other hand, in order to compare the performances of a plurality of manipulators, there is one in which the work time of a specific work (for example, work of inserting a pin into a hole) is measured and evaluated. This is merely an evaluation of the performance of the manipulator, not an evaluation of the skill level or fatigue of the operator.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術には、操作者がマスタを介して、離れた所
に置かれたスレーブを間接的に動かして作業することか
らくる困難さや、操作のわずらわしさがともなう。この
ため、従来のマニピユレータシステムでは操作者に熟練
した技能が要求され、また操作者の疲労が大きかつた。
操作者の技能の程度や疲労の具合を客観的に判断するこ
とは難しく、このため、作業の目標や操作手順等(自動
/手動の切換えや、操作者の交替)を適切に判断するこ
とが困難であつた。
The above-mentioned conventional technique is accompanied by a difficulty and a troublesome operation because an operator indirectly operates a slave placed at a remote place via a master. For this reason, in the conventional manipulator system, the operator is required to have a skill, and the operator is very tired.
It is difficult to objectively judge the degree of operator's skill and the degree of fatigue. Therefore, it is necessary to properly judge the work goal and operation procedure (automatic / manual switching or operator switching). It was difficult.

本発明の目的は、操作者の技能を実作業中に評価でき、
操作者の疲労軽減と作業効率を向上できるマスタ・スレ
ーブ・マニピュレータ装置の操作技能評価装置を提供す
ることにある。
The purpose of the present invention is to evaluate the skill of the operator during actual work,
An object is to provide an operation skill evaluation device for a master / slave manipulator device which can reduce operator fatigue and improve work efficiency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために本発明では、マスタ・スレー
ブ・マニピュレータ装置の操作技能評価装置であって、
前記操作技能評価装置を、複数の評価パラメータについ
て事前に行ったトレーニングにより操作者の技能データ
を記憶する操作技能記憶手段と、複数の評価パラメータ
について実作業中で操作者の操作技能を計測する操作技
能計測手段と、複数の評価パラメータについて前記操作
技能記憶手段に記憶された技能データと前記操作技能計
測手段で計測された計測データとを比較する操作技能評
価手段とを有し、前記操作技能評価手段の比較結果に基
づき実作業中での操作者の技能状態の変化を評価するよ
うにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention is an operation skill evaluation device for a master / slave manipulator device,
In the operation skill evaluation device, an operation skill storage means for storing the skill data of the operator through training performed in advance for a plurality of evaluation parameters, and an operation for measuring the operation skill of the operator during actual work for a plurality of evaluation parameters. The operation skill evaluation means for comparing the skill data stored in the operation skill storage means with respect to a plurality of evaluation parameters and the measurement data measured by the operation skill measurement means. The change in the skill status of the operator during the actual work is evaluated based on the comparison result of the means.

〔作用〕[Action]

前記操作技能記憶手段により複数の評価パラメータにつ
いて事前に行ったトレーニングにより操作者の技能デー
タを記憶する。
The skill data of the operator is stored by the training performed in advance for a plurality of evaluation parameters by the operation skill storage means.

前記操作技能計測手段により複数の評価パラメータにつ
いて実作業中で操作者の操作技能を計測する。
The operating skill measuring means measures the operating skill of the operator during actual work for a plurality of evaluation parameters.

そして、前記操作技能評価手段により複数の評価パラメ
ータについて前記操作技能記憶手段に記憶された技能デ
ータと前記操作技能計測手段で計測された計測データと
を比較する。
Then, the operation skill evaluation means compares the skill data stored in the operation skill storage means with respect to a plurality of evaluation parameters and the measurement data measured by the operation skill measurement means.

この比較結果に基づき実作業中での操作者の技能状態の
変化を評価し、操作者の技能程度や操作者の疲労状態を
的確に判断でき、操作者の疲労軽減と作業効率を向上で
きるマスタ・スレーブ・マニピュレータ装置の操作技能
評価装置を提供することができる。
Based on the result of this comparison, it is possible to evaluate changes in the skill status of the operator during actual work, accurately judge the skill level of the operator and the fatigue status of the operator, and reduce the fatigue of the operator and improve work efficiency. -It is possible to provide an operation skill evaluation device for a slave manipulator device.

〔実施例〕〔Example〕

まず本発明の要因となつた知見について説明する。遠隔
マニピユレーシヨンに人工知能を応用し、作業の一部を
コンピユータに分担させることが本発明の出発点であ
る。しかしながら、どのような作業や動作をコンピユー
タと人間に分担したら良いかを決定することは容易では
ない。人間が遠隔マニピユレーシヨンをする際に特有の
問題として、TVモニタ等を見ながら離れたところにあ
るスレーブを間接的に操作することの困難さがあげられ
る。このような困難な作業を実施するためには、方向感
覚や機械系,制御系のくせに対する感覚などを体得する
必要がある。実際にマニピユレーシヨン作業を実施して
みると、このような技能には、初歩者と熟練者の間で大
きな開きがあり、熟練者にはできて初歩者にできない操
作や、同じ操作でも速さや正確さにかなり差異のあるこ
とがわかつた。例をあげると、脆弱なものを適切な力で
肥めるか、はめ合い作業ができるか、位置決め、軸合せ
の正確さ、手先を所等の位置に移動するまでの時間や円
滑さなど様々である。また、熟練者でも2〜3時間を経
過すると疲労し、極端に技能が低下した。
First, the knowledge that is a factor of the present invention will be described. The starting point of the present invention is to apply artificial intelligence to the remote manipulation so that the computer can share a part of the work. However, it is not easy to decide what kind of work or movement should be shared between the computer and the human. A problem peculiar to humans performing remote manipulation is that it is difficult to indirectly operate a slave at a remote place while watching a TV monitor or the like. In order to perform such difficult work, it is necessary to acquire a sense of direction and a sense of habit of the mechanical system and control system. When actually carrying out the manipulation work, there is a large gap between such a skill between the beginner and the expert, and the skill that the expert can do and the beginner cannot do, or even the same operation can be performed. I knew there was a considerable difference in speed and accuracy. For example, it is necessary to fertilize fragile things with appropriate force, whether fitting work can be done, positioning, accuracy of axis alignment, time and smoothness until you move your hand to a place, etc. Is. Further, even a skilled person became tired after a lapse of 2 to 3 hours, and his skill was extremely lowered.

一方、コンピユータがする操作については、粗い精度で
の手先の位置決めなどは極めて速くできるが、障害物を
回避しながらの手先の移動や、精密な位置合わせなどに
は多くの時間を要する。また人間にしかできない操作も
ある。
On the other hand, with respect to the operation performed by the computer, the positioning of the hand with coarse accuracy can be performed very quickly, but movement of the hand while avoiding obstacles and precise positioning require a lot of time. There are also operations that only humans can do.

従つて、人間が担当すべきもの、コンピユータが担当す
べきもの、人間の技能の程度によりコンピユータないし
は人間が担当すべきものがある。このような知見から、
まず作業の目的と人間の技能に合わせて、コンピユータ
の操作,人間の操作、あるいは両者の協調操作より成る
作業手順のプランを作成し、コンピユータが実行する部
分は自動的に実施し、人間の操作部分では人間に操作を
うながすことが、遠隔マニピユレーシヨンを最も円滑か
つ速やかに実施できる方法であると考えるに至つた。
Therefore, there are things that humans should be in charge, those that should be in charge of computers, and those that should be in charge of computers or humans depending on the degree of human skill. From such knowledge,
First, a work procedure plan consisting of computer operations, human operations, or cooperative operations of the two is created according to the purpose of work and human skill, and the parts executed by the computer are automatically executed and human operation is performed. In part, we came to think that prompting a human to operate is the most smooth and quick method for remote manipulation.

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。本実
施例は、マスタ101と、TVモニタ102に接続され
たインターフエース手段103、プラン作成手段10
4、スレーブ動作管理手段105、スレーブ制御手段1
06、スレーブ制御手段106により制御されるスレー
ブ107、スレーブの状態を検出するセンシング手段1
08,操作者110の技能評価手段112、及び10
3,104,105,106,108,112が情報を
書き込んだり、読み出したりする記憶手段109,10
9内にあつて、操作者110の操作技能に関するデータ
を記憶している操作者技能データ部111,作業データ
部201,環境デーダ部202,装置データ部203,
プラン部204,現在状態部205,制御入力206,
センサ情報207とから構成されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In this embodiment, the master 101, the interface means 103 connected to the TV monitor 102, and the plan creating means 10 are connected.
4, slave operation management means 105, slave control means 1
06, slave 107 controlled by slave control means 106, and sensing means 1 for detecting the state of the slave
08, skill evaluation means 112 of the operator 110, and 10
3, 104, 105, 106, 108, 112 storage means 109, 10 for writing and reading information
9, the operator skill data section 111, which stores data relating to the operation skill of the operator 110, the work data section 201, the environment data section 202, the device data section 203,
Plan unit 204, present state unit 205, control input 206,
It is composed of sensor information 207.

以下、それぞれの構造について簡単に説明する。Hereinafter, each structure will be briefly described.

〈現在状態部205〉 システムの現在状態に関するデータを記憶する部分であ
る。作業状態(TSK),位置の目標値(Xr),位置決
め許容値(Bo),軌跡追従許容値(Co)などの指令デー
タをプラン部204から読みとる。
<Current State Unit 205> This is a part that stores data relating to the current state of the system. Command data such as a work state (TSK), a target position value (Xr), a positioning allowable value (Bo), and a trajectory following allowable value (Co) are read from the plan unit 204.

〈作業データ部201〉 ここには、作業目標や、作業対象に関するデータが記憶
されている。作業目標とは、一例を示すと、「弁体が作
業台におかれており、その位置はXr,姿勢はOrである」
といつた状態を定義するものであり、作業対象に関する
データとは、フランジやボルトなどの形状、重量等に関
するデータなどである。
<Work Data Unit 201> Here, work targets and data regarding work targets are stored. The work target is, for example, "the valve is placed on the work table, its position is Xr, and its posture is Or."
The data relating to the work target is data relating to the shapes and weights of flanges and bolts, and the like.

〈環境データ部202〉 環境データ部には、作業対象とスレーブを除く他の機器
の配置や寸法,形状についてのデータを収納する。スレ
ーブが動作する時の衝突などをチエツクする際に用い
る。
<Environmental Data Unit 202> The environmental data unit stores data on the arrangement, dimensions, and shapes of other devices except the work target and the slave. Used when checking for collisions when the slave operates.

〈装置データ部203〉 ここには次のようなデータが収納される。<Device Data Section 203> The following data is stored here.

(1)スレーブ107の寸法,形状データ (2)コンピユータによる自動動作の性能,機能 〈センシング手段108及びセンサ情報部207〉 センシング手段108は、スレーブ107の制御をする
際に用いるエンコーダ,ポテンシヨメータ,タコジエネ
レータ,力センサや、コンピユータの自動動作に使用す
る視覚センサ,TVモニタ102に情景を映し出すため
のTVカメラなどを含み、センサ情報部207にデータ
を供給する。
(1) Dimension and shape data of slave 107 (2) Performance and function of automatic operation by computer <Sensing means 108 and sensor information section 207> The sensing means 108 is an encoder and potentiometer used when controlling the slave 107. , A tachogenerator, a force sensor, a visual sensor used for automatic operation of the computer, a TV camera for displaying a scene on the TV monitor 102, and the like, and supplies data to the sensor information unit 207.

センサ情報部207には、次のような情報が収納され
る。
The sensor information unit 207 stores the following information.

(1)各種センシング結果のデータ (2)各種センサの位置や性能,TVカメラの位置や特
性,現在モニタ102に情景を映しているカメラの番号
など 〈制御手段106及び制御入力206〉 制御手段106は、スレーブ107の各関節を、位置制
御,速度制御,力制御する。制御の種類や目標値は制御
入力206に収納されている。
(1) Data of various sensing results (2) Positions and performances of various sensors, positions and characteristics of TV cameras, numbers of cameras currently showing a scene on the monitor 102, etc. <Control unit 106 and control input 206> Control unit 106 Controls position, speed, and force of each joint of the slave 107. The type of control and the target value are stored in the control input 206.

〈プラン作成手段104及びプラン部204〉 プラン作成手段104は、現在状態から目標状態に移行
するために、どのような操作手順を施せばよいかを判断
し、結果(操作手順及び詳細な指令データ)をプラン部
204に収納する。
<Plan Creating Unit 104 and Plan Unit 204> The plan creating unit 104 determines what kind of operation procedure should be performed to shift from the current state to the target state, and the result (operation procedure and detailed command data) ) Is stored in the plan unit 204.

〈インターフエース手段103〉 プランが示す作業モードが手動操作であるときインター
フエース手段はモニタ102上への表示や音声出力、マ
スタ101に発生する力などを介して操作者110の操
作をうながす。インターフエース手段103は、操作者
がマスタに加えた力や変位を読み取り、制御入力部20
6に適切な値を書き込むと同時に、センサ情報部207
の内容を読んでマスタに反力などを発生させ、操作者に
力感覚等のフイードバツクを伝える。また現在状態部2
05の各データを更新する。
<Interface means 103> When the work mode indicated by the plan is a manual operation, the interface means prompts the operator 110 to perform an operation via the display on the monitor 102, audio output, force generated in the master 101, and the like. The interface means 103 reads the force or displacement applied to the master by the operator, and controls the control input unit 20.
At the same time as writing an appropriate value in 6, the sensor information section 207
Read the contents of the above to generate reaction force etc. to the master and convey the feedback such as force feeling to the operator. Also, the current state section
05 data are updated.

〈スレーブ動作管理手段105〉 現在状態205で示される指令データに、付帯条件があ
る場合、スレーブ動作管理手段105がこれを実行す
る。例えば、スレーブ107の手先が直線運動するとい
う付帯条件を有して、目標位置Xに到達させるとき、
制御入力206を介して、スレーブ107を制御する。
また、センサ情報207の内容をみながら実行の終了を
判定し、終了の場合には、プラン204をアクセスし
て、現在状態部205のデータを更新させる。
<Slave Operation Management Unit 105> If the command data indicated by the current state 205 has an incidental condition, the slave operation management unit 105 executes this. For example, when reaching the target position X 1 with the incidental condition that the hand of the slave 107 moves linearly,
The slave 107 is controlled via the control input 206.
Also, the end of the execution is determined while checking the content of the sensor information 207, and when the execution is ended, the plan 204 is accessed to update the data of the current state portion 205.

操作者技能評価手段112の構成を第2図を用いて説明
する。操作者技能評価手段112は、評価手段220、
タイマ221とから構成されており、タイマ221は、
評価手段220のトリガON信号を受けて、時間(作業
時間や位置決め時間)tを計測し、評価手段220に伝
達する。評価手段220は、プラン204,現在状態2
05,センサ情報207,操作者技能データ111か
ら、データを受け、計算結果を操作者技能データ111
に返す。
The configuration of the operator skill evaluation means 112 will be described with reference to FIG. The operator skill evaluation means 112 includes an evaluation means 220,
It is composed of a timer 221 and the timer 221
Upon receiving the trigger ON signal of the evaluation means 220, the time (working time or positioning time) t is measured and transmitted to the evaluation means 220. The evaluation unit 220 is the plan 204, the current state 2
05, sensor information 207, operator skill data 111, data is received and the calculation result is operator skill data 111.
Return to.

評価手段220は、センサ情報207から、ハンドの位
置X、速度、力fの現在値を読込む。ここに、X、
、fは次式で与えられる。
The evaluation unit 220 reads the current values of the hand position X, speed, and force f from the sensor information 207. Where X,
, F are given by the following equations.

X=(XX,XY,XZ,α,β,γ) x=(,,,) (1) f=(fX,fY,fZ,TX,TY,TZ) ここに、 x,x,x:マニピユレータハンドの先端位置の
x,y,z成分 α,β,γ:ハンドの姿勢の方向余弦:マニピユレータハンドの先端速度の
x,y,z成分 :ハンドの姿勢の方向余弦の再速度 f,f,f:ハンドに加わる力のx,y,z成分 T,T,T:ハンドに加わるx,y,z軸まわり
のモーメント 評価手段220は、プラン204から、作業標準実行時
間T,搬送距離A,標準搬送速度V,評価パラメ
ータの重み係数aのデータを読み込む。ここに、作業
標準実行時間Tとは、一作業(以下、これをタスクと
呼ぶ)の実行時間である。Aは、タスク開始直前のマ
ニピユレータハンド位置xとそのタスクのハンド位置
の目標値xの距離である。
X = (X X , X Y , X Z , α, β, γ) x = ( X , Y , Z ,,,) (1) f = (f X , f Y , f Z , T X , T Y , T Z ) where x X , x Y , x Z : x, y, z components of the tip position of the manipulator hand α, β, γ: direction cosines X , Y , Z of the posture of the hand: Manipulator X, y, z components of tip velocity of the lator hand: re-velocity of direction cosine of hand posture f X , f Y , f Z : x, y, z components of force applied to the hand T X , T Y , T Z : x, y, moment evaluation means around the z-axis 220 exerted on the hand, from the plan 204, working standard execution time T o, the transport distance a o, standard conveyance speed V o, the data of the weighting factors a i of the evaluated parameters Read. Here, the working standard execution time T o, one work (hereinafter referred to as tasks) which is the execution time of. A o is the distance of the target value x X of Manipi Yu regulator hand position x o tasks immediately before the hand position of the task.

標準搬送速度Vは、指定の軌跡許容値Cを維持し
て、ハンドを目標値xに移動させるときのハンドの標
準速度である。
Standard conveyance speed V o maintains a specified trajectory tolerance C o, a standard speed of the hand for moving the hand to the target value x r.

評価手段220は、現在状態205から、作業状態TS
K、位置の目標値x、力の目標値f、位置決め許容
値B、軌跡追従許容値Cを読み込む。ここに、作業
状態TSKは、タスクの開始,終了を表わすフラグであ
り、タスク実行中は非ゼロとなる。x,fは(1)式
で与えられるx,fと同じ次元(=6)をもつ。
The evaluation means 220 changes the current state 205 to the work state TS.
K, the target value x r of the position, the target value f r of the force, the positioning allowable value B o , and the trajectory following allowable value Co are read. The work state TSK is a flag indicating the start and end of the task, and is non-zero during task execution. x r and f r have the same dimension (= 6) as x and f r given by the equation (1).

はスレーブ107の位置目標値である。x r is the position target value of the slave 107.

は同じく力の目標値である。(例えば、ある作業対
象では、10N以上の力を加えるとこわれる場合な
ど)。位置決め許容値Bは、xと同一の次元をもち、
目標値xに位置決めしたときの許容値を意味する。軌
跡追従許容値Cは、スレーブ107の先端の軌跡条件
が指定されたときの軌跡追従誤差の許容値を表わす。
fr is also a target value of force. (For example, when a certain work target breaks when a force of 10 N or more is applied). The positioning tolerance B o has the same dimension as x,
It means a permissible value when positioning to the target value x r . The trajectory following tolerance value C o represents the tolerance value of the trajectory following error when the trajectory condition of the tip of the slave 107 is designated.

以上の操作者技能評価手段205と外部の手段との入出
力関係を第3図,第4図に示す。
The input / output relationship between the operator skill evaluation means 205 and external means is shown in FIGS. 3 and 4.

第6図は、評価手段の動作原理をフローチヤートで示た
ものである。以下、第6図を用いて説明する。操作者は
自分の名前をインターフエース手段103から、キーボ
ード等により入力する(1a)。
FIG. 6 is a flow chart showing the operating principle of the evaluation means. This will be described below with reference to FIG. The operator inputs his / her name from the interface means 103 using a keyboard or the like (1a).

評価手段220は、探作者の名前が技能データ111に
登録済か否かをチエツクする(1b)。未登録の場合
は、以下の処理(1c〜1f)を実行する。
The evaluation means 220 checks whether the name of the explorer is already registered in the skill data 111 (1b). If not registered, the following processing (1c to 1f) is executed.

プラン204にトレーニング作業を要求する。トレーニ
ング作業とは、適当な目標値xと許容値Bをインタ
ーフエース手段103を介して、テレビモニタ102に
表示し、操作者110にマスタマニピユレータ101に
よつて、スレーブマニピユレータ107を目標値x
指定の許容値B内に位置決めさせる作業をいう。
Request training work from plan 204. The training work is to display an appropriate target value x r and a permissible value B o on the television monitor 102 via the interface means 103, and to let the operator 110 use the master manipulator 101 to operate the slave manipulator 107. Is an operation for positioning the target value x r within a specified allowable value B o .

評価手段220は、スタート地点から目標点までの距離
を計算し、スタート後、スレーブマニピユレータ1
07が目標値xに許容値B内に位置決めするのに要す
る時間tを計測する。
The evaluation means 220 calculates the distance A o from the start point to the target point, and after the start, the slave manipulator 1
The time t required for 07 to position within the tolerance B at the target value x r is measured.

,Bは1pg2|A|、log2|B|で3〜4の範囲
をカバーするように数点のデータをあらかじめ用意して
おき、これらの数点のデータに対する位置決め時間tを
測定する。これらの結果から位置決め時の難易度をパラ
メータ log2 2A/B ここに、A=||A||、B=||B|| に対する位置決め時間tの回帰直線 t=R+R・log2 2A/B から、基本評価パラメータR,Rを決定する(1
e)。この2つの評価パラメータR,Rを技能デー
タ111に操作者の名前とともに登録する(1f)。
For A o and B o , several points of data are prepared in advance so as to cover the range of 3 to 4 with 1 pg 2 | A |, log 2 | B |, and the positioning time t for these several points of data is set. taking measurement. From these results, the degree of difficulty in positioning is set as a parameter log 2 2A / B where A = || A ||, B = || B || regression line t = R a + R p · log 2 2A / B, basic evaluation parameters R a and R p are determined (1
e). These two evaluation parameters R a and R p are registered in the skill data 111 together with the operator's name (1f).

次に評価手段220は、軌跡レベル8eのタスクが開始
されているか否かをタスクフラグTSKの値で判定す
る。すなわち、 TSK=0のとき、タスク待ち状態 TSK=1のとき、タスク実行状態 で判定する。TSK=0のとき、タスク待ち状態となつ
て、TSK=1となるまで待機状態が続く。TSK=1
のとき、次のステツプに進む(1g)。
Next, the evaluation means 220 determines whether or not the task of the locus level 8e has been started based on the value of the task flag TSK. That is, when TSK = 0, the task wait state is determined. When TSK = 1, the task execution state is determined. When TSK = 0, the task wait state is entered, and the wait state continues until TSK = 1. TSK = 1
When, proceed to the next step (1g).

次に評価手段220はタイマ221にトリガON信号を
与え、タイマの計測開始を指令する(1h)。
Next, the evaluation means 220 gives a trigger ON signal to the timer 221, and commands the start of measurement of the timer (1h).

次に、評価手段220はタスクデータである。Next, the evaluation means 220 is task data.

(x、f,B,T,A,V)を現在状態2
05、プラン204から読み込む(1i)。
(X r , fr , B o , T o , A o , V o ) to the current state 2
05, read from the plan 204 (1i).

次に評価手段220は操作者の技能データ(N,R
fa,R,R,R,R,R,R)を読み込
む(1j)。
Next, the evaluation means 220 determines the operator's skill data (N a , R
read fa, R p, R f, R R, R t, R a, the R H) (1j).

次に評価手段220は、センサ情報207からデータ
x,,fを読み込む(1k)。
Next, the evaluation means 220 reads the data x, and f from the sensor information 207 (1k).

次に評価手段220は、評価2次パラメータrfi,r
Ri,rtiを次式に従い計算する。
Next, the evaluation means 220 uses the evaluation secondary parameters r fi and r.
Ri and r ti are calculated according to the following equation.

fi=||f−f||/fRi=||x−x|| rti=||||/V ここに、||x||はベクトルxのノルムを表わす(1
1)。
r fi = here || f r -f i || / f r r Ri = || x r -x i || r ti = || i || / V o, || x || is a vector x Represents the norm (1
1).

次に操作手段220はタイマ221から時間tを読み込
む(1m)。次に操作手段220はタイム・アウトか否
かをtとTを比較することで判定する(1n)。
Next, the operating means 220 reads the time t from the timer 221 (1 m). Then the operating means 220 determines by comparing the t and T o whether time out (1n).

tnTの場合、タイムアウトと判定し、疲労パラメ
ータRfa=nとし(1o)、現在状態205のデータ
を読み込み、1p〜1tまでの処理をスキツプする。
In the case of tnT o , it is determined that the timeout has occurred, the fatigue parameter R fa = n is set (1o), the data of the current state 205 is read, and the processes from 1p to 1t are skipped.

タイムアウトの状態は操作者が疲労のため必要以上の所
要時間を要した場合で、nは作業内容に応じて適当な値
をとる。通常n=2or3とする。
The time-out state is when the operator takes more time than necessary due to fatigue, and n takes an appropriate value according to the work content. Usually, n = 2 or 3.

t<nTの場合、評価手段220は現在状態205の
データを読み込む(1p)。
When t <nT o , the evaluation means 220 reads the data of the current state 205 (1p).

次に評価手段220は、タスク終了か否かをTSLによ
り判定する。TSK=1の場合タスク継続中と判定し、
(1k)の処理へと戻り、TSK=0の場合、タスク終
了と判定し、次の処理1rへ進む(1q)。
Next, the evaluation means 220 determines whether or not the task has ended by TSL. When TSK = 1, it is determined that the task is continuing,
Returning to the process of (1k), when TSK = 0, it is determined that the task is completed, and the process proceeds to the next process 1r (1q).

次に評価手段220は、評価パラメータの暫定値R
f′a,R′,R′,R′,R′,R′を次
式に基づいて計算する(1r)。
Next, the evaluation means 220 determines the provisional value R of the evaluation parameter.
f'a, R 'p, R' f, R 'R, R' is calculated on the basis of t, the R 'H in the formula (1r).

f′a=(t−T)/T′=(−R)/(ln2A/B) R′= ′= ′=rti′=afafa′+aR′+aR′+ aR′+aR′ ここに、afa,a,a,a,aは重み係数で
あり、作業の内容に応じて、プラン204から与えられ
る。
R f'a = (t-T o ) / T o R p '= (t -R a) / (ln2A o / B o) R f' = r f i R R '= r r i R t' = here r ti R H '= a fa R fa' + a p R 'p + a f R' p + a R R 'R + a t R' t, a fa, a p, a f, a R, a t is It is a weighting coefficient and is given from the plan 204 according to the content of the work.

これらの計算式を第5図にまとめて示す。These calculation formulas are summarized in FIG.

次に評価手段220は、|R−R′|に有意差があ
るか否かを判定し、有意差がある場合、1tの処理を実
行し、有意差がない場合1tの処理をスキツプする(1
s)。このとき有意差の判定はεとの大小で判定し、
|R−R′|〈εの場合有意差なしとする。ε
の値は、あらかじめ評価手段220に与えられており、
一定値である。
Next, the evaluation means 220 determines whether or not there is a significant difference in | R i −R ′ i |, and if there is a significant difference, executes the 1t process, and if there is no significant difference, skips the 1t process. Do (1
s). At this time, the significant difference is determined by the magnitude of ε i ,
If | R i −R ′ i | <ε i , no significant difference is assumed. ε i
The value of is given to the evaluation means 220 in advance,
It is a constant value.

1tの処理では、有意差のあつた技能データを更新し、
更新した技能データを示す技能更新フラグを1にして、
他の手段が更新された技能データをすぐにわかるように
する(1t)。
In the processing of 1t, the skill data with significant difference is updated,
Set the skill update flag showing the updated skill data to 1,
The other means makes the updated skill data immediately available (1t).

尚、技能更新フラグは、第7図の構成とする。The skill update flag has the configuration shown in FIG.

次に全タスク完了か否かをATSKフラグにより、判定
し、全タスク完了の場合、(ATSK=1)、評価手段
220は全ての動作を完了する。全タスク未完了の場合
ATSK=0.1gの処理へ戻る。
Next, whether or not all tasks are completed is determined by the ATSK flag. When all tasks are completed (ATSK = 1), the evaluation means 220 completes all operations. When all tasks are not completed, the process returns to the process of ATSK = 0.1g.

プラン作成手段104は、操作者技能データ111を常
に監視しており、技能データの更新があつたとき、その
内容に応じて、自動モードに切換えるか、操作者の交替
を要請するか、引き続いて同一の操作者に作業をさせる
か判断する。すなわち、プラン作成手段104は、作業
データ201,環境データ202,装置データ203か
らデータを読み込み、現在の操作者の技能で実行できる
一連の操作手順を作成し、プラン204に書き込むとと
もに、第一番目の操作手順を現在状態205に書き込
む。この操作手順が自動モードの場合、スレーブ動作管
理手段105が介入し、自動モードに必要な制御データ
を制御入力バツフア208に格納する。これをうけて、
制御入力206は制御入力バツフア208から制御デー
タを読みとり、スレーブ制御手段106にデータを引き
渡す。スレーブ制御手段106はセンシング手段108
から逐次データをフイードバツクしながら、スレーブ1
07を制御する。自動モードの状態や操作者の交替,操
作手順等の操作者への指示は、インターフエース手段1
03が現在状態205から、その旨を読みとり、TVモ
ニタ102上に表示し、操作者に知らせる。一方、通常
の手動操作状態でよいときは操作者がマスタ101を操
作し、インターフエース手段103を介して、スレーブ
107の目標値(マスタ101から与えられる)を制御
入力206に入力される。制御入力206に入力された
データはスレーブ制御手段に引き渡され、スレーブ10
7の位置,力等の情報をセンシング手段からフイードバ
ツクしながら、スレーブを制御する。
The plan creating means 104 constantly monitors the operator skill data 111. When the skill data is updated, the plan creating means 104 switches to the automatic mode, requests the operator to change, or continues, depending on the contents of the skill data. Determine whether the same operator should work. That is, the plan creating means 104 reads data from the work data 201, the environment data 202, and the device data 203, creates a series of operation procedures that can be executed by the current skill of the operator, writes the operation procedure in the plan 204, and at the same time The operation procedure of is written in the current state 205. When this operation procedure is the automatic mode, the slave operation management means 105 intervenes and stores the control data necessary for the automatic mode in the control input buffer 208. After receiving this,
The control input 206 reads control data from the control input buffer 208 and transfers the data to the slave control means 106. The slave control means 106 is the sensing means 108.
From the slave 1 while sequentially feeding back data from
Control 07. The interface means 1 is used for instructing the operator of the state of the automatic mode, change of operator, operation procedure, and the like.
03 reads the fact from the current state 205, displays it on the TV monitor 102, and informs the operator. On the other hand, when the normal manual operation state is acceptable, the operator operates the master 101, and the target value of the slave 107 (given from the master 101) is input to the control input 206 via the interface means 103. The data input to the control input 206 is passed to the slave control means, and the slave 10
The slave is controlled while feeding back information such as position and force of 7 from the sensing means.

本実施例によれば、複数の技能評価パラメータを有して
いるので、作業に対する評価パラメータの重みづけを自
由に選べるので、適用できる作業が広範囲に可能である
効果がある。
According to the present embodiment, since there are a plurality of skill evaluation parameters, it is possible to freely select the weighting of the evaluation parameter for the work, and there is an effect that the applicable work can be performed in a wide range.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように、本発明によれば、操作者の技能が
実時間で評価できるので、操作者の技能程度や疲労状態
に応じて適切な作業の自動/手動切換えや操作員の交替
ができるので、操作者の疲労が軽減するとともに作業能
率が向上する効果がある。
As described above in detail, according to the present invention, since the skill of the operator can be evaluated in real time, automatic / manual switching of work or replacement of the operator can be performed appropriately in accordance with the skill level and fatigue of the operator. Therefore, the operator's fatigue is reduced and the work efficiency is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロツク線
図、第2図は本発明の主要部を示す詳細図、第3図及び
第4図は、技能評価データの入力,出力を示す図、第5
図は、評価パラメータの基本計算式を示す図、第6図
は、本発明の一実施例を示すフローチヤート、第7図
は、技能更新フラグを示す図である。 101……マスタマニピユレータ、103……インター
フエース手段、104……プラン作成手段、105……
スレーブ動作管理手段、106……スレーブ制御手段、
107……スレーブマニピユレータ、108……センシ
ング手段、112……操作者技能評価手段、111……
操作者技能データ、204……プラン、205……現在
状態。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed diagram showing the main part of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show input and output of skill evaluation data. Figure showing, fifth
FIG. 6 is a diagram showing a basic calculation formula of an evaluation parameter, FIG. 6 is a flow chart showing an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing a skill update flag. 101 ... Master Manipulator, 103 ... Interface Means, 104 ... Plan Making Means, 105 ...
Slave operation management means, 106 ... Slave control means,
107 ... Slave manipulator, 108 ... Sensing means, 112 ... Operator skill evaluation means, 111 ...
Operator skill data, 204 ... Plan, 205 ... Current state.

フロントページの続き (72)発明者 上村 博 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 富沢 文雄 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 杉山 栄 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 関戸 明仁 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 澤 敏之 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−212792(JP,A) 特開 昭54−147886(JP,A) 特開 昭51−112628(JP,A) 特開 昭56−121072(JP,A)Front page continued (72) Inventor Hiroshi Uemura 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. Energy Research Institute (72) Inventor Fumio Tomizawa 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Hirate Works Energy Research Co., Ltd. (72) Sakae Sakayama, 1168 Moriyama-cho, Hitachi, Ibaraki Prefecture, Energy Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Akihito Sekido, 1168, Moriyama-cho, Hitachi, Ibaraki, Energy Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Invention Toshiyuki Sawa 1168 Moriyama-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Energy Research Laboratory, Hiritsu Seisakusho Co., Ltd. (56) Reference JP-A-60-212792 (JP, A) JP-A-54-147886 (JP, A) JP-A-51 -112628 (JP, A) JP-A-56-121072 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マスタ・スレーブ・マニピュレータ装置の
操作技能評価装置であって、 前記操作技能評価装置は、 複数の評価パラメータについて事前に行ったトレーニン
グにより操作者の技能データを記憶する操作技能記憶手
段と、 複数の評価パラメータについて実作業中で操作者の操作
技能を計測する操作技能計測手段と、 複数の評価パラメータについて前記操作技能記憶手段に
記憶された技能データと前記操作技能計測手段で計測さ
れた計測データとを比較する操作技能評価手段とを有
し、 前記操作技能評価手段の比較結果に基づき実作業中での
操作者の技能状態の変化を評価することを特徴とする操
作技能評価装置。
1. An operation skill evaluation device for a master-slave manipulator device, wherein the operation skill evaluation device stores operation skill data of an operator by training performed in advance for a plurality of evaluation parameters. An operation skill measuring means for measuring the operation skill of the operator during actual work for a plurality of evaluation parameters; and skill data stored in the operation skill storing means for the plurality of evaluation parameters and measured by the operation skill measuring means. Operating skill evaluation means for comparing the measured data with the measured operation data, and evaluates a change in the skill state of the operator during actual work based on the comparison result of the operating skill evaluation means. .
【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の操作技能評
価装置において、 前記マスタ・スレーブ・マニピュレータ装置に作業手順
を示すプラナーを備え、 前記操作技能記憶手段は、プラナーから出されるトレー
ニング動作に関する指示に基づいて、操作者がマスタ・
スレーブ・マニピュレータ装置を操作し、このとき得ら
れる技能データを操作技能記憶手段の初期値として登録
することを特徴とする操作技能評価装置。
2. The operation skill evaluation device according to claim 1, wherein the master / slave manipulator device is provided with a planer showing a work procedure, and the operation skill storage means is a training operation issued from the planer. Based on the instructions regarding the
An operation skill evaluation device characterized in that a slave manipulator device is operated, and skill data obtained at this time is registered as an initial value of an operation skill storage means.
【請求項3】特許請求の範囲第1項に記載の操作技能評
価装置において、 前記操作技能評価手段の操作者の技能状態を評価は複数
の評価パラメータの線形結合で表わすことを特徴とする
操作技能評価装置。
3. The operation skill evaluation device according to claim 1, wherein the evaluation of the skill state of the operator of the operation skill evaluation means is represented by a linear combination of a plurality of evaluation parameters. Skill evaluation device.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2535378B2 (en) * 1988-05-19 1996-09-18 富士電機株式会社 Device status setting method in status monitoring control device
JP2535389B2 (en) * 1988-08-22 1996-09-18 富士電機株式会社 Operation panel device
JP5382712B2 (en) * 2009-09-08 2014-01-08 国立大学法人 名古屋工業大学 Skill experience system
JP6226175B2 (en) * 2013-09-04 2017-11-08 株式会社Ihi Operability evaluation apparatus, method and program
EP3270243B1 (en) * 2016-07-13 2019-10-23 Yokogawa Electric Corporation Methods and systems for context based operator assistance for control systems

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4224744A (en) * 1978-05-12 1980-09-30 Pace Incorporated Circuitry for teaching soldering and practice circuit board for use therewith
JPS60212792A (en) * 1984-04-06 1985-10-25 株式会社 芙蓉情報センタ− Typewriter practicing apparatus

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