JPH0422944Y2

JPH0422944Y2 -

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Publication number: JPH0422944Y2
Application number: JP1985118424U
Authority: JP
Priority date: 1985-08-01
Filing date: 1985-08-01
Publication date: 1992-05-27
Also published as: JPS6229283U

Description

【考案の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野本考案は、マニプレータに係り、特にマスタ
ー・スレーブ型のマニプレータに関する。

Ｂ考案の概要この考案は、スレーブの指の開閉動作をマスタ
ーのグリツプで操作するマスター・スレーブ型の
マニプレータにおいて、マスターのグリツプに設けた引き金の握り変化
量を検出する変位センサとスレーブの指の開閉度
を検出する変位センサとの偏差を零とするように
指の開閉動作を制御することにより、小形・軽量にして操作を安全かつ確実にできる
ようにしたものである。

Ｃ従来の技術従来、スレーブの指の開閉動作を制御するに
は、ON−OFF制御またはバイラテラル制御によ
る方法が知られている。ON−OFF制御方法は、
マスターのグリツプに設けられた押釦スイツチに
よつてスレーブの指の開動作および閉動作の指令
を切換え、スレーブの指を駆動するモータの通電
時間を制御するものである。一方、バイラテラル
制御方法は、マスターとスレーブの両方に、それ
ぞれモータ、位置センサおよびトルクセンサ等を
装備して、マスターとスレーブのお互いの位置お
よびトルクを制御するもので、マスター側のトル
クはオペレータへの力フイードバツクとなる。

Ｄ考案が解決しようとする問題点しかしながら、上記ON−OFF制御方法にあつ
ては、マスターおよびスレーブの構造が簡単であ
るという利点を有するものの、位置指令の精度が
悪いという欠点があつた。マスターとスレーブと
は、一般に遠距離を隔てて使用されるため、特に
動作速度が高速である場合には、指の開閉度を正
確に制御することはかなり困難であつた。また、
指でワークを掴む際に、指令の出し過ぎによつて
ワークを損傷させてしまう虞れがあつた。

一方、バイラテラル制御方法にあつては、位置
およびトルクの制御が正確にできるという利点を
有するものの、マスターとスレーブの両方とも構
造が複雑となつて大形化・重量化してしまうとい
う欠点があつた。特に、マスターは、人間の力に
よつて操作するので、できるだけ小形かつ軽量で
あることが望ましい。また、マスターのグリツプ
には、多数の操作スイツチが配置されることにな
り、両手操作となつて作業性が悪いという欠点が
あつた。

Ｅ問題点を解決するための手段かかる従来の問題点を解決するために、本考案
はマスターのグリツプに設けた引き金の握り変化
量を検出する第１変位センサと、スレーブの指の
開閉度を検出する第２変位センサと、第１変位セ
ンサと第２変位センサとの検出信号を比較して偏
差が零となるようにスレーブの指の開閉動作を行
う制御回路とをマニプレータに備えたものであ
る。

Ｆ作用上記構成のマニプレータにおいて、オペレータ
が、グリツプに設けた引き金を握ると、第１変位
センサがその握り変化量を検出する。また、第２
変位センサは、スレーブの指の開閉度を検出して
おり、制御回路は、第１変位センサと第２変位セ
ンサとの各検出信号を比較して偏差が零となるよ
うに指の開閉動作を行う。

Ｇ実施例以下、本考案を図に示す一実施例に基づき詳細
に説明する。

本考案のマニプレータは、例えば図に示すよう
に、マスターのグリツプ１には、引き金２が設け
られている。この引き金２には、ピン３によりリ
ンク４の一端が回動自在に取付けられている。ま
た、リンク４の他端は、グリツプ枠体１ａにピン
５により回動自在に取付けられている。さらに、
リンク４とグリツプ枠体１ａとの間には、引張ば
ね６が設けられており、引き金２は常時戻り方向
（図において左側方向）に引張られている。

一方、ピン５には、戻しばね（図示省略）によ
り常時時計方向に付勢されたつめ歯車７が固着さ
れている。また、引き金２のピン３には、つめ８
の一端が固着されており、つめ８の他端は、ばね
（図示省略）によりつめ歯車７に向つて付勢され、
つめ歯車７と噛合している。つめ歯車７とつめ８
とは、ラチエツト機構をなすものである。

さらに、グリツプ枠体１ａには、つめ歯車７と
噛合するポテンシヨメータ９が取付けられてい
る。ポテンシヨメータ９は、つめ歯車７の回転
量、すなわち引き金２の握り変化量に対応した電
圧を取出す第１変位センサである。また、スレー
ブ１０の指１１の開閉動作を行う駆動源であるモ
ータ１２には、ポテンシヨメータ１３が接続され
ている。このポテンシヨメータ１３は、モータ１
２の回転角度、すなわち指１１の開閉度に対応し
た電圧を取出す第２変位センサである。

マスター側には、モータ１２と相俟つて制御回
路を構成する制御回路本体１４が設けられてお
り、制御回路本体１４は、ポテンシヨメータ９の
検出信号とポテンシヨメータ１３の検出信号とを
比較して偏差が零となるようにモータ１２を駆動
せしめるものである。

また、グリツプ枠体１ａには、ばね付きのロツ
クレバー１５によりつめ歯車７に係合自在のロツ
ク用つめ１６が取付けられている。このロツク用
つめ１６がつめ歯車７に噛合すると、つめ歯車７
の時計方向の回転はロツクされ、反時計方向の回
転のみ可能となるものである。

かかる構成のマニプレータにおいて、ロツクレ
バー１５を操作してロツク用つめ１６とつめ歯車
７との係合を解除したロツク解除状態では、微量
の開閉動作が行われる。すなわち、オペレータ
が、例えば人差し指で引き金２を握る（矢印イの
方向）と、つめ８がつめ歯車７を反時計方向（矢
印ロの方向）へ回転させる。すると、ポテンシヨ
メータ９は、時計方向（矢印ハの方向）に回転
し、その回転角度に対応した電圧を検出する。ま
た、スレーブ１０に設けたポテンシヨメータ１３
は、指１１の開閉度を検出しており、制御回路本
体１４は、ポテンシヨメータ９とポテンシヨメー
タ１３との各検出信号を比較して偏差が零となる
ようにモータ１２を駆動させ、指１１は閉じる方
向に作動する。

さらに、オペレータが引き金２の握りを止める
と、引き金２は引張ばね６の作用によりもとの位
置に戻る（矢印イと反対方向）とともに、つめ歯
車７が戻しばねの作用により時計方向に回転し、
ポテンシヨメータ９は反時計方向に回転して、引
き金２の握り変化量が零であるという信号が制御
回路本体１４に入力される。そして、制御回路本
体１４は、その信号とポテンシヨメータ１３から
の信号とを比較し、モータ１２を指１１が最初に
開いていた状態となるように駆動させる。

一方、ロツクレバー１５を操作してロツク用つ
め１６とつめ歯車７とを係合させたロツク状態で
は、指１１を最大限に閉じた状態にすることが可
能となる。すなわち、オペレータが引き金２を握
ると、つめ歯車７が反時計方向に回転し、ポテン
シヨメータ９は時計方向に回転する。そして、オ
ペレータが引き金２を握るのを止めると、引き金
２は元の位置に戻るが、つめ歯車７は、ロツク用
つめ１６によりロツクされているので前述の如き
ロツク解除状態とは異なり、時計方向に戻し回転
されることなく、握り変化量に対応した回転位置
で止まつている。次に、オペレータが再度引き金
２を握ると、つめ歯車７はさらに反時計方向に回
転し、ポテンシヨメータ９もさらに時計方向に回
転する。この操作を多数回繰返してつめ歯車７を
送込むことにより、ポテンシヨメータ９を最大限
まで作動させることができる。これにより、制御
回路本体１４は、ポテンシヨメータ９とポテンシ
ヨメータ１３との検出信号を比較し偏差が零とな
るようにモータ１２を駆動させ、指１１は最も閉
じた状態となる。

なお、指１１を開くには、ロツク状態を解除
し、つめ８をつめ歯車９との係合を外せば、前述
と同様にしてつめ歯車７は戻しばねの作用により
時計方向に回転し、ポテンシヨメータ９は反時計
方向に回転して、引き金２の握り変化量が零であ
るという信号が制御回路本体１４に入力され、指
１１の開動作が行われる。

上記の如く、本実施例においては、スレーブ１
０の指１１の開閉動作の微調整を行うことができ
る。また、引張ばね６の反力がオペレータに伝わ
り、臨場感を得ることができる。

Ｈ考案の効果以上のように、本考案のマニプレータによれ
ば、マスターのグリツプに設けた引き金の握り変
化量を検出する変位センサとスレーブの指の開閉
度を検出する変位センサとの偏差を零とするよう
に指の開閉動作を制御する構成としたので、スレ
ーブの構造が簡単で、小形かつ軽量となり、スレ
ーブの狭い場所での作業が容易となる。また、マ
スターも従来のバイラテラル制御方式のものより
簡単な構造となり、その扱いが容易となる。さら
に、指に開閉操作を安全かつ確実に行うことがで
きる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図は本考案のマニプレータの一実施例を示す概
略構成図である。１……グリツプ、２……引き金、９，１３……
ポテンシヨメータ、１０……スレーブ、１１……
指、１２……モータ、１４……制御回路本体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】マスターのグリツプに設けた引き金の握り変化
量を検出する第１変位センサと、スレーブの指の
開閉度を検出する第２変位センサと、前記第１変
位センサと第２変位センサとの検出信号を比較し
て偏差が零となるようにスレーブの指に開閉動作
を行う制御回路とを備え、前記グリツプは、操作者の握り変化量に対応し
て変位する引き金と、該引き金に一端側が回動自
在に軸支され、他端側がグリツプの枠体にピンで
軸支されるとともに前記引き金を常時引き戻す方
向に付勢されたリンクと、前記枠体のピンに回動
自在に設けられた戻しばね付のつめ歯車と、この
つめ歯車に一端側が係合してラチエツト機構を形
成し他端側が引き金に取付けられて引き金を引い
たときにつめ歯車を一定方向に回動せるつめと、
前記つめ歯車に噛合し前記第１変位センサに引き
金の握り変化量に対応した変位を与えるポテンシ
ヨメータと、前記つめ歯車に係脱自在で且つ係合
時につめ歯車の戻り回転をロツクするロツク用つ
めとで構成したことを特徴とするマニプレータ。