JPH0648418B2 - 操作技能評価装置 - Google Patents
操作技能評価装置Info
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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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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
いて実作業中で操作者の操作技能を計測する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以下、それぞれの構造について簡単に説明する。
〈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。
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。
〈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。
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。
〈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。
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。
〈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。
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。
センサ情報部２０７には、次のような情報が収納され
る。
る。
(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。
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。
〈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。
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。
〈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。
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。
〈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Ｘ１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。
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Ｘ１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。
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。
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。
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。
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。
Ｘ＝（XX,XY,XZ，α，β，γ） ｘ＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，，，） (1) ｆ＝（fX,fY,fZ,TX,TY,TZ） ここに、 ｘＸ，ｘＹ，ｘＺ：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Ｘ ，Ｙ，Ｚ：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 ｆＸ，ｆＹ，ｆＺ：ハンドに加わる力のｘ，ｙ，ｚ成分 ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ：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Ｔｏ，搬送距離Ａｏ，標準搬送速度Ｖｏ，評価パラメ
ータの重み係数ａｉのデータを読み込む。ここに、作業
標準実行時間Ｔｏとは、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
ニピユレータハンド位置ｘｏとそのタスクのハンド位置
の目標値ｘＸの距離である。
ｘ，ｙ，ｚ成分 α，β，γ：ハンドの姿勢の方向余弦Ｘ ，Ｙ，Ｚ：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 ｆＸ，ｆＹ，ｆＺ：ハンドに加わる力のｘ，ｙ，ｚ成分 ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ：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Ｔｏ，搬送距離Ａｏ，標準搬送速度Ｖｏ，評価パラメ
ータの重み係数ａｉのデータを読み込む。ここに、作業
標準実行時間Ｔｏとは、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
ニピユレータハンド位置ｘｏとそのタスクのハンド位置
の目標値ｘＸ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。
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。
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ｘｒ、力の目標値ｆｒ、位置決め許容
値Ｂｏ、軌跡追従許容値Ｃｏ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。ｘｒ，ｆｒは(1)式
で与えられるｘ，ｆｒと同じ次元（＝６）をもつ。
Ｋ、位置の目標値ｘｒ、力の目標値ｆｒ、位置決め許容
値Ｂｏ、軌跡追従許容値Ｃｏ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。ｘｒ，ｆｒは(1)式
で与えられるｘ，ｆｒと同じ次元（＝６）をもつ。
ｘｒはスレーブ１０７の位置目標値である。
ｆｒ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する。軌
跡追従許容値Ｃｏ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。
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する。軌
跡追従許容値Ｃｏ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。
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。
力関係を第３図，第４図に示す。
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）。
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）。
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。
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。
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ｘｒと許容値Ｂｏ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ｘｒに
指定の許容値Ｂｏ内に位置決めさせる作業をいう。
ング作業とは、適当な目標値ｘｒと許容値Ｂｏ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、スタート後、スレーブマニピユレータ１
０７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＝Ｒａ＋Ｒｐ・log2 ２Ａ／Ｂ から、基本評価パラメータＲａ，Ｒｐを決定する（１
ｅ）。この２つの評価パラメータ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）。
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＝Ｒａ＋Ｒｐ・log2 ２Ａ／Ｂ から、基本評価パラメータＲａ，Ｒｐを決定する（１
ｅ）。この２つの評価パラメータ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、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）。
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）。
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）。
与え、タイマの計測開始を指令する（１ｈ）。
次に、評価手段２２０はタスクデータである。
（ｘｒ、ｆｒ，Ｂｏ，Ｔｏ，Ａｏ，Ｖｏ）を現在状態２
０５、プラン２０４から読み込む（１ｉ）。
０５、プラン２０４から読み込む（１ｉ）。
次に評価手段２２０は操作者の技能データ（Ｎａ，Ｒ
ｆａ，Ｒｐ，Ｒｆ，ＲＲ，Ｒｔ，Ｒａ，ＲＨ）を読み込
む（１ｊ）。
ｆａ，Ｒｐ，Ｒｆ，ＲＲ，Ｒｔ，Ｒａ，ＲＨ）を読み込
む（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）。
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ｒｆｉ，ｒ
Ｒｉ，ｒｔｉを次式に従い計算する。
Ｒｉ，ｒｔｉを次式に従い計算する。
ｒｆｉ＝｜｜ｆｒ−ｆｉ｜｜／ｆｒ ｒＲｉ＝｜｜ｘｒ−ｘｉ｜｜ ｒｔｉ＝｜｜ｉ｜｜／Ｖｏ ここに、｜｜ｘ｜｜はベクトルｘのノルムを表わす（１
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Ｔｏを比較することで判定する（１ｎ）。
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）。
ｔｎＴｏ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。
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。
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。
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。
ｔ＜ｎＴｏの場合、評価手段２２０は現在状態２０５の
データを読み込む（１ｐ）。
データを読み込む（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）。
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）。
次に評価手段２２０は、評価パラメータの暫定値Ｒ
ｆ′ａ，Ｒ′ｐ，Ｒ′ｆ，Ｒ′Ｒ，Ｒ′ｔ，Ｒ′Ｈを次
式に基づいて計算する（１ｒ）。
ｆ′ａ，Ｒ′ｐ，Ｒ′ｆ，Ｒ′Ｒ，Ｒ′ｔ，Ｒ′Ｈを次
式に基づいて計算する（１ｒ）。
Ｒｆ′ａ＝（ｔ−Ｔｏ）／Ｔｏ Ｒｐ′＝（ｔ−Ｒａ）／（ｌｎ２Ａｏ／Ｂｏ） Ｒｆ′＝ｒｆ ｉ ＲＲ′＝ｒｒ ｉ Ｒｔ′＝ｒｔｉ ＲＨ′＝ａｆａＲｆａ′＋ａｐＲ′ｐ＋ａｆＲ′ｐ＋ ａＲＲ′Ｒ＋ａｔＲ′ｔ ここに、ａｆａ，ａｐ，ａｆ，ａＲ，ａｔ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。
あり、作業の内容に応じて、プラン２０４から与えられ
る。
これらの計算式を第５図にまとめて示す。
次に評価手段２２０は、｜Ｒｉ−Ｒ′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、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εｉとの大小で判定し、
｜Ｒｉ−Ｒ′ｉ｜〈εｉ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。
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εｉとの大小で判定し、
｜Ｒｉ−Ｒ′ｉ｜〈εｉ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）。
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）。
尚、技能更新フラグは、第７図の構成とする。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009847A JPH0648418B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 操作技能評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009847A JPH0648418B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 操作技能評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63179383A JPS63179383A (ja) | 1988-07-23 |
| JPH0648418B2 true JPH0648418B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=11731522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009847A Expired - Fee Related JPH0648418B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 操作技能評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648418B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2535378B2 (ja) * | 1988-05-19 | 1996-09-18 | 富士電機株式会社 | 状態監視制御装置における機器の状態設定方法 |
| JP2535389B2 (ja) * | 1988-08-22 | 1996-09-18 | 富士電機株式会社 | 操作パネル装置 |
| JP5382712B2 (ja) * | 2009-09-08 | 2014-01-08 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 技能体験システム |
| JP6226175B2 (ja) * | 2013-09-04 | 2017-11-08 | 株式会社Ihi | 操作性評価装置、方法およびプログラム |
| 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)
| 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 (ja) * | 1984-04-06 | 1985-10-25 | 株式会社 芙蓉情報センタ− | タイプ練習装置 |
-
1987
- 1987-01-21 JP JP62009847A patent/JPH0648418B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63179383A (ja) | 1988-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |