JPS62199376A - 遠隔マニピユレ−シヨン方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマスタ及びスレーブを用いた遠隔マニピユレー
ション方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

遠隔マニピユレーションは１人間がマスタマニピュレー
タまたは操作レバー等（以下、両者を合わせてマスタと
呼ぶ）を操作し、その操作に応じてスレーブマニピュレ
ータ（以下、スレーブと呼び）が動作し作業をすること
によって実施する。

従来の多くのマニピユレーション装置は、マスタの姿勢
にスレーブの姿勢を従わせ、スレーブにかかる反力をマ
スターを介して人間に伝えるように製作されており１通
常スレーブの姿勢や作業状況をモニタするためのＴＶカ
メラ及びＴＶディスプレイを併用し、操作を実施する。

またプロシーデイングズ　オブ′８５インターナショナ
ル　コンファレンス　オン　アドバンスト　ロボテイツ
クス（１９８５年）第３２９頁から第３３６頁（Ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　’　８５　Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ａｄｖａｎｃ
ｅｄ　Ｒｏｂｏｔｉｃｓ　（１９８５年）第３２９〜３
３６頁）において論じられているように１人間がコマン
ドを入力することによって、スレーブの動きの一部にコ
ンピュータが拘束（例えばスレーブの手先を水平に維持
するなどの拘束）を加え１人間の手動操作の一部を介助
する装置もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術には１人間がマスタを介して、離れた所に
置かれたスレーブを間接的に動かし作業をすることから
くる困難さや、操作のわずられしさが伴う。

本発明の目的は、操作者の技能の程度に適した操作手順
を自動的に決定し、コンピュータによる自動操作と人間
による手動操作を織り混ぜながら作業を遂行する遠隔マ
ニピユレーション方法及び装置を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、マスタ及びスレーブ
を用いた遠隔マニピユレーションにおいて、操作者の技
能の程度を示すデータ及び与えられた作業目標から手動
操作部分と自動操作部分を織り混ぜた手順プランを作成
し、この手順プランに沿って、自動操作部分は計算機に
よる運動管理によって自動的に実行し、手動操作部分は
操作者による手動操作により実行するようにしたことを
特徴とするものである。

また、本発明の他の特徴は、操作者の技能データ及び作
業目標から手動操作と自動操作を織り混ぜた手順を作成
するプラン作業手段、手動゛操作時の支援動作や自動操
作を実行するスレーブ動作管理手段、及び手動操作時に
人間の操作をうながし円滑に作業を遂行すべく管理する
インターフェース手段を設け、まず手順のプランを作成
し、次いでこれを順次実行することにある。

〔作用〕

プラン作成手段は、操作者技能データ及び与えられた作
業目標から、自動操作と手動操作を織り混ぜた手順を作
成する。これによって技能の程度の異なる操作者に対し
ても常に適切な操作手順を作成できる。スレーブ動作管
理手段は、自動操作の実行及び手動操作の際の支援動作
を実行する。

これによって不必要に操作者を煩わせずに作業を進める
ことができる。インターフェース°手段は。

手動操作時に人間の操作をえながすと共に、力党感など
をフィードバックする。これによって操作　１者は実施
すべき操作の内容を理解し、円滑に作業を進めることが
できる。

〔実施例〕

まず、本発明を発明する要因となった知見について説明
する。遠隔マニピユレーションに人工知能を応用し、作
業の一部をコンピュ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
ンピュ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ョ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ョ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はできない操作や
、同じ作操でも速さや正確さにかなり差異のあることが
わかった。例をあげると、脆弱なものを適切な力で把め
るか、はめ合い作業ができるか、位置決め、軸合せの正
確さ、手先を所望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。

一方、コンピュ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。

従って、人間が担当すべきもの、コンピュータが担当す
べきもの１人間の技能の程度によりコンピュータないし
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、コンピュータの操作、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
ピュータが実行する部分は自動時に実施し、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
ーションを最も円滑かつ速やかに実施できる方法である
と考えるに至った。

以下１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
インターフェース手段１０３．プラン作成手段１０４、
スレーブ動作管理手段１ｏ５゜スレーブ制御手段１０６
、スレーブ制御手段１０６により制御されるスレーブ１
０７、スレーブの状態を検出するセンシング手段１０８
、及び前記各手段１０３，１０４，１０５，１０６，１
０８が情報を書き込んだり、読み出したりする記憶手段
１０９、該記憶手段１０９内にあって操作者１１０の、
操作技能に関するデータを格納している操作者技術デー
タ部１１１によって構成されている。

第２図は第１図の実施例をさらに詳しく説明するための
図である。同図では記憶手段１０９の内容として、操作
者技能データ部１１１の他、作業データ部２０１、環境
データ部２０２、装置データ部２０３、プラン部２０４
、現在状態部２０５、制御入力部２０６、センサ情報部
２０７を有している。第２図中の各々のブロックについ
て以下に説明する。

く現在状態部２０５〉 現在状態部２０５の内容は第３図に示すように現在実行
中の演算子番号３ａ、実行の終了を示すフラグ３ｂ、次
に実行する演算子番号３ｃ、現在状態の記述３ｄより成
る。３ａ、３ｂ、３ｃについてはプラン部の説明の際に
詳しく述べるので。

ここでは現在状態の記述３ｄについて説明する。

第４図に示すように、現在状態の記述３ｄの内容は装置
の状態４ａ及び作業対象の状！４ｂに分かれる。

装置の状態４ａには、マスタ及びスレーブの関節角や手
先の位置、方向、グリッパが物を把んでいるかいないか
などの情報が収納されている。

作業対象の状態４ｂには、作業対象の相互関係を示すデ
ータ４ｂｌ及び位置姿勢を示すデータ４ｂ２が収納され
ている。各々を具体的に説明するために第５図のような
例を考える。この例では、マニピユレーション作業によ
り、弁を分解する。

すなわちボルト５１で固定されたフランジ５２及び弁箱
５３の内部に゛ある弁体５４を取り出す作業をする。通
常はボルトは１８個程度あるが、ここでは簡単のために
１個のみと仮定する。、第４図に戻って説明を続ける。

４ｂｌには、フランジと弁箱が固定されており、弁体が
弁箱の中にあり、ボルトがフランジと弁箱を固定してい
る状態が記述されている。４ｂ２には、各パーツの空間
座標上の位置ベクトルＸｉ　ｇ　ＸＪ　ＨＸｋ　と各々
の姿勢角ベクトルθ１．θ４．θ、が収納されている。

〈作業データ部２０１〉 作業データ部２０１の内容は、第６図に示すように作業
目標６ａ、演算子の定義６ｂ、作業対象に関するデータ
６ｃより成る。作業口＠６ａは同図に示す例のように、
弁体が作業台に置かれており、その位置はＸｒ＋姿勢は
θ、といった目標状態を定義する。また、作業対象に関
するデータとしては、フランジやボルトなどの形状に関
するデータを収納する。

演算子の定義６ｂは第７図を用いて説明する。

演算子は状態を変化されるための手段のことである。現
在状態（例えば第４図の４ｂ）から目標状態（例えば第
６図の６ａ）に移行するためには、適切な手段を順に施
して状態を次々と変化させてゆかなければならない。各
手段は後述する理由から幾つかの階層に分けられており
、第７図の例では１作業レベルの演算子「フランジ取外
し」についての定義が示されている６レベルについては
プラン作業手段を説明する際に後述するので、ここでは
前提条件７ａ、状態変化７ｂについて説明する。

前提条件７ａの内容は、この演算子が使えるための条件
を示す。図の例では、フランジがどこにも固定されてお
らず、弁体の上にあることを条件としている。状態変化
７ｂの内容は、削除項目と追加項目に分けて記述されて
いる。削除項目はこの演算子を施こした後に以前の状態
の記述から削除される項目を表わし、図の例では、フラ
ンジが弁体の上にあるという項目とフランジの位置・姿
勢に関する項目が削除される。追加項目は新たに付は加
わる項目であり１図の例ではフランジが床上にあること
とフランジの新しい位置・姿勢が追加されることを示す
。コストｌｉ　７　ｃはこの演算子を施す際のコスト（
後述）の値、はだは評価する関数を収納する。

く環境データ部２０２〉 環境データ部には１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ェックする際に用いる
。

く操作者技能データ部１１１〉 操作者の技能を表わす項目について、点数または段階に
より、その程度が示されている。技能の項目としては、 （１）手先の移動時間／軌跡精度 （２）手先の位置合わせ時間／精度 （３）手先の軸合わせ時間／精度 （４）反力検出感度 など様々な内容がある。

く装置データ部２０３〉 ここには次のようなデータが収納される。

（１）スレーブ１０７の寸法、形状データ（２）コンピ
ュータによる自動動作の性能９機能〈センシング手段１
０８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、
ポテンショメータ、タフジェネレータ、カセンサ、コン
ピュ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。

センサ情報部２０７には、次のような情報が収納される
。

（１）各種センシング結果のデータ （２）各種センサーの位置や性能、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。

くプラン作成手段１０４及びプラン部２０４〉プラン作
成手段１０４についてはさらに具体的実施例を後述する
ので、ここでは概要を述べる。

プラン作成手段１０４は、現在状態（例えば第４図の４
ｂ）から目標状態（例えば第６図の６ａ）に移行するた
めに、どのような演算子（第７図）を順に施せばよいか
を判断し、結果をプラン部２０４に収納する。またプラ
ンが収納されたことを示すために現在状態２０５の「次
に実行する演算子番号’ｅｌｃ第３図３０）」にプラン
の先頭番号を収納する。プランは、−例を第８図に示す
ように５つの階層（レベル）に用けて作る。各々のレベ
ルのプランは第７図のように定義された演算子を並べた
ものであり、第８図から第１０図には例が示されている
。まず第８図において、最上位レベル（目的レベル８ａ
）のプランは１つの演算子８ｆのみで構成される。この
演算子は作業全体を総括した概念を表わす。この演算子
を作業レベル８ｂに具体化すると下図のように（ボルト
取外し）８ｇ→（フランジ取外し）８ｈ→（弁体取外し
）８１の手順となる。プラン中の番号欄は演算子を施す
順序を示し、上位レベルポインタ欄の番号は１段階上位
レベルのプラン中の、どの番号の演算子を具体化したも
のであることを示す。すなわち図中の例では、作業レベ
ル８ｂ中の３つの演算子はいずれも目的レベル８ａの演
子Ｎα１を具体化したものである。以下、レベルが下が
るにつれて演算子は徐々に具体化されゆき、最下位の軌
跡レベル８ｅの演算子になって始めて、人間またはコン
ピュータにより実行可能なデータとなる。第９図は手順
レベル８ｃ、及び動作レベル８ｄの例を示すものである
６作業レベル８ｂで（ボルト取外し）８ｇであったもの
が、手順レベル８ｃでは（ボルト緩め）９ａ、（ボルト
除去）９ｂに分けられる。

（ボルト緩め）９ａは専用の工具を使った作業である。

（ボルト除去）９ｂに注目してさらに下位レベルを見て
みると、動作レベル８ｄでは、（アプローチ（ａｐｐｒ
ｏａｃｈ）ボルト）９ｃ、（グリップ（ｇｒｉｐ）ボル
ト）９ｄ、リワインド（ｒｅｗｉｎｄ）ボルト）９ｅ、
（ムーブ（ｍｏｖｅ）　Ｘｄ　）　９　ｆに分解される
。これらは各々「ボルトを把む位置に手先を移動」、「
ボルトを把む」、「ボルトを回す」。

「手先を位置ｘｉに移動」を意味する。このうち９ｃ、
９ｄ、９ｓをさらに具体化した例を第１０に示す。同図
は最下位の軌跡レベル８ｅを示したものである。まず、
（アプローチボルト）９ｃを具体化すると、（ムーブｘ
ｓ　　：ｃｏｎｄｘ　）　＋　　（ムーブＸ２：　ｃｏ
ｎｄｚ　）　＋　（ムーブｘｓ　：ｃｏｎｄａ　Ｌ（ｏ
ｐ−ムーブＸ番　：　ｃｏｎｄ番）となることが示され
ている。これは、手先がボルトの頭を把む位置ｘ４に移
動するために、ｘｔ　ｌ　ＸＺ　ｇ　ｘｓを経由して自
動モードで移動し、１ＢからＸ４までは手動操作で動か
す（ｏｐ−ムーブ）ことを意味する。

このように手動による操作を示す演算子には名称にｒｏ
ｐ−Ｊを付けるなどして自動のものと区別する。ここで
、演算子に付帯するｒｃｏｎｄｔ　Ｊなとの記号は、演
算子を実施する際の付帯条件を表わし、−例をＬｏｇに
示すように、別途まとめて記憶し手先の姿勢や、位置に
関する拘束すなわち手動操作をコンピュータにより介助
する。支援動作などを記述する。この他にもコンプライ
アンス条件、使用するセンシング手段など様々な条件が
あり得る。さて（ｏｐ−ムーブ）１０ｄの次には、（グ
リップボルト）９ｄを具体化した（クローズ（ｃｌｏｓ
ｅ）−ハンド（ｈａｎｄ）　　１０　ｅがある。この演
算子の付帯条件ｃｏｎｄ　３には、ボルトを把む力など
が記述されている０次の演算子（ローテイート（ｒｏｔ
ａｔｅ）−ハンド（ｈａｎｄ）　１０　ｆはボルトを１
０回転して抜くことを意味する。付帯条件ｃｏｎｄｓは
、ボルトの頭が抜けてくるに従って、コンプライアンス
制御によりハンドの位置が徐々に移動するとともに１手
先姿勢が一定を保つように記述されている。

くスレーブ動作管理手段１０５〉 プラン部２０４に収納された演算子は、現在状態２０５
に収納されている「次に実行する演算子番号」に従って
次々と実行されてゆく。実行される演算子は全て軌跡レ
ベル８ｅのものである。この時、演算子の内容や付帯条
件に従ってスレーブ動作管理手段１０５がこれを実行す
る。例えば（ムーブＸＩ　　：ｃｏｎｄｔ　）　１０　
ａを実行する際には、ｃｏｎｄ　１に定められた°条件
を満たしながら、手先が位置ｘ１に到達するように制御
入力２０６を介してスレーブを制御する。またセンサ情
報２０７の内容を見ながら実行の終了を判定し、現在状
態部２０５の各々の項目３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを更新
する。

くインターフェース手段１ｏ３〉 次に実行する演算子が手動操作、すなわち名称にｒｏｐ
−Ｊがついているものである時、インターフェース手段
１０３はモニタ１０２上への表示や音声出力、マスタ１
０１に発生する力などを介して操作者１１０の操作をう
ながす。インターフェース手段１０３は、操作者がマス
タに加えた力や変化を読み取り、制御入力部２０６に適
切な値を書き込むと同時に、センサ情報部２０７の内容
を読んでマスターに反力などを発生させ、操作者に力感
覚等のフィードバックを伝える。また現在状態部２０５
の各項目３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを更新する。

演算子が手動操作のものであっても、スレーブ動作管理
手段１０５が働くこともある。これは手動操作を支援す
る場合であり、例えば演算子の付帯条件が手先姿勢に拘
束を加える場合などである。

このような時には、インターフェース手段１０３は制御
人力バッファ２０８にデータを書き込み、これをスレー
ブ動作管理手段１０５が読み、拘束条件を付加した制御
入力を制御人力２０６に書き込む。この時には現在状態
２０５の更新はインターフェース手段１０３のみが行う
。

く概略フロー〉 以上述べた各ブロックの動作手順概略を説明する６作業
データ２０１中の作業目標６ａを除く項目と、環境デー
タ２０２、装置データ２０３、操作者技能データ１１１
はあらかじめ与えられているものとする。第１１図のフ
ローチャートにおいて、まず作業目標６ａ及び現在状態
２０５の初期値を与える（ｌｌａ）、現在状態２０５中
の次に実行する演算子番号欄３Ｃに「目的レベルの１番
」を初期値として入れておくと、これは軌跡レベルの演
算子ではないので、自動操作も手動操作も行われない。

またこの欄３ｃに軌跡レベル以外の演算子が記入される
ことはプラン作成手段１０４の動作をうながす、そこで
プラン作成手段１０４は目的レベルのプランをさらに具
体化し、軌跡レベルのプランを作成し、プラン部２０４
に収納した後に、最初に実行する軌跡レベル演算子の番
号を現在状態部２０５の次に実行する演算子番号欄３ｃ
に収納する（ｌｌｂ）。１ｉ３ｃに軌跡レベルのデータ
が収納されると、インターフェース手段１０３またはス
レーブ動作管理手段１０５が働き、演算子が実行され（
ｌｌｃ）、さらに現在状態部２０５を更新した後（ｌｉ
ｄ）、未実行の演算子がなければ終了する（ｌｌａ）。

ここで未実行の演算子というのは、軌跡レベルでまだ実
行されていないものだけでなく、軌跡レベルよりも上位
レベルのもので、軌跡レベルまで具体化されていないも
のを含む。次に、未実行の演算子の中から次に実行すべ
きものの番号を、次に実行する演算子番号ａ３ｃに入れ
ることによって１次の演算子が実行される。この時、欄
３ｃに書き込まれた番号が、軌跡レベルよりも上位レベ
ルの演算子番号である時には、自動的にプラン作成手段
が起動する（１１　ｆ）。

くプラン作成手段１０４の詳細説明〉 プラン作成手段１０４の機能については既に概略を説明
したので、ここでは実現方法について詳細に説明する。

前述のように次に実行する演算子番号欄３ｃに軌跡レベ
ルよりも高いレベルの演算子番号が記入されると、その
演算子を具体化するためにプラン作成手段１０４が起動
する。従って、１０４は様々なレベルの演算子を具体化
できなければならないため、第１２図に示すような構造
になっている。プラン作成手段１０４は、さらに階層別
のプラナ−１０４ａ〜１０４ｅに分かれており、各々の
プラナ−が、１段上のレベルの演算子を自己のレベルの
演算子の並び（プラン）に具体化する。

第８図〜第１０図に例を示したように、あるレベルの演
算子は、具体化されてレベルが下がるに従って多くの演
算子を生む。全てを１度に最下位の軌跡レベルにまで分
解してしまうことも可能であるが、他の方法として、演
算子を具体化する適意で、常に各レベルの先頭の演算子
だけを具体化する手法がある。この場合、先頭でない演
算子は一担各々のレベル８８〜８ｅに格納しておき、後
に「次に実行する演算子番号」として選ばれ、具体化さ
れるのを待つ６ 各々のレベルのプラナ−は、基本的には同様の動作をす
る。プランの作成は、初期状態から目標とする状態へ移
行するために施す演算子の順序を決めるプロセスである
０通常は、初期状態から目標状態へ様々な移行のし方が
あり、様々な中間状態を経て移行できる。例えば、ある
状態Ａに施こすことのできる演算子（前提条件部７ａが
状ｓＡで満たされる演算子）が複数個あるとすれば、状
態Ａは状１ｍＢやＣ或いはＤに移行できる。さらにＢ、
Ｃ，Ｄは各々他の状態に移行できる。そこで、各々の状
態をノードとする移行グラフを描くことができる０通常
はグラフ上で、目標とする状態に至る経路は多数存在す
るので、各々のノードにコストを付加し、最小のコスト
で到達するものを選ぶ。このような選択はグラフ探索手
法と呼ばれる一般的な手法で実現することができる。こ
のようにして経路を決定すると、施こすべき演算子の並
びと、それらによって次々と変化してゆく状態（ノード
）の並びが得られるので、両者を各々、プラン部８ａ〜
８ｅ、ノード部１２ａ〜１２ｅに収納する。プラン部に
収納されたある演算子αを具体化する際には、演算子α
を施す直前のノードＰと直後のノードＱを、１段下のプ
ラナ−に与える。１段下のプラナ−は、ノードＰを初期
状態、ノードＱを目標状態として同様にプランを作成す
る。このようにして次々と演算子を具体化することがで
きる。

本発明の特徴は、演算子のコストの評価法にある。例え
ばノードｉに演算子βを施した時ノードｊに移行すると
仮定した場合、ノードｊのコストは、ノードｉのコスト
と演算子βのコストを反映した値となることから、グラ
フ探索の結果として選ばれるプランは、比較的コストの
低い演算子の並びである。従って、演算子のコストをど
のように評価するかによって、作成されるプランは全く
異なったものになる。本実施例では、演算子のコスト欄
７ｃには、多くの場合、コスト評価関数が入っている。

この関数は、作業対象に関するデータ６ｃ、環境データ
２０２、装置データ２０３、現在状態２０５の他、操作
者技能データ１１１を用いてその場、その時に応じたコ
スト評価をする。

特に、名称にｒｏｐ−Ｊのついた手動操作演算子のコス
トを評価する場合には、必ず操作者技能データ１１１を
参考にしてコストを定める。従って、操作者の技能が高
い場合には、低いコストに評価されプランに組み込まれ
る手動操作演算子であっても、操作者の技能が低いと自
動操作演算子に変えられることになる。

次に軌跡レベル演算子の付帯条件Ｌｏｇについて説明す
る。付帯条件Ｌｏｇは、あらかじめ演算子の定義として
与えられているものもあるが、演算子のコストを評価す
る際に、コストが小さくなるように定めることもある。

特に手動操作演算子のコスト評価の際には、操作者の技
能によって。

付帯条件がコストに大きな影響を及ぼす。例えば、初心
者は軸合わせ作業が不得手であるから、視覚センサー情
報から適切なコンプライアンスを発生してやるという付
帯条件を付けることによって、コストをかなり小さくす
ることができる。

くインターフェース手段の詳細〉 以下、インターフェース手段の詳細について、第１３図
以降を用いて説明する。第１３図はインターフェース手
段の構成を示す、インターフェース手段１０３の各構成
部分について以下説明する。

インターフェース制御部１３ｏ１は内部にメモリプロセ
ッサ等を持ちインターフェース部１０３全体を統括管理
する。インターフェース部１０３の他の構成部や記憶手
段１０９とのデータ交換はバス１３１０を用いて行う。

マスタ制御部１３ｏ３はマスタ制御入力部１３０２に入
っている制御データを用いてマスタ１０１を制御する。

マスタ制御入力部１３０２の制御データはインターフェ
ース制御部１３ｏ１が周期的に更新する。操作、指示画
面発生部１３０４はインターフェース制御部１３ｏ１か
ら与えられる現在作業中に演算子内容、及び手先の位置
データを用いて、ＴＶモニタ１０２に作業内容及びスレ
ーブ手先の口振位置を表示する。操作指示画面発生部１
３ｏ４の出方したＴＶモニタ用ＣＲＴ表示データは画面
混合部１３０５により、記憶手段１０９中のセンサ情報
２０７（第２図参照）に格納されているＴＶモニタ画面
情報（ＴＶカメラによりモニタされた対象物とスレーブ
の手先の画像）にスーパーインポーズされて、ＴＶモニ
タ１０２に写し出される。

画面の一例を第１４図に示す、ＴＶモニタ１０２のＣＲ
Ｔ表示画面１４０１には次の情報が示される。

（１）作業対象物とスレーブ手先部の実際の映像（２）
現在の作業項目内容 本図では作業レベル内容表示部１４０２に「ボルト取外
し」の表示が、手順レベル内容表示部１４０３には「ボ
ルト除去」の表示が、動作レベル内容表示部１４０４に
はｒ　Ａｐｐｒｏａｃｈボルト」の表示がある。

（３）手先目標位置のグラフィック表示現在、動作中の
軌跡レベル演算子の目標位置が目標位置表示１４０６に
破線でグラフィック表示する。インターフェースの動作
モードは大別すると後述するように自動操作と、手動操
作にわかれるが、自動操作の時には目標位置表示は白色
で、手動操作の時には赤で表示され、区別し易くなって
いる。

（４）付帯条件表示 手動操作に付帯条件が付く場合には、目標位置表示の傍
に付帯条件表示１４０６が表示される。

第１３図に戻って説明を続ける。音声出力部１３０６は
インターフェース制御部１３０１の指示により、新しい
軌跡レベル演算子の実行開始、及び終了時にスピーカ１
３１１からブザー音を出力する。もちろん音声合成等に
よる声による表示でも良い。拘束解除スイッチ１３１２
は操作者が。

何らかの原因により手動操作の付帯条件（例えば第１４
図の１４０６）を解除したいときに使用する。本スイッ
チを押すと、拘束解除スイッチインターフェース１３ｏ
７を介してインターフェース制御部１３０１にインタラ
ブドがかかり、付帯条件が解除される。付帯条件の解除
方法については後述する。

操作検出部１３０８は操作者がマスタを操作した時のマ
スタの各関節の角度等を取込むセンサであり、ポテンシ
ョメータ、エンコーダ等を使用している。操作出力デー
タ部１３０９は、操作検出部１３０８からのデータを格
納しており、インターフェース制御部１３０１がバス１
３１ｏを介してデータを取込むことができるようになっ
ている。

以下、インターフェース手段の動作について。

第１５図〜第１９図のフローチャートを用いて説明する
。第１５図はインターフェース制御部１３０１の実行す
る制御の全体フローチャートである。制御は記憶手段１
０９中の現在状態部２０５をモニタすることにより行わ
れる。制御手順１５０１〜１５１９中に現われる記号は
第３図の明１在状態部２０５の内容に対応している。現
在実行中の演算子番号（第３図３ａ）を○ＰＮＩ、実行
の終了フラグ（第３図３ｂ）をＦＬＧｌ、次に実行する
演算子番号（第３図３ｃ）を０ＰＮ２゜現在状態の記述
（第３図３ｄ）を５ＴＡＴＥ　、スレーブ動作管理解除
フラグ（第３図３ｅ）をＦＬＧ２と記述している。以下
の説明ではこれらの記号を用いる。

まず第１５図を説明する。電源オン状態となると、ＦＬ
ＧＩが１′１”になったことを確認して０ＰＮ２を読み
込む。０ＰＮ２が軌跡レベルの演算子であれば、インタ
ーフェース手段は動作を開始する。インターフェース手
段１０３の動作モードは大きく分けて５次の３つに分か
れる。

（１）自動操作モード（制御手順１５１１）（２）手動
操作モード（制御手順１５１３）（３）拘束付手動操作
モード（制御手順１５０８）自動操作モードは０ＰＮ２
中の演算子に。ｐ　−が付いていないことから認識でき
る。例えば、第１０図の１０ａのような演算子の場合で
ある。手動操作モードはＯｐ−付いた演算子が０ＰＮ２
中にあった場合で、且つ付帯条件ｃｏｎｄ＋　　（第１
０図参照）が付いていない場合である。拘束付手動操作
モードはＯｐ−付いた演算子が○ＰＮ２中にあった場合
で且つ付帯条件ｃｏｎｄ＋　かつぃている場合である。

自動操作モードではスレーブ１０７はスレーブ動作管理
手段１０５により制御され、１つの演算子が終了すると
スレーブ動作手段１０５がＦＬＧｌを′１″とする。イ
ンターフェース制御部１３０１は、常時ＦＬＧＩを監視
しており、ＦＬＧ１＝１となると制御手順１５１１を終
了し１次の演算子０ＰＮ２を読む。

手動操作モード及び拘束手動操作モードではインターフ
ェース手段１０３がスレーブ１０７を主に制御する。こ
の場合には１つの演算子（ＯＰＮｌ）の処理が終了する
と、インターフェース制御部１３０１が第７図の例のよ
うな演算子の定義に従い、現在状態の記述５ＴＡＴＥを
更新しく１５１０）。

次に実行する演算子をサーチする（１５１６）。

演算子のサーチは同レベル（例えば軌跡レベル）内では
番号順で良い（第９図参照）が、同レベルの次の演算子
が無い場合には、上位レベルポインタ欄を参照して上位
レベルに逆昇ってサーチする。

未実行の演算子が全く無くなった場合には作業が全て完
了したことになる。この場合には０ＰＮ２＝０とする（
１５１９）。その後で終了フラグＦＬＧＩを“１″とし
て現在状態部２０５の管理を明渡す。

第１６図には自動動作モードの制御手順１５１１の詳細
フローチャートを示した。自動動作の制御ルーチンは３
つの部分、（１）開始処理、（２）動作中、（３）終了
処理に分れる。

開始処理１６ｏ４では音声出力部１３０６を用いてスタ
ート音をスピーカ１３１１から出力しく１６１０）、操
作者に注意をうながした後、動作内容を文字でＴＶモニ
タ１０２上に表示する（１６１１）、表示内容は第１４
図に例を示したように、実施中の作業の作業レベル、手
順レベル。

動作レベルの内容であり、現在状態２０５、及びプラン
２０４を参照することによりわかる。また、０ＰＮＩの
軌跡レベル演算子の内容と、センサ情報２０７に含まれ
ているカメラの位置情報を用いて、ＴＶモニタ画面上に
おけるスレーブの手先の目標位置を計算しＴＶモニタ画
面上に表示する（１６１２．１６１３）。これらの表示
は操作指示画面発生部で発生し、画面混合部１３０５で
カメラからの映像と混合されＴＶモニタ１０２に表示さ
れる。

終了処理１６０３では、演算子の終了表示をした後、ス
レーブの目標位置をＴＶ画面から消去する。消去する直
前にはスレーブの手先の映像と目標位置は合致している
。

動作中１６０５．１６０６ではセンサ情報部２０７のデ
ータからスレーブからの反力を計算して、計算データを
マスタ制御入力部１３０２へ出力する」これによりマス
タ制御部はマスタを制御し、操作者へスレーブの手先の
感覚等を伝えることができる。

第１７図は手動操作モードの制御手順１５１３の詳細フ
ローチャートを示す。開始処理１７１０は第１６図の１
６０４と同じ動作、終了処理１７０９は第１６図の１６
０３と同じ動作である。

但し、開始処理１７１０において、スレーブの目標位置
表示（グラフィック表示）の色は、前述のように自動の
場合と異なり、操作者の注意を換起するようになってい
る。

手動操作モードではマスタの操作に応じて、スレーブを
制御する。（１７０２，１７０３）だけでなく、スレー
ブからの反力を計算し、マスタを動かしく１７０４．１
７０５）操作者に手先の感覚を伝える。さらに、センサ
情報２０７によりスレーブの位置を計算しく１７０６）
スレーブが目標位置に到達したか否かの判断も行う。

第１８図は拘束付手動操作モードの制御手順１５０８の
詳細フローチャートである。開始処理１８ｏ９は１７１
０と、終了処理１８０８は１７ｏ９と同じ処理である。

但し、開始処理において拘束付手動操作では、付帯条件
表示１４０６（第１４図の例参照）を表示する必要があ
る。拘束付手動操作では、例えば「手先水平保持」等の
拘束動作の制御をスレーブ動作管理手段１０５が分担し
てスレーブを制御する。従って、手動操作では操作出力
データ１３０９からス゛レープの制御入力を計算し、制
御入力部２０６に出力するが、本動作では操作出力デー
タ１３０９を処理せず、直接、制御入力バッファ２ｏ８
（記憶手段１０９中）に出力する（１８０３）。この場
合はスレーブ管理手段１０５が制御人力バッファ２０８
中のデータを用いて、付帯条件下で制御入力部２０６用
データを計算する。従ってスレーブからの反力の計算１
８０４では操作者が動かすマスタと付帯条件下で動くス
レーブ間の位置偏差が出ることが予想されるが、この偏
差を小さくする方向にマスタを動作させるような弱い力
を発生させる。これにより、操作者はスムーズに作業を
遂行することができる。

最後に付帯条件を解除して手動操作モードで動作させる
場合の動作について述べる。拘束解除スイッチ１３１２
を操作者がオン／オフするとインタラブドが発生するこ
とは前に述べた。第１９図にインターフェース制御部１
３０１のインタラブドルーチンのフローチャート（制御
手順１９０１〜１９０３）を示す、ＦＬＧ２にＥｌ　Ｉ
　ＩＩを立てる（１９０２）ことにより、スレーブ動作
管理手段１０５は付帯条件下の制御を中止して良いこと
を認識できる。同時に第１８図において、拘束付手動操
作が制御手順１８０２にて手動操作に切換えられる。

〈スレーブ動作管理手段１０５の詳細説明〉次に、第１
図及び第２図に示すスレーブ動作管理手段１０５の詳細
な実施例を第２０図により説明する。

スレーブ管理手段１０５では、第３図に示す実行の終了
フラグ（ＦＬＧＩ）を絶えず監視しく処理ブロック１０
５ａ）、軌跡レベルの実行終了フラグが“１″になるま
で待状態を続ける。軌跡レベルの実行が終了（ＦＬＧ１
＝１）Ｌ、たら、次に実行する演算子番号（○ＰＮ２）
を読込み（処理ブロック１０５ｂ）、軌跡レベルの演算
子からどうかチェックする（処理ブロック１０５ｃ）。

軌跡レベルめ演算子であれば、自動動作か手動動作かを
判別しく処理ブロック１０５ｄ）、自動操作モードであ
れば実行の終了フラグをＩＩ　Ｏ７１とすると同時に次
に実行する演算子番号を現在実行中の演算子番号に置き
替える（処理ブロック１０５ｅ。

１０５ｆ）。自動操作（処理ブロック１０５ｇ）では、
第１０図の（８８の例）の中の番号欄３５〜３７で示す
ような軌跡レベルでの手先の自動操作を実現するもので
、制約条件の基で３次元的な位置ベクトルｘｉ〜ｘａを
目標値として第２図に示す制御入力部２０６に出力する
。自動操作での操作終了判定（処理ブロック１０５　ｈ
）は、第２図に示すセンシング手段１０８で得られるセ
ンサ情報２０７を基に現在の手先の位置が目標値として
与えた３次元的な位置ベクトルに一致したかどうかで決
定する。

自動操作が終了したら、インターフェース手段１０３で
の詳細説明で述べているのと同様に、第３図の現在状態
の記述（ＳＴＡＴＥ）を変更する（処理ブロック１０５
ｉ）、さらに１次に実行すべき演算子番号をサーチ（処
理ブロック１０５ｊ）Ｌ、次に実行すべき演算子番号が
あるかどうかをチェックする（処理ブロック１０５　ｋ
）。次に実行すべき演算子番号があれば○ＰＮ２にその
番号を格納し実行すべき演算子番号がなければ、０ＰＮ
２＝０としたうえ実行終了フラグＦＬＧＮＩを“′１″
′にして（処理ブロック１０５Ｍ、１０５ｍ、１０５ｎ
）次の処理の実行に移行する。

一方、処理ブロック１０５ｄにおいて、演算子が手動操
作であった場合、その操作が手先の向きを一定にする。

あるいは手先の速度を一定にする等の付帯条件付きのも
のであるかどうかを判定しく処理ブロック１０５ｐ）、
付帯条件付動作であれば付帯条件付動作解除の指令がイ
ンターフェース手段より出されるまで付帯条件付動作を
継続する（処理ブロック１０５ｑ、１０５ｒ、１０５ｓ
）。付帯条件付動作解除フラグＦＬＧＮ２を設けたのは
、付帯条件付手動操作を実行しようとしたが、マスタ操
作者が何らかの原因で付帯条件付操作を外したい場合に
柔軟に対処できるようにするためのものである。

以上述べたスレーブ動作管理手段の内置も特徴的なとこ
ろは、第２０図における自動操作の場合の付帯条件付き
の場合の動作である。第２１図は第２０図の処理ブロッ
ク１０５ｐ〜１０５ｓをさらに詳細に実施例を示したも
のである。第２１図において、まず付帯条件手動操作で
あるかどうかを判定（処理ブロック３１１）Ｌ、付帯条
件付手動操作である場合には、第２図のインターフェー
ス手段１０３から制御人力バッファ２０Ｉ３に書込まれ
た現在状態でのマスタの各関節角度データθＪｌｌ、セ
ンサ情報２０７からスレーブの各関節角度データθ１ｓ
をそれぞれ読込む（処理ブロック３１２及び３１３）、
次に、与えられた付帯条件から該付帯条件を満足するス
レーブの各関節角度間の関係に変換（処理ブロック３１
４）する、第２０図でも述べたように、マスタ操作者か
ら手動操作時の制約条件を解除する指示が発生される場
合もあり、ＦＬＧ２が“１”か“０”かで判定する（処
理ブロック３１５）。制約条件解除の指示がない場合（
ＦＬＧ２＝Ｏ）＋マスタ及びスレーブの現在状態の各関
節の角度データθａｍｌ　　ＯＪＩから付帯条件を満足
するスレーブの各関節角度０、′ｓを計算する（処理ブ
ロック３１６）。計算した結果のθＪ’　５は第２図の
スレーブ制御手段１０６の制御目標値として書込む（処
理ブロック３１７）。第２０図及び第２１図に示した各
種処理は、制御の周期ごとに実行され、マスタ・スレー
ブ動作及び自動操作が達成される。

スレーブ動作管理手段では、上述の付帯条件付スレーブ
動作の他に次に述べるセンサ情報のフィードバックに基
づくスレーブ動作支援機能を持たせることもできる。第
２２図及び第２３図は画像情報に基づくスレーブの手先
の誘導の場合を実施例として示したものである。ここで
は、バルブのハンドル操作を例とし、スレーブマニピュ
レータの手先３５０にテレビカメラ３４０を設置して。

テレビカメラ３４０で撮像した画像データ上の操作対象
（バルブハンドル）を把持する過程での支援動作につい
て説明する。予めバルブハンドルの大きさが既知であり
、完全な円形であるとすると、テレビカメラからバルブ
ハンドルまでの距離（第２３図（ａ）のＬ２）及び方向
（第２３図（ｂ）のＬ−、Ｌｙ）は、画像上のバルブハ
ンドルの画像データからだ円の長軸、短軸及び大きさを
抽出することにより算出することができる。よって、マ
スタに対して操作対象に接近する方向に力を発生し、操
作者に操作方向をうながすことにより、短時間で操作対
象にアクセスすることが可能な動作を実現できる。

く操作者技能を自動的に評価する実施例〉これまでの説
明では操作者の技能データ１１１は、あらかじめ与えら
れているものであったが、ここでは、第２４図の実施例
に示すように、操作者技能評価手段１１２によって自動
的に作成、更新できる方法について述べる。

操作者技能評価手段１１２の構成を第２５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
１．評価手段２２０のトリガＯＮ信号を受けて１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２０５、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。

評価手段２２０は、センサ情報２０７から、ハンドの位
ｅｘ＋速度Ｘ、力ｆの現在値を読み込む。

ここに、ｘ、、ｘ、ｆは次式で与えられる。

・・・・・・（１） ここに。

Ｘｘ　ｖ　Ｘｙ　ＨＸｚ　　ａマニピュレータハンドの
先端位置のｘ、ｙ、ｚ成 分 α、β、γ：ハンドの姿勢の方向余弦 Ｘｚ　、　　Ｘｙ　、　　Ｘ２　　：マニピ・ユレータ
ハンドの先端速度のｘ、ｙ、ｚ成 分 α、β、γ：ハンドの姿勢の方向余弦の角速度 ｆｘ、ｆｙ　、ｆ−：ハンドに加わる力のＸ。

ＹｒＺ成分 子ｘ、Ｔｙ　、Ｔｚ　　：ハンドに加わるの：に＋　ｙ
＋２軸まわりのモーメント 評価手段２２０は現在状態２０５から、第３図で示され
る現在実行中の演算子番号０ＰＮＩ３ａ、実行の終了フ
ラグＦＬＧＩ　　３ｂ　、次に実行する演算子番号０Ｐ
Ｎ２　３ｃを読む。

評価手段２２０は現在実行中の演算子番号０ＰＮ１　３
ａ　　を用いて、プラン２０４からタスクデータ（Ｘｒ
　、　ｆｒ　ｔ　Ｂｏ　ｌ　Ｇｏ　ｆ　Ｔｏ　、　Ａｏ
　ｌ　Ｖｏ　）を読み込む。

このタスクデータについて詳述する。

評価手段２２０は、プラン２０４から１作業標準実行時
間Ｔｏｅ搬送距離Ａｏ、標準搬送速度Ｖ。

のデータを読み込む、ここに１作業Ｗ４準実行時間Ｔｏ
とは、軌跡レベル８ｅの一作業（以下、これをタスクと
呼ぶ）の実行時間である。Ａｏは、タスク開始直前のマ
ニピュレータハンド位ｆｉｌ　ｘ　ｏとそのタスクのハ
ンド位置の目標値Ｘｒの距離である。

標準搬送速度Ｖｏは、指定の軌跡許容値Ｃｏを維持して
、ハンドを目標値Ｘｒに移動させるときのハンドの標準
速度である。さらに、評価手段２２０は、プラン２０４
から、位置の目標値Ｘｒｌ力の目標値ｆｒｙ位置決め許
容値Ｂｏ　、軌跡追従許容値Ｇｏを読み込む。

Ｘｒ　、ｆｒは（１）式で与えられるｘ、ｆｒと同じ次
元（＝６）をもつ。

Ｘｒは軌跡レベル８ｅのｘｌと同じものである。

ｆｒはｃｏｎｄｓで規定される（例えば、ある作業対象
では、ＩＯＮ以上の力を加えるといわれる場合など）０
位置決め許容値Ｂｏは、Ｘと同一の次元をもち、目標値
Ｘｒに位置決めしたときの許容値を意味し、軌跡レベル
８ｅのｃｏｎｄ　１で指定される。

軌跡追従許容値Ｃｏは、ｃｏｎｄｔの中で軌跡条件が指
定されたとき、軌跡追従誤差の許容値を表わし、ｃｏｎ
ｄｔ　で指定される。

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２６図、第２７図に示す。

第２９図は、評価手段の動作原理をフローチャートで示
したものである。以下、第２９図を用いて説明する。操
作者は自分の名前をインターフェース手段１０３から、
キーボード等により入力する（１ａ）。

評価手段２２ｏは、操作者の名前が技能データ１１１に
登録済か否かをチェックする（１ｂ）。

登録済の場合は、以下の処理（ｌｃ〜ｉｆ）をスキップ
する。

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Ｂｏ
　をインターフェース手段１０３を介して、テレビモニ
タ１０２に表示し、操作者１１０にマスタマニピュレー
タ１０１によって、スレーブマニピュレータ１０７を目
標値Ｘｒに指定の許容値Ｂｏ内に位置決めさせる作業を
いう。

評価手段２２０は、スタート地点から目標点までの距離
Ａｏを計算し、スターミル後、スレーブマニピュレータ
１０７が目標値Ｘｒ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。

Ａｏ、Ｂｏは、Ｑ、ｏｇｚｌ　Ａ　ｌ　、　Ｑｏｇｚｌ
　Ｂ　ｌ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示すパラメータＱｏｇｚ２Ａ／Ｂ ここに、Ａ＝ＩＡＩ、Ｂ＝ｌＢ＋ に対する位置決め時間ｔの回帰直線 ｔ＝＝Ｒａ＋Ｒｐ−ｎｏｇｚ２Ａ／Ｂ から、基本評価パラメータＲａ　、Ｒｐ　を決定する（
１ｅ）。この評価パラメータＲａ　、Ｒｐ　を技能デー
タ１１１に操作者の名前とともに登録する（１ｆ）。

次に、評価手段２２０は、現在状態２０５からデータ　
（ＯＰＮＩ、ＦＬＧＩ、０ＰＮ２）ｔＪ２ｔｉ’（Ｉｇ
−１）。

次に評価手段２２０は、タスクが実行開始されているか
否かを。

ＦＬＧ１＝Ｏのとき、タスク待ち状態 ＦＬＧ１＝１のとき、タスク実行状態 で判定する。ＦＬＧ１＝Ｏのとき、タスク待ち伏態とな
って、ＦＬＧ１＝１となるまで待機状態が続＜、ＦＬＧ
１＝１のとき、次のステップに進む（Ｉｇ−２）。

次に評価手段２２０はタイマ２２１にトリガ○Ｎ信号を
与え、タイマの計測開始を指令する（１ｈ）。

次に、評価手段２２０は現在実行中のタスク番号○Ｐ’
ＮＩに基づいて、プラン部２０４からタスクデータ（Ｘ
ｒ　ｇ　ｆ　ｒ　ｐ　Ｂｏ　ｅ　Ｃｏ　＊　Ｔｏ　＊　
Ａｏ　ｅＶｏ）を読む。

次に評価手段２２０は操作者の技能データ（Ｎａ　、　
Ｒｌａ、　Ｒｐ　ＨＲｉ　、　Ｒｎ　＋　Ｒｔ　ｒ　Ｒ
ａ・・・）を読み込む（１，ｊ）。

次に、評価手段２２０は、センサ情報２０７からデータ
ｘ、ｘ、ｆを読み込む（１ｋ）。

次に評価手段２２０は評価２次パラメータｒ。。

ｒｌｔｔ、　　ｒｔｔを次式に従い計算する。

ｒｚｔ＝　Ｉ　ｆｒ　ｆ＋　ｌ　／ｆｒｒｎｔ＝　ｌ’
　Ｘｒ　　Ｘｔ　ｌ ｒ　Ｌｌ＝　ｌ　ＸＩ　ｌ　／　Ｖ。

ここに、ｌｘｌはベクトルＸのノルムを表わす（ＩＱ）
。

次に操作手段２２０はタイマ２２１から時間ｔを読みこ
む（１ｍ）。次に、操作手段２２０はタイム・アウトか
否かをｔとＴｏを比較することで判定する（１ｎ）。

ｔ　）　ｎ　Ｔ　ｏの場合、タイムアウトと判定し、疲
労パラメータＲ１＝ｎとしく１θ）、現在状態２０５の
データ０ＰＮ１．ＦＬＧＩ、０ＰＮ２を読み込み、１ｐ
〜１ｔまでの処理をスキップする。

タイムアウトの状態は操作者が疲労のため必要以上の作
業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６通常、ｎは２または３とする。

ｔ　＜　ｎ　Ｔ　ｏの場合、評価手段２２０は、現在状
態２０５のデータ０ＰＮ１．ＦＬＧＩ、○ＰＮ２を読み
込む（ｉｐ）。

次に、評価手段２２０はタスク終了か否かをＦＬＧＩに
より判定する。ＦＬＧｌ＝１の場合タスク継続中と判定
し、（ｌｋ）の処理へと戻り、ＦＬＧ１＝Ｏの場合、タ
スク終了と判定し、次の処理１ｒへ進む（１ｑ）。

次に、評価手段２２０は評価パラメータの暫定値Ｒｆｆ
ｉ’　ａｔ　Ｒｐ’　、　Ｒｚ’　、　ＲＲ’　、　Ｒ
ｔ’　を次式に基づいて計算する（１ｒ）。

１；ｆｆｉ’　ａ＝　（ｔ　−Ｔｏ）　／　Ｔ。

Ｒｐ’　＝　（ｔ−Ｒａ）／　（Ｑｎ　、２Ａｏ／Ｂｏ
）Ｒｉ’＝ｒｚｓ ＲＲ’＝ｒＢ Ｒｔ’＝ｒ目 次に、評価手段２２０はｌＲｔ　　Ｒｔ’　　Ｉ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１．有意差がない場合１ｔの処理をスキップす
る（１ｓ）。このとき有意差の判定はε１との大小で判
定し、１Ｒ１−Ｒ１’　　ｌ＜ε、の場合有意差なしと
する。εｉ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。

１ｔの処理では有意差のあっ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）。

なお、技能更新フラグは第３０図の構成とする。

次に、全タスク完了か否かを０ＰＮ２，３ｃにより判定
し、全タスク完了の場合（ＯＰＮ２＝Ｏ）評価手段２２
０は全ての動作を完了する。ダスクが未完了の場合（Ｏ
Ｐ　Ｎ　２≠ＯＩｇの処理へ戻る。

以上の評価パラメータの計算式は第２８図にまとめて示
す。

なお、計算機の高機能化・高速化が進むと共に、センシ
ング技術や画像処理技術が進歩すると、自動操作の割合
が多くなることが予想される。この場合には操作者がマ
スタを操作する時間が少なくなり、余裕が生じる。そこ
で、複数のスレーブを１人の操作者で操作することも可
能になる。第３１図はこの場合の実施例を示す図である
。図に示すように、２台のスレーブは１台のマスタを使
用して１人の操作者により操作される。モニタ１０２の
情報は手動操作を必要とするスレーブの情報に切換えら
れ、操作者１１０に対応するスレーブの操作をうながす
。操作者はマスタ１０１を操作することにより手動操作
を必要とするスレーブを操作することができる。この場
合、記憶手段１０９は各々のスレーブに対応して多層構
造になっている。本方式はスレーブの台数が３台以上に
なっても同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、どのような技能の人
間が操作をしても、操作者の技能の程度に応じて自動操
作と手動操作を適切に織り混ぜた手順で作業を遂行でき
、極めて効率良く作業を実行することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２３図は本発明の一実施例を説明する図で、
第１図及び第２図は本発明の全体構成を示すブロック線
図、第３図は第２図に示す現在状態部の詳細を示す図、
第４図は第３図の一部を更に詳細に説明する図、第５図
は説明のための１例としての状況を説明する斜視図、第
６図及び第７図は第２図の作業データ部を詳細に示す図
、第８図〜第１０図は第２図のプラン部を詳細に示す図
。 第１１図は本実施例の動作概略を示す流れ図、第１２図
はプラン作成手段のブロック線図、第１３図及び第１４
図はインターフェース手段のブロック線図と動作例を示
す図、第１５図〜第１９図はインターフェース手段にお
ける処理の流れ図、第２０図及び第２１図はスレーブ動
作管理手段の流れ図、第２２図及び第２３図はスレーブ
動作管理手段による動作例を示す図、第２４図は操作者
技術評価手段を有する本発明の他の実施例のブロック線
図、第２５図は第２４図に示す操作者技能評価手段のブ
ロック線図、第２６図〜第２８図はパラメータの説明図
、第２９図は操作者技能評価手段の動作原理を説明する
流れ図、第３０図はパラメータの説明図、第３１図は本
発明の更に他の実施例を示すブロック線図である。 １０１・・・マスタ、１０３・・・インターフェース手
段、１０４・・・プラン作成手１段、１０５・・・スレ
ーブ動作管理手段、１０７・・・スレーブ、１１２・・
・操作者技現五状填仝’ｐ　２０５ 第４図 第　５　圓 第７囚 第　８　図 （８０（／１　夕す　） 第９日 （８Ｊ　／１　イ９す） ′＄１０回 ＣＢｅ　　／ｌ　イクリ） 上４シいν １Ｆテ゛十腐コ　　ボイシクａ１１　　　　　　　　　
　　　庫！［了Ａ稍ｉ２１号欄　　　ＣｃｏｎｄＬ　・
　イタリ　）↓ 、＄１１　日 ＄１３　　回 茅　１４図 糸　／乙　図 ′＄１７国 第　］８目 第　ｓ’ｉ　　阻 第２０　国 第２１目 叢２２図 ′＄２３　　図 茅ｚ１．８ （頂５ｑ）１　）禍ミ能書］Ｌイｉ６午１へヒ２＼ジタ
フータ潴２７因 ｔＡＴ省１平価＋に出２カ丁ニア 第　２δ日 糖Ｉ西ｒＹラメータ　基不計算氏 ￥２９図 ＄３０＠ 技箭史］附７ラグめ構成 Ｚ／ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マスタ及びスレーブを用いた遠隔マニピュレーショ
   ンにおいて、操作者の技能の程度を示すデータ及び与え
   られた作業目標から手動操作部分と自動操作部分を織り
   混ぜた手順プランを作業し、この手順プランに沿つて、
   自動操作部分は計算機による運動管理によつて自動的に
   実行し、手動操作部分は操作者による手動操作により実
   行することを特徴とする遠隔マニピュレーション方法。 ２、操作中に操作者の技能の程度を示すデータを更新し
   、操作者の技能の程度を逐次評価することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の遠隔マニピュレーション方
   法。 ３、操作者の技能データを更新した際に、手順プランも
   逐次更新することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の遠隔マニピュレーション方法。 ４、マスタ及びスレーブを備えた遠隔マニピュレーショ
   ン装置において、操作者の技能データ及び与えられた作
   業目標から手動操作部分と自動操作部分を織り混ぜた手
   順プランを作成するプラン作成手段、自動操作部分の実
   行及び手動操作部分の実行時に支援動作をするスレーブ
   動作管理手段、及び手動操作部分の実行時に実施すべき
   操作の内容を人間に指示し、操作をうながすインターフ
   ェース手段を備えたことを特徴とする遠隔マニピュレー
   ション装置。 ５、操作者の技能データを記憶する手段を備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の遠隔マニピュレ
   ーション装置。 ６、操作者の技能データから操作者の技能の程度を評価
   する手段を備え、操作中に操作者の技能データを更新す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項または第５項
   記載の遠隔マニピュレーション装置。 ７、インターフェース手段は、テレビモニタの画面上に
   、作業対象物とスレーブ手先部の実際の映像、及び現在
   の作業項目内容を表示することを特徴とする特許請求の
   範囲第４項に記載の遠隔マニピュレーション装置。 ８、インターフェース手段はテレビモニタの画面上に更
   に、手先目標位置のグラフィック表示をすると共に、付
   帯条件の表示も行うことを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項に記載の遠隔マニピュレーション装置。