JP7401184B2 - ロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットシステムに関する。

従来から遠隔操作ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような遠隔操作ロボットでは、作業者がロボットの操作を上手く行う必要がある。

そのための装置として、例えば、遠隔操作ロボットの操作を訓練する操作訓練装置技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９－１７８８２０号公開特許公報 特開２００７－１８３３３２号公開特許公報

上記操作訓練装置によれば、操作者の操作を訓練することができる。しかし、この訓練装置では、熟練者の操作の上手さが訓練の到達点として想定されているので、想定されたレベル以上に操作の上手さを向上させることは困難である。しかも、この装置は、訓練専用の装置であり、ロボットを用いて実際の作業を行うことができない。

つまり、訓練装置では、初心者の操作の上手さを所定のレベルまで向上させることはできるが、所定のレベルに到達した操作者の操作の上手さをそれ以上向上させるには、実際の作業を通じて、操作者の操作の上手さを向上させる他はない。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、実際の作業を通じて、ロボット本体の操作の上手さを向上させることが可能なロボットシステムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態（aspect）に係る、ロボットシステムは、作業を行うロボット本体と、操作指令に応じて前記ロボット本体の動作を制御するロボット制御部と、操作者の操作に応じて前記操作指令を前記ロボット制御部に送る操作器と、前記作業における前記操作者による前記ロボット本体の操作の上手さをランク付けした情報である操作上手さランク情報を取得する操作上手さランク情報取得部と、前記操作上手さランク情報取得部が取得した前記操作上手さランク情報を前記操作者に提示する操作上手さランク情報提示器と、を備える。

この構成によれば、操作者に、作業におけるロボット本体の操作の上手さランク情報が提示されるので、操作者は、当該作業におけるロボット本体の操作をより上手く行うように動機付けられる。具体的には、一般に、操作者は、ロボット本体を操作して作業を行う場合、自分の現時点におけるロボット本体に対する操作の上手さに基づいて、事前に、当該作業においてロボット本体をどの程度上手く操作できるか想定する。また、一般に、操作者は、ロボット本体に対する操作の上手さを向上しようとする意欲を持っている。従って、提示された操作上手さランクが、自分が想定した程度を上回ると、その作業に対するロボット本体の操作方法に自信を持ち、次回もその操作方法を採用する。また、良い結果が得られたことによって、やる気を起こす。

一方、提示された操作上手さランクが、自分が想定した程度を下回ると、操作者は、その原因を究明し、その原因を除去することによって、ロボット本体に対する操作の上手さを向上させようと努力する。このようにして、操作者は、実際の作業を通じて、当該作業におけるロボット本体の操作の上手さを向上させることができる。

前記操作上手さランク情報が、前記ロボット本体が行った作業に要した時間の短さのランクである作業時間短さランク、前記ロボット本体が行った作業に要した力の小ささのランクである作業力小ささランク、前記ロボット本体が行った作業によって製造された製品の品質の良さのランクである製品品質ランク、及び、前記ロボット本体が行った作業の品質のランクである作業品質ランクのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。

この構成によれば、操作者は、作業の出来栄えの態様に応じて、作業におけるロボット本体の操作をより上手く行うように動機付けられる。

前記ロボット本体が行う作業が、繰り返し行われる所定作業である、請求項１又は２に記載のロボットシステム。

この構成によれば、所定作業が繰り返し行われるので、ロボット本体に対する操作の上手さを的確に把握することができる。

前記ロボット本体と前記ロボット制御部とを備えるロボットが、前記ロボット制御器が前記操作指令に応じて前記ロボット本体の動作を制御する手動モードと、前記ロボット制御器が所定の動作プログラムに応じて前記ロボット本体の動作を制御する自動モードと、前記ロボット制御器が前記操作指令と前記所定の動作プログラムとに応じて前記ロボット本体の動作を制御する修正自動モードと、を有し、且つ、前記ロボット制御器が、前記修正自動モードにおいて、前記所定の動作プログラムを前記操作指令が反映されたものとなるように修正し、この修正した所定の動作プログラムを、以降の修正自動モードにおいて、前記所定の動作プログラムに代えて用いてもよい。

この構成によれば、操作者のロボット本体の操作の上手さだけでなく、ロボットの動作モードの選択によって、ロボット本体の作業量及び作業時間（作業速度）が左右され、ひいては、ロボット本体の操作の上手さが左右される。一方、操作者は、操作上手さランク情報によって、ロボット本体の操作の上手さを向上させるように動機付けられる。その結果、実際の作業を通じて、操作者の適切な動作モードの選択を含む操作の上手さを向上させることができる。

前記ロボット制御部は、基本動作プログラムに従って自動動作指令を出力する基本動作指令部と、機械学習に基づいて自動動作修正指令を出力する学習部と、前記自動動作指令と前記自動動作修正指令と前記操作指令とを加算して動作指令を出力する動作指令部と、を備え、前記学習部は、前記自動動作指令と前記操作指令とを加算したものを、前記ロボット本体のエンドエフェクタの位置データ及び前記エンドエフェクタ加わる力のデータと対応させて機械学習してもよい。

この構成によれば、機械学習によって、操作者のロボット本体を操作する技能が、実際の作業を通じて、ロボットシステムに伝承される。そして、この実際の作業において、操作者が操作上手さランク情報によって、ロボット本体の操作の上手さを向上させるように動機付けられる。その結果、操作者のより上手くロボット本体を操作する技能が、実際の作業を通じて、ロボットシステムに伝承される。

前記ロボットシステムは、前記ロボット本体による作業を撮像する作業撮像器と、前記作業撮像器によって撮像された前記ロボット本体による作業の画像である作業画像を表示する作業画像表示器と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、操作者は、作業画像表示器に表示されたロボット本体による作業を見ながらロボット本体を操作することができるので、肉眼による目視では作業内容を詳しく監視することができない作業環境においても、的確にロボット本体を操作することができる。

本発明は、実際の作業を通じて、ロボット本体の操作の上手さを向上させることが可能なロボットシステムを提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態１に係るロボットシステムの構成の一例を模式的に示す模式図である。 図２は、図１の操作器の構成の一例を示す斜視図である。 図３は、図１のロボットシステムの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、図１のロボットシステムのロボット本体による作業の一例を模式的に示す模式図である。 図５は、図１のロボットシステムのロボット本体による作業の作業環境の一例を模式的に示す平面図である。 図６Ａは、図３の記憶部に格納された作業時間と作業時間短さランクとの対比テーブルを示す図である。 図６Ｂは、図３の記憶部に格納された作業力と作業力小ささランクとの対比テーブルを示す図である。 図７は、本発明の実施形態２に係るロボットシステムの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図８Ａは、図７の記憶部に格納された製品品質と製品品質ランクとの対比テーブルを示す図である。 図８Ｂは、図７の記憶部に格納された作業品質と作業品質ランクとの対比テーブルを示す図である。 図９は、本発明の実施形態３に係るロボットシステムの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図１０は、図９の選択器及びロボット制御部の詳細な構成の一例を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態１）
［構成］
図１は、本発明の実施形態１に係るロボットシステムの構成の一例を模式的に示す模式図である。

｛ハードウェアの構成｝
図１を参照すると、実施形態１のロボットシステム３００Ａは、ロボット本体１と、操作器２と、制御器３と、作業撮像器４と、作業画像表示器５と、操作上手さランク情報提示器６と、作業開始検知器４７と、作業終了検知器４８と、を備える。ロボット本体１と制御器３とがロボット１０を構成する。ロボット本体１は、エンドエフェクタ１７を備える。ロボット本体１は、いわゆるロボットであればよい。ロボットは、例えば、「センサ、知能・制御系、駆動系の３つの要素技術を有する、知能化した機械システム」と定義される（「総務省平成２７年版情報通信白書のポイント」参照）。具体的には、ロボット本体１は、例えば、垂直多関節型ロボット、水平多関節型ロボット、パラレルリンク型ロボット、極座標ロボット、円筒座標型ロボット、直角座標型ロボット等の産業用ロボットで構成される。以下では、ロボット本体１が、垂直多関節型ロボットのロボットアームで構成される場合が例示される。

ロボット本体１では、ロボットアームの手首部１４の先端に力センサ１９を介してエンドエフェクタ１７が装着される。

以下、これらの構成要素を順に説明する。

＜作業撮像器＞
作業撮像器４は、例えば、カメラで構成される。カメラは、公知のものを使用することができる。作業撮像器４は、ロボット本体１による作業を撮像できる箇所に設置される。

＜作業画像表示器＞
作業画像表示器５は、例えば、ディスプレイで構成される。ディスプレイとして公知のものを使用することができる。作業画像表示器５は、操作者が見易いように操作器２の近傍に設置される。

＜操作上手さランク情報提示器＞
操作上手さランク情報提示器６は、操作上手さランク情報を操作者に提示する機器である。操作上手さランク情報提示器６は、操作上手さランク情報を操作者に提示することができるものであればよい。具体的には、操作上手さランク情報提示器６として、操作上手さランク情報を音で操作者に提示するスピーカ、操作上手さランク情報を光で操作者に提示する照明器具、操作上手さランク情報を画像で操作者に提示するディスプレイ、操作上手さランク情報操を、操作者の身体を刺激することによって操作者に提示する身体刺激機器（例えばバイブレータ）等が例示される。操作上手さランク情報提示器６がディスプレイである場合、作業画像表示器５が操作上手さランク情報提示器６を兼ねてもよい。以下では、操作上手さランク情報提示器６がスピーカである場合が例示される。

＜作業開始検知器＞
本実施形態では、ロボット本体１によって所定作業が繰り返し行われる。作業開始検知器４７は、この所定作業の開始を検知する機器である。従って、作業開始検知器４７は、所定の作業の内容に応じて、適宜、構成される。本実施形態では、後述するように所定作業が２つの部材の嵌合である場合が例示される。この場合、作業開始検知器４７は、例えば、所定の作業開始位置に位置するロボット本体１のエンドエフェクタ１７を検出する近接センサ、接触センサ等で構成される。なお、所定作業の内容によっては、後述するロボット制御部４１（図３参照）が所定作業の開始をロボット本体１のエンドエフェクタ１７の位置、姿勢、動作等から検知することができる場合があり、そのような場合は、ロボット制御部４１が、作業開始検知器４７として用いられる。

＜作業終了検知器＞
作業終了検知器４８は、所定の作業の内容に応じて、適宜、構成される。後述するように所定作業が２つの部材の嵌合である場合、作業終了検知器４８は、例えば、所定の作業終了位置に位置するロボット本体１のエンドエフェクタ１７を検出する近接センサ、接触センサ等で構成される。なお、所定作業の内容によっては、後述するロボット制御部４１（図３参照）が所定作業の終了をロボット本体１のエンドエフェクタ１７の位置、姿勢、動作等から検知することができる場合があり、そのような場合は、ロボット制御部４１が、作業終了検知器４８として用いられる。

＜制御器３＞
制御器３は、例えば、プロセッサとメモリとを備える。制御器３は、メモリに格納された所定の動作プログラムをプロセッサが読み出して実行することにより、ロボット本体１の動作を制御する。制御器３は、具体的には、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等で構成される。

＜ロボット本体１＞
ロボット本体１は、基台１５と、基台１５に支持された腕部１３と、腕部１３の先端に支持され、エンドエフェクタ１７が装着される手首部１４とを備えている。ロボット本体１は、図１に示すように３以上の複数の関節ＪＴ１～ＪＴ６を有する多関節ロボットアームであって、複数のリンク１１ａ～１１ｆが順次連結されて構成されている。より詳しくは、第１関節ＪＴ１では、基台１５と、第１リンク１１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク１１ａの先端部と、第２リンク１１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク１１ｂの先端部と、第３リンク１１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第４関節ＪＴ４では、第３リンク１１ｃの先端部と、第４リンク１１ｄの基端部とが、第４リンク１１ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク１１ｄの先端部と、第５リンク１１ｅの基端部とが、リンク１１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク１１ｅの先端部と第６リンク１１ｆの基端部とが、ねじり回転可能に連結されている。そして、第６リンク１１ｆの先端部にはメカニカルインターフェースが設けられている。このメカニカルインターフェースに、力センサ１９を介して、ロボット本体１の作業内容に対応したツールとしてのエンドエフェクタ１７が着脱可能に装着される。力センサ１９は、例えば、３軸加速度センサで構成される。力センサ１９は、エンドエフェクタ１７が作業対象に作用させる力（作業対象からの反力）を検出する。

上記の第１関節ＪＴ１、第１リンク１１ａ、第２関節ＪＴ２、第２リンク１１ｂ、第３関節ＪＴ３、及び第３リンク１１ｃから成るリンクと関節の連結体によって、ロボット本体１の腕部１３が形成されている。また、上記の第４関節ＪＴ４、第４リンク１１ｄ、第５関節ＪＴ５、第５リンク１１ｅ、第６関節ＪＴ６、及び第４リンク１１ｆから成るリンクと関節の連結体によって、ロボット本体１の手首部１４が形成されている。

関節ＪＴ１～ＪＴ６には、それが連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータ（図示せず）が設けられている。駆動モータは、例えば、制御器３のロボット制御部４１（図３参照）から送られる動作指令（電流指令）によって回転角を制御されるサーボモータである。また、関節ＪＴ１～ＪＴ６には、駆動モータの回転角を検出するための回転角センサ（図示せず）と、駆動モータの電流を検出するための電流センサ（図示せず）とが設けられている。回転角センサは例えばエンコーダで構成される。

制御器３のロボット制御部４１は、全ての関節の駆動モータの回転角を総合してエンドエフェクタ１７の位置データに変換する。電流センサの検出信号は、ロボット制御部４１が、各関節のサーボモータの電流を、電流指令に従った値になるようフィードバック制御するために用いられる。

＜操作器２＞
操作器２は、その操作によって、ロボット本体１を操作できるものであればよい。例えば、操作器２をロボット本体１と相似のマスターロボットで構成し、ロボット本体１をスレーブロボットとして制御するように構成してもよい。また、操作器２がジョイスティックであってもよい。また、操作器２が、特定の用途にカスタマイズされた専用の操作器であってもよい。ここでは、操作器２として、図２に示すものが用いられる。

図２は、図１の操作器２の構成の一例を示す斜視図である。図２を参照すると、操作器２は、操作者によって把持される把持部２１と、把持部２１を移動可能に支持するアーム部２２と、モータ２４とを備えている。モータ２４はサーボモータで構成される。

把持部２１は、操作者が把持し易いように、操作者が把持部２１を握って把持することが可能に形成されている。操作者が把持部２１を握って把持した状態で、操作者が、把持部２１を移動させることによりロボット本体１を移動させ、ロボット本体１を操作する。

把持部２１は、支持部２３によって支持されている。また、把持部２１は、円筒状の接続部２３ｃを介して、支持部２３に接続されている。支持部２３は、アーム部２２によって移動可能に支持されている。アーム部２２は、モータ２４に接続されている。

アーム部２２は、それぞれ関節２２ａを有し、関節２２ａを中心に屈曲することが可能に形成されている。従って、アーム部２２は、把持部側アーム部２２ｂと、モータ側アーム部２２ｃとが、関節２２ａによって屈曲可能に接続されている。

モータ２４は、支持台３０によって支持されている。モータ２４は、６つ設けられている。６つのモータ２４は、一対のモータ２４によって１つの辺が構成され、支持台３０上に三角形状に並べられて配置されている。より詳しくは、一対のモータ２４の主軸の回転軸（中心軸）が正三角形の１辺を構成するように、６つのモータ２４が配置されている。そして、１辺を構成する一対のモータ２４に対応して一対のアーム部２２が設けられている。この一対のアーム部２２によって、支持部２３の外形を規定する３つの辺のうちの１つの辺２３ａが挟まれている。支持部２３の辺２３ａには、軸２３ｂが、支持部２３の内部を通って配置されている。軸２３ｂは、辺２３ａを挟む２つの把持部側アーム部２２ｂによって両端部を、軸２３ｂの中心軸を含む互いに直交する３軸の周りに回転可能に保持されている。これにより、支持部２３が、軸２３ｂの中心軸を含む互いに直交する３軸の周りに回転可能に軸支されている。このように、支持部２３は、２つの把持部側アーム部２２ｂによって軸２３ｂの中心軸を含む互いに直交する３軸の周りに回転可能に支持されている。支持部２３における辺２３ａと軸２３ｂの構成については、支持部２３の３つの辺について同様である。ここで、３つの軸２３ｂの中心軸は正三角形を成している。

また、上述の関節２２ａは、一対のモータ２４の出力軸の中心軸に平行な軸を含む互いに直交する３軸の周りに回転可能に、把持部側アーム部２２ｂをモータ側アーム部２２ｃに接続している。従って、支持部２３の位置及び姿勢に応じて、６つのモータ２４の回転角が一義的に定まる。この６つのモータ２４の回転角が操作指令（位置指令）として制御器３に出力される。

また、操作器２の把持部２１には、押しボタン２１ａ及び２１ｂが設けられている。これらは、例えば、エンドエフェクタ１７を操作するために用いられる。押しボタン２１ａ及び２１ｂの操作に応じて、エンドエフェクタ１７を操作するための操作指令が制御器３に出力される。

｛制御系統の構成｝
図３は、図１のロボットシステムの制御系統の概略の構成を例示する機能ブロック図である。図６Ａは、図３の記憶部に格納された作業時間と作業時間短さランクとの対比テーブルを示す図である。図６Ｂは、図３の記憶部に格納された作業力と作業力小ささランクとの対比テーブルを示す図である。

図３を参照すると、制御器３は、ロボット制御部４１と、操作器制御部４２と、表示制御部４３と、操作上手さランク情報取得部４４と、記憶部４５と、を備える。これらは、制御器３を構成するメモリに格納された所定の動作プログラムを、制御器３を構成するプロセッサが実行することにより実現される機能ブロックである。

＜表示制御＞
まず、作業撮像器４及び作業画像表示器５の制御系統を説明する。制御器３は、表示制御部４３を備える。作業撮像器４は、ロボット本体１の動作範囲の景色を撮像し、その撮像信号を表示制御部４３に送る。ロボット本体１の動作範囲の景色には、ロボット本体１による作業の様子が含まれる。表示制御部４３は、受け取った撮像信号を画像表示信号に変換し、作業画像表示器５に送る。作業画像表示器５は、受け取った画像表示信号に従って、画像を表示する。これにより、作業撮像器４により撮像された画像が作業画像表示器５に表示される。また、表示制御部４３には、操作上手さランク情報取得部４４から、作業開始情報及び作業終了情報が送られ、表示制御部４３は、これらの情報を画像表示信号に変換して、作業画像表示器５に表示させる。操作者は、作業画像表示器５に表示された画像を見ながら、ロボット本体１を操作すべく操作器２を操作する。

＜ロボット本体１の動作制御＞
次に、操作器２及びロボット本体１の制御系統について説明する。

本実施形態では、操作器２を用いてバイラテラル制御が行われる。操作器２において、６つのモータ２４は、バイラテラル制御で必要な場合に制御器３の操作器制御部４２によって回転角制御（位置制御）される。６つのモータ２４には、それぞれ、回転角センサ（図示せず）が設けられている。回転角センサは例えばエンコーダで構成される。回転角センサの検出信号は制御器３のロボット制御部４１に送られる。この回転角センサの検出信号が操作指令の位置指令を構成する。一方、制御器３の操作器制御部４２は、ロボット本体１の力センサ１９から入力される力データに基づいて、各モータの出力トルクを制御する。この出力トルクは、操作者による把持部２１の操作に対し、上記力データに応じた反力が発生するように制御される。また、バイラテラル制御において、操作器２からの力指令が必要とされる場合には、把持部２１と支持部２３との間に力センサ（例えば３軸加速度センサ）が設けられ、この力センサの出力に基づいて力指令が生成される。バイラテラル制御のタイプにより、位置指令のみが操作指令を構成する場合と、位置指令と力指令とが操作指令を構成する場合とがある。以下では、操作指令が位置指令で構成される場合が例示される。

操作器２によってロボット本体１の腕部１３及び手首部１４を操作する際には、把持部２１を操作者が把持する。操作者が把持部２１を把持した状態で、ロボット本体１を移動させたい方向に合わせて把持部２１を移動させると、把持部２１を支持する支持部２３が、把持部２１の移動に伴って移動する。また、支持部２３の移動により、支持部２３に接続されている６つのアーム部２２が移動する。

６つのアーム部２２が移動すると、それに応じて６つのモータ２４の出力軸が回転し、この回転角を６つの回転角センサが検出する。この検出信号は上述のように操作指令を構成する位置指令として出力され、制御器３のロボット制御部４１が、この操作指令（位置指令）に基づいて動作指令を生成し、これをロボット本体１に送る。すると、ロボット本体１が、エンドエフェクタ１７が支持部２３の位置及び姿勢を反映した位置及び姿勢を取るように動作する。これにより、操作者が、操作器２の把持部２１を操作して、ロボット本体１を意図するように操作することができる。

一方、この間、操作器制御部４２が操作者による把持部２１の操作に対し、ロボット本体１の力センサ１９から送られる力データに応じた反力が発生するように各駆動モータを制御するので、操作者は把持部２１の移動に対する反力を感じる。これにより、操作者がロボット本体１のエンドエフェクタ１７に作用する作業対象物からの反力を感じながらエンドエフェクタ１７の位置及び姿勢を操作することができる。

また、操作者が、操作器２の把持部２１の押しボタン２１ａ及び２１ｂを操作すると、これらの操作に応じた操作指令が操作器２からロボット制御部４１に送信され、ロボット制御部４１は、この操作指令に応じた動作指令をロボット本体１に送信し、この操作指令に応じてエンドエフェクタ１７を動作させる。

＜操作上手さランク情報提示制御＞
次に、操作上手さランク情報提示制御について説明する。「操作上手さランク情報」とは、操作者によるロボット本体１の操作の上手さをランク付けした情報である。「操作上手さランク情報」は、操作の上手さに相関するパラメータの値が複数の段階に分類され、各分類にランクが付与される。各段階に対応するパラメータの範囲は、作業に応じて、適宜、設定される。ランクの名称は、順位を表す名称であればよい。ランクの名称として、アルファベット（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・．）、数字（１，２，３，・・・）、記号（○、△、×）等が例示される。ランクの名称として、ここでは、アルファベットが用いられる。
「操作上手さランク情報」は、少なくとも、「作業時間短さランク」、「作業力小ささランク」、「製品品質ランク」、及び「作業品質ランク」を含む。本実施形態では、「作業時間短さランク」及び「作業力小ささランク」が操作者に提示される場合が例示される。「製品品質ランク」及び「作業品質ランク」が操作者に提示される場合は、後述する実施形態２において例示される。

制御器３は、操作上手さランク情報取得部４４及び記憶部４５を備える。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、記憶部４５には、作業時間と作業時間短さランクとの対比テーブル及び作業力と作業力小ささランクとの対比テーブルが格納されている。作業時間と作業時間短さランクとの対比テーブルでは、例えば、作業時間が、「短い」、「やや短い」、「普通」、「やや長い」、及び「長い」の５つの段階に分類される。各段階に対応する作業時間の範囲は、作業に応じて、適宜、設定される。なお、各段階を、上記名称（ラベル）ではなく、作業時間の範囲で表してもよい。

これらの５つの段階に、作業時間が短い順に、作業時間短さランクＡ～Ｅが付与される。

また、作業力と作業力小ささランクとの対比テーブルでは、例えば、作業力が、「小さい」、「やや小さい」、「普通」、「やや大きい」、及び「大きい」の５つの段階に分類される。各段階に対応する作業力の範囲は、作業に応じて、適宜、設定される。なお、各段階を、上記名称（ラベル）ではなく、作業力の範囲で表してもよい。

これらの５つの段階に、作業力が小さい順に、作業力小ささランクＡ～Ｅが付与される。

作業開始検知器４７は、所定作業の開始を検知すると、作業開始情報を操作上手さランク情報取得部４４に送る。また、作業終了検知器４８は、所定作業の終了を検知すると、作業終了情報を操作上手さランク情報取得部４４に送る。

操作上手さランク情報取得部４４は、作業開始情報と作業終了情報とに基づいて、遂行された所定作業に要した時間である作業時間を算出する。そして、この作業時間を、上述の５つの段階（「短い」～「長い」）のいずれかに分類する。そして、記憶部４５に格納された作業時間と作業時間短さランクとの対比テーブルを参照し、この分類した段階に対し、その対応する作業時間短さランク（Ａ～Ｅのいずれか）を付与する。

一方、力センサ１９は、作業に要した力のデータをリアルタイムで操作上手さランク情報取得部４４に送る。

操作上手さランク情報取得部４４は、力センサ１９から受け取った力のデータの最大値を逐次更新するようにして保存し、作業が終了すると、この力のデータの最大値を当該作業の「作業力」とする。

そして、この作業力を、上述の５つの段階（「小さい」～「大きい」）のいずれかに分類する。そして、記憶部４５に格納された作業力と作業力小ささランクとの対比テーブルを参照し、この分類した段階に対し、その対応する作業時力小ささランク（Ａ～Ｅのいずれか）を付与する。

操作上手さランク情報取得部４４は、このようにして求めた作業時間短さランク（Ａ～Ｅのいずれか）及び作業力小ささランク（Ａ～Ｅのいずれか）を操作上手さランク情報提示器６に送る。

操作上手さランク情報提示器６は、ここではスピーカであり、受け取った作業時間短さランク及び作業力小ささランクを音声で操作者に報知する（提示する）。例えば、操作上手さランク情報提示器６は、「作業時間短さランクＡ、作業力ランクＡ」と操作者に報知する。

［動作］
次に、以上のように構成されたロボットシステム３００Ａの動作の一例を、図４及び図５を用いて説明する。図４は、図１のロボットシステムのロボット本体による作業の一例を模式的に示す模式図である。図５は、図１のロボットシステムのロボット本体による作業の作業環境の一例を模式的に示す平面図である。

＜作業対象及び作業内容＞
ここでは、所定作業が繰り返し行われる。このよう所定作業が繰り返される場合、操作者のロボット本体１に対する操作の上手さを的確に把握することができる。

作業対象は、例えば、互いに嵌合される２つの物品である。図４（ａ）～（ｄ）には、ロボット本体１が第１物品８１をまさぐりながら第２物品８２に嵌挿する様子が示されている。

ここでは、大径の短い円柱状の頭部８１ａと小径の長い円柱状の胴部８１ｂとを有する第１物品８１と、短い円柱状の本体の中心部に円柱状の貫通孔８２ａを有する第２物品８２との嵌合を例に取ってロボットシステム３００Ａの動作を説明する。この場合、第２物品８２の貫通孔８２ａに第１物品８１の胴部８１ｂが嵌挿される。しかし、両者の隙間が小さく、操作者が操作器２によりロボット本体１を操作して両者をスムーズに嵌合させるには熟練を要する。このような嵌合作業においては、作業時間が短い程、また、作業中に作業対象である２つの物品に作用する力が小さい程、操作者のロボット本体１に対する操作が上手いと言える。

＜作業環境＞
ロボット本体１のエンドエフェクタ１７は、第１物品８１の頭部８１ａを把持及び開放可能なチャック（図示せず）を備えている。作業開始検知器４７及び作業終了検知器４８は、ここでは、近接センサで構成される。

図５を参照すると、例えば、所定の作業エリアに第１場所９１と第２場所９２が所定距離だけ離れて設定されている。第１場所９１に第１物品８１が置かれ、第２場所９２に第２物品８２が置かれる。第１場所９１の近傍に作業開始検知器４７が設けられ、第２場所９２の近傍に作業終了検知器４８が設けられている。ロボット本体１のエンドエフェクタ１７が作業開始検知器４７の直上に位置すると、作業開始検知器４７が作業開始を検知し、それにより、第１物品供給機構（図示せず）によって、第１場所９１に新たに第１物品８１が置かれる。また、ロボット本体１のエンドエフェクタ１７が作業終了検知器４８の直上に位置すると、作業終了検知器４８が作業終了を検知し、それにより、第２物品供給搬出機構（図示せず）によって、第１物品８１が嵌合された第２物品８２が第２場所９２から搬出され、新たに単独の第２物品８２が第２場所９２に置かれる。第１物品供給機構及び第２物品供給搬出機構は、例えば、産業用ロボット、ベルトコンベア等によって構成される。

＜嵌合作業＞
図１、図３、及び図４を参照すると、操作者は、作業画像表示器５を見ながら、操作器２を操作してロボット本体１を以下のように動作させる。以下では、説明を簡単にするために、操作者が作業画像表示器５を見ながら操作器２を操作すること及びそれによってロボット本体１が動作することを記述するのを省略する。

まず、操作者は、エンドエフェクタ１７によって第１場所９１に置かれた第１物品８１を把持する。

次いで、操作者は、エンドエフェクタ１７を作業開始検知器４７の直上に位置させる。すると、作業開始検知器４７が作業開始を検知し、作業開始情報を操作上手さランク情報取得部４４に送る。

操作上手さランク情報取得部４４は、受け取った作業開始情報を表示制御部４３に送るとともに、作業時間の計測を開始する。なお、この場合、第１物品８１を把持し、それを作業開始検知器４７の上まで搬送する時間が作業時間に含まれないが、作業時間はあくまで、ロボット本体１の操作の上手さを向上させるように操作者を動機付けするための指標であるので、計測方法が規定されていればよく、計測される作業時間に実際の作業時間が正確に反映されていなくても構わない。

表示制御部４３は、作業開始情報を受け取ると、作業画像表示器５に作業が開始された旨のメッセージを作業の画像に重ねて表示する。これにより、操作者は、作業の開始がロボット１０によって認識されたことと作業時間の計測が開始されたことを確認する。

一方、作業開始検知器４７が作業開始を検知すると、第１物品供給機構によって、新たに第１物品８１が第１場所に置かれる。

次いで、操作者は、図４（ａ）に示すように、エンドエフェクタ１７に把持した第１物品８１を第２物品８２の上方に位置させる。この場合、第１物品８１の位置が正確に第２物品８２の直上には位置せず、水平方向にずれたと仮定する（図４（ａ）では図面右方向に少しずれている）。

次いで、操作者は、エンドエフェクタ１７に把持した第１物品８１を降下させる。すると、図４（ｂ）に示すように、第１物品８１の胴部８１ｂが第２物品８２の貫通孔８２ａの縁に当接する。操作者は、この当接を、作業画像表示器５を介して目視で感知するだけでなく、操作器２からの反力で感知する。

すると、操作者は、図４（ｃ）～（ｄ）に示すように、エンドエフェクタ１７に把持した第１物品８１の胴部８１ｂを、第２物品８２の貫通孔８２ａの縁辺をまさぐるように移動させて、最終的に第１物品８１の胴部８１ｂを第２物品８２の貫通孔８２ａに嵌挿する。この嵌挿動作においては、第１物品８１の胴部８１ｂを第２物品８２に軽く押し付けながら移動させて第２物品８２の貫通孔８２ａの位置を探り、第１物品８１の胴部８１ｂの位置が第２物品８２の貫通孔８２ａの位置に合致すると、その押圧力によって第１物品８１の胴部８１ｂが第２物品８２の貫通孔８２ａに挿入され始めるのであるが、操作者は、操作器２からの反力によって、この押圧力により第１物品８１の胴部８１ｂが第２物品８２の貫通孔８２ａに挿入され始める感触を得ることができるので、この嵌挿動作を好適に行うことができる。一方、力センサ１９は、この嵌挿動作の間、エンドエフェクタ１７による第１物品８１の第２物品８２への押圧力を検知し、この押圧力のデータを操作上手さランク情報取得部４４にリアルタイムで送る。

次いで、操作者は、エンドエフェクタ１７に把持した第１物品８１を解放し、エンドエフェクタ１７を作業終了検知器４８の上方に位置させる。すると、作業終了検知器４８が作業終了を検知し、作業終了情報を操作上手さランク情報取得部４４に送る。

操作上手さランク情報取得部４４は、受け取った作業終了情報を表示制御部４３に送るとともに、作業時間の計測を終了し、今回の作業時間を算出する。そして、この作業時間を、上述の５つの段階（「短い」～「長い」）のいずれかに分類する。ここでは、この作業時間が、例えば、「短い」に相当する段階であったと仮定する。すると、操作上手さランク情報取得部４４は、記憶部４５に格納された作業時間と作業時間短さランクとの対比テーブルを参照し、この「短い」という段階に対し、その対応する作業時間短さランクＡを付与する。

一方、操作上手さランク情報取得部４４は、力センサ１９から受け取った力のデータの最大値を逐次更新するようにして保存し、作業が終了すると、この力のデータの最大値を当該作業の「作業力」とする。そして、この作業力を、上述の５つの段階（「小さい」～「大きい」）のいずれかに分類する。ここでは、この作業力が、例えば、「小さい」に相当する段階であったと仮定する。すると、操作上手さランク情報取得部４４は、記憶部４５に格納された作業力と作業力小ささランクとの対比テーブルを参照し、この「小さい」という段階に対し、その対応する作業力小ささランクＡを付与する。

操作上手さランク情報取得部４４は、このようにして求めた「作業時間短さランクＡ」及び「作業力小ささランクＡ」を含む音声情報を操作上手さランク情報として操作上手さランク情報提示器６に送る。

表示制御部４３は、作業終了情報を受け取ると、作業画像表示器５に作業が終了した旨のメッセージを作業の画像に重ねて表示する。これにより、操作者は、作業の終了がロボット１０によって認識されたことを確認する。

また、操作上手さランク情報提示器６は、「作業時間短さランクＡ、作業力小ささランクＡ」を含む情報を音声で報知する。

一方、作業終了検知器４８が作業終了を検知すると、第２物品供給搬出機構によって、第１物品８１が嵌合された第２物品８２が第２場所９２から搬出され、新たに単独の第２物品８２が第２場所９２に置かれる。

以降、この動作が繰り返される。

＜作用効果＞
操作者は、操作上手さランク情報提示器６によって報知される上記音声情報を聞くと、当該作業におけるロボット本体１の操作をより上手く行うように動機付けられる。具体的には、一般に、操作者は、ロボット本体１を操作して作業を行う場合、自分の現時点におけるロボット本体１に対する操作の上手さに基づいて、事前に、当該作業においてロボット本体１をどの程度上手く操作できるか想定する。また、一般に、操作者は、ロボット本体１に対する操作の上手さを向上しようとする意欲を持っている。従って、提示された操作上手さランクが、自分が想定した程度を上回ると、その作業に対するロボット本体１の操作方法に自信を持ち、次回もその操作方法を採用する。また、良い結果が得られたことによって、やる気を起こす。

一方、提示された操作上手さランクが、自分が想定した程度を下回ると、操作者は、その原因を究明し、その原因を除去することによって、ロボット本体１に対する操作の上手さを向上させようと努力する。このようにして、操作者は、実際の作業を通じて、当該作業におけるロボット本体１の操作の上手さを向上させることができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２は、操作上手さランク情報が、「作業時間短さランク」及び「作業力小ささランク」に代えて、「製品品質ランク」及び「作業品質ランク」である点で実施形態１と相違し、その他の点は実施形態１と同じである。以下、この相違点を説明する。

図７は、本発明の実施形態２に係るロボットシステムの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。

図７を参照すると、実施形態２のロボットシステム３００Ｂは、実施形態１の作業開始検知器４７及び作業終了検知器４８に代えて、製品品質取得器４９を備える。また、本実施形態では、操作上手さランク情報取得部４４が、後述するように「作業品質ランク」を生成する。また、操作上手さランク情報提示器６は、操作上手さランク情報の種類に応じて、スピーカ、ディスプレイ、又は身体刺激機器で構成される。

［製品品質ランクに関する構成］
製品品質取得器４９は、ロボット本体１が行った作業によって製造された製品の品質を取得する。製品の品質として、例えば、製品の塗装品質、製品の溶接品質、製品の加工品質等が挙げられる。以下、これらの場合を例にとって、製品品質ランクに関する構成を説明する。

＜塗装品質＞
塗装品質として、例えば、ロボット本体１が、複雑な模様の塗装を行った場合における製品の塗装状態が挙げられる。この場合、ロボット本体１の先端部にエンドエフェクタ１７として、塗装ガンが装着される。なお、この場合、操作器２への力データの反映が省略される。操作者は、操作器２によってロボット本体１を操作して、所定の製品について、自動的に塗装するのが困難な複雑な模様の塗装を行う。この場合、例えば、製品品質取得器４９は、所定の製品の塗装状態を撮像する撮像器（図示せず）と、この撮像器で撮像された画像を画像処理して、当該製品の塗装状態を評価する画像処理器（図示せず）と、を備える。画像処理器は、例えば、撮像された画像を基準となる塗装状態の画像と比較して、両者の一致度を算出し、この一致度を製品品質（塗装品質）として操作上手さランク情報取得部４４に出力する。画像処理器は、例えば、マイクロコントローラで構成される。

図８Ａは、図７の記憶部４５に格納された製品品質と製品品質ランクとの対比テーブルを示す図である。

図８Ａを参照すると、この対比テーブルでは、例えば、製品品質が、「良い」、「やや良い」、「普通」、「やや悪い」、及び「悪い」の５つの段階に分類される。各段階に対応する上記一致度の範囲は、塗装作業に応じて、適宜、設定される。なお、各段階を、上記名称（ラベル）ではなく、上記一致度の範囲で表してもよい。

これらの５つの段階に、製品品質が良い順に、製品品質ランクＡ～Ｅが付与される。

操作上手さランク情報取得部４４は、このようにして求めた製品品質ランク（Ａ～Ｅのいずれか）を含む音声情報を操作上手さランク情報として操作上手さランク情報提示器６に送る。

操作上手さランク情報提示器６は、ここではスピーカであり、受け取った製品品質ランクを含む情報を音声で操作者に報知する（提示する）。例えば、操作上手さランク情報提示器６は、「製品品質ランクＡ」と操作者に報知する。

＜溶接品質＞
溶接品質として、例えば、ロボット本体１が、難しい溶接を行った場合における溶接の接合状態が挙げられる。この場合、ロボット本体１の先端部にエンドエフェクタ１７として、溶接ガンが装着される。なお、この場合、操作器２への力データの反映が省略される。操作者は、操作器２によってロボット本体１を操作して、所定の製品について、自動的に溶接するのが困難な溶接を行う。この場合、例えば、製品品質取得器４９は、所定の製品の溶接状態を撮像する撮像器（図示せず）と、この撮像器で撮像された画像を画像処理して、当該製品の溶接状態を評価する画像処理器（図示せず）と、を備える。画像処理器は、例えば、撮像された画像を基準となる溶接状態の画像と比較して、両者の一致度を算出し、この一致度を製品品質（溶接品質）として操作上手さランク情報取得部４４に出力する。

これ以外の構成は、上述の「塗装品質」の場合と同様であるので、その説明を省略する。

＜加工品質＞
溶接品質として、例えば、ロボット本体１が、高い精度が要求される加工を行った場合における製品の寸法精度等が挙げられる。この場合、ロボット本体１の先端部にエンドエフェクタ１７として、加工工具（例えば、研磨器）が装着される。操作者は、操作器２によってロボット本体１を操作して、所定の製品について、自動的に加工するのが困難な加工を行う。この場合、例えば、製品品質取得器４９は、所定の製品の所定の寸法を計測する計測器（図示せず）と、この計測器で計測された寸法の精度を評価する評価器（図示せず）と、を備える。評価器は、例えば、計測された寸法の基準寸法と比較して、両者の一致度を算出し、この一致度を製品品質（加工品質）として操作上手さランク情報取得部４４に出力する。

これ以外の構成は、上述の「塗装品質」の場合と同様であるので、その説明を省略する。

［作業品質ランクに関する構成］
ロボットシステム３００Ｂは、一般に、各種のエラー検出システムを備えている。操作上手さランク情報取得部４４は、ロボット本体１が行った作業に関連するエラーの発生数を作業品質として取得する。ロボット本体１が行った作業に関連するエラーとして、例えば、力センサ１９によって検知される作業力が過大な場合に発生する作業力エラー、衝突センサ（図示せず）によって検知される衝突エラー、ロボット本体１が進入禁止領域に接近した場合に発生する進入禁止エラー、ロボット本体１の動作速度が過大な場合発生する速度エラーが挙げられる。

図８Ｂは、図７の記憶部４５に格納された作業品質と作業品質ランクとの対比テーブルを示す図である。

図８Ｂを参照すると、この対比テーブルでは、例えば、作業品質が、「良い」、「やや良い」、「普通」、「やや悪い」、及び「悪い」の５つの段階に分類される。ロボット本体１が行った作業に関連するエラーの発生数が少ない程、作業品質が良いと評価される。各段階に対応する、ロボット本体１が行った作業に関連するエラーの発生数の範囲は、適宜、設定される。なお、各段階を、上記名称（ラベル）ではなく、上記エラーの発生数の範囲で表してもよい。

これらの５つの段階に、作業品質が良い順に、作業品質ランクＡ～Ｅが付与される。

操作上手さランク情報取得部４４は、このようにして求めた作業品質ランク（Ａ～Ｅのいずれか）を含む音声情報を操作上手さランク情報として操作上手さランク情報提示器６に送る。

操作上手さランク情報提示器６は、ここではスピーカであり、受け取った作業品質ランクを含む情報を音声で操作者に報知する（提示する）。例えば、操作上手さランク情報提示器６は、「作業品質ランクＡ」と操作者に報知する。

操作者は、操作上手さランク情報提示器６によって報知される上記音声情報を聞くと、当該作業におけるロボット本体１の操作をより上手く行うように動機付けられる。その結果、操作者は、実際の作業を通じて、当該作業におけるロボット本体１の操作の上手さを向上させることができる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３は、ロボット１０が、動作モードとして、手動モード（操作者によって操作されるモード）の他に、自動モード及び修正自動モードを有する点で、実施形態１と相違し、その他の点は実施形態１と同じである。以下、この相違点を説明する。

図９は、本発明の実施形態３に係るロボットシステムの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。図１０は、図９の選択器及びロボット制御部の詳細な構成の一例を示す機能ブロック図である。図１０において、矢印は、指令、信号、又はデータ（プログラムを含む）を示す。これらの矢印が示すものは、各機能ブロックの説明から自明であるので、参照符号の付与を省略する。

図９を参照すると、本実施形態のロボットシステム３００Ｃは、選択器７を備える。図１０を参照すると、選択器７は、モード選択部７ａと、プログラム選択部７ｂと、を含む。

ロボット制御部４１は、修正動作プログラム生成部１１２と、プログラム格納部１１３と、自動指令部１１４と、指令切替部１１５と、調整部１１６と、を含む。また、調整部１１６は、制御部（図示せず）と、サーボアンプ（図示せず）と、を含む。

選択器７は、データ入力装置で構成され、例えば、タッチパネル、調整つまみ、操作ボタン、操作レバー、又はタブレット等の情報端末で構成される。モード選択部７ａは、操作者が、操作することによって、自動モード、修正自動モード、及び手動モードのいずれかを選択することが可能なように構成される。プログラム選択部７ｂは、操作者が、操作することによって、プログラム格納部１１３に格納されたプログラムを選択することが可能なように構成される。

修正動作プログラム生成部１１２、自動指令部１１４、指令切替部１１５、及び調整部の制御部は、制御器３を構成するメモリに格納された所定の動作プログラムを、制御器３を構成するプロセッサが実行することにより実現される機能ブロックである。プログラム格納部１１３は、制御器３を構成するメモリによって構成される。

プログラム格納部１１３には、オリジナル動作プログラムと、このオリジナル動作プログラムを修正した１以上の修正動作プログラムと、が格納される。

自動指令部１１４は、プログラム選択部で選択された動作プログラムをプログラム格納部１１３から読み出し、読み出した動作プログラムに従って自動動作指令を出力する。

指令切替部１１５は、モード選択部７ａで選択されたモードに応じて、自動動作指令と操作器２から出力される操作指令とを切り替えて動作指令を出力する。具体的には、モード選択部７ａで自動モードが選択されると、指令切替部１１５は、自動動作指令を動作指令として出力する。モード選択部７ａで修正自動モードが選択されると、指令切替部１１５は、自動動作指令に操作指令を加算したものを動作指令として出力する。また、この動作指令を修正動作プログラム生成部１１２に送る。モード選択部７ａで手動モードが選択されると、指令切替部１１５は、操作指令を動作指令として出力する。

調整部１１６の制御部は、指令切替部１１５から出力される動作指令とロボット本体１からフィードバックされる回転角（図示せず）とに応じた制御信号を生成する。調整部１１６のサーボアンプは、この制御信号と、ロボット本体１からフィードバックされる電流値とに応じた電流指令をロボット本体１の各関節のサーボモータに出力する。これにより、ロボット本体１が動作指令に従って動作する。なお、ロボット本体１からフィードバックされる回転角及び電流値は、それぞれ、ロボット本体１の各関節を駆動するサーボモータの回転角及び電流値である。

修正動作プログラム生成部１１２は、自動指令部１１４が読み出した動作プログラムを、指令切替部１１５から送られる動作指令が反映されたものとなるように修正して、修正動作プログラムを生成し、これをプログラム格納部１１３に格納する。

次に、以上のように構成された本実施形態のロボットシステムの動作を実施形態１の嵌合作業を例に取って説明する。

オリジナル動作プログラムは、ロボット本体１によって、第１物品８１の把持、作業開始検知器４７上へのエンドエフェクタ１７の移動、及び第２物品８２の直上への第１物品の搬送を行った後、エンドエフェクタ１７を降下させて第２物品８２に第１物品８１を嵌合させ、その後、第１物品８１の解放、作業終了検知器４８上へのエンドエフェクタ１７の移動を行うように作成されている。また、自動モードでは、力センサ１９が検知する力が所定の閾値を超えると、ロボット１０は停止して信号待ち状態となり、この状態で、モード選択部７ａからモード選択信号が出力されると、ロボット１０は、そのモード選択信号に応じた動作モードで動作する。

ここで、オリジナル動作プログラムに従ってロボット本体１を動作させた場合、第１物品８１及び第２物品８２の寸法が公差の略中心値であり、且つ、ロボット本体１による第１物品８１の搬送誤差がごく小さい場合に、第２物品８２への第１物品８１の嵌合が成功すると仮定する。また、プログラム格納部１１３には１つの修正動作プログラムが格納されていて、この修正動作プログラムは、図４（ａ）において、第１物品８１の位置が、第２物品８２の直上から図面右方向に少しずれている場合に対応可能であると仮定する。

以下、図９及び図１０を参照して、ロボット本体１の動作を具体的に場合分けして説明する。

＜手動モードの場合＞
操作者が手動モードを選択した場合、指令切替部１１５が、操作器２から出力される操作指令を動作指令として出力するので、ロボット本体１は、操作器２の操作に従って動作する。従って、この場合、実施形態１と同様の結果が得られる。

＜自動モード→オリジナル動作プログラム選択の場合＞
操作者がモード選択部７ａを操作して自動モードを選択し、且つ、プログラム選択部７ｂを操作してオリジナル動作プログラムを選択した場合、例えば、第１物品８１の寸法が公差の上限値で第２物品８２の寸法が公差の下限値である場合又はロボット本体１による第１物品８１の搬送誤差が相当大きい場合に、ロボット本体１が第１物品８１を第２物品８２に向けて降下させると、第１物品８１の胴部８１ｂが第２物品８２の貫通孔８２ａの縁に当接する。すると、ロボット１０が停止し、信号待ち状態になる。この状態で、操作者が手動モードを選択すると、ロボット本体１は、操作器２の操作に従って動作する。操作者は、操作器２を操作して、ロボット本体１による残りの嵌合作業を完了する。

＜自動モード→修正動作プログラム選択の場合＞
この場合、図４（ａ）において、第１物品８１の位置が、第２物品８２の直上から図面右方向に少しずれている場合には、修正動作プログラムに従ってロボット本体１がまさぐり動作を行い、残りの嵌合作業を自動的に完了する。

一方、図４（ａ）において、第１物品８１の位置が、第２物品８２の直上から図面右方向に以外の方向に少しずれている場合には、ロボット１０が再度停止し、信号待ち状態になる。この場合、操作者が手動モードを選択すると、操作者が操作器２を操作して、ロボット本体１による残りの嵌合作業を完了することになる。一方、この場合に、修正自動モードを選択すると、次に述べるケースと同様になる。

＜修正自動モード→オリジナル動作プログラム選択の場合＞
この場合、「自動モード→オリジナル動作プログラム選択の場合」と同様に、第１物品８１の寸法が公差の上限値で第２物品８２の寸法が公差の下限値である場合又はロボット本体１による第１物品８１の搬送誤差が相当大きい場合に、ロボット本体１が第１物品８１を第２物品８２に向けて降下させると、第１物品８１の胴部８１ｂが第２物品８２の貫通孔８２ａの縁に当接するので、それ以降、操作者が操作器２を操作して、ロボット本体１による残りの嵌合作業を完了することになる。なお、このときの動作指令に基づいて、修正動作プログラム生成部が新たに修正動作プログラムを生成して、これをプログラム格納部１１３に格納するので、それ以降に、当該修正動作プログラムを選択することによって嵌合作業の効率が向上する。

＜修正自動モード→修正動作プログラム選択の場合＞
この場合、嵌合作業が、選択された修正動作プログラムが対応可能な態様である場合、ロボット本体１によって自動的に嵌合作業が遂行される。一方、嵌合作業が、選択された修正動作プログラムが対応不可能な態様である場合、操作者が操作器２を操作して修正動作プログラムによるロボット本体１の動作を修正しながら嵌合作業を遂行する。この場合も、このときの動作指令に基づいて新たに修正動作プログラムが生成されてプログラム格納部１１３に格納され、それ以降に、当該修正動作プログラムを選択することによって嵌合作業の効率が向上する。

＜操作上手さランク情報による作用効果＞
以上に説明した各嵌合作業について、実施形態１と同様にロボット本体１の作業時間が算出され、それ基づいて、操作上手さランク情報が生成されて操作者に提示される。

この場合、操作者のロボット本体１の操作の上手さだけでなく、ロボット１０の動作モードの選択によって、ロボット本体１の作業量及び作業時間（作業速度）が左右され、ひいては、ロボット本体１の操作の上手さが左右される。一方、操作者は、操作上手さランク情報によって、ロボット本体１の操作の上手さを向上させるように動機付けられる。その結果、実際の作業を通じて、操作者の適切な動作モードの選択を含む操作の上手さを向上させることができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４は、実施形態３において、ロボット１０が修正自動モードのみを有し、且つ、ロボット制御部４１が、修正動作プログラム生成部１１２及びプログラム格納部１１３に代えて、操作指令を機械学習する学習部を備えるものである。より詳しく説明すると、実施形態３のロボットシステム３００Ｃにおいて、選択器７が除かれ、自動指令部１１４は、「基本動作指令部」として機能し、基本動作プログラムを格納していて、この基本動作プログラムに従って自動動作指令を出力する。指令切替部１１５は、「動作指令部」として機能し、この自動動作指令に学習部が出力する自動動作修正指令と操作器２が出力する操作指令とを加算したものを動作指令として出力する。学習部は、学習時には、自動動作修正指令と操作指令とを加算したものを、ロボット本体１のエンドエフェクタ１７の位置データ（回転角）及び力データ（力センサ１９の検出値）と対応させて、機械学習する。また、学習部は、動作時には、現時点におけるロボット本体１のエンドエフェクタ１７の位置データ及び力データを入力されると、それまでの機械学習に基づいて、この入力に対応する自動動作修正指令を出力する。この機械学習によって、操作者のロボット本体１を操作して所定の作業を遂行する技能が、実際の作業を通じて、ロボットシステムに伝承される。

そして、この実際の作業において、操作者が操作上手さランク情報によって、ロボット本体の操作の上手さを向上させるように動機付けられる。その結果、操作者のより上手くロボット本体を操作する技能が、実際の作業を通じて、ロボットシステムに伝承される。

（実施形態５）
本発明の実施形態５は、実施形態１～４のいずれかにおいて、作業撮像器４及び作業画像表示器５が省略されて構成される。本実施形態のロボットシステムは、操作者がロボット本体１の近傍でロボット本体１による作業を目視で確認しながらロボット本体１を操作することができる作業環境に適用される。このような作業環境として、人とロボットとが共存して作業を行う作業環境が例示される。

（その他の実施形態）
実施形態１及び２では、所定作業として、２つの物品の嵌合を例示したが、所定作業は、ロボットによって自動的に行うよりも、人がロボットを操作して行う方が、良好な結果が得られる作業であればよい。例えば、所定作業として、自動化が難しい溶接作業、自動化が難しい塗装作業等が挙げられる。

また、実施形態１において、操作上手さランク情報取得部４４が、「作業短さランク」及び「作業力小ささランク」の一方のみを生成し、これを操作上手さランク情報提示器６に送ってもよい。

また、実施形態２において、操作上手さランク情報取得部４４が、「製品品質ランク」及び「作業品質ランク」の一方のみを生成し、これを操作上手さランク情報提示器６に送ってもよい。

また、実施形態１～５のいずれかにおいて、操作器２への力データの反映を省略してもよい。

また、実施形態２又は５において、実施形態３と同様に、選択器７を設けるとともにロボット制御部４１を図１０に示すように構成してもよい。

また、実施形態２又は５において、ロボット制御部４１を実施形態４と同様に構成してもよい。

上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。

本発明のロボットシステムは、実際の作業を通じて、ロボット本体の操作の上手さを向上させることが可能なロボットシステムとして有用である。

１ ロボット本体
２ 操作器
３ 制御器
４ 作業撮像器
５ 作業画像表示器
６ 操作上手さランク情報提示器
７ 選択器
７ａ モード選択部
７ｂ プログラム選択部
１０ ロボット
１７ エンドエフェクタ
１９ 力センサ
４１ ロボット制御部
４２ 操作器制御部
４３ 表示制御部
４４ 操作上手さランク情報取得部
４５ 記憶部
４７ 作業開始検知器
４８ 作業終了検知器
４９ 製品品質取得器
８１ 第１物品
８２ 第２物品
１１２ 修正動作プログラム生成部
１１３ プログラム格納部
１１４ 自動指令部
１１５ 指令切替部
１１６ 調整部
３００Ａ～３００Ｃ ロボットシステム

Claims (5)

1. 作業を行うロボット本体と、
   前記ロボット本体による作業を撮像する作業撮像器と、
   操作指令に応じて前記ロボット本体の動作を制御するロボット制御部と、
   前記ロボット本体から離れた位置に配置され、操作者の操作に応じて前記操作指令を前記ロボット制御部に送る操作器と、
   前記操作器の近傍に配置され、前記作業撮像器によって撮像された前記ロボット本体による作業の画像である作業画像を表示する作業画像表示器と、
   前記ロボット本体による作業における前記操作者による前記ロボット本体の操作の上手さをランク付けした情報である操作上手さランク情報を取得する操作上手さランク情報取得部と、
   前記操作器の近傍に配置され、前記操作上手さランク情報取得部が取得した前記操作上手さランク情報を前記操作者に提示する操作上手さランク情報提示器と、を備え、
   前記ロボット制御部は、基本動作プログラムに従って自動動作指令を出力する基本動作指令部と、機械学習に基づいて自動動作修正指令を出力する学習部と、前記自動動作指令と前記自動動作修正指令と前記操作指令とを加算して動作指令を出力する動作指令部と、を備え、
   前記学習部は、前記自動動作指令と前記操作指令とを加算したものを、前記ロボット本体のエンドエフェクタの位置データ及び前記エンドエフェクタに加わる力のデータと対応させて機械学習し、
   前記操作上手さランク情報が、前記ロボット本体が行った作業に要した時間の短さのランクである作業時間短さランク、前記ロボット本体が行った作業に要した力の小ささのランクである作業力小ささランク、前記ロボット本体が行った作業によって製造された製品の品質の良さのランクである製品品質ランク、及び、前記ロボット本体が行った作業の品質のランクである作業品質ランクのうちの少なくとも１つを含む、ロボットシステム。
2. 前記作業時間短さランクは、作業開始検知器によって検知される作業開始情報と作業終了検知器によって検知される作業終了情報とに基づいて、前記操作上手さランク情報取得部によって決定され、
   前記作業力小ささランクは、前記ロボット本体の力センサによって検出される力のデータの最大値に基づいて、前記操作上手さランク情報取得部によって決定され、
   前記製品品質ランクは、前記製品に対する製品品質取得器の検出結果に基づいて、前記操作上手さランク情報取得部によって決定され、
   前記作業品質ランクは、前記ロボット本体が行った作業に関連するエラーの発生数に基づいて、前記操作上手さランク情報取得部によって決定される、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 作業を行うロボット本体と、
   操作指令に応じて前記ロボット本体の動作を制御するロボット制御部と、
   操作者の操作に応じて前記操作指令を前記ロボット制御部に送る操作器と、
   前記ロボット本体による作業における前記操作者による前記ロボット本体の操作の上手さをランク付けした情報である操作上手さランク情報を取得する操作上手さランク情報取得部と、
   前記操作上手さランク情報取得部が取得した前記操作上手さランク情報を前記操作者に提示する操作上手さランク情報提示器と、を備え、
   前記ロボット制御部は、基本動作プログラムに従って自動動作指令を出力する基本動作指令部と、機械学習に基づいて自動動作修正指令を出力する学習部と、前記自動動作指令と前記自動動作修正指令と前記操作指令とを加算して動作指令を出力する動作指令部と、を備え、
   前記学習部は、前記自動動作指令と前記操作指令とを加算したものを、前記ロボット本体のエンドエフェクタの位置データ及び前記エンドエフェクタに加わる力のデータと対応させて機械学習する、ロボットシステム。
4. 前記ロボット本体が行う作業が、繰り返し行われる所定作業である、請求項１乃至３のいずれかに記載のロボットシステム。
5. 前記ロボット本体と前記ロボット制御部とを備えるロボットが、
   前記ロボット制御部が前記操作指令に応じて前記ロボット本体の動作を制御する手動モードと、
   前記ロボット制御部が所定の動作プログラムに応じて前記ロボット本体の動作を制御する自動モードと、
   前記ロボット制御部が前記操作指令と前記所定の動作プログラムとに応じて前記ロボット本体の動作を制御する修正自動モードと、
   を有し、且つ、
   前記ロボット制御部が、前記修正自動モードにおいて、前記所定の動作プログラムを前記操作指令が反映されたものとなるように修正し、この修正した所定の動作プログラムを、以降の修正自動モードにおいて、前記所定の動作プログラムに代えて用いる、請求項１乃至４のいずれかに記載のロボットシステム。

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