JP6837768B2 - ハンドリングシステム - Google Patents

ハンドリングシステム Download PDF

Info

Publication number
JP6837768B2
JP6837768B2 JP2016143380A JP2016143380A JP6837768B2 JP 6837768 B2 JP6837768 B2 JP 6837768B2 JP 2016143380 A JP2016143380 A JP 2016143380A JP 2016143380 A JP2016143380 A JP 2016143380A JP 6837768 B2 JP6837768 B2 JP 6837768B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
force
handling system
control device
sensor
servomotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016143380A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018012587A (ja
Inventor
善朗 村下
善朗 村下
純也 榎本
純也 榎本
隆 國武
隆 國武
太一 中村
太一 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shinmaywa Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinmaywa Industries Ltd filed Critical Shinmaywa Industries Ltd
Priority to JP2016143380A priority Critical patent/JP6837768B2/ja
Publication of JP2018012587A publication Critical patent/JP2018012587A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6837768B2 publication Critical patent/JP6837768B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Description

本発明は、物品を操作する技術に関する。
物品を操作するシステムに関して従来から様々な技術が提案されている。例えば特許文献１〜３には、物品を昇降するシステムが開示されている。
特開平９−１７５８００号公報 特開平１１−１４７６９９号公報 特許第４１５５５２７号公報
さて、物品を操作するシステムについては、その構成の簡素化が望まれる。
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、物品を操作するシステムの構成の簡素化を図ることが可能な技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係るハンドリングシステムの一態様は、物品を操作するハンドリングシステムであって、操作者によって操作され、前記物品を保持する操作機構と、前記操作機構を鉛直方向に沿って移動させる第１移動機構と、前記第１移動機構を駆動する第１サーボモータとを備え、前記第１移動機構は、前記操作機構に一端が接続された索状物と、前記索状物の巻き上げ及び巻き下げを行う回転ドラムとを有し、前記第１サーボモータは、前記回転ドラムの回転を制御し、前記操作機構は、前記操作者の一方の手及び他方の手でそれぞれ持たれる第１及び第２グリップを有する、前記物品を操作するためのハンドルと、前記第１グリップにかかる力を検出する第１センサと、前記第２グリップにかかる力を検出する第２センサとを有し、水平面に沿った第１方向に沿って前記第１移動機構を移動させることによって、前記第１移動機構とそれに接続された前記操作機構とを一緒に前記第１方向に沿って移動させる第２移動機構と、前記第２移動機構を駆動する第２サーボモータと、前記ハンドルにかかる、前記第１方向の第２操作力を検出する第３センサと、前記第１及び第２サーボモータをトルク制御する制御装置とをさらに備え、前記制御装置は、前記第１及び第２センサでの検出結果に基づいて、前記ハンドルにかかる前記鉛直方向の第１操作力を求め、求めた当該第１操作力に応じた、当該第１操作力をアシストする第１アシスト力が発生するように前記第１サーボモータをトルク制御する第１トルク制御と、前記第３センサで検出される前記第２操作力に応じた、当該第２操作力をアシストする第２アシスト力が発生するように前記第２サーボモータをトルク制御する第２トルク制御とを行い、前記索状物の傾きによる変位は、前記第２操作力に応じて変化し、前記第３センサは、前記索状物の傾きによる変位を検出することによって、前記第２操作力を間接的に検出する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１センサの自由端には、前記第１グリップだけが取り付けられ、前記第２センサの自由端には、前記第２グリップだけが取り付けられる。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記操作機構は、前記物品を保持する保持機構を有し、前記保持機構では、当該保持機構が前記物品を保持すると、当該物品が当該保持機構から落下することを防止する落下防止機能が、当該物品の自重により働く。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記操作機構は、上側リンク、下側リンク及び２つの左右側リンクを有する平行リンク機構と、前記下側リンクに固定された、前記物品を保持する保持機構とを有し、前記第２サーボモータの回転中心は、前記保持機構で保持されている前記物品よりも上方に位置し、前記ハンドルと前記上側リンクとは一体化されており、前記第２サーボモータは、前記ハンドル及び前記上側リンクを、前記第２サーボモータの回転軸の周りに回転させる。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１及び第２トルク制御を行うトルク制御モードと、前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１及び第２サーボモータを制御する保持制御モードとが含まれ、前記ハンドルが把持されている把持状態と、前記ハンドルが把持されていない非把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、前記制御装置は、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定し、前記第４センサが前記把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１及び第２サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１及び第２ブレーキを備え、前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１及び第２トルク制御を行うトルク制御モードと、前記制御装置が、前記第１及び第２サーボモータを駆動しないシステム停止状態とが含まれ、第１段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第１把持状態と、前記第１段階の把持力よりも大きい第２段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第２把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、前記制御装置は、前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定し、前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１及び第２サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１及び第２ブレーキを備え、前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１及び第２サーボモータを駆動しないシステム停止状態が含まれ、前記第４センサは、第１段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第１把持状態と、前記第１段階の把持力よりも大きい第２段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第２把持状態とを検出し、前記制御装置は、前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定し、前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記操作機構は、前記鉛直方向に垂直な方向の周りに前記操作機構の姿勢を回転させる第３サーボモータをさらに有し、前記制御装置は、前記第１及び第２センサでの前記検出結果に基づいて、前記ハンドルにかかる、前記鉛直方向に垂直な方向の周りの回転操作力を求め、求めた当該回転操作力に応じた、当該回転操作力をアシストするアシスト回転力が発生するように前記第３サーボモータをトルク制御する第３トルク制御を行う。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行うトルク制御モードと、前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードとが含まれ、前記ハンドルが把持されている把持状態と、前記ハンドルが把持されていない非把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、前記制御装置は、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定し、前記第４センサが前記把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１乃至第３サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１乃至第３ブレーキを備え、前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、前記第３サーボモータが駆動されないとき、前記第３ブレーキが働き、前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行うトルク制御モードと、前記制御装置が、前記第１乃至第３サーボモータを駆動しないシステム停止状態とが含まれ、第１段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第１把持状態と、前記第１段階の把持力よりも大きい第２段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第２把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、前記制御装置は、前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定し、前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記動作モードには、前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードが含まれ、前記第４センサは、前記ハンドルが把持されていない非把持状態を検出し、前記制御装置は、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行う第１トルク制御モードと、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御のうち前記第２トルク制御だけを行い、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢とが保持されるように、前記第１及び第３サーボモータを制御する第２トルク制御モードとが含まれ、前記第１及び第２グリップの両方が把持されている第１把持状態と、前記第１及び第２グリップのうちの一方だけが把持されている第２把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、前記制御装置は、前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第１トルク制御モードに設定し、前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第２トルク制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行う第１トルク制御モードと、前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードとが含まれ、前記第１及び第２グリップの両方が把持されている第１把持状態と、前記第１及び第２グリップのいずれも把持されていない非把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、前記制御装置は、前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定し、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御のうち前記第２トルク制御だけを行い、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢とが保持されるように、前記第１及び第３サーボモータを制御する第２トルク制御モードを含み、前記第４センサは、前記第１及び第２グリップの一方だけが把持されている第２把持状態を検出し、前記制御装置は、前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第２トルク制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１乃至第３サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１乃至第３ブレーキを備え、前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、前記第３サーボモータが駆動されないとき、前記第３ブレーキが働き、前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行う第１トルク制御モードと、前記制御装置が、前記第１乃至第３サーボモータを駆動しないシステム停止状態とが含まれ、前記第１及び第２グリップの両方が第１段階の把持力で把持されている第１把持状態と、前記第１及び第２グリップの少なくとも一方が、前記第１段階の把持力より大きい第２段階の把持力で把持されている第２把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、前記制御装置は、前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第１トルク制御モードに設定し、前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御のうち前記第２トルク制御だけを行い、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢とが保持されるように、前記第１及び第３サーボモータを制御する第２トルク制御モードが含まれ、前記第４センサは、前記第１及び第２グリップの一方だけが前記第１段階の把持力で把持されている第３把持状態を検出し、前記制御装置は、前記第４センサが前記第３把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第２トルク制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記動作モードには、前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードが含まれ、前記第４センサは、前記第１及び第２グリップのいずれも把持されていない非把持状態を検出し、前記制御装置は、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御のうち前記第２トルク制御だけを行い、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢とが保持されるように、前記第１及び第３サーボモータを制御する第２トルク制御モードが含まれ、前記第４センサは、前記第１及び第２グリップの一方だけが前記第１段階の把持力で把持されている第３把持状態を検出し、前記制御装置は、前記第４センサが前記第３把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第２トルク制御モードに設定する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１方向に沿って移動する前記第１移動機構が第１所定位置にきたことを検出する第５センサをさらに備え、前記第５センサが、前記第１方向に沿って移動する前記第１移動機構が前記第１所定位置にきたことを検出すると、前記制御装置は、前記第１所定位置からの前記第１移動機構の進入距離に応じた反発力が前記第２アシスト力に加えられるように前記第３サーボモータをトルク制御する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１乃至第３サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１乃至第３ブレーキを備え、前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、前記第３サーボモータが駆動されないとき、前記第３ブレーキが働き、前記第１方向に沿って移動する前記第１移動機構が、前記第１所定位置よりも先の第２所定位置にきたことを検出する第６センサをさらに備え、前記第６センサが、前記第１方向に沿って移動する前記第１移動機構が前記第２所定位置にきたことを検出すると、前記制御装置は、前記第１乃至第３サーボモータの駆動を停止する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１移動機構は、前記操作機構に一端が接続された索状物と、前記索状物の巻き上げ及び巻き下げを行う回転ドラムとを有し、前記第１サーボモータは、前記回転ドラムの回転を制御する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１移動機構はボールスプラインを有し、前記回転ドラムは、前記ボールスプラインの外筒に取り付けられ、当該ボールスプラインのスプライン軸を回転軸として回転可能である。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、水平面に沿った第１方向に沿って前記第１移動機構を移動させることによって、前記第１移動機構とそれに接続された前記操作機構とを一緒に前記第１方向に沿って移動させる第２移動機構と、前記第２移動機構を駆動する第３サーボモータと、前記ハンドルにかかる、前記第１方向の第２操作力を検出する第３センサとをさらに備え、前記制御装置は、前記第３センサで検出される前記第２操作力に応じた、当該第２操作力をアシストする第２アシスト力が発生するように前記第３サーボモータをトルク制御する第３トルク制御を行い、前記索状物の傾きによる変位は、前記第２操作力に応じて変化し、前記第３センサは、前記索状物の傾きによる変位を検出することによって、前記第２操作力を間接的に検出する。

また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１移動機構は、前記索状物の垂下部分を前記鉛直方向に案内する第１滑車と、前記第１滑車とは反対側から前記鉛直方向に前記垂下部分を案内する第２滑車とを有する。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記第１サーボモータの回転力を前記回転ドラムに伝達するタイミングベルトと、前記回転ドラムの回転にブレーキをかけることが可能な第４ブレーキとをさらに備え、前記制御装置は、前記タイミングベルトが破断したか否かを判定し、前記タイミングベルトが破断したと判定したとき、前記第４ブレーキを動作させる。
また、本発明に係るハンドリングシステムの一態様では、前記水平面に沿った、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って、前記第１及び第２移動機構を一緒に移動させる第３移動機構と、前記第３移動機構を駆動する第４サーボモータと、前記ハンドルにかかる、前記第２方向の第３操作力を検出する第７センサとをさらに備え、前記制御装置は、前記第７センサで検出される前記第３操作力に応じた、当該第３操作力をアシストする第３アシスト力が発生するように前記第４サーボモータをトルク制御する。
本発明の一態様によれば、第１及び第２センサが用いられて、第１操作力及び回転操作力の両方が求められることから、ハンドリングシステムの構成を簡素化することができる。
ハンドリングシステムの一例の全体構成を概略的に示す図である。 操作機構の一例を示す図である。 操作機構の一例を示す図である。 操作機構の一例を示す図である。 操作機構の一例を示す図である。 操作機構の一例を示す図である。 操作機構の一例を示す図である。 力センサの一例を示す図である。 保持機構の一例の一部を示す図である。 保持機構の一例の一部を示す図である。 保持機構の一例の一部を示す図である。 走行台車の一例を示す図である。 回転ドラムの一例を示す図である。 第１水平モータの一例を示す図である。 第２水平モータの一例を示す図である。 ワイヤ案内機構の一例を示す図である。 変位センサの一例の動作を説明するための図である。 変位センサの一例の動作を説明するための図である。 ハンドリングシステムの動作モードの一例を示す図である。 制御装置と他の構成との間の接続関係の一例を示す図である。 第１水平走行制限機能の一例を説明するための図である。 オン状態のセンサスイッチの一例を示す図である。 オフ状態のセンサスイッチの一例を示す図である。 第１水平走行制限機能の一例を説明するための図である。 第１水平走行制限機能の一例を説明するための図である。 第１水平走行制限機能の一例を説明するための図である。 第２水平走行制限機能の一例を説明するための図である。 第２水平走行制限機能の一例を説明するための図である。 第２水平走行制限機能の一例を説明するための図である。 第２水平走行制限機能の一例を説明するための図である。 ハンドリングシステムの変形例の構成の一例を示す図である。
＜ハンドリングシステムの全体概略構成＞
図１はハンドリングシステム１の一例の全体構成を概略的に示す図である。ハンドリングシステム１は、操作者１００の指示に応じて物品１０を操作するシステムである。ハンドリングシステム１は、例えば、物品１０の姿勢及び位置を操作する。物品１０としては様々な物が考えられる。図１に示される例では、物品１０はブロワのロータである。物品１０はロータ以外であってもよい。以後、物品１０を「ワーク１０」と呼ぶことがある。
図１に示されるように、ハンドリングシステム１は、操作機構２と、第１移動機構３と、第２移動機構４と、第３移動機構５とを備えている。操作機構２は、操作者１００によって操作され、ワーク１０を保持する。操作機構２は、ワーク１０を操作するためのハンドル２００を備えている。操作者１００は、ハンドル２００を操作することによって、物品１０を操作機構２を通じて間接的に操作することができる。また操作機構２は、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りに操作機構２の姿勢を回転させるサーボモータ２１０を有する。サーボモータ２１０には、その回転にブレーキをかけることができるブレーキが内蔵されている。このブレーキは、例えば電磁式の機械的なブレーキである。サーボモータ２１０が駆動されない場合には、それに内蔵されているブレーキが働く。一方で、サーボモータ２１０が駆動されている場合には、それに内蔵されているブレーキは働かない。
第１移動機構３は、操作機構２を鉛直方向ＤＲ３に沿って移動させることが可能である。第２移動機構４は、鉛直方向ＤＲ３に垂直な水平面に沿った第１水平方向ＤＲ１に沿って第１移動機構３を移動させることによって、第１移動機構３とそれに接続された操作機構２とを一緒に第１水平方向ＤＲ１に沿って移動させることができる。第３移動機構５は、水平面に沿った、第１水平方向ＤＲ１とは異なる第２水平方向ＤＲ２に沿って、第１移動機構３及び第２移動機構４を一緒に移動させることができる。第２水平方向ＤＲ２は、例えば、第１水平方向ＤＲ１に垂直な方向である。
ハンドリングシステム１は、第１移動機構３を駆動するサーボモータ１３０と、第２移動機構４を駆動するサーボモータ１４０と、第３移動機構５を駆動するサーボモータ１５０とを備えている。ハンドリングシステム１は、サーボモータ１３０，１４０，１５０と、操作機構２のサーボモータ２１０とを制御する制御装置６を備えている。サーボモータ１３０，１４０，１５０のそれぞれには、その回転にブレーキをかけるブレーキが内蔵されている。サーボモータ１３０が駆動されない場合には、それに内蔵されているブレーキが働く。一方で、サーボモータ１３０が駆動されている場合には、それに内蔵されているブレーキは働かない。サーボモータ１４０，１５０についても同様である。
第１移動機構３は、例えば、索状物３００と回転ドラム３１０とを備える。索状物３００は、例えばワイヤロープであって、その一端が操作機構２に接続されている。回転ドラム３１０は、索状物３００の巻き上げ及び巻き下げを行う。索状物３００が回転ドラム３１０によって巻き上げられることによって、操作機構２は上昇する。一方で、索状物３００が回転ドラム３１０によって巻き下げられることによって、操作機構２は下降する。回転ドラム３１０は、サーボモータ１３０によって回転制御される。以後、索状物３００を「ワイヤ３００」と呼ぶことがある。
第２移動機構４は、第１水平方向ＤＲ１に沿って走行可能な走行台車４１０と、第１水平方向ＤＲ１に沿って延在し、走行台車４１０の走行をガイドするガイド部材４００とを備える。走行台車４１０は、ガイド部材４００に沿って走行可能となるように当該ガイド部材４００に取り付けられている。走行台車４１０には、サーボモータ１３０と、回転ドラム３１０と、サーボモータ１４０とが搭載されている。ガイド部材４００にはサーボモータ１５０が取り付けられている。走行台車４１０の底面には、後述する変位センサ７が取り付けられている。変位センサ７は、ワイヤ３００を周方向に取り囲んでいる。走行台車４１０は、サーボモータ１４０によって走行制御される。走行台車４１０がガイド部材４００に沿って走行することによって、変位センサ７と、第１移動機構３と、ワイヤ３００に接続された操作機構２とが、一緒に第１水平方向ＤＲ１に沿って移動する。
第３移動機構５は、第２水平方向ＤＲ２に沿って延在する一対のガイド部材５００と、第２移動機構４のガイド部材４００に沿って延在する走行用シャフト５１０とを備える。一対のガイド部材５００は、第１水平方向ＤＲ１において互いに平行に対向しており、第２水平方向ＤＲ２に沿った第２移動機構４の走行をガイドする。走行用シャフト５１０は、ガイド部材４００に沿うように、ガイド部材４００に回転可能に取り付けられている。図１では、走行用シャフト５１０はガイド部材４００の陰にかくれており、走行用シャフト５１０は破線で示されている。
走行用シャフト５１０の長手方向の両端には図示しない走行用ローラが取り付けられている。走行用シャフト５１０の両端に取り付けられた２つの走行用ローラは、一対のガイド部材５００の上にそれぞれ搭載されている。走行用シャフト５１０は、サーボモータ１５０によって回転制御される。サーボモータ１５０が走行用シャフト５１０を回転させると、当該走行用シャフト５１０の両端に取り付けられた２つの走行用ローラが一対のガイド部材５００の上で回転する。２つの走行用ローラが回転すると、走行用シャフト５１０が取り付けられたガイド部材４００が一対のガイド部材５００に沿って走行する。つまり、ガイド部材４００が第２水平方向ＤＲ２に沿って走行する。
ガイド部材４００の長手方向の両端部には、走行用シャフト５１０の両端に取り付けられた走行用ローラがガイド部材５００から脱線することを防止するための脱線防止部材５２０が取り付けられている。各脱線防止部材５２０には複数のガイドローラが設けられている。脱線防止部材５２０の複数のガイドローラはガイド部材５００に係合している。これにより、走行用シャフト５１０の両端に取り付けられた走行用ローラがガイド部材５００から脱線することを防止することができる。
ガイド部材４００の長手方向の一方の端部の上には制御装置６が配置されている。制御装置６は、ガイド部材４００の長手方向の一方の端部に対して、固定部材６０によって固定されている。また、制御装置６は、ガイド部材４００の長手方向の一方の端部に取り付けられた脱線防止部材５２０に対しても、固定部材６１によって固定されている。
サーボモータ１５０によって走行用シャフト５１０が回転させられると、２つの脱線防止部材５２０と、第２移動機構４と、サーボモータ１５０と、走行用シャフト５１０と、制御装置６と、第１移動機構３と、変位センサ７、操作機構２とが、一緒に第２水平方向ＤＲ２に沿って移動する。
一対のガイド部材５００は、一対の接続部材７０によって互いに接続されている。一対の接続部材７０は、第１水平方向ＤＲ１と平行に対向している。一対のガイド部材５００の長手方向の両端部は、一対の接続部材７０で接続されている。
一対のガイド部材５００及び一対の接続部材７０は、床面あるいは地面に立設する４つの脚部材７１によって支持されている。２つの脚部材７１は、一方のガイド部材５００の長手方向の一方の端部及び他方の端部の底面からそれぞれ延びており、残りの２つの脚部材７１は、他方のガイド部材５００の長手方向の一方の端部及び他方の端部の底面からそれぞれ延びている。
一対のガイド部材５００及び一対の接続部材７０とで構成される四角形の各角部には、一対の補強部材７２が設けられている。各角部では、当該角部を構成するガイド部材５００及び接続部材７０と、当該角部を支持する脚部材７１との間が、一対の補強部材７２で接続されている。
一対のガイド部材５００の長手方向の両端部のそれぞれには、第２移動機構４等の第２水平方向ＤＲ２に沿った走行を機械的に止めるためのストッパ８０が設けられている。これにより、第２移動機構４等が一対のガイド部材５００を超えて移動することを防止することができる。
また、ガイド部材４００の長手方向の両端部のそれぞれには、走行台車４１０の第１水平方向ＤＲ１に沿った走行を機械的に止めるためのストッパ８１が設けられている。これにより、走行台車４１０がガイド部材４００を超えて移動することを防止することができる。
以上のような構成を有するハンドリングシステム１では、操作者１００は、ハンドル２００を手に持って当該ハンドル２００を操作することによって、質量が大きいワーク１０を簡単に操作することができる。例えば、ハンドル２００に対して、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りの回転操作力がかかると、サーボモータ２１０の働きにより、その回転操作力をアシストするアシスト回転力が発生する。これにより、操作者１００は、手に持つハンドル２００に対して小さい回転操作力を加えることによって、質量が大きいワーク１０の姿勢を、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りに簡単に回転させることができる。以後、単に回転操作力と言えば、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りの回転操作力を意味する。
また、ハンドル２００に対して鉛直方向ＤＲ３の操作力がかかると、サーボモータ１３０の働きにより、その操作力をアシストする鉛直アシスト力が発生する。これにより、操作者１００は、手に持つハンドル２００に対して、鉛直方向ＤＲ３の小さな操作力を加えることによって、質量が大きいワーク１０を鉛直方向ＤＲ３に簡単に移動させることができる。以後、鉛直方向ＤＲ３の操作力を「鉛直操作力」と呼ぶことがある。
また、ハンドル２００に対して第１水平方向ＤＲ１の操作力がかかると、サーボモータ１４０の働きにより、その操作力をアシストする第１水平アシスト力が発生する。これにより、操作者１００は、手に持つハンドル２００に対して、第１水平方向ＤＲ１の小さな操作力を加えることによって、質量が大きいワーク１０を第１水平方向ＤＲ１に沿って簡単に移動させることができる。以後、第１水平方向ＤＲ１の操作力を「第１水平操作力」と呼ぶことがある。
また、ハンドル２００に対して第２水平方向ＤＲ２の操作力がかかると、サーボモータ１５０の働きにより、その操作力をアシストする第２水平アシスト力が発生する。これにより、操作者１００は、手に持つハンドル２００に対して、第２水平方向ＤＲ２の小さな操作力を加えることによって、質量が大きいワーク１０を第２水平方向ＤＲ２に沿って簡単に移動させることができる。以後、第２水平方向ＤＲ２の操作力を「第２水平操作力」と呼ぶことがある。
また、ハンドル２００に対して、第１水平方向ＤＲ１及び第２水平方向ＤＲ２に対して平行でなくかつ垂直でない水平方向（以後、「第３水平方向」と呼ぶことがある）の操作力がかかると、サーボモータ１４０，１５０の働きにより、その水平方向の操作力をアシストするアシスト力が発生する。
ここで、ハンドル２００に対して第３水平方向の操作力が加えられている状態は、ハンドル２００に対して、第１水平方向の操作力（分力）と、第２水平方向の操作力（分力）とが加えられている状態である。本例では、サーボモータ１４０の働きにより、ハンドル２００にかかる第１水平操作力をアシストする第１水平アシスト力が発生し、サーボモータ１５０の働きにより、ハンドル２００にかかる第２水平操作力をアシストする第２水平アシスト力が発生することによって、ハンドル２００にかかる第３水平方向の操作力をアシストするアシスト力が発生する。これにより、操作者１００は、手に持つハンドル２００に対して、第３水平方向の小さい操作力を加えることによって、質量が大きいワーク１０を当該第３水平方向に沿って簡単に移動させることができる。つまり、操作者１００は、ハンドル２００を操作することによって、質量が大きいワーク１０を自由にかつ簡単に水平面に沿って移動させることができる。以後、第１水平方向ＤＲ１、第２水平方向ＤＲ２及び第３水平方向を総称して「水平方向」と呼ぶことがある。
以上のように、操作者１００は、ハンドル２００に対して鉛直操作力を加えることによって、ワーク１０を鉛直方向に沿って簡単に移動させることができる。また、操作者１００は、ハンドル２００に対して水平方向の操作力を加えることによって、ワーク１０を水平方向に沿って簡単に移動させることができる。そして、操作者１００は、ハンドル２００に対して回転操作力を加えることによって、ワーク１０の姿勢を鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りに回転させることができる。よって、操作者１００は、ハンドル２００の操作により、ワーク１０の鉛直方向ＤＲ３に沿った移動と、ワーク１０の水平方向に沿った移動とを同時に行うことができる。また、操作者１００は、ハンドル２００の操作により、ワーク１０の移動と、ワーク１０の姿勢の回転とを同時に行うことができる。
例えば、操作者１００は、ハンドル２００を操作することによって、ワーク１０を鉛直方向ＤＲ３に移動させながら、当該ワーク１０を水平方向に移動させることができる。また、操作者１００は、ハンドル２００を操作することによって、ワーク１０の姿勢を鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りに回転させながら、当該ワーク１０を鉛直方向ＤＲ３に沿って移動させることができる。また、操作者１００は、ハンドル２００を操作することによって、ワーク１０の姿勢を鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りに回転させながら、当該ワーク１０を水平方向に沿って移動させることができる。また、操作者１００は、ハンドル２００を操作することによって、ワーク１０の姿勢を、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りに回転させながら、かつ、当該ワーク１０を鉛直方向ＤＲ３に沿って移動させながら、当該ワーク１０を水平方向に移動させることができる。
以後、操作機構２及びワーク１０の姿勢の回転と言えば、操作機構２及びワーク１０の姿勢が鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りに回転することを意味する。また、サーボモータ２１０，１３０，１４０，１５０を、それぞれ、「回転モータ２１０」、「鉛直モータ１３０」、「第１水平モータ１４０」及び「第２水平モータ１５０」と呼ぶことがある。また、サーボモータ２１０，１３０，１４０，１５０に内蔵されているブレーキを、それぞれ、「回転モータブレーキ」、「鉛直モータブレーキ」、「第１水平モータブレーキ」及び「第２水平モータブレーキ」と呼ぶことがある。以下にハンドリングシステム１の各構成について詳細に説明する。
＜操作機構の構成＞
図２は斜め前から見た際の初期姿勢の操作機構２を示す斜視図である。図３は斜め後ろから見た際の初期姿勢の操作機構２を示す斜視図である。図４は、操作機構２の姿勢が、初期姿勢から、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向に回転させられた状態の当該操作機構２をほぼ正面から見た際の当該操作機構２を示す図である。図５は、操作機構２の姿勢が、初期姿勢から、鉛直方向に垂直な方向に回転させられた状態の当該操作機構２を斜め後ろから見た際の当該操作機構２を示す斜視図である。図２にはワーク１０を保持している操作機構２が示され、図３にはワーク１０を保持していない操作機構２が示されている。
図２〜５に示される第１方向ＤＲ１１、第２方向ＤＲ１２及び第３方向ＤＲ１３は、操作機構２に対して設定された直交座標系の３方向をそれぞれ示す。第１方向ＤＲ１１、第２方向ＤＲ１２及び第３方向ＤＲ１３を、それぞれ、上下方向ＤＲ１１、左右方向ＤＲ１２及び前後方向ＤＲ１３と呼ぶ。操作機構２の姿勢が初期姿勢である場合には、上下方向ＤＲ１１は鉛直方向ＤＲ３に一致する。
操作機構２は、ワイヤ接続機構７００によってワイヤ３００の下端に接続されている。これにより、操作機構２は、ワイヤ３００によって、走行台車４１０から吊り下げられた状態となる。ワイヤ接続機構７００は、全体的には、上下方向ＤＲ１１に長くなっている。ワイヤ接続機構７００は、ワイヤ３００がねじれることを抑制するためのねじれ抑制部材７０１と、当該ねじれ抑制部材７０１から鉛直方向ＤＲ３に沿って下側に延びる板状接続部材７０２とを備えている。操作機構２は板状接続部材７０２に接続される。ワイヤ３００の下端は、ねじれ抑制部材７０１が有するリング部材７０１ａに接続される。リング部材７０１ａは鉛直方向ＤＲ３の周りに回転することが可能である。これより、操作機構２が鉛直方向ＤＲ３の周りに回転したとしても、ワイヤ３００がねじれることを抑制することができる。
操作機構２は、図２〜４に示されるように、上述のハンドル２００及び回転モータ２１０以外にも、ワーク１０を保持する保持機構２２０と、平行リンク機構２３０と、スイッチボックス２４０とを備えている。さらに、操作機構２は、操作力検出センサ２５０と、把持状態検出センサ２６０と、自重回転力低減機構２７０とを備えている。以下に操作機構２の各構成について詳細に説明する。以後、操作機構２の説明に関して、操作者１００が存在する側を操作機構２の「前側」あるいは「手前側」と呼ぶ。また、単に「右側」と言えば、操作機構２を前側から見て右側を意味し、単に「左側」と言えば、操作機構２を前側から見て左側を意味する。
＜ハンドル＞
ハンドル２００は、左右の一対のグリップ２０１を有している。一対のグリップ２０１の構造は左右対称となっている。各グリップ２０１は、Ｌ字状になっており、上下方向ＤＲ１１に沿って延びる棒状の第１部分グリップ２０２と、左右方向ＤＲ１２に沿って延びる棒状の第２部分グリップ２０３とを備えている。一対のグリップ２０１の第１部分グリップ２０２は対を成し、一対のグリップ２０１の第２部分グリップ２０３は対を成す。
操作者１００は、例えば、図６に示されるように、両手で一対の第１部分グリップ２０２を把持した状態で、ハンドル２００を操作することが可能である。つまり、操作者１００は、左側の手１０１Ｌで左側の第１部分グリップ２０２を把持し、右側の手１０１Ｒで右側の第１部分グリップ２０２を把持した状態で、ハンドル２００を操作することが可能である。
また操作者１００は、例えば、図７に示されるように、両手で一対の第２部分グリップ２０３を把持した状態で、ハンドル２００を操作することが可能である。つまり、操作者１００は、左側の手１０１Ｌで左側の第２部分グリップ２０３を把持し、右側の手１０１Ｒで右側の第２部分グリップ２０３を把持した状態で、ハンドル２００を操作することが可能である。
さらに、操作者１００は、左側の手１０１Ｌで左側の第１部分グリップ２０２を把持し、右側の手１０１Ｒで右側の第２部分グリップ２０３を把持した状態で、ハンドル２００を操作することも可能である。また操作者１００は、左側の手１０１Ｌで左側の第２部分グリップ２０３を把持し、右側の手１０１Ｒで右側の第１部分グリップ２０２を把持した状態で、ハンドル２００を操作することも可能である。
＜平行リンク機構について＞
平行リンク機構２３０は、ハンドル２００よりも奥側に位置する。平行リンク機構２３０は、互いに平行な上側リンク２３１及び下側リンク２３２と、互いに平行な２つの左右側リンク２３３とを備えている。平行リンク機構２３０は、四節リンク機構とも呼ばれる。上側リンク２３１及び下側リンク２３２は左右方向ＤＲ１２に沿って延在する。２つの左右側リンク２３３は、途中で斜めに曲がっているものの、全体的には上下方向ＤＲ１１に沿って延在している。
上側リンク２３１は板状部材であって、その厚み方向は上下方向ＤＲ１１に一致している。上側リンク２３１には、その厚み方向に貫通する貫通孔２３１ａが設けられている（図２，５参照）。貫通孔２３１ａは、左右方向ＤＲ１２に沿って延在している。貫通孔２３１ａには、ワイヤ接続機構７００の板状接続部材７０２が挿入されている（図３，５参照）。板状接続部材７０２の厚み方向は、前後方向ＤＲ１３に一致している。板状接続部材７０２は、上側リンク２３１の少し上方から、平行リンク機構２３０の上下方向ＤＲ１１の長さの半分ぐらいまで延びている。
上側リンク２３１には、操作機構２の重量バランスを調整するための直方体のバランス調整部材２８０が、板状固定部材２８１によって固定されている。バランス調整部材２８０は、板状接続部材７０２の後ろ側であって、上側リンク２３１よりも下側に位置している。板状接続部材７０２と、バランス調整部材２８０との間には、板状固定部材２８１が存在する。
＜回転モータ＞
回転モータ２１０は前後方向ＤＲ１３に長い形状を有している。回転モータ２１０は、上側リンク２３１よりも手前側であって、上側リンク２３１よりも下側に位置している。回転モータ２１０の出力軸２１０ｂ（図３参照）は、ワイヤ接続機構７００の板状接続部材７０２のうち、上側リンク２３１よりも下側の部分に接続される。ワイヤ接続機構７００の板状接続部材７０２のうち、上側リンク２３１よりも下側の部分には従動軸が取り付けられている。回転モータ２１０の出力軸２１０ｂはカップリング２１６を介して従動軸に接続されている。
回転モータ２１０の本体部２１０ａは、固定部材２１５によって、上側リンク２３１に固定されている。固定部材２１５は、本体部２１０ａに接続されたＬ字形部材２１５ａと、上下方向ＤＲ１１に沿って延在する板状部材２１５ｂとを備える。板状部材２１５ｂの長手方向の一端はＬ字形部材２１５ａに接続されており、板状部材２１５ｂの長手方向の他端は上側リンク２３１に接続されている。板状部材２１５ｂは、板状接続部材７０２よりも手前側に位置しており、カップリング２１６は板状部材２１５ｂよりも手前側に位置する。板状接続部材７０２に取り付けられた従動軸は、板状部材２１５ｂに固定されないように当該板状部材２１５ｂを貫通して、カップリング２１６に接続されている。本体部２１０ａは、ハンドル２００よりも少し手前側から、下側リンク２３２の真上付近まで延在している。本体部２１０ａから延びる複数本のケーブル２１１は、スイッチボックス２４０まで延びている。回転モータ２１０の回転中心は、操作機構２で保持されているワーク１０よりも上方に位置する。
＜操作力検出センサ＞
操作力検出センサ２５０は、ハンドル２００にかかる操作力を検出する。操作力検出センサ２５０は、例えば、一対の力センサ２５１を備える。各力センサ２５１は例えばロードセルである。一方の力センサ２５１は、一方のグリップ２０１にかかる操作力を検出する。具体的には、一方の力センサ２５１は、一方のグリップ２０１にかかる、上下方向ＤＲ１１に沿った操作力を検出する。他方の力センサ２５１は、他方のグリップ２０１にかかる、上下方向ＤＲ１１に沿った操作力を検出する。各力センサ２５１は前後方向ＤＲ１３に長くなっている。一方の力センサ２５１は、一方のグリップ２０１の第１部分グリップ２０２の上端から後方に向けて延在している。他方の力センサ２５１は、他方のグリップ２０１の第１部分グリップ２０２の上端から後方に向けて延在している。一対の力センサ２５１は左右方向ＤＲ１２で平行に対向している。
操作機構２は、一対の力センサ２５１をそれぞれ保護する一対の保護カバー部材２５５を備える。一対の保護カバー部材２５５は、上側リンク２３１に固定されている。各保護カバー部材２５５は前後方向ＤＲ１３に長くなっている。一方の保護カバー部材２５５は、一方の力センサ２５１の上面と外側の側面とを覆っている。他方の保護カバー部材２５５は、他方の力センサ２５１の上面と外側の側面とを覆っている。
図８は、力センサ２５１を、その内側の側面から見た様子を示す図である。図８に示されるように、力センサ２５１の自由端２５１ａは、グリップ２０１の第１部分グリップ２０２の上面２０２ａに接続されている。力センサ２５１の自由端２５１ａには、グリップ２０１だけが取り付けられている。一方で、力センサ２５１の固定端２５１ｂは、当該力センサ２５１を保護する保護カバー部材２５５にスペーサ部材２５６を介して固定されている。これにより、各力センサ２５１は、それが接続されたグリップ２０１にかかる上下方向ＤＲ１１に沿った操作力を検出することができる。
例えば、上述の図６に示されるように、操作者１００が一対の第１部分グリップ２０２を両手で把持した状態で、上下方向ＤＲ１１に沿って両手を動かしたとき、それによって一対の第１部分ブリップ２０２にかかる上下方向ＤＲ１１に沿った操作力が、一対の力センサ２５１でそれぞれ検出される。
また上述の図７に示されるように、操作者１００が一対の第２部分グリップ２０３を両手で把持した状態で、上下方向ＤＲ１１に沿って両手を動かしたとき、それによって一対の第１部分グリップ２０２にかかる上下方向ＤＲ１１に沿った操作力が、一対の力センサ２５１でそれぞれ検出される。
以後、操作者１００が第１部分グリップ２０２を手で持つことを「縦持ち」と呼ぶことがある。また、操作者１００が第２部分グリップ２０３を手で持つことを「横持ち」と呼ぶことがある。また、一対の力センサ２５１において、左側の力センサ２５１を「左側力センサ２５１」、右側の力センサ２５１を「右側力センサ２５１」と呼ぶことがある。また、一対のグリップ２０１において、左側のグリップ２０１を「左側グリップ２０１」、右側のグリップ２０１を「右側グリップ２０１」と呼ぶことがある。
＜把持状態検出センサ＞
図２，３に示す把持状態検出センサ２６０は、操作者１００のハンドル２００に対する把持状態を検出する。把持状態検出センサ２６０は、例えば、非把持状態と、両方弱把持状態と、片方弱把持状態と、強把持状態とを検出することが可能である。
非把持状態とは、一対のグリップ２０１のいずれも把持されていない状態を意味する。両方弱把持状態は、第１段階の把持力で一対のグリップ２０１の両方が把持されている状態を意味する。片方弱把持状態は、第１段階の把持力で一対のグリップ２０１の一方だけが把持されている状態を意味する。強把持状態は、第１段階の把持力よりも大きい第２段階の把持力で一対のグリップ２０１の少なくとも一方が把持されている状態を意味する。両方弱把持状態は、ある程度の把持力で一対のグリップ２０１の両方が把持されている状態であるといえる。片方弱把持状態は、ある程度の把持力で一対のグリップ２０１の一方だけが把持されている状態と言える。強把持状態は、大きい把持力で一対のグリップ２０１の少なくとも一方が把持されている状態と言える。
把持状態検出センサ２６０は、縦持ち用の第１把持状態検出センサ２６１と、横持ち用の第２把持状態検出センサ２６２とを備える。第１把持状態検出センサ２６１は、操作者１００がハンドル２００を縦持ちする場合の非把持状態、両方弱把持状態、片方弱把持状態及び強把持状態を検出することができる。第２把持状態検出センサ２６２は、操作者１００がハンドル２００を横持ちする場合の非把持状態、両方弱把持状態、片方弱把持状態及び強把持状態を検出することができる。
第１把持状態検出センサ２６１は、一対の第１スイッチ２６１ａを備える。一対の第１スイッチ２６１ａは、一対の第１部分グリップ２０２の裏側に取り付けられている。各第１スイッチ２６１ａは押圧式スイッチである。各第１スイッチ２６１ａの状態としては、オフ状態と、半押し状態と、全押し状態とが存在する。第１スイッチ２６１ａが押されていない場合と、第１スイッチ２６１ａに対する押圧力が非常に弱い場合には、第１スイッチ２６１ａはオフ状態となる。第１スイッチ２６１ａがある程度の力で押されている場合には、第１スイッチ２６１ａは半押し状態となる。そして、第１スイッチ２６１ａが、半押し状態よりも大きい押圧力で押されている場合には、第１スイッチ２６１ａは全押し状態となる。
操作者１００は、一方の第１部分グリップ２０２を一方の手で把持した状態で、当該第１部分グリップ２０２の裏側の一方の第１スイッチ２６１ａを当該一方の手の指で押すことができる（図６参照）。また、操作者１００は、他方の第１部分グリップ２０２を他方の手で把持した状態で、当該第１部分グリップ２０２の裏側の他方の第１スイッチ２６１ａを当該他方の手の指で押すことができる（図６参照）。
第２把持状態検出センサ２６２は、一対の第２スイッチ２６２ａを備える。一対の第２スイッチ２６２ａは、一対の第２部分グリップ２０３の裏側に取り付けられている。各第２スイッチ２６２ａは、第１スイッチ２６１ａと同様に動作する。
操作者１００は、一方の第２部分グリップ２０３を一方の手で把持した状態で、当該第２部分グリップ２０３の裏側の一方の第２スイッチ２６２ａを当該一方の手の指で押すことができる（図７参照）。また、操作者１００は、他方のグリップ２０１の第２部分グリップ２０３を他方の手で把持した状態で、当該第２部分グリップ２０３の裏側の他方の第２スイッチ２６２ａを当該他方の手の指で押すことができる（図７参照）。
このような構成を有する把持状態検出センサ２６０では、一対のグリップ２０１の両方が把持されていないときには、一対の第１スイッチ２６１ａ及び一対の第２スイッチ２６２ａのすべてがオフ状態になる。したがって、一対の第１スイッチ２６１ａ及び一対の第２スイッチ２６２ａのすべてがオフ状態のときには、把持状態検出センサ２６０において非把持状態が検出されていると言える。
また、操作者１００が、両手で、一対の第１部分グリップ２０２をある程度の把持力で把持すると、一対の第１スイッチ２６１ａの両方が半押し状態となる。したがって、一対の第１スイッチ２６１ａの両方が半押し状態のときには、把持状態検出センサ２６０において両方弱把持状態が検出されていると言える。同様に、操作者１００が、両手で、一対の第２部分グリップ２０３をある程度の把持力で把持すると、一対の第２スイッチ２６２ａの両方が半押し状態となる。したがって、一対の第２スイッチ２６２ａの両方が半押し状態のときには、把持状態検出センサ２６０において両方弱把持状態が検出されていると言える。
また、操作者１００が、両手で、左側の第１部分グリップ２０２及び右側の第２部分グリップ２０３をある程度の把持力で把持すると、左側の第１スイッチ２６１ａと右側の第２スイッチ２６２ａが半押し状態となる。同様に、操作者１００が、両手で、左側の第２部分グリップ２０３及び右側の第１部分グリップ２０２をある程度の把持力で把持すると、左側の第２スイッチ２６２ａと右側の第１スイッチ２６１ａが半押し状態となる。したがって、左側の第１スイッチ２６１ａと右側の第２スイッチ２６２ａが半押し状態のときと、左側の第２スイッチ２６２ａと右側の第１スイッチ２６１ａが半押し状態のときには、把持状態検出センサ２６０において両方弱把持状態が検出されていると言える。
また、操作者１００が、片手で、一方の第１部分グリップ２０２をある程度の把持力で把持すると、当該一方の第１部分グリップ２０２の裏側の第１スイッチ２６１ａが半押し状態となる。したがって、一対の第１スイッチ２６１ａの一方だけが半押し状態のときには、把持状態検出センサ２６０において片方弱把持状態が検出されていると言える。同様に、操作者１００が、片手で、一方の第２部分グリップ２０３をある程度の把持力で把持すると、当該一方の第２部分グリップ２０３の裏側の第２スイッチ２６２ａが半押し状態となる。したがって、一対の第２スイッチ２６２ａの一方だけが半押し状態のときには、把持状態検出センサ２６０において片方弱把持状態が検出されていると言える。
また、操作者１００が、一対の第１部分グリップ２０２のうち、少なくとも一方の第１部分グリップ２０２を大きい把持力で把持すると、つまり、一対の第１部分グリップ２０２のうちの少なくとも一方を強く握ると、当該少なくとも一方の第１部分グリップ２０２の裏側の第１スイッチ２６１ａが全押し状態となる。したがって、一対の第１スイッチ２６１ａのうちの少なくとも一方が全押し状態のときには、把持状態検出センサ２６０において強把持状態が検出されていると言える。同様に、操作者１００が、一対の第２部分グリップ２０３のうち、少なくとも一方の第２部分グリップ２０３を大きい把持力で把持すると、当該少なくとも一方の第２部分グリップ２０３の裏側の第２スイッチ２６２ａが全押し状態となる。したがって、一対の第２スイッチ２６２ａのうちの少なくとも一方が全押し状態のときには、把持状態検出センサ２６０において強把持状態が検出されていると言える。
＜保持機構＞
保持機構２２０は下側リンク２３２に固定されている。保持機構２２０は、左右方向ＤＲ１２に並ぶ、ワーク１０を支持する一対の支持機構２２１と、一対の支持機構２２１を互いに連結する連結機構２２８とを備えている。一対の支持機構２２１の構造は左右対称となっている。保持機構２２０では、当該保持機構２２０がワーク１０を保持すると、当該ワーク１０の自重により、当該ワーク１０が当該保持機構２２０から落下することを防止する落下防止機能が働く。よって、特別な操作をすることなく、ワーク１０が落下することを防止することができる。
図９，１０は、操作機構２を斜め後ろから見た際の支持機構２２１を拡大して示す斜視図である。図９，１０には、操作機構２を後方から見て右側の支持機構２２１が示されている。図９には、ワーク１０を支持していないときの支持機構２２１が示され、図１０には、ワーク１０を支持しているときの支持機構２２１が示されている。図１０では、ワーク１０の記載を省略している。図９，１０に示されるように、各支持機構２２１は、Ｌ字形部材２２２と、リンク機構２２３と、ワーク１０を支持する支持部材２２４と、バネ２２５とを備えている。
Ｌ字形部材２２２は、左右方向ＤＲ１２に沿って長い第１部分２２２ａと、上下方向ＤＲ１１に沿って長い第２部分２２２ｂとを備える。第２部分２２２ｂは、第１部分２２２ａの長手方向の外側端部から下方に延びている。
支持部材２２４は、第２部分２２２ｂの下側端部に固定されている。支持部材２２４は、第２部分２２２ｂから前後方向ＤＲ１３に沿って後方に延びている。支持部材２２４の上面２２４ａには、ワーク１０を支持する凹状支持面２２４ｂが設けられている。凹状支持面２２４ｂは、第２部分２２２ｂよりも後方に位置する。
リンク機構２２３及びバネ２２５は、支持機構２２１がワーク１０を支持したときに、ワーク１０が支持機構２２１から落下することを防止する落下防止機能を働かせるための機構である。リンク機構２２３は、第１リンク２２３ａと、第２リンク２２３ｂと、第３リンク２２３ｃと、第４リンク２２３ｄとを備えている。
第１リンク２２３ａは、支持部材２２４に沿うように前後方向ＤＲ１３に沿って延在している。第１リンク２２３ａは、Ｌ字形部材２２２の第２部分２２２ｂよりも内側において、当該第２部分２２２ｂよりも前方から、当該第２部分２２２ｂよりも後方まで延在している。第１リンク２２３ａの上面２２３ａａには、ワーク１０と接する凹状面２２３ａｂが設けられている。凹状面２２３ａｂは、第２部分２２２ｂよりも後方に位置する。支持機構２２１でワーク１０が支持されていない状態では、図９に示されるように、凹状面２２３ａｂは、凹状支持面２２４ｂよりも少し上方に位置している。第１リンク２２３ａは、その長手方向の中央部に、上方に突出する突出部２２３ａｃを備える。
第３リンク２２３ｃは、Ｌ字形部材２２２の第２部分２２２ｂに固定されている。第３リンク２２３ｃは、第２部分２２２ｂよりも前方から後方まで延在している。第３リンク２２３ｃの後方の端部は、第１リンク２２３ａの突出部２２３ａｃの外側の面に接続されている。第３リンク２２３ｃの後方の端部と、第１リンク２２３ａの突出部２２３ａｃとの接続箇所が、回転軸が左右方向ＤＲ１２に沿った第１回転対偶２２３１となっている。
板状の第４リンク２２３ｄは、第１リンク２２３ａの上方に位置している。第４リンク２２３ｄは、第１リンク２２３ａの前方の端部の付近から、後方斜め上方に向けて延びた後、Ｌ字形部材２２２の後方で凸となるように後方斜め下方に向けて延びている。上下方向ＤＲ１１において、第４リンク２２３ｄの後方の端部と、第１リンク２２３ａ及び支持部材２２４の後方の端部との間に隙間２２７が空いている。
板状の第２リンク２２３ｂは、第１リンク２２３ａの前方の端部と、第４リンク２２３ｄの前方の端部とを接続している。第２リンク２２３ｂは、第１リンク２２３ａ及び第４リンク２２３ｄよりも内側に位置する。第２リンク２２３ｂと、第１リンク２２３ａの前方の端部との接続箇所は、回転軸が左右方向ＤＲ１２に沿った第２回転対偶２２３２となっている。第２リンク２２３ｂと、第４リンク２２３ｄの前方の端部との接続箇所は、回転軸が左右方向ＤＲ１２に沿った第３回転対偶２２３３となっている。
第３リンク２２３ｃの前方の端部は、第４リンク２２３ｄにおける、第２リンク２２３ｂとの接続箇所（第３回転対偶２２３３）よりも少し後方の部分に接続されている。この接続箇所は、回転軸が左右方向ＤＲ１２に沿った第４回転対偶２２３４となっている。
バネ２２５は、Ｌ字形部材２２２よりも少し前側に位置している。バネ２２５の一端は、第１リンク２２３ａの下方に位置し、固定部材２２６によってＬ字形部材２２２の第２部分２２２ｂに固定されている。バネ２２５の他端は、第１リンク２２３ａの前側の端部に固定されている。第１リンク２２３ａに対するバネ２２５の他端の固定箇所と、第２回転対偶２２３２とは、左右方向ＤＲ１２に沿って並んでいる。バネ２２５の一端及び他端は、バネ２２５が伸びるように、第２部分２２２ｂ及び第１リンク２２３ａにそれぞれ固定されている。
図１１は、一対の支持機構２２１を連結する連結機構２２８を拡大して示す斜視図である。図１１には、保持機構２２０を前方斜めから見た場合の連結機構２２８が示されている。連結機構２２８は、一対の対向面が開放した角パイプ部材２２８ａと、当該角パイプ部材２２８ａに取り付けられるボルト２２８ｂとを備えている。
角パイプ部材２２８ａは、平行リンク機構２３０の下側リンク２３２の下方に位置し、下側リンク２３２に固定されている。角パイプ部材２２８ａでは、左右方向ＤＲ１２で対向する一対の対向面が開放している。角パイプ部材２２８ａには、一対の支持機構２２１のＬ字形部材２２２の第１部分２２２ａが、前後方向ＤＲ１３で重なるように、左右方向ＤＲ１２から挿入される。各支持機構２２１のＬ字形部材２２２の第１部分２２２ａには、ボルト２２８ｂを挿通することが可能な複数の通し穴２２２ａａが設けられている。第１部分２２２ａでは、複数の通し穴２２２ａａは左右方向ＤＲ１２に沿って並んでいる。角パイプ部材２２８ａの前側の面には、ボルト２２８ｂを挿通することが可能な通し穴２２８ａａが設けられている。角パイプ部材２２８ａの通し穴２２８ａａと、一方の支持機構２２１の第１部分２２２ａの通し穴２２２ａａと、他方の支持機構２２１の第１部分２２２ａの通し穴２２２ａａとが互いに重なるように、一対の支持機構２２１の第１部分２２２ａが角パイプ部材２２８ａに挿入される。そして、ボルト２２８ｂが、角パイプ部材２２８ａの手前側から、角パイプ部材２２８ａの通し穴２２８ａａと、一方の支持機構２２１の第１部分２２２ａの通し穴２２２ａａと、他方の支持機構２２１の第１部分２２２ａの通し穴２２２ａａとに挿通され、角パイプ部材２２８ａの後ろ側の対向位置に設けられたネジ穴と螺合することによって、一対の支持機構２２１が互いに連結される。ボルト２２８ｂは、逆の手順により通し穴２２２ａａ，２２８ａａから外すことも可能である。
本例では、一対の支持機構２２１の支持部材２２４ｂの間での左右方向ＤＲ１２の距離を変更することができる。上記のように、一対の支持機構２２１の第１部分２２２ａのそれぞれには、左右方向ＤＲ１２に沿って並ぶ複数の通し穴２２２ａａが設けられている。第１部分２２２ａの複数の通し穴２２２ａａにおいて、ボルト２２８ｂが挿通される通し穴２２２ａａを変更することによって、一対の支持機構２２１の支持部材２２４ｂの間での左右方向ＤＲ１２の距離を変更することができる。これより、当該距離を、ワーク１０の左右方向ＤＲ１２の長さに応じて調整することができる。よって、保持機構２２０は複数種類のワーク１０を保持することができる。
以上のような構成を有する保持機構２２０では、支持機構２２１がワーク１０を支持していない場合には、伸びているバネ２２５の弾性力により、第１リンク２２３ａ及び支持部材２２４の後方の端部と、第４リンク２２３ｄの後方の端部との間の隙間２２７が大きくなるように、リンク機構２２３の形状が保持される（図９及び上述の図３参照）。
ワーク１０は、一対の支持機構２２１の支持部材２２４によって、下側からすくい上げられて、支持部材２２４の凹状支持面２２４ｂで支持される。
ワーク１０が支持機構２２１で支持されると、ワーク１０の自重により、凹状支持面２２４ｂよりも少し上方に位置していた凹状面２２３ａｂが凹状支持面２２４ｂとほぼ同じ高さまで下方に移動するようにリンク機構２２３が働く。このとき、リンク機構２２３の働きにより、第４リンク２２３ｄの後方の端部が下方に移動する。これにより、図１０に示されるように、第１リンク２２３ａ及び支持部材２２４の後方の端部と、第４リンク２２３ｄの後方の端部との間の隙間２２７が小さくなる。よって、ワーク１０が一対の支持機構２２１から落下することを防止することができる。図２等の例のように、ワーク１０が例えばロータであり、支持機構２２１がロータの軸を支持している場合には、隙間２２７は、当該ロータの軸の径よりも小さくなる。なお図１０では、隙間２２７が小さくなっていることが理解できるように、ワーク１０の図示を省略している。
＜スイッチボックス＞
図４に示されるように、スイッチボックス２４０は、電源スイッチ２４１と、２つの非常停止ボタン２４２とを備えている。またスイッチボックス２４０は、電源インジケータ２４３ａ、停止インジケータ２４４ａ、保持インジケータ２４５ａ、水平インジケータ２４６ａ及び全方向インジケータ２４７ａを備えている。電源スイッチ２４１、電源インジゲータ２４３ａ、停止インジケータ２４４ａ、保持インジケータ２４５ａ、水平インジケータ２４６ａ及び全方向インジケータ２４７ａは、スイッチボックス２４０の前面２４０ａに設けられている。２つの非常停止ボタン２４２は、スイッチボックス２４０の左右方向ＤＲ１２の２つの側面２４０ｂにそれぞれ設けられている。スイッチボックス２４０は、一対の保護カバー部材２５５の上面に固定されている。
操作者１００は、電源スイッチ２４１を操作して、電源スイッチ２４１をオン状態にしたり、オフ状態にしたりすることができる。電源スイッチ２４１がオン状態のとき、ハンドリングシステム１に対する電源供給が行われる。一方で、電源スイッチ２４１がオフ状態のとき、ハンドリングシステム１に対する電源供給が停止する。したがって、電源スイッチ２４１がオフ状態のときには、サーボモータ１３０，１４０，１５０，２１０は駆動されない。以後、ハンドリングシステム１に対する電源供給が行われている状態を「システム動作状態」と呼ぶことがある。また、ハンドリングシステム１に対する電源供給が停止している状態を「システム停止状態」と呼ぶことがある。
操作者１００は、非常停止ボタン２４２を操作することによって、非常停止ボタン２４２を、非常停止状態にしたり、解除状態にしたりすることができる。システム動作状態において、２つの非常停止ボタン２４２の少なくとも一方が操作されて非常停止状態になると、ハンドリングシステム１の動作モードはシステム停止状態となる。非常停止状態の非常停止ボタン２４２は赤色に発光する。
システム動作状態では、電源インジケータ２４３ａは発光し、停止インジケータ２４４ａは消灯する。一方で、システム停止状態では、電源インジケータ２４３ａ及び停止インジケータ２４４ａがともに発光する。
システム動作状態には、後述する保持制御モード、水平制御モード及び全方向制御モードが含まれる。動作モードが保持制御モードである場合には、保持インジケータ２４５ａ、水平インジケータ２４６ａ及び全方向インジケータ２４７ａのうち、保持インジケータ２４５ａだけが発光する。動作モードが水平制御モードである場合には、先のうちの水平インジケータ２４６ａだけが発光する。動作モードが全方向制御モードである場合には、先のうちの全方向インジケータ２４７ａだけが発光する。
図３，５に示されるように、スイッチボックス２４０の背面２４０ｃには、電源インジケータ２４３ａ、停止インジケータ２４４ａ、保持インジケータ２４５ａ及び水平インジケータ２４６ａとそれぞれ同様に発光する電源インジケータ２４３ｂ、停止インジケータ２４４ｂ、保持インジケータ２４５ｂ及び水平インジケータ２４６ｂが設けられている。また、スイッチボックス２４０の背面２４０ｃには、全方向インジケータ２４７ａと同様に発光する、図示しない全方向インジケータが設けられている。
操作機構２が制御装置６に出力する各種電気信号は、スイッチボックス２４０の上面２４０ｄから露出するケーブル７１０によって制御装置６に伝達される。ケーブル７１０は、操作機構２の上方の走行台車４１０に向かって延びている。
＜操作機構の姿勢の回転＞
操作者１００が、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りにハンドル２００を回転させると、図４，５に示されるように、ワイヤ接続機構７００の姿勢は回転せずに、操作機構２の姿勢が回転する。操作機構２の姿勢は、操作機構２を前方から見て、時計回りに回転することも可能であるし（図４参照）、反時計回りに回転することも可能である。
操作機構２では、上述の説明から理解できるように、ハンドル２００と、回転モータ２１０と、平行リンク機構２３０の上側リンク２３１と、スイッチボックス２４０と、操作力検出センサ２５０と、一対の保護カバー部材２５５と、把持状態検出センサ２６０と、バランス調整部材２８０とが一体化されている。これらの要素は、一体となって、回転モータ２１０の出力軸２１０ｂの周りに回転する。
一方で、平行リンク機構２３０の下側リンク２３２に固定された保持機構２２０の回転中心は、平行リンク機構２３０の働きにより、回転モータ２１０の回転中心よりも下方に位置する。本例では、保持機構２２０は、それが保持しているワーク１０の重心付近を通る、前後方向ＤＲ１３に沿った回転軸の周りに回転する。その結果、ワーク１０の回転中心が、ワーク１０の重心付近となる。
これに対して、保持機構２２０が回転モータ２１０の出力軸２１０ｂの周りに回転し、保持機構２２０の回転中心と回転モータ２１０の回転中心とが一致する場合には、保持機構２２０で保持されているワーク１０の回転中心は、その重心から大きく離れることになる。この場合には、ワーク１０の姿勢を回転させるために大きなトルクが必要になる。
本例では、平行リンク機構２３０の働きにより、ワーク１０の回転中心を、その重心に近づけることができることから、ワーク１０を小さいトルクで回転させることができる。
＜自重回転力低減機構＞
図４，５に示されるように、ワーク１０を保持している操作機構２の姿勢が回転する場合には、操作機構２の重量バランス等の影響により、操作機構２の姿勢がある程度回転すると、操作機構２の自重により、操作機構２の姿勢をさらに回転させるような回転力が発生する。この回転力を「自重回転力」と呼ぶ。
自重回転力が発生する場合には、操作者１００は、操作機構２の姿勢を回転させた後に当該姿勢を保持したいとき、自重回転力に負けないようにハンドル２００を操作する必要がある。その結果、ワーク１０を操作しにくくなる。
本例では、操作機構２において、自重回転力を低減する自重回転力低減機構２７０が設けられている。これにより、操作者１００はワーク１０を操作しやすくなる。
図３，５に示されるように、自重回転力低減機構２７０は、バネ２７１と、平板部材２７２と、Ｌ字形に曲げられた板状部材２７３，２７５と、取付部材２７４，２７６とを備えている。
平板部材２７２は、ワイヤ接続機構７００の板状接続部材７０２の上面から後方に向けて延在している。平板部材２７２の前後方向ＤＲ１３の一方の端部は板状接続部材７０２の上面に固定されている。平板部材２７２の前後方向ＤＲ１３の他方の端部の上面には板状部材２７３が固定されている。板状部材２７３から後方に向けて取付部材２７４が突出しており、バネ２７１の一端は、当該取付部材２７４に取り付けらえている。バランス調整部材２８０の上面には板状部材２７５が固定されている。板状部材２７５から後方に向けて取付部材２７６が突出しており、バネ２７１の他端は、当該取付部材２７６に取り付けられている。
このような構成を有する自重回転力低減機構２７０では、バネ２７１の一端は、操作機構２の姿勢が回転したとしても、回転しない板状接続部材７０２に接続されている。一方で、バネ２７１の他端は、バランス調整部材２８０の上側の部分に接続されている。操作機構２の姿勢が回転すると、図５に示されるように、当該姿勢の回転量に応じてバネ２７１が伸びる。バネ２７１が伸びると、バネ２７１の弾性力により、操作機構２の回転を妨げる力が発生する。この力は、操作機構２の回転量が大きいほど大きくなることから、自重回転力が低減する。よって、操作者１００はワーク１０を操作しやすくなる。
＜第１移動機構の駆動＞
図１２は、図１に示される走行台車４１０を、第２水平方向ＤＲ２から見た様子を模式的に示す図である。図１３は、走行台車４１０上の回転ドラム３１０を第１水平方向ＤＲ１から見た様子を模式的に示す図である。
図１２と上述の図１に示されるように、走行台車４１０は、板状の底部４１１と、互いに対向するように底部４１１に立設された一対の板状の側部４１２，４１３とを備える。側部４１２，４１３のそれぞれには開口が設けられている。
図１３に示されるように、回転ドラム３１０には複数の溝３１１が設けられている。これにより、回転ドラム３１０が回転すると、ワイヤ３００は、溝３１１にはまりながら回転ドラム３１０に巻き取られることによって、整列巻きされる。
第１移動機構３は、ワイヤ３００及び回転ドラム３１０以外にも、ボールスプライン３２０を備えている。ボールスプライン３２０は、スプライン軸３２１と、スプライン軸３２１を周方向に覆う外筒３２２とを備える。回転ドラム３１０は、外筒３２２を周方向に覆うように外筒３２２に固定されている。回転ドラム３１０は、スプライン軸３２１を回転軸として回転可能である。また回転ドラム３１０は、外筒３２２の働きにより、スプライン軸３２１の軸方向に沿って移動可能である。
ここで、ボールスプライン３２０が設けられておらず、回転ドラム３１０の位置が固定されている場合には、回転ドラム３１０から下方に垂れ下がるワイヤ３００の垂れ下がり位置が、ワイヤ３００の巻き上げ及び巻き下げによって変化する。例えば、図１３に示されるように、ワイヤ３００が、溝３１１に沿って、図１３での右側から左側に巻き取られるとき、ワイヤ３００の垂れ下がり位置は、第２水平方向ＤＲ２に沿って、図１３での右側から左側に移動する。また、ワイヤ３００が巻き下げられるときには、ワイヤ３００の垂れ下がり位置は、第２水平方向ＤＲ２に沿って、図１３での左側から右側に移動する。
これに対して、本例に係る第１移動機構３では、外筒３２２に取り付けられた回転ドラム３１０がスプライン軸３２１の周りに回転することができる。そのため、後述するようにワイヤ３００の垂れ下がり位置が、ワイヤ３００の巻き上げ及び巻き下げによって変化することを防止することができる。言い換えれば、ワイヤ３００の吊点が、ワイヤ３００の巻き上げ及び巻き下げによって変化することを防止することができる。その結果、ワーク１０を鉛直方向ＤＲ３に沿ってまっすぐ移動させやすくなる。
例えば、図１３に示されるように、ワイヤ３００が、溝３１１に沿って、図１３での右側から左側に巻き取られるとき、ワイヤ３００の自重により、回転ドラム３１０を右側に移動させようとする力が発生する。この力により、回転ドラム３１０は、スプライン軸３２１の軸方向に沿って右側に移動する。これにより、ワイヤ３００が巻き上げられるときに、ワイヤ３００の垂れ下がり位置が第２水平方向ＤＲ２に沿って変化することを防止することができる。また、ワイヤ３００が巻き下げられるとき、ワイヤ３００の自重により、回転ドラム３１０を左側に移動させようとする力が発生する。この力により、回転ドラム３１０は、スプライン軸３２１の軸方向に沿って左側に移動する。これにより、ワイヤ３００が巻き下げされるときに、ワイヤ３００の垂れ下がり位置が第２水平方向ＤＲ２に沿って変化することを防止することができる。
鉛直モータ１３０の回転力は、タイミングプーリ１３５，１３６及びタイミングベルト１３７を通じて回転ドラム３１０に伝達される。タイミングプーリ１３５の回転中心には鉛直モータ１３０の出力軸が接続されている。タイミングプーリ１３６の回転中心にはスプライン軸３２１が接続されている。タイミングプーリ１３５，１３６にはタイミングベルト１３７が巻かれている。
鉛直モータ１３０が回転すると、タイミングプーリ１３５、タイミングベルト１３７、タイミングプーリ１３６及びスプライン軸３２１が回転し、その結果、回転ドラム３１０が回転する。鉛直モータ１３０は、タイミングプーリ１３５等を通じて、回転ドラム３１０の回転を制御することができる。
鉛直モータ１３０は、タイミングベルト１３７を通じて、回転ドラム３１０の回転を制御することから、何らかの原因によってタイミングベルト１３７が破断してしまうと、鉛直モータ１３０は、回転ドラム３１０の回転を制御することができなくなる。
そこで、ハンドリングシステム１では、回転ドラム３１０の回転にブレーキをかけることが可能な回転ドラムブレーキ８１０が設けられている。回転ドラムブレーキ８１０は、例えば電磁式の機械的なブレーキである。回転ドラムブレーキ８１０は、スプライン軸３２１の回転にブレーキをかけることによって、回転ドラム３１０の回転にブレーキをかける。これより、タイミングベルト１３７が破断した場合に、回転ドラム３１０の回転にブレーキをかけることができる。よって、異常発生時に、ワーク１０の鉛直方向ＤＲ３に沿った移動を停止することができる。
走行台車４１０の底部４１１の上には、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０、回転ドラム３１０、タイミングプーリ１３５，１３６、タイミングベルト１３７、ボールスプライン３２０及び回転ドラムブレーキ８１０が搭載されている。
＜第２移動機構の駆動＞
図１４は、走行台車４１０上の第１水平モータ１４０を、第１水平方向ＤＲ１から見た様子を模式的に示す図である。第１水平モータ１４０の出力軸はタイミングプーリ１４１の回転中心に接続されている。また、走行台車４１０の側部４１３の外側面には、回転可能にタイミングプーリ１４２が固定されている。タイミングプーリ１４１，１４２にはタイミングベルト１４３が巻かれている。
ガイド部材４００の第２水平方向ＤＲ２の両側面４０１の下端部には板状のフランジ４０２が設けられている。フランジ４０２は第１水平方向ＤＲ１に沿って延在している。
走行台車４１０の側部４１３の内側面には、ガイド部材４００の一方のフランジ４０２上で回転する複数のローラが設けられている。同様に、走行台車４１０の側部４１２の内側面には、ガイド部材４００の他方のフランジ４０２上で回転する複数のローラが設けられている。側部４１３に設けられた複数のローラのうちの一つのローラ１４５（図１４参照）が第１水平モータ１４０によって回転制御される。ローラ１４５が第１水平モータ１４０によって回転させられることによって、走行台車４１０の側部４１２，４１３に設けられた複数のローラがフランジ４０２上で回転する。複数のローラがフランジ４０２上で回転することによって、走行台車４１０がガイド部材４００に沿って走行する。
タイミングプーリ１４２の回転中心には、ローラ１４５の回転軸１４５ａが接続されている。回転軸１４５ａは、側部４１３を貫通してタイミングプーリ１４２の回転中心に接続されている。第１水平モータ１４０が回転すると、タイミングプーリ１４１、タイミングベルト１４３、タイミングプーリ１４２及びローラ１４５が回転する。これにより、走行台車４１０に設けられた複数のローラが、ガイド部材４００のフランジ４０２上で回転し、走行台車４１０がガイド部材４００に沿って走行する。第１水平モータ１４０は、ローラ１４５の回転を制御することによって、走行台車４１０の第１水平方向ＤＲ１に沿った走行を制御することができる。走行台車４１０がガイド部材４００に沿って走行することによって、変位センサ７、第１移動機構３及び操作機構２が一緒に第１水平方向ＤＲ１に沿って移動する。
＜第３移動機構の駆動＞
図１５は、図１に示される第２水平モータ１５０を、第２水平方向ＤＲ２から見た様子を模式的に示す図である。第２水平モータ１５０の回転力は、タイミングプーリ１５１，１５２及びタイミングベルト１５３を介して、走行用シャフト５１０に伝達される。
第２水平モータ１５０の出力軸は、タイミングプーリ１５１の回転中心に接続されている。走行用シャフト５１０は、タイミングプーリ１５２の回転中心に接続されている。タイミングプーリ１５１，１５２にはタイミングベルト１５３が巻かれている。
第２水平モータ１５０が回転すると、タイミングプーリ１５１、タイミングベルト１５３、タイミングプーリ１５２及び走行用シャフト５１０が回転する。走行用シャフト５１０が回転すると、上述のように、ガイド部材４００が一対のガイド部材５００に沿って走行する。第２水平モータ１５０は、走行用シャフト５１０の回転を制御することによって、ガイド部材４００の第２水平方向ＤＲ２に沿った走行を制御することができる。ガイド部材４００が第２水平方向ＤＲ２に沿って走行することによって、第２移動機構４、変位センサ７、第１移動機構３及び操作機構２が一緒に第２水平方向ＤＲ２に沿って移動する。
＜ワイヤ案内機構＞
第１移動機構３は、ワイヤ３００の垂下部分を鉛直方向ＤＲ３に案内するワイヤ案内機構３５０を備えている。図１６はワイヤ案内機構３５０を示す図である。図１６に示されるように、ワイヤ案内機構３５０は２つの滑車３５１，３５２を備える。滑車３５１，３５２は「シーブ」とも呼ばれる。滑車３５１，３５２は、走行台車４１０の底部４１１に配置される。
滑車３５１，３５２の回転軸は水平面に平行となっている。滑車３５１の回転中心と、滑車３５２の回転中心とは、鉛直方向ＤＲ３及び水平方向のそれぞれにおいて、互いにずれている。ワイヤ３００の垂下部分３０１は、滑車３５１の溝３５１ａと、滑車３５２の溝３５２ａとを通っている。滑車３５１は垂下部分３０１を鉛直方向ＤＲ３に案内する。滑車３５２は、滑車３５１とは反対側から垂下部分３０１を鉛直方向ＤＲ３に案内する。
このような滑車３５１，３５２をハンドリングシステム１に設けることによって、ワイヤ３００の垂れ下がり位置が、ワイヤ３００の巻き上げ及び巻き下げによって変化することをさらに防止することができる。よって、ワーク１０を鉛直方向ＤＲ３に沿ってまっすぐ移動させやすくなる。
＜変位センサ＞
図１７は変位センサ７の動作を説明するための図である。変位センサ７は、ワイヤ３００の傾斜による変位を検出することによって、操作機構２のハンドル２００にかかる水平方向の操作力を検出する。
操作機構２のハンドル２００が操作されて操作機構２が水平方向に移動する場合には、ワイヤ３００がワイヤ案内機構３５０を支点３６０として傾斜する。変位センサ７は、ワイヤ３００における、支点３６０よりも下方の部分を周方向に取り囲んでいる。図１７に示されるように、変位センサ７は、その内側において、水平面に平行な平面的な検出範囲７５０を有している。
変位センサ７では、検出範囲７５０内に基準点Ｐ１が設定されている。基準点Ｐ１は、ハンドル２００に対して水平方向の操作力が加わっていない場合に、ワイヤ３００が検出範囲７５０を通過する点である。つまり、ワイヤ３００が鉛直方向ＤＲ３に沿って垂れている場合に、ワイヤ３００が検出範囲７５０を通過する点である。図１７では、操作機構２が操作されていない場合のワイヤ３００が二点鎖線で示されている。
変位センサ７は、基準点Ｐ１から、現在のワイヤ３００が検出範囲７５０を通過する点Ｐ２への変位量Ｖについての第１水平方向ＤＲ１及び第２水平方向ＤＲ２の成分を求める。以後、変位量Ｖの第１水平方向ＤＲ１の成分を「第１水平変位量」と呼び、変位量Ｖの第２水平方向ＤＲ２の成分を「第２水平変位量」と呼ぶ。図１８は、変位量Ｖ、第１水平変位量ＶＨ１及び第２水平変位量ＶＨ２の一例を示す図である。
ハンドル２００に第１水平操作力がかかると、ワイヤ３００は支点３６０から第１水平操作力の向きに傾く。したがって、第１水平変位量ＶＨ１の向きは、第１水平操作力の向きと一致する。また、第１水平操作力が大きくなると、第１水平方向ＤＲ１でのワイヤ３００の傾きが大きくなる。第１水平方向ＤＲ１でのワイヤ３００の傾きが大きくなると、第１水平変位量ＶＨ１の大きさも大きくなる。よって、第１水平変位量ＶＨ１は、ハンドル２００にかかる第１水平操作力を示しているといえる。変位センサ７は、第１水平変位量ＶＨ１を検出することによって、ハンドル２００にかかる第１水平操作力を検出する。
同様に、ハンドル２００に第２水平操作力がかかると、ワイヤ３００は支点３６０から第２水平操作力の向きに傾く。したがって、第２水平変位量ＶＨ２の向きは、第２水平操作力の向きと一致する。また、第２水平操作力が大きくなると、第２水平方向ＤＲ２でのワイヤ３００の傾きが大きくなる。第２水平方向ＤＲ２でのワイヤ３００の傾きが大きくなると、第２水平変位量ＶＨ２の大きさも大きくなる。よって、第２水平変位量ＶＨ２は、ハンドル２００にかかる第２水平操作力を示しているといえる。変位センサ７は、第２水平変位量ＶＨ２を検出することによって、ハンドル２００にかかる第２水平操作力を検出する。
このように、変位センサ７は、ハンドル２００にかかる第１水平操作力及び第２水平操作力を検出することが可能である。ハンドル２００にかかる第３水平方向の操作力は、第１水平操作力と、第２水平操作力とに分けて考えることができることから、変位センサ７は、ハンドル２００にかかる第３水平方向の操作力を検出するとも言える。変位センサ７は、ハンドル２００にかかる第１水平操作力を検出するセンサとして機能するとともに、ハンドル２００にかかる第２水平操作力を検出するセンサとして機能する。
以上の説明から理解できるように、ワイヤ３００の巻き上げ及び巻き下げによって、ワイヤ３００の垂れ下がり位置が第２水平方向ＤＲ２に沿って変化すると、ハンドル２００に対する第２水平操作力が一定であっても、点Ｐ２の第２水平方向ＤＲ２での位置が変化する。その結果、第２水平変位量ＶＨ２が変化する。そのため、変位センサ７は、ハンドル２００にかかる第２水平操作力を適切に検出できない可能性がある。
本例では、ボールスプライン３２０及びワイヤ案内機構３５０の働きにより、ワイヤ３００の巻き上げ及び巻き下げによって、ワイヤ３００の垂れ下がり位置が変化することを防止することができる。そのため、変位センサ７は、ハンドル２００にかかる第２水平操作力を適切に検出することができる。
＜ハンドリングシステムの動作モード＞
ハンドリングシステム１は様々な動作モードを有している。ハンドリグシステム１は、上述のシステム停止状態以外にも、全方向制御モード、水平制御モード及び保持制御モードを備えている。システム動作状態において、制御装置６は、把持状態検出センサ２６０での検出結果に基づいて動作モードを決定する。
全方向制御モードは、ワーク１０の姿勢の回転と、鉛直方向ＤＲ３に沿ったワーク１０の移動と、水平方向に沿ったワーク１０の移動とが可能な動作モードである。水平制御モードは、ワーク１０の姿勢の回転と、鉛直方向ＤＲ３に沿ったワーク１０の移動と、水平方向に沿ったワーク１０の移動のうち、水平方向に沿ったワーク１０の移動だけが可能な動作モードである。保持制御モードは、ワーク１０の姿勢が保持されるとともに、ワーク１０の鉛直方向ＤＲ３、第１水平方向ＤＲ１及び第２水平方向ＤＲ２の位置が保持される動作モードである。
図１９は、把持状態検出センサ２６０での検出結果と動作モードとの対応関係を示す図である。図１９に示されるように、把持状態検出センサ２６０において両方弱把持状態が検出されるときには、制御装置６は、動作モードを全方向制御モードに設定する。これにより、操作者１００は、両手で一対のグリップ２０１を軽く握った状態でハンドル２００を操作することによって、ワーク１０の姿勢を回転させることができ、鉛直方向ＤＲ３に沿ってワーク１０を移動させることができ、水平方向に沿ってワーク１０を移動させることができる。操作者１００は、両手で一対のグリップ２０１を軽く握った状態でハンドル２００を操作することによって、ワーク１０を自由に操作することができる。
把持状態検出センサ２６０において片手弱把持状態が検出されるときには、制御装置６は、動作モードを水平制御モードに設定する。これにより、操作者１００は、一方のグリップ２０１だけを片手で軽く握った状態でハンドル２００を操作することによって、ワーク１０の姿勢の回転と、鉛直方向ＤＲ３に沿ったワーク１０の移動と、水平方向に沿ったワーク１０の移動のうち、水平方向に沿ったワーク１０の移動だけを行うことができる。水平制御モードでは、ワーク１０の姿勢の回転と、鉛直方向ＤＲ３に沿ったワーク１０の移動とが行われないことから、操作者１００は、ハンドル２００を片手で操作することによって、簡単にワーク１０を水平方向だけに沿って移動させることができる。
把持状態検出センサ２６０において非把持状態が検出されるとき、制御装置６は、動作モードを保持制御モードに設定する。これにより、操作者１００がハンドル２００から手を離すと、そのときのワーク１０の姿勢及び位置が保持される。
把持状態検出センサ２６０において強把持状態が検出されるとき、制御装置６は、動作モードをシステム停止状態に設定する。これにより、操作者１００が一対のグリップ２０１の少なくとも一方を強く握ると、非常停止ボタン２４２が非常停止状態にされたときと同様に、ハンドリングシステム１の全てのサーボモータの駆動が停止される。例えば、操作者１００は、一対のグリップ２０１を両手で軽く握った状態でハンドル２００を操作しているときに、両手あるいは片手を強く握ると、全てのサーボモータが停止する。また、操作者１００は、一方のグリップ２０１だけを片手で軽く握った状態でハンドル２００を操作しているときに、その片手を強く握ると、全てのサーボモータが停止する。サーボモータ２１０，１３０，１４０，１５０のそれぞれは、その動作が停止すると、内蔵のブレーキが働くことから、システム停止状態では、保持制御モードと同様に、ワーク１０の姿勢及び位置は保持される。
本例では、システム停止状態になると、操作機構２の電源スイッチ２４１がオフ状態にされない限り、システム停止状態は解除されない。例えば、システム動作状態において非常停止ボタン２４２が非常停止状態になった後、電源スイッチ２４１がオン状態のままで、非常停止ボタン２４２が解除状態にされても、システム停止状態は解除されない。また、把持状態検出センサ２６０において強把持状態が検出されて、動作モードがシステム停止状態になった後、電源スイッチ２４１がオン状態のままで、把持状態検出センサ２６０において両方弱把持状態、片手弱把持状態及び非把持状態が検出されても、動作モードは、全方向制御モード、水平制御モード及び保持制御モードにはならない。
本例では、非常停止ボタン２４２が非常停止状態にされて動作モードがシステム停止状態になった後、システムを復帰させたい場合は、操作者１００は、まず、電源スイッチ２４１をオン状態からオフ状態に変化させる。その後、操作者１００は、安全を確認した後、非常停止ボタン２４２を解除状態にする。その後、操作者１００が、電源スイッチ２４１をオン状態にすると、システム停止状態が解除される。システム停止状態が解除されると、制御装置６は把持状態検出センサ２６０での検出結果に応じて動作モードを設定する。また、把持状態検出センサ２６０において強把持状態が検出されて、動作モードがシステム停止状態になった後、システムを復帰させたい場合には、操作者１００は、まず電源スイッチ２４１をオン状態からオフ状態に変化させる。その後、操作者１００が、電源スイッチ２４１をオン状態にすると、システム停止状態が解除される。システム停止状態が解除されると、制御装置６は把持状態検出センサ２６０での検出結果に応じて動作モードを設定する。
＜制御装置の動作＞
次に制御装置６の動作について詳細に説明する。図２０は制御装置６とサーボモータ等との間の接続関係を示す図である。
＜タイミングベルト破断判定＞
図２０に示されるように、ハンドリングシステム１には、鉛直モータ１３０の回転速度を検出するエンコーダ１３１と、回転ドラム３１０の回転速度を検出するエンコーダ８１１とが設けられている。また、ハンドリングシステム１には、回転モータ２１０の回転速度を検出するエンコーダ２１０ｅと、第１水平モータ１４０の回転速度を検出するエンコーダ１４０ｅと、第２水平モータ１５０の回転速度を検出するエンコーダ１５０ｅとが設けられている。制御装置６は、エンコーダ１３１，８１１での検出結果に基づいて、回転ドラム３１０に巻かれたタイミングベルト１３７が破断したか否かを判定する。タイミングベルト１３７が破断すると、回転ドラム３１０の回転速度と鉛直モータ１３０の回転速度とが互いに異なるようになる。制御装置６は、例えば、エンコーダ１３１で検出される回転速度とエンコーダ８１１で検出される回転速度との差の絶対値を求めて、当該絶対値がしきい値以上となれば、タイミングベルト１３７が破断したと判定する。
制御装置６は、タイミングベルト１３７が破断したと判定すると、回転ドラムブレーキ８１０を動作させて、回転ドラム３１０の回転を停止させる。これにより、異常発生時に、ワーク１０の鉛直方向ＤＲ３に沿った移動を停止することができる。制御装置６は、タイミングベルト１３７が破断したと判定したとき、回転ドラムブレーキ８１０を動作させるとともに、動作モードをシステム停止状態に設定してもよい。
＜全方向制御モード＞
全方向制御モードにおいて、制御装置６は、操作力検出センサ２５０の左側力センサ２５１及び右側力センサ２５１での検出結果に基づいて、ハンドル２００にかかる回転操作力を求める。そして、制御装置６は、求めた回転操作力に応じたアシスト回転力が発生するように回転モータ２１０をトルク制御する。
全方向制御モードにおいて、制御装置６は、左側力センサ２５１及び右側力センサ２５１での検出結果に基づいて、ハンドル２００にかかる鉛直操作力を求める。そして、制御装置６は、求めた鉛直操作力に応じた鉛直アシスト力が発生するように鉛直モータ１３０をトルク制御する。
全方向制御モードにおいて、制御装置６は、変位センサ７で検出される、ハンドル２００にかかる第１水平操作力（第１水平変位量）に応じた第１水平アシスト力が発生するように第１水平モータ１４０をトルク制御する。
全方向制御モードにおいて、制御装置６は、変位センサ７で検出される、ハンドル２００にかかる第２水平操作力（第２水平変位量）に応じた第２水平アシスト力が発生するように第２水平モータ１５０をトルク制御する。
全方向制御モードでは、各サーボモータのトルク制御が行われることから、全方向制御モードはトルク制御モードであると言える。以下に、全方向制御モードでの各サーボモータのトルク制御について詳細に説明する。
＜回転モータのトルク制御＞
全方向制御モードにおいて、制御装置６は、左側力センサ２５１及び右側力センサ２５１での検出結果に基づいて、ハンドル２００に対して回転操作力がかかっているか否かを判定する。
ここで、左側力センサ２５１で検出される力をＦ１とし、右側力センサ２５１で検出される力をＦ２とする。本例では、例えば、左側グリップ２０１に対して上向きの力がかかるとＦ１はプラスとなり、左側グリップ２０１に対して下向きの力がかかるとＦ１はマイナスとなる。同様に、右側グリップ２０１に対して上向きの力がかかるとＦ２はプラスとなり、右側グリップ２０１に対して下向きの力がかかるとＦ２はマイナスとなる。
制御装置６は、Ｆ１及びＦ２の符号が互いに異なる場合、ハンドル２００に回転操作力がかかっていると判定する。操作機構２の前方側から見て、操作者１００がハンドル２００を時計回りに回転しようとすると、左側グリップ２０１に上向きの力がかかり、右側グリップ２０１に下向きの力がかかる。制御装置６は、Ｆ１がプラスであって、Ｆ２がマイナスの場合、操作機構２の前方側から見て時計周りの回転操作力がハンドル２００にかかっていると判定する。一方で、操作機構２の前方側から見て、操作者１００がハンドル２００を反時計回りに回転しようとすると、左側グリップ２０１に下向きの力がかかり、右側グリップ２０１に上向きの力がかかる。制御装置６は、Ｆ１がマイナスであって、Ｆ２がプラスの場合、操作機構２の前方側から見て反時計周りの回転操作力がハンドル２００にかかっていると判定する。以後、単に時計周り及び反時計周りと言えば、操作機構２の前方側から見ての時計周り及び反時計周りを意味する。
制御装置６は、ハンドル２００に回転操作力がかかっていると判定すると、以下の式（１）を用いて操作者１００が加えた回転操作力の大きさＴｈを求める。
Figure 0006837768
式（１）中のＬは、左側力センサ２５１と右側力センサ２５１との間の左右方向ＤＲ１２での距離を示す。距離Ｌは、一対の第１部分グリップ２０２の間の左右方向ＤＲ１２での距離とも言える。
制御装置６は、ハンドル２００に対して時計周りの回転操作力がかかると、時計周りのアシスト回転力がハンドル２００に発生するように回転モータ２１０をトルク制御する。これにより、ハンドル２００には、時計周りの回転操作力に加えて、回転モータ２１０のトルク制御による時計周りのアシスト操作力が加わる。よって、操作者１００は、ハンドル２００を時計回りに回転させることによって、ワーク１０の姿勢を時計周りに簡単に回転させることができる。
一方で、制御装置６は、ハンドル２００に対して反時計周りの回転操作力がかかると、反時計周りのアシスト回転力がハンドル２００に発生するように回転モータ２１０をトルク制御する。これにより、ハンドル２００には、反時計周りの回転操作力に加えて、回転モータ２１０のトルク制御による反時計周りのアシスト操作力が加わる。よって、操作者１００は、ハンドル２００を反時計回りに回すことによって、ワーク１０の姿勢を反時計周りに簡単に回転させることができる。
ハンドル２００に発生するアシスト回転力の大きさＴｍは以下の式（２）で表される。
Figure 0006837768
式（２）中のＫｔは所定の増幅率であって、Ｋｔ＞１である。Ｋｔは例えば数十に設定される。したがって、ハンドル２００には、回転操作力に加えて、その回転操作力の数十倍のアシスト回転力がハンドル２００に加わる。
＜鉛直モータのトルク制御＞
全方向制御モードにおいて、制御装置６は、左側力センサ２５１及び右側力センサ２５１での検出結果に基づいて、ハンドル２００に対して鉛直操作力がかかっているか否かを判定する。制御装置６は、左側力センサ２５１で検出される力Ｆ１と、右側力センサ２５１で検出される力Ｆ２の符号が同じである場合、ハンドル２００に鉛直操作力がかかっていると判定する。操作者１００がハンドル２００を鉛直方向ＤＲ３に沿って上側に移動させようとすると、左側グリップ２０１及び右側グリップ２０１に上向きの力がかかる。制御装置６は、Ｆ１及びＦ２がともにプラスである場合、上向きの鉛直操作力がハンドル２００にかかっていると判定する。一方で、操作者１００が、ハンドル２００を鉛直方向ＤＲ３に沿って下側に移動させようとすると、左側グリップ２０１及び右側グリップ２０１に下向きの力がかかる。制御装置６は、Ｆ１及びＦ２がともにマイナスである場合、下向きの鉛直操作力がハンドル２００にかかっていると判定する。
制御装置６は、ハンドル２００に鉛直操作力がかかっていると判定すると、以下の式（３）を用いて鉛直操作力の大きさＦｖを求める。
Figure 0006837768
制御装置６は、ハンドル２００に対して上向きの鉛直操作力がかかると、上向きの鉛直アシスト力がワイヤ３００の巻き上げ力にかかるように鉛直モータ１３０をトルク制御する。これにより、ワーク１０には、ハンドル２００にかかる上向きの鉛直操作力に加えて、鉛直モータ１３０のトルク制御による上向きの鉛直アシスト力が加わる。よって、操作者１００は、ハンドル２００を上げることによって、ワーク１０を簡単に上方に移動させることができる。
一方で、制御装置６は、ハンドル２００に対して下向きの鉛直操作力がかかると、下向きの鉛直アシスト力がワイヤ３００の巻き下げ力にかかるように鉛直モータ１３０をトルク制御する。これにより、ワーク１０には、ハンドル２００にかかる下向きの鉛直操作力に加えて、鉛直モータ１３０のトルク制御による下向きの鉛直アシスト力が加わる。操作者１００は、ハンドル２００を下げることによって、ワーク１０を簡単に下方に移動させることができる。
鉛直アシスト力の大きさＦｍｖは以下の式（４）で表される。
Figure 0006837768
式（４）中のＫｖは所定の増幅率であって、Ｋｖ＞１である。Ｋｖは例えば数十に設定される。したがって、ワーク１０には、鉛直操作力に加えて、その鉛直操作力の数十倍の鉛直アシスト力が加わる。
なお、全方向制御モードでは、操作者１００がハンドル２００を持ってハンドル２００の鉛直方向ＤＲ３の位置を保持している場合には、ワーク１０の質量の影響により、ハンドル２００に対しては上向きの鉛直操作力が加わり、上向きの鉛直アシスト力が発生している。
＜第１水平モータのトルク制御＞
制御装置６は、ハンドル２００に対して第１水平操作力がかかると、その向きと同じ向きの第１水平アシスト力が走行台車４１０にかかるように、第１水平モータ１４０をトルク制御する。これにより、ワーク１０には、ハンドル２００にかかる第１水平操作力に応じた操作力と、走行台車４１０にかかる第１水平アシスト力に応じた操作力とが加わる。よって、操作者１００は、第１水平方向ＤＲ１に沿ってハンドル２００を押したり引いたり横に動かしたりすることによって、ワーク１０を第１水平方向ＤＲ１に沿って簡単に移動させることができる。
第１水平アシスト力の大きさＦｍｈ１は以下の式（５）で表される。
Figure 0006837768
式（５）中のＫｈ１は所定の増幅率であって、Ｋｈ１＞１である。Ｋｈ１は例えば数十に設定される。また式（５）中のＦｈ１は、ハンドル２００にかかる第１水平操作力の大きさである。ワーク１０には、第１水平操作力に応じた操作力に加えて、当該第１水平操作力の数十倍の第１水平アシスト力に応じた操作力が加わる。
制御装置６は、変位センサ７で検出される第１水平変位量に基づいて、ハンドル２００にかかる第１水平操作力の向きと大きさを推定することができる。制御装置６は、第１水平変位量の向きを、第１水平操作力の向きとする。制御装置６は、第１水平変位量の大きさから、第１水平操作力の大きさを推定する。
＜第２水平モータのトルク制御＞
制御装置６は、ハンドル２００に対して第２水平操作力がかかると、その向きと同じ向きの第２水平アシスト力がガイド部材４００にかかるように、第２水平モータ１５０をトルク制御する。これにより、ワーク１０には、ハンドル２００にかかる第２水平操作力に応じた操作力と、ガイド部材４００にかかる第２水平アシスト力に応じた操作力とが加わる。よって、操作者１００は、第２水平方向ＤＲ２に沿ってハンドル２００を押したり引いたり横に動かしたりすることによって、ワーク１０を第２水平方向ＤＲ２に沿って簡単に移動させることができる。
第２水平アシスト力の大きさＦｍｈ２は以下の式（６）で表される。
Figure 0006837768
式（６）中のＫｈ２は所定の増幅率であって、Ｋｈ２＞１である。Ｋｈ２は例えば数十に設定される。また式（６）中のＦｈ２は、ハンドル２００にかかる第２水平操作力の大きさである。ワーク１０には、第２水平操作力に応じた操作力に加えて、当該第２水平操作力の数十倍の第１水平アシスト力に応じた操作力が加わる。
制御装置６は、変位センサ７で検出される第２水平変位量に基づいて、ハンドル２００にかかる第２水平操作力の向きと大きさを推定することができる。制御装置６は、第２水平変位量の向きを、第２水平操作力の向きとする。制御装置６は、第２水平変位量の大きさから、第２水平操作力の大きさを推定する。
なお、ハンドル２００に対して第３水平方向の操作力がかかる場合には、つまり、ハンドル２００に対して第１及び第２水平操作力が同時にかかる場合には、制御装置６は、第１水平モータ１４０に対するトルク制御と、第２水平モータ１５０に対するトルク制御とを同時に行って、第１及び第２水平アシスト力を同時に発生させる。これにより、操作者１００は、第３水平方向に沿ってハンドル２００を押したり引いたり横に動かしたりすることによって、ワーク１０を第３水平方向に沿って簡単に移動させることができる。
＜水平制御モード＞
水平制御モードにおいて、制御装置６は、全方位制御モードと同様に、変位センサ７で検出される、ハンドル２００にかかる第１水平操作力（第１水平変位量）に応じた第１水平アシスト力が発生するように第１水平モータ１４０をトルク制御する。また、水平制御モードにおいて、制御装置６は、全方位制御モードと同様に、変位センサ７で検出される、ハンドル２００にかかる第２水平操作力（第２水平変位量）に応じた第２水平アシスト力が発生するように第２水平モータ１５０をトルク制御する。
一方で、制御装置６は、水平制御モードでの回転モータ２１０及び鉛直モータ１３０の制御については、全方向制御モードとは異なる。水平制御モードでは、制御装置６は、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りでの操作機構２の姿勢が保持されるように回転モータ２１０を位置制御する。これにより、水平制御モードでは、動作モードが水平制御モードに変化したときの操作機構２の姿勢が保持される。また水平制御モードでは、制御装置６は、鉛直方向ＤＲ３の操作機構２の位置が保持されるように鉛直モータ１３０を位置制御する。これにより、水平制御モードでは、動作モードが水平制御モードに変化したときの鉛直方向ＤＲ３の操作機構２の位置が保持される。
このように、水平制御モードでは、回転モータ２１０、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０のうち、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０だけがトルク制御されることから、操作者１００は、安定してワーク１０を移動させることができる。
＜保持制御モード＞
保持制御モードにおいて、制御装置６は、水平制御モードと同様に、鉛直方向ＤＲ３に垂直な方向の周りでの操作機構２の姿勢が保持されるように回転モータ２１０を位置制御する。また保持制御モードにおいて、制御装置６は、水平制御モードと同様に、鉛直方向ＤＲ３の操作機構２の位置が保持されるように鉛直モータ１３０を位置制御する。
保持制御モードにおいて、制御装置６は、第１水平方向ＤＲ１での第１移動機構３の位置が保持されるように第１水平モータ１４０を位置制御する。言い換えれば、制御装置６は、第１水平方向ＤＲ１での走行台車４１０の位置が保持されるように第１水平モータ１４０を位置制御する。
保持制御モードにおいて、制御装置６は、第２水平方向ＤＲ２での第２移動機構４の位置が保持されるように第２水平モータ１５０を位置制御する。言い換えれば、制御装置６は、第２水平方向ＤＲ２でのガイド部材４００の位置が保持されるように第２水平モータ１５０を位置制御する。
＜システム停止状態＞
システム停止状態において、制御装置６は、回転モータ２１０、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０を停止する。これにより、回転モータブレーキ２１３ｃが動作し、操作機構２のそのときの姿勢が保持される。また、鉛直モータブレーキ１３０ａが動作し、操作機構２のそのときの鉛直方向ＤＲ３の位置が保持される。また、第１水平モータブレーキ１４０ａが動作し、第１移動機構３のそのときの第１水平方向ＤＲ１の位置が保持される。言い換えれば、第１水平モータブレーキ１４０ａが動作し、走行台車４１０のそのときの第１水平方向ＤＲ１の位置が保持される。また、第２水平モータブレーキ１５０ａが動作し、第１移動機構３及び第２移動機構４のそのときの第２水平方向ＤＲ２の位置が保持される。言い換えれば、第２水平モータブレーキ１５０ａが動作し、ガイド部材４００のそのときの第２水平方向ＤＲ２の位置が保持される。
以上のように、ハンドリングシステム１では、一対の力センサ２５１が用いられて、鉛直操作力及び回転操作力の両方が求められる。そのため、鉛直操作力を求める際に使用するセンサと、回転操作力を求める際に使用するセンサとが異なる場合と比較して、ハンドリングシステム１の構成を簡素化することができる。
また、ハンドリングシステム１では、ハンドル２００にかかる鉛直操作力に応じた鉛直アシスト力が発生するように鉛直モータ１３０がトルク制御される。そのため、鉛直モータ１３０が速度制御されたり位置制御されたりする場合とは異なり、操作者１００は直感的にワーク１０を鉛直方向ＤＲ３に沿って移動させやすくなる。例えば、操作者１００は、ワーク１０の重さを感じながら、操作機構２を鉛直方向ＤＲ３に沿って移動させることができる。また、操作者１００は、ワーク１０に直接かかる力を感じることができる。そのため、操作者１００は、例えば、ワーク１０を鉛直方向ＤＲ３に沿って移動させてワーク１０を他の物体に接触させる場合に、ワーク１０と他の物体との接触を感じることができる。よって、操作者１００は、ハンドル２００に加える鉛直操作力を加減しながら、ワーク１０を他の物体に柔らかく接触させることができる。その結果、ワーク１０及び他の物体が損傷することを防止することができる。また、操作者１００は、ワーク１０が他の物体に衝突したことを感じることができることから、ワーク１０が他の物体に衝突したとき、ハンドル２００を操作してワーク１０の鉛直方向ＤＲ３の移動をすぐに停止することができる。
また、ハンドリングシステム１では、ハンドル２００にかかる回転操作力に応じたアシスト回転力が発生するように回転モータ２１０がトルク制御される。そのため、鉛直モータ１３０のトルク制御と同様に、回転モータ２１０が速度制御されたり位置制御されたりする場合とは異なり、操作者１００は、ワーク１０の姿勢を回転させるときに、ワーク１０の重さを感じたり、ワーク１０に直接かかる力を感じたりすることができる。そのため、操作者１００は直感的にワーク１０の姿勢を回転させやすくなる。
また、ハンドリングシステム１では、ハンドル２００にかかる第１水平操作力に応じた第１水平アシスト力が発生するように第１水平モータ１４０がトルク制御される。そのため、鉛直モータ１３０のトルク制御と同様に、第１水平モータ１４０が速度制御されたり位置制御されたりする場合とは異なり、操作者１００は、ワーク１０を第１水平方向ＤＲ１に沿って移動させるときに、ワーク１０の重さを感じたり、ワーク１０に直接かかる力を感じたりすることができる。そのため、操作者１００は直感的にワーク１０を第１水平方向ＤＲ１に沿って移動させやすくなる。
また、ハンドリングシステム１では、ハンドル２００にかかる第２水平操作力に応じた第２水平アシスト力が発生するように第２水平モータ１５０がトルク制御される。そのため、鉛直モータ１３０のトルク制御と同様に、第２水平モータ１５０が速度制御されたり位置制御されたりする場合とは異なり、操作者１００は、ワーク１０を第２水平方向ＤＲ２に沿って移動させるときに、ワーク１０の重さを感じたり、ワーク１０に直接かかる力を感じたりすることができる。そのため、操作者１００は直感的にワーク１０を第２水平方向ＤＲ２に沿って移動させやすくなる。
また、操作者１００は、第１水平方向ＤＲ１及び第２水平方向ＤＲ２に対して斜めの第３水平方向に沿ってもワーク１０を移動させることができることから、ワーク１０を水平面に沿って自由に移動させることができる。
また本例では、力センサ２５１の自由端２５１ａにはグリップ２０１だけが取り付けられていることから、力センサ２５１は、グリップ２０１以外の部分に直接かかる力を検出しない。
これに対して、力センサ２５１の自由端２５１ａにグリップ２０１以外の構成が接続されている場合は、当該構成に直接かかる力を力センサ２５１が検出してしまう。その結果、不要なアシスト回転力、鉛直アシスト力、第１水平アシスト力及び第２水平アシスト力が発生し、操作者１００が意図しないワーク１０の動きが発生する可能性がある。
本例では、力センサ２５１の自由端２５１ａにグリップ２０１だけが取り付けられていることから、グリップ２０１以外の部分に直接かかる力による、アシスト回転力、鉛直アシスト力、第１水平アシスト力及び第２水平アシスト力の発生を防止することができる。そのため、操作者１００が意図しないワーク１０の動きは発生しない。
また本例では、ハンドル２００に対する把持状態を検出する把持状態検出センサ２６０での検出結果に応じて、動作モードが決定される。そのため、操作者１００は、ハンドル２００に対する把持状態を変化させるだけで簡単に動作モードを変化させることができる。よって、操作機構２の操作性が向上する。
なお、ハンドリングシステム１は、ワーク１０の姿勢の回転と、ワーク１０の鉛直方向ＤＲ３に沿った移動と、ワーク１０の第１水平方向ＤＲ１に沿った移動と、ワーク１０の第２水平方向ＤＲ２に沿った移動との少なくとも一つを実行できなくてもよい。
また、動作モードに、水平制御モードが無くてもよい。この場合には、把持状態検出センサ２６０は片手弱把持状態を検出する必要がなくなる。動作モードに、水平制御モードが無い場合には、把持状態検出センサ２６０が両手弱把持状態を検出したときだけではなく、把持状態検出センサ２６０が片手弱把持状態を検出したときにも、動作モードが全方向制御モードに設定されてもよい。
また、動作モードに、保持制御モードが無くてもよい。この場合には、把持状態検出センサ２６０は非把持状態を検出する必要がなくなる。
また、操作者１００が両手で一対のグリップ２０１を強く握ったとしても、動作モードがシステム停止状態に設定されなくてもよい。この場合には、把持状態検出センサ２６０は、２段階の把持力を検出する必要はない。把持状態検出センサ２６０は、一対のグリップ２０１の両方が把持されているか、一対のグリップ２０１のうちの一方のグリップ２０１だけが把持されているか、一対のグリップ２０１のいずれも把持されていないかを検出すればよい。把持状態検出センサ２６０が、一対のグリップ２０１の両方が把持されていると判定すると、動作モードは全方向制御モードに設定される。把持状態検出センサ２６０が、一対のグリップ２０１のうちの一方のグリップ２０１だけが把持されていると判定すると、動作モードは水平制御モードに設定される。把持状態検出センサ２６０が、一対のグリップ２０１のいずれも把持されていないと判定すると、動作モードは保持制御モードに設定される。
＜第１水平走行制限機能＞
ハンドリングシステム１では、ストッパ８１以外にも、第１水平方向ＤＲ１に沿って第１移動機構３がガイド部材４００の端まで移動しすぎないように第１移動機構３の走行を制限する第１水平走行制限機能が設けられている。
図２１は第１水平走行制限機能を説明するための図である。図２１には、ガイド部材４００を走行台車４１０の一方の側部４１３側から見た様子が模式的に示されている。図２１では走行台車４１０に搭載されている回転ドラム３１０等の記載は省略されている。
図２１に示されるように、ガイド部材４００の側部４１３側の側面４０１の第１水平方向ＤＲ１の両端部のそれぞれには、ストッパ８１が設けられている。そして、各ストッパ８１の近傍には、第１水平方向ＤＲ１に沿って並ぶセンサスイッチ８７１，８７２から成るセンサスイッチペア８７３が位置している。センサスイッチ８７１，８７２は、固定部材８７５によってガイド部材４００に固定されている。
走行台車４１０の側部４１３の上端部には、センサスイッチ８７１，８７２をオン状態にするための細長い板状のスイッチオン部材４１５が設けられている。スイッチオン部材４１５は第１水平方向ＤＲ１に沿って延びている。スイッチオン部材４１５の第１水平方向ＤＲ１の各端部４１５ａはガイド部材４００側に傾斜している。そして、スイッチオン部材４１５において、両端部４１５ａ以外の部分４１５ｂは平坦となっている。以後、各端部４１５ａを「傾斜端部４１５ａ」と呼ぶ。また、スイッチオン部材４１５の両端の傾斜端部４１５ａ以外の部分４１５ｂを「平坦部４１５ｂ」と呼ぶ。
センサスイッチ８７１，８７２のそれぞれは、スイッチオン部材４１５が当たることによってオン状態となる。図２２はオン状態のセンサスイッチ８７１を示す図である。図２３はオフ状態のセンサスイッチ８７１を示す図である。センサスイッチ８７１には可動部８７１ａが設けられている。可動部８７１ａがスイッチオン部材４１５に当たって回動することによって、センサスイッチ８７１がオン状態となる。センサスイッチ８７２も同様であり、センサスイッチ８７２には可動部８７２ａが設けられている。可動部８７２ａがスイッチオン部材４１５に当たって回動することによって、センサスイッチ８７２がオン状態となる。
図２４〜２６は、図２１に示される走行台車４１０が、ガイド部材４００の端部に向かって移動していく様子を示す図である。
走行台車４１０が第１水平方向ＤＲ１に沿って走行し、ガイド部材４００の端部に近づくと、図２４に示されるように、スイッチオン部材４１５は、センサスイッチ８７１，８７２のうち、まずセンサスイッチ８７１に当たる。スイッチオン部材４１５では、まず、傾斜端部４１５ａがセンサスイッチ８７１の可動部８７１ａに当たり、その後、平坦部４１５ｂが可動部８７１ａに当たる。スイッチオン部材４１５がセンサスイッチ８７１に当たると、スイッチオン部材４１５はセンサスイッチ８７１の可動部８７１ａに常に当たりながら、走行台車４１０の走行にともなって、もう一つのセンサスイッチ８７２に近づいていく。センサスイッチ８７１の可動部８７１ａは、スイッチオン部材４１５がセンサスイッチ８７２に向かうにつれて徐々に回動し、可動部８７１ａが傾斜端部４１５ａに当たった後、平坦部４１５ｂに当たるまでにセンサスイッチ８７１はオン状態となる。
センサスイッチ８７１がオン状態となると、第１水平アシスト力に反発力が加えられる。本例では、センサスイッチ８７２に向かう走行台車４１０についての、センサスイッチ８７１がオン状態になった位置からの侵入距離（進行距離）に応じた反発力が第１水平アシスト力に加えられる。制御装置６は、走行台車４１０についての、センサスイッチ８７１がオン状態になった位置からの侵入距離に応じた反発力が第１水平アシスト力に加えられるように、第１水平モータ１４０をトルク制御する。
例えば、図２４に示される二点鎖線８８０が、センサスイッチ８７１がオン状態になったときの、走行台車４１０の第１水平方向ＤＲ１の中心位置とする。また、図２４に示される一点鎖線８８１が、図２４に示される走行台車４１０の第１水平方向ＤＲ１の中心位置とする。このとき、図２４に示される走行台車４１０についての、センサスイッチ８７１がオン状態になった位置からの侵入距離は、図２４に示される距離Ｄとなる。
第１水平アシスト力に加えられる反発力は、バネの弾性力に似た力である。反発力は、侵入距離が大きいほど大きくなる。反発力の大きさをＦｒとし、侵入距離をＤとすると、Ｆｒは以下の式（７）で表される。式（７）中のＫｒは定数である。
Figure 0006837768
ここで、センサスイッチ８７１は、走行台車４１０が所定位置にきたときにオン状態となることから、センサスイッチ８７１は、走行台車４１０が所定位置にきたことを検出するセンサであると言える。よって、走行台車４１０が所定位置にきたことをセンサスイッチ８７１が検出すると、制御装置６は、当該所定位置からの走行台車４１０の侵入距離に応じた反発力が第１水平アシスト力に加えられるように第１水平モータ１４０をトルク制御すると言える。以後、当該所定位置を「第１所定位置」と呼ぶ。
また、回転ドラム３１０等を含む第１移動機構３は、走行台車４１０とともに第１水平方向ＤＲ１に移動することから、センサスイッチ８７１は、第１移動機構３が第１所定位置にきたことを検出するセンサであるともいえる。そして、第１移動機構３が第１所定位置にきたことをセンサスイッチ８７１が検出すると、制御装置６は、当該第１所定位置からの第１移動機構３の侵入距離に応じた反発力が第１水平アシスト力に加えられるように第１水平モータ１４０をトルク制御するとも言える。
このように、制御装置６は、第１移動機構３の第１所定位置からの侵入距離に応じた反発力が第１水平アシスト力に加えられるように第１水平モータ１４０をトルク制御する。そのため、操作者１００は、第１移動機構３が第１所定位置よりも先に侵入したことをハンドル２００にかかる抵抗力として認識することができる。よって、第１移動機構３が、第１所定位置よりも先に大きく侵入することを抑制することができる。その結果、第１移動機構３及び走行台車４１０等が行き過ぎて、ガイド部材５００に衝突することを抑制することができる。
センサスイッチ８７１がオン状態になった後、走行台車４１０がセンサスイッチ８７２の方へ走行すると、図２５に示されるように、スイッチオン部材４１５がセンサスイッチ８７２に当たり、センサスイッチ８７１と同様にセンサスイッチ８７２がオン状態となる。
センサスイッチ８７２がオン状態になると、動作モードが上述のシステム停止状態となる。これにより、回転モータ２１０、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０の動作が停止し、回転モータブレーキ２１３ｃ、鉛直モータブレーキ１３０ａ、第１水平モータブレーキ１４０ａ及び第２水平モータブレーキ１５０ａが動作する。
ここで、センサスイッチ８７１と同様に、センサスイッチ８７２は、第１移動機構３が、第１所定位置よりも先の第２所定位置にきたことを検出するセンサであると言える。したがって、センサスイッチ８７２が、第１移動機構３が第２所定位置にきたことを検出すると、制御装置６は、回転モータ２１０、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０の動作を停止すると言える。
このように、センサスイッチ８７２が、第１移動機構３が、第１所定位置より先の第２所定位置にきたことを検出すると、回転モータ２１０、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０の動作が停止することから、第１移動機構３が第１所定位置より先に大きく進入することを確実に防止することができる。
センサスイッチ８７２がオン状態になった後、第１水平モータブレーキ１４０ａの故障等により、走行台車４１０がさらに進んだとしても、図２６に示されるように、ストッパ８１によって走行台車４１０の走行が停止する。
なお、図２１，２４〜２６には、ガイド部材４００の一方の端部での様子が示されているが、ガイド部材４００の他方の端部にも、ストッパ８１、センサスイッチ８７１，８７２及び固定部材８７５が存在する。そして、スイッチオン部材４１５のもう一方の傾斜端部４１５ａでセンサスイッチ８７１，８７２がオン状態にされる。よって、ガイド部材４００の他方の端部に向かう走行台車４１０の走行が、当該他方の端部で確実に停止される。
＜第２水平走行制限機能＞
ハンドリングシステム１では、ストッパ８０以外にも、第２水平方向ＤＲ２に沿って第２移動機構４がガイド部材５００の端まで移動しすぎないように第２移動機構４の走行を制限する第２水平走行制限機能が設けられている。第２水平走行制限機能は第１水平走行制限機能と似たような機能である。
図２７は第２水平走行制限機能を説明するための図である。図２７には、一対のガイド部材５００のうち、制御装置６側のガイド部材５００を内側から見た様子が示されている。図２７では制御装置６等の記載は省略されている。
図２７に示されるように、ガイド部材４００の制御装置６側の端部の下方には、２つのセンサスイッチペア８８３が設けられている。２つのセンサスイッチペア８８３は第２水平方向ＤＲ２に沿って並んでいる。各センサスイッチペア８８３は、センサスイッチ８７１，８７２と同様の構成を有するセンサスイッチ８８１，８８２で構成されている。センサスイッチ８８１，８８２は、第２水平方向ＤＲ２に沿って並んでいる。各センサスイッチペア８８３は固定部材８８４に固定されている。固定部材８８４は、ガイド部材４００の端部の下面に取り付けられている。２つのセンサスイッチペア８８３は、ガイド部材４００の走行に伴って第２水平方向ＤＲ２に沿って移動する。
ガイド部材５００の一方の端部には、当該一方の端部側のセンサスイッチペア８８３のセンサスイッチ８８１，８８２をオン状態にするための細長い板状のスイッチオン部材８８５が設けられている。ガイド部材５００の他方の端部にも、当該他方の端部側のセンサスイッチペア８８３のセンサスイッチ８８１，８８２をオン状態にするための細長い板状のスイッチオン部材８８５が設けられている。
スイッチオン部材８８５は第２水平方向ＤＲ２に沿って延びている。スイッチオン部材８８５の内側の端部８８５ａはガイド部材５００側に傾斜している。以後、この端部８８５ａを「傾斜端部８８５ａ」と呼ぶ。スイッチオン部材８８５では、傾斜端部８８５ａ以外は平坦となっている。スイッチオン部材８８５の傾斜端部８８５ａ以外の部分を「平坦部８８５ｂ」と呼ぶ。
ガイド部材５００の一方の端部側のセンサスイッチペア８８３のセンサスイッチ８８１，８８２のそれぞれは、当該一方の端部側のスイッチオン部材８８５に当たることによってオン状態となる。同様に、ガイド部材５００の他方の端部側のセンサスイッチペア８８３のセンサスイッチ８８１，８８２のそれぞれは、当該他方の端部側のスイッチオン部材８８５に当たることによってオン状態となる。センサスイッチ８８１，８８２がオン状態になる様子は、センサスイッチ８７１，８７２がオン状態になる様子と同様である。
図２８〜３０は、図２７に示されるガイド部材４００が、ガイド部材５００の一方の端部に向かって移動していく様子を示す図である。
ガイド部材４００が第２水平方向ＤＲ２に沿って走行し、ガイド部材５００の一方の端部に近づくと、図２８に示されるように、当該一方の端部側のセンサスイッチ８８１，８８２のうち、まずセンサスイッチ８８１が、当該一方の端部側のスイッチオン部材８８５に当たる。そして、センサスイッチ８７１とスイッチオン部材４１５との関係と同様に、センサスイッチ８８１の可動部８８１ａが、スイッチオン部材８８５に当たることによって回動し、センサスイッチ８８１がオン状態となる。
センサスイッチ８８１がオン状態になると、第２水平アシスト力に反発力が加えられる。本例では、スイッチオン部材８８５に向かうガイド部材４００についての、センサスイッチ８８１がオン状態になった位置からの侵入距離（進行距離）に応じた反発力が第２水平アシスト力に加えられる。制御装置６は、ガイド部材４００についての、センサスイッチ８８１がオン状態になった位置からの侵入距離に応じた反発力が第２水平アシスト力に加えられるように、第２水平モータ１５０をトルク制御する。この反発力は、上述の第１水平アシスト力に加えられる反発力と同様である。
ここで、センサスイッチ８８１は、ガイド部材４００を含む第２移動機構４が所定位置にきたときにオン状態となることから、センサスイッチ８８１は、第２移動機構４が所定位置にきたことを検出するセンサであると言える。よって、第２移動機構４が所定位置にきたことをセンサスイッチ８８１が検出すると、制御装置６は、当該所定位置からの第２移動機構４の侵入距離に応じた反発力が第２水平アシスト力に加えられるように第２水平モータ１５０をトルク制御すると言える。以後、当該所定位置を「第３所定位置」と呼ぶ。
このように、制御装置６は、第２移動機構４の第３所定位置からの侵入距離に応じた反発力が第２水平アシスト力に加えられるように第２水平モータ１５０をトルク制御する。したがって、操作者１００は、第２移動機構４が第３所定位置よりも先に侵入したことをハンドル２００にかかる抵抗力として認識することができる。よって、第２移動機構４が、第３所定位置よりも先に大きく侵入することを抑制することができる。その結果、第２移動機構４が行き過ぎて、ガイド部材５００から落下することを防止することができる。
センサスイッチ８８１がオン状態になった後、ガイド部材４００がさらに走行すると、図２９に示されるように、センサスイッチ８８２がスイッチオン部材８８５に当たり、その可動部８８２ａが回動してセンサスイッチ８８２がオン状態となる。
センサスイッチ８８２がオン状態になると、動作モードがシステム停止状態となる。これにより、回転モータ２１０、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０の動作が停止し、回転モータブレーキ２１３ｃ、鉛直モータブレーキ１３０ａ、第１水平モータブレーキ１４０ａ及び第２水平モータブレーキ１５０ａが動作する。
ここで、センサスイッチ８８２は、第２移動機構４が、第３所定位置よりも先の第４所定位置にきたことを検出するセンサであると言える。したがって、センサスイッチ８８２が、第２移動機構４が第４所定位置にきたことを検出すると、制御装置６は、回転モータ２１０、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０の動作を停止すると言える。
このように、センサスイッチ８８２が、第２移動機構４が第３所定位置よりも先の第４所定値にきたことを検出すると、回転モータ２１０、鉛直モータ１３０、第１水平モータ１４０及び第２水平モータ１５０の動作が停止することから、第２移動機構４が第３所定位置より先に大きく進入することを確実に抑制することができる。
センサスイッチ８８２がオン状態になった後、第２水平モータブレーキ１５０ａの故障等により、ガイド部材４００がさらに進んだとしても、図３０に示されるように、ガイド部材４００とともに走行する脱線防止部材５２０がストッパ８０に当たる。よって、ガイド部材４００の走行が停止する。
なお、ガイド部材４００が、ガイド部材５００の他方の端部に向けて走行する場合にも、同様に、当該他方の端部に位置するスイッチオン部材８８５が、当該他方の端部側のセンサスイッチ８８１，８８２をオン状態にする。よって、ガイド部材５００の他方の端部に向かうガイド部材４００が、当該他方の端部で確実に停止する。
＜変形例＞
制御装置６は、上記の増幅率Ｋｔ，Ｋｖ，Ｋｈ１，Ｋｈ２を、操作対象のワーク１０の質量に応じて増加させてよい。例えば、ワーク１０の質量が小さく、増幅率Ｋｔ，Ｋｖ，Ｋｈ１，Ｋｈ２が大きい場合には、操作者１００がハンドル２００に対して少し力を加えただけでワーク１０が大きく操作されることから、操作者１００はワーク１０を操作しにくくなる。一方で、ワーク１０の質量が大きく、増幅率Ｋｔ，Ｋｖ，Ｋｈ１，Ｋｈ２が小さい場合には、操作者１００は、ワーク１０を操作するために、ハンドル２００に対して大きな力を加える必要があり、操作者１００はワーク１０を操作しにくくなる。増幅率Ｋｔ，Ｋｖ，Ｋｈ１，Ｋｈ２が、操作対象のワーク１０の質量に応じて増加することによって、操作者１００はワーク１０を操作しやすくなる。制御装置６は、例えば、操作機構２の一対の力センサ２５１での検出結果と、鉛直モータ１３０の回転速度とに基づいて、操作機構２が保持するワークの質量を推定することができる。制御装置６は、一対の力センサ２５１での検出結果と鉛直モータ１３０の回転速度とに基づいて、操作機構２がワーク１０を持ち上げるときに必要な力を求める。そして、制御装置６は、求めた力に基づいてワーク１０の質量を推定する。なお、鉛直モータ１３０の回転速度は、エンコーダを設けることによって得ることができる。
また上記の例では、操作機構２を鉛直方向ＤＲ３に沿って移動させる第１移動機構３は、ワイヤ３００及び回転ドラム３１０等で構成されていたが、第１移動機構３の構成は他の構成であってもよい。例えば、第１移動機構３は直動アクチュエータであってよい。
また、上記の例では、操作機構２及びワーク１０は、第１水平方向ＤＲ１及び第２水平方向ＤＲ２に沿って移動できるのではなく、鉛直方向ＤＲ３の周りに旋回できるようにしてもよい。図３１はこの場合のハンドリングシステム１の一例を模式的に示す図である。
図３１の例では、第１移動機構３は直動アクチュエータで構成されている。また、第４移動機構３０は、ワーク１０を保持する操作機構２を、鉛直方向ＤＲ３の周りに旋回させることが可能である。言い換えれば、第４移動機構３０は、ワーク１０を保持する操作機構２を、水平面に沿った周方向ＤＲ４に沿って移動させることが可能である。また第５移動機構４０は、操作機構２を、周方向ＤＲ４の半径方向ＤＲ５に沿って移動させることが可能である。第５移動機構４０は例えば直動アクチュエータである。周方向ＤＲ４及び半径方向ＤＲ５はともに水平面に沿った方向である。第４移動機構３０は、操作機構２、第１移動機構３及び第５移動機構４０を一緒に旋回させる。図３１に示されるハンドリングシステム１では、操作機構２において、操作力検出センサ２５０の代わりに６軸力覚センサを採用する。６軸力覚センサによって、ハンドル２００に加わる回転操作力及び鉛直操作力だけではなく、ハンドル２００に加わる周方向ＤＲ４の操作力と、ハンドル２００に加わる半径方向ＤＲ５の操作力を検出することができる。
以上のように、ハンドリングシステム１は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。また、上述した各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
１ ハンドリングシステム
２ 操作機構
３ 第１移動機構
４ 第２移動機構
５ 第３移動機構
６ 制御装置
７ 変位センサ
１０ 物品
３０ 第４移動機構
４０ 第５移動機構
１３０，１４０，１５０，２１０ サーボモータ
１３０ａ 鉛直モータブレーキ
１４０ａ 第１水平モータブレーキ
１５０ａ 第２水平モータブレーキ
１３７ タイミングベルト
２００ ハンドル
２０１ グリップ
２１３ｃ 回転モータブレーキ
２２０ 保持機構
２３０ 平行リンク機構
２５１ 力センサ
２６０ 把持状態検出センサ
３００ ワイヤ
３１０ 回転ドラム
３２０ ボールスプライン
３５１，３５２ 滑車
８１０ 回転ドラムブレーキ
８７１，８７２ センサスイッチ

Claims (24)

  1. 物品を操作するハンドリングシステムであって、
    操作者によって操作され、前記物品を保持する操作機構と、
    前記操作機構を鉛直方向に沿って移動させる第１移動機構と、
    前記第１移動機構を駆動する第１サーボモータと
    を備え、
    前記第１移動機構は、
    前記操作機構に一端が接続された索状物と、
    前記索状物の巻き上げ及び巻き下げを行う回転ドラムと
    を有し、
    前記第１サーボモータは、前記回転ドラムの回転を制御し、
    前記操作機構は、
    前記操作者の一方の手及び他方の手でそれぞれ持たれる第１及び第２グリップを有する、前記物品を操作するためのハンドルと、
    前記第１グリップにかかる力を検出する第１センサと、
    前記第２グリップにかかる力を検出する第２センサと
    を有し、
    水平面に沿った第１方向に沿って前記第１移動機構を移動させることによって、前記第１移動機構とそれに接続された前記操作機構とを一緒に前記第１方向に沿って移動させる第２移動機構と、
    前記第２移動機構を駆動する第２サーボモータと、
    前記ハンドルにかかる、前記第１方向の第２操作力を検出する第３センサと、
    前記第１及び第２サーボモータをトルク制御する制御装置と
    をさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第１及び第２センサでの検出結果に基づいて、前記ハンドルにかかる前記鉛直方向の第１操作力を求め、求めた当該第１操作力に応じた、当該第１操作力をアシストする第１アシスト力が発生するように前記第１サーボモータをトルク制御する第１トルク制御と、
    前記第３センサで検出される前記第２操作力に応じた、当該第２操作力をアシストする第２アシスト力が発生するように前記第２サーボモータをトルク制御する第２トルク制御と
    を行い、
    前記索状物の傾きによる変位は、前記第２操作力に応じて変化し、
    前記第３センサは、前記索状物の傾きによる変位を検出することによって、前記第２操作力を間接的に検出する、ハンドリングシステム。
  2. 請求項１に記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１センサの自由端には、前記第１グリップだけが取り付けられ、
    前記第２センサの自由端には、前記第２グリップだけが取り付けられる、ハンドリングシステム。
  3. 請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記操作機構は、前記物品を保持する保持機構を有し、
    前記保持機構では、当該保持機構が前記物品を保持すると、当該物品が当該保持機構から落下することを防止する落下防止機能が、当該物品の自重により働く、ハンドリングシステム。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記ハンドリングシステムの動作モードには、
    前記制御装置が、前記第１及び第２トルク制御を行うトルク制御モードと、
    前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１及び第２サーボモータを制御する保持制御モードと
    が含まれ、
    前記ハンドルが把持されている把持状態と、前記ハンドルが把持されていない非把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定し、
    前記第４センサが前記把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定する、ハンドリングシステム。
  5. 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１及び第２サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１及び第２ブレーキを備え、
    前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、
    前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、
    前記ハンドリングシステムの動作モードには、
    前記制御装置が、前記第１及び第２トルク制御を行うトルク制御モードと、
    前記制御装置が、前記第１及び第２サーボモータを駆動しないシステム停止状態と
    が含まれ、
    第１段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第１把持状態と、前記第１段階の把持力よりも大きい第２段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第２把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定し、
    前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する、ハンドリングシステム。
  6. 請求項４に記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１及び第２サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１及び第２ブレーキを備え、
    前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、
    前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、
    前記ハンドリングシステムの動作モードには、前記制御装置が、前記第１及び第２サーボモータを駆動しないシステム停止状態が含まれ、
    前記第４センサは、第１段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第１把持状態と、前記第１段階の把持力よりも大きい第２段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第２把持状態とを検出し、
    前記制御装置は、
    前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定し、
    前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する、ハンドリングシステム。
  7. 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記操作機構は、前記鉛直方向に垂直な方向の周りに前記操作機構の姿勢を回転させる第３サーボモータをさらに有し、
    前記制御装置は、前記第１及び第２センサでの前記検出結果に基づいて、前記ハンドルにかかる、前記鉛直方向に垂直な方向の周りの回転操作力を求め、求めた当該回転操作力に応じた、当該回転操作力をアシストするアシスト回転力が発生するように前記第３サーボモータをトルク制御する第３トルク制御を行う、ハンドリングシステム。
  8. 請求項７に記載のハンドリングシステムであって、
    前記ハンドリングシステムの動作モードには、
    前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行うトルク制御モードと、
    前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードと
    が含まれ、
    前記ハンドルが把持されている把持状態と、前記ハンドルが把持されていない非把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定し、
    前記第４センサが前記把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定する、ハンドリングシステム。
  9. 請求項７に記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１乃至第３サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１乃至第３ブレーキを備え、
    前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、
    前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、
    前記第３サーボモータが駆動されないとき、前記第３ブレーキが働き、
    前記ハンドリングシステムの動作モードには、
    前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行うトルク制御モードと、
    前記制御装置が、前記第１乃至第３サーボモータを駆動しないシステム停止状態と
    が含まれ、
    第１段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第１把持状態と、前記第１段階の把持力よりも大きい第２段階の把持力で前記ハンドルが把持されている第２把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記トルク制御モードに設定し、
    前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する、ハンドリングシステム。
  10. 請求項９に記載のハンドリングシステムであって、
    前記動作モードには、前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードが含まれ、
    前記第４センサは、前記ハンドルが把持されていない非把持状態を検出し、
    前記制御装置は、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定する、ハンドリングシステム。
  11. 請求項７に記載のハンドリングシステムであって、
    前記ハンドリングシステムの動作モードには、
    前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行う第１トルク制御モードと、
    前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードと
    が含まれ、
    前記第１及び第２グリップの両方が把持されている第１把持状態と、前記第１及び第２グリップのいずれも把持されていない非把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第１トルク制御モードに設定し、
    前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定する、ハンドリングシステム。
  12. 請求項７に記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１乃至第３サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１乃至第３ブレーキを備え、
    前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、
    前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、
    前記第３サーボモータが駆動されないとき、前記第３ブレーキが働き、
    前記ハンドリングシステムの動作モードには、
    前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行う第１トルク制御モードと、
    前記制御装置が、前記第１乃至第３サーボモータを駆動しないシステム停止状態と
    が含まれ、
    前記第１及び第２グリップの両方が第１段階の把持力で把持されている第１把持状態と、前記第１及び第２グリップの少なくとも一方が、前記第１段階の把持力より大きい第２段階の把持力で把持されている第２把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第１トルク制御モードに設定し、
    前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する、ハンドリングシステム。
  13. 請求項１２に記載のハンドリングシステムであって、
    前記動作モードには、前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードが含まれ、
    前記第４センサは、前記第１及び第２グリップのいずれも把持されていない非把持状態を検出し、
    前記制御装置は、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定する、ハンドリングシステム。
  14. 請求項７、請求項８及び請求項１１のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１方向に沿って移動する前記第１移動機構が第１所定位置にきたことを検出する第５センサをさらに備え、
    前記第５センサが、前記第１方向に沿って移動する前記第１移動機構が前記第１所定位置にきたことを検出すると、前記制御装置は、前記第１所定位置からの前記第１移動機構の進入距離に応じた反発力が前記第２アシスト力に加えられるように前記第２サーボモータをトルク制御する、ハンドリングシステム。

  15. 請求項１４に記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１乃至第３サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１乃至第３ブレーキを備え、
    前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、
    前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、
    前記第３サーボモータが駆動されないとき、前記第３ブレーキが働き、
    前記第１方向に沿って移動する前記第１移動機構が、前記第１所定位置よりも先の第２所定位置にきたことを検出する第６センサをさらに備え、
    前記第６センサが、前記第１方向に沿って移動する前記第１移動機構が前記第２所定位置にきたことを検出すると、前記制御装置は、前記第１乃至第３サーボモータの駆動を停止する、ハンドリングシステム。
  16. 請求項１乃至請求項１５のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１移動機構はボールスプラインを有し、
    前記回転ドラムは、前記ボールスプラインの外筒に取り付けられ、当該ボールスプラインのスプライン軸を回転軸として回転可能である、ハンドリングシステム。
  17. 請求項１乃至請求項１６のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１移動機構は、
    前記索状物の垂下部分を前記鉛直方向に案内する第１滑車と、
    前記第１滑車とは反対側から前記鉛直方向に前記垂下部分を案内する第２滑車と
    を有する、ハンドリングシステム。
  18. 請求項１乃至請求項１７のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１サーボモータの回転力を前記回転ドラムに伝達するタイミングベルトと、
    前記回転ドラムの回転にブレーキをかけることが可能な第４ブレーキと
    をさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記タイミングベルトが破断したか否かを判定し、
    前記タイミングベルトが破断したと判定したとき、前記第４ブレーキを動作させる、ハンドリングシステム。
  19. 物品を操作するハンドリングシステムであって、
    操作者によって操作され、前記物品を保持する操作機構と、
    前記操作機構を鉛直方向に沿って移動させる第１移動機構と、
    前記第１移動機構を駆動する第１サーボモータと
    を備え、
    前記操作機構は、
    前記操作者の一方の手及び他方の手でそれぞれ持たれる第１及び第２グリップを有する、前記物品を操作するためのハンドルと、
    前記第１グリップにかかる力を検出する第１センサと、
    前記第２グリップにかかる力を検出する第２センサと、
    前記鉛直方向に垂直な方向の周りに前記操作機構の姿勢を回転させる第２サーボモータと
    を有し、
    前記第１及び第２サーボモータをトルク制御する制御装置をさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第１及び第２センサでの検出結果に基づいて、前記ハンドルにかかる前記鉛直方向の第１操作力を求め、求めた当該第１操作力に応じた、当該第１操作力をアシストする第１アシスト力が発生するように前記第１サーボモータをトルク制御する第１トルク制御と、
    前記第１及び第２センサでの前記検出結果に基づいて、前記ハンドルにかかる、前記鉛直方向に垂直な方向の周りの回転操作力を求め、求めた当該回転操作力に応じた、当該回転操作力をアシストするアシスト回転力が発生するように前記第２サーボモータをトルク制御する第２トルク制御と
    を行い、
    前記操作機構は、
    上側リンク、下側リンク及び２つの左右側リンクを有する平行リンク機構と、
    前記下側リンクに固定された、前記物品を保持する保持機構と
    を有し、
    前記第２サーボモータの回転中心は、前記保持機構で保持されている前記物品よりも上方に位置し、
    前記ハンドルと前記上側リンクとは一体化されており、
    前記第２サーボモータは、前記ハンドル及び前記上側リンクを、前記第２サーボモータの回転軸の周りに回転させる、ハンドリングシステム。
  20. 物品を操作するハンドリングシステムであって、
    操作者によって操作され、前記物品を保持する操作機構と、
    前記操作機構を鉛直方向に沿って移動させる第１移動機構と、
    前記第１移動機構を駆動する第１サーボモータと
    を備え、
    前記操作機構は、
    前記操作者の一方の手及び他方の手でそれぞれ持たれる第１及び第２グリップを有する、前記物品を操作するためのハンドルと、
    前記第１グリップにかかる力を検出する第１センサと、
    前記第２グリップにかかる力を検出する第２センサと、
    前記鉛直方向に垂直な方向の周りに前記操作機構の姿勢を回転させる第２サーボモータと
    を有し、
    前記第１及び第２サーボモータをトルク制御する制御装置をさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第１及び第２センサでの検出結果に基づいて、前記ハンドルにかかる前記鉛直方向の第１操作力を求め、求めた当該第１操作力に応じた、当該第１操作力をアシストする第１アシスト力が発生するように前記第１サーボモータをトルク制御する第１トルク制御と、
    前記第１及び第２センサでの前記検出結果に基づいて、前記ハンドルにかかる、前記鉛直方向に垂直な方向の周りの回転操作力を求め、求めた当該回転操作力に応じた、当該回転操作力をアシストするアシスト回転力が発生するように前記第２サーボモータをトルク制御する第２トルク制御と
    を行い、
    水平面に沿った第１方向に沿って前記第１移動機構を移動させることによって、前記第１移動機構とそれに接続された前記操作機構とを一緒に前記第１方向に沿って移動させる第２移動機構と、
    前記第２移動機構を駆動する第３サーボモータと、
    前記ハンドルにかかる、前記第１方向に沿った第２操作力を検出する第３センサと
    を
    さらに備え、
    前記制御装置は、前記第３センサで検出される前記第２操作力に応じた、当該第２操作力をアシストする第２アシスト力が発生するように前記第３サーボモータをトルク制御する第３トルク制御を行い、
    前記ハンドリングシステムの動作モードには、
    前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御を行う第１トルク制御モードと、
    前記制御装置が、前記第１乃至第３トルク制御のうち前記第３トルク制御だけを行い、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢とが保持されるように、前記第１及び第２サーボモータを制御する第２トルク制御モードと
    が含まれ、
    前記第１及び第２グリップの両方が把持されている第１把持状態と、前記第１及び第２グリップのうちの一方だけが把持されている第２把持状態とを検出する第４センサをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第４センサが前記第１把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第１トルク制御モードに設定し、
    前記第４センサが前記第２把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記第２トルク制御モードに設定する、ハンドリングシステム。
  21. 請求項２０に記載のハンドリングシステムであって、
    前記動作モードには、
    前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードが含まれ、
    前記第４センサは、前記第１及び第２グリップのいずれも把持されていない非把持状態を検出し、
    前記制御装置は、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定する、ハンドリングシステム。
  22. 請求項２０に記載のハンドリングシステムであって、
    前記第１乃至第３サーボモータにそれぞれブレーキをかけることが可能な第１乃至第３ブレーキを備え、
    前記第１サーボモータが駆動されないとき、前記第１ブレーキが働き、
    前記第２サーボモータが駆動されないとき、前記第２ブレーキが働き、
    前記第３サーボモータが駆動されないとき、前記第３ブレーキが働き、
    前記動作モードには、前記制御装置が、前記第１乃至第３サーボモータを駆動しないシステム停止状態が含まれ、
    前記第１把持状態では、前記第１及び第２グリップの両方が第１段階の把持力で把持され、
    前記第２把持状態では、前記第１及び第２グリップの一方だけが前記第１段階の把持力で把持され、
    前記第４センサは、前記第１及び第２グリップの少なくとも一方が、前記第１段階の把持力より大きい第２段階の把持力で把持されている第３把持状態を検出し、
    前記制御装置は、前記第４センサが前記第３把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記システム停止状態に設定する、ハンドリングシステム。
  23. 請求項２２に記載のハンドリングシステムであって、
    前記動作モードには、前記制御装置が、前記鉛直方向での前記操作機構の位置と、前記鉛直方向に垂直な方向の周りでの前記操作機構の前記姿勢と、前記第１方向での前記第１移動機構の位置とが保持されるように、前記第１乃至第３サーボモータを制御する保持制御モードが含まれ、
    前記第４センサは、前記第１及び第２グリップのいずれも把持されていない非把持状態を検出し、
    前記制御装置は、前記第４センサが前記非把持状態を検出する場合には、前記動作モードを前記保持制御モードに設定する、ハンドリングシステム。
  24. 請求項１乃至請求項１８と請求項２０乃至２３のいずれか一つに記載のハンドリングシステムであって、
    前記水平面に沿った、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って、前記第１及び第２移動機構を一緒に移動させる第３移動機構と、
    前記第３移動機構を駆動する第４サーボモータと、
    前記ハンドルにかかる、前記第２方向の第３操作力を検出する第７センサと
    をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第７センサで検出される前記第３操作力に応じた、当該第３操作力をアシストする第３アシスト力が発生するように前記第４サーボモータをトルク制御する、ハンドリングシステム。
JP2016143380A 2016-07-21 2016-07-21 ハンドリングシステム Active JP6837768B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016143380A JP6837768B2 (ja) 2016-07-21 2016-07-21 ハンドリングシステム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016143380A JP6837768B2 (ja) 2016-07-21 2016-07-21 ハンドリングシステム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018012587A JP2018012587A (ja) 2018-01-25
JP6837768B2 true JP6837768B2 (ja) 2021-03-03

Family

ID=61019284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016143380A Active JP6837768B2 (ja) 2016-07-21 2016-07-21 ハンドリングシステム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6837768B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7061958B2 (ja) * 2018-12-13 2022-05-02 株式会社クボタ アシスト器具
CN114161453B (zh) * 2021-12-30 2024-05-10 上海钛米机器人股份有限公司 基于双手柄的机器人控制方法、装置、系统和电子设备
CN114161427B (zh) * 2021-12-30 2024-06-07 上海钛米机器人股份有限公司 基于弹性手柄的机器人控制方法、装置、系统和电子设备
JP7830206B2 (ja) * 2022-04-14 2026-03-16 株式会社アイセイ 搬送装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5316135Y2 (ja) * 1972-12-23 1978-04-27
JPH0819577A (ja) * 1994-07-08 1996-01-23 Fujitsu Ltd 介助装置
JP2816936B2 (ja) * 1994-07-29 1998-10-27 本田技研工業株式会社 タイヤ移載装置
JPH1095590A (ja) * 1996-08-02 1998-04-14 Nkk Corp 荷吊下げ装置
JP2002334625A (ja) * 2001-05-09 2002-11-22 Yaskawa Electric Corp ３ポジションデッドマンスイッチ
JP2003081599A (ja) * 2001-09-14 2003-03-19 Toyoda Mach Works Ltd パワーアシスト装置
US20070063173A1 (en) * 2005-07-06 2007-03-22 International Engine Intellectual Property Company, Llc Ergonomic hoist and method
JP2008073824A (ja) * 2006-09-25 2008-04-03 Nachi Fujikoshi Corp 産業用ロボットのハンド装置
JP2010142895A (ja) * 2008-12-18 2010-07-01 Toyota Motor Corp 旋回関節機構及びその制御方法
JP5446574B2 (ja) * 2009-08-13 2014-03-19 株式会社Ｉｈｉ ロボットの操作方法及びロボット操作用デバイス
JP2012228736A (ja) * 2011-04-25 2012-11-22 Kobe Steel Ltd オフライン教示データ作成方法、及びオフライン教示データ作成システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018012587A (ja) 2018-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6837768B2 (ja) ハンドリングシステム
US20150367510A1 (en) Multi-joint robot having function for repositioning arm
US9085308B2 (en) Passively actuated braking system
CN103083159B (zh) 电动减重训练架
CN104755373A (zh) 搬送装置以及飞行器的控制方法
KR20120079635A (ko) 호이스트 장치 및 그 제어 방법
JP2009297810A (ja) マニピュレータの姿勢制御装置および姿勢制御方法
US12214994B2 (en) Brake disc releasing device, turning device, elevator rescue kit and method
JP2013101593A (ja) 車輪型ロボット
JP4635692B2 (ja) 車両装置及びその制御方法
JP2010228879A (ja) エレベータ用調速機
JP6525363B2 (ja) エレベータ制動装置
JP6123907B2 (ja) 手押し車
JP2017169861A (ja) アシスト装置及びアシスト方法
CN205222328U (zh) 运行间隙封闭装置
US10787082B2 (en) Wheel suspension of an electrical drive for supporting a manual movement impulse
JP5242359B2 (ja) 旋回駆動制御装置
EP1666400A2 (en) Apparatus for lifting and moving objects
CN119177766A (zh) 一种立体空间的作业系统
KR20130107495A (ko) 경사면 이동에 적합한 전동 실버카
KR101491363B1 (ko) 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇
CN206901522U (zh) 电梯升降安全防护系统
JP2020023032A (ja) 協働ロボット
CN108454753A (zh) 电动代步车
EP2682326A1 (en) Passenger conveyance device, method for controlling the speed of a passenger conveyance device and control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190416

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200310

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200908

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210112

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210210

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6837768

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250