JPH05245784A - マニピュレータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組立て作業が容易なマニピュレ−タ本体と、
その組立の自由度構成の変更に伴うその駆動制御プログ
ラムの書換えおよび変更等の手間を短縮できる保守性に
優れたマニピュレータ装置を提供する。 【構成】 複数の関節モジュール３ａ〜３ｇと複数のア
ームモジュール４ａ〜４ｃとが組み合わされて構成さ
れ、関節モジュールにはそのモジュール自身の組立て接
続順番または座標系の方向における組立ての自由度表わ
す識別信号を出力する識別信号発生器として重力スイッ
チが付設され、また各アームモジュールにはアームの長
さおよびその曲り角度を表わす計測信号を出力する計測
信号発生器が付設され、更に、各モジュールの状態を表
わす各信号を解析処理する信号処理装置が備えられ、そ
の信号を基にマニピュレータ本体の駆動制御プログラム
はその本体が組み上がった状態で最適に動作するように
自動的に書き換えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マニピュレータ装置に
係り、特に適用範囲が拡く保守性の良好なマニピュレー
タ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、従来のマニピュレータ装
置のなかには、(1): 各部がその作業のためにに設計さ
れたマニピュレータ本体を備えた専用マニピュレータ
と、(2): 標準化されている複数の関節モジュールやア
ーム・モジュールを組み合わせて構成されたマニピュレ
ータ本体を備えた「モジュール型マニピュレ−タ」とが
存在する。

【０００３】ただし前者(1) は、作業対象が変化したと
きに種々の問題を生じる。例えば、大きな作業領域を対
象に構成された長い腕を有するマニピュレータ装置を、
小さな作業領域のみの作業に用いると、その作業中にそ
の長い腕が周囲の障害物と接触しないようにその腕を折
り曲げた状態で常に作業を行わせる必要がある。しか
も、その長い腕を支えるために関節駆動部の出力が浪費
されてしまい、先端に取着されている手先効果器（エン
ドエフェクター）においては必要な力に効率よく出力変
換きない。しかし後者(2) は、マニピュレータ装置自体
の低価格化に寄与できるのみならず、作業対象の変化に
も良好に対応が可能であり、しかも保守の容易化にも寄
与できる利点を備えている。

【０００４】ところで、上述の「モジュール型マニピュ
レ−タ」に組み込まれるモジュールには、特開昭62-282
886 号に見られる回転関節モジュールや、特公昭63-501
55号公報に見られるリンク型アーム・モジュールが知ら
れている。これらの種類のモジュールを各取付部を介し
て複数個連結して組み合わせることによって所望の作業
が可能なマニピュレータ本体を提供している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のモジュ
ール型マニピュレータ装置にも次のような問題があっ
た。すなわち、複数個のモジュールを組み合わせてマニ
ピュレータ本体を組み立てた後、そのマニピュレータ本
体に何等かの作業を行わせるためには、マニピュレータ
本体を駆動制御するための専用ソフトウェアを作る必要
がある。そのソフトウェアの作成に際しては、マニピュ
レータ本体の基準姿勢において、各関節モジュールの自
由度の方向（即ち、可動および組合せの自由度）およ
び、アームの接続方向や長さを予め知る必要がある。し
かし、作業内容が変わる都度に、関節モジュールの数や
その自由度の方向を変えたり、長さの異なるアームを方
向を変えて組み合わせたりする場合には、組立て現場に
おいて各関節モジュールの自由度の方向、アームの長さ
およびその方向の確認に意外に時間を要する場合が多
い。しかも、その確認の後にその専用ソフトウェアの開
発のための一連の作業操作（例えば、プログラム作成、
デバッグ、テスト等）を初めから行なう必要がある。し
たがって、マニピュレータ装置に実際の所望な作業を行
わせるまでに多くの手間と時間を要する問題があった。

【０００６】そこで上述のような不具合を解消するため
に、各関節モジュールに自由度の方向に対応した信号を
出力する識別信号発生装置を付設し、この信号発生装置
の出力から各関節モジュールの自由度を読み取ることが
考えられる。しかし、このように改良しても、動作範囲
の変更に伴わせてアームの長さを変えたり、方向を変え
たりしたときには、その都度に寸法を再測定する必要が
ある。故に、ソフトウェアの自動書換えを実現すること
も結局困難であることがわかる。

【０００７】上述の如く従来のモジュール型マニピュレ
ータ装置は、動作範囲の変更に伴うマニピュレ−タの駆
動制御のためのプログラムの書換えや変更に多くの手間
や時間を要し、作業者に大きな負担をかける等の問題が
あった。

【０００８】本発明の目的は、上述の不具合を解消で
き、保守性に富み、適用範囲の拡大に寄与できるマニピ
ュレ−タ装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、次のように装置を構成する。すなわち、マ
ニピュレータ本体が全体の構成の自由度を所望により選
択できるように、複数の関節部と複数のアームと取付部
を組み合わせて構成し、更に、 ( １): 複数のアームの少なくとも１つはそれ自身の長
さあるいは曲り角度を任意に設定可能な形状可変部を備
えるとともに、上記長さあるいは曲り角度に対応した計
測信号を発生する計測信号発生部を備える。 ( ２): また、各関節部の自由度の方向を示す識別信号
（即ち、ある座標系のＸ軸か, Ｙ軸か, Ｚ軸かの何れの
軸の回転かを示す「回転軸」識別信号と、マニピュレ−
タ本体の中で各関節部の接続の順番が何番目かを示す
「接続順番」識別信号と）を出力する識別信号発生部を
備える。また本発明の好適例としては、 ( ３): その計測信号発生部またはその識別信号発生部
の出力を基にしてマニピュレ−タ本体を駆動制御するソ
フトウェアを自動的に書き換えるための信号処理装置を
さらに備える。

【００１０】

【作用】本発明のマニプレータ装置において、複数のア
ームのうちの少なくとも１つ自体に、その長さまたは曲
り角度を任意に設定可能な形状可変部と、その長さまた
は曲り角度に対応する信号を出力するための計測信号発
生部とが設けられているため、組立て後であっても、ア
ームの形状を変えることによってマニピュレータ本体の
動作範囲の大きさを変更することが可能である。この
際、計測信号発生部の出力によってアームの長さまたは
曲り角度を正確に認知することができる。したがって、
例えば「アーム形状の変更」の場合には、その変更前の
情報と計測信号発生部の出力とを基にしてマニピュレー
タ本体の駆動制御のためのソフトウェアを自動的に書き
換えることが可能となる。

【００１１】また、ばらばらに存在する複数個の関節モ
ジュールやアームモジュールを使い新たにマニピュレー
タ本体を組み立てたり、作業内容の変更にともなって組
み直した場合には、取付部の種類を選択するだけで、１
つの関節部をある座標系における異なる軸回り（例え
ば、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、またはＺ軸回り）の旋回関節
として使用できるので組立てが容易である。また同様
に、各関節部の自由度の方向を示す識別信号と各関節部
の接続順番を示す識別信号とを出力する識別信号発生部
を備えているので、この識別信号発生部の出力を基にそ
のソフトウェアを書き換えることができる。つまり、今
まで作業現場でおいて人により行なわれていた一連のソ
フトウェア作成工程（例えば、プログラミング、コンパ
イル、リンク、テスト等）を皆無にし、信号処理装置に
よりその作業現場で選択された自由な構成に合わせて必
要なソフトウェア（例えば、各関節の位置とハンド部の
位置との関係ソフトウェア，各関節の速度とハンド部の
速度との関係ソフトウェア，各関節の力とハンド部の力
との関係ソフトウェア等）を自動的書換え（いわゆるカ
スタマイズ）することも可能となる。

【００１２】

【実施例】

（第１実施例）図１に示されている本発明の第１実施例
のマニピュレータ本体１は、ベース２上にモジュール化
された６個の関節部３ａ〜３ｆを直列に接続するととも
に最先端に位置する関節部３ｆにハンド部に相当する効
果器４を取り付けた構成となっている。各関節部３ａ〜
３ｆは、図１に示されている直角座標上において、図２
に等価図として示される方向に自由度を持つように互い
に接続されている。

【００１３】各関節部３ａ〜３ｆは、この実施例の場
合、それぞれ同一寸法に形成されており、具体的には図
３(a) に示すように構成されている。すなわち、各関節
部３ａ〜３ｆは、減速機を含むモ−タ部１１と、このモ
ータ部１１に同軸的に直結されたフィ−ドバックユニッ
ト１２と、このフィードバックユニット１２からモータ
部１１の回転中心線と同軸に外方へ向けて突出する関係
に設けられた固定軸１３と、モータ部１１からこのモー
タ部１１の回転中心線と同軸に外方へ向けて突出する関
係に設けられた回転軸１４と、一端側が固定軸１３に固
定されるとともに他端側が上記回転中心線と直交する方
向に延びた後に回転中心線と平行にフィードバックユニ
ット１２およびモータ部１１の外面に沿って延びたＬ字
型の連結部材１５と、一端側が回転軸１４に固定される
とともに他端側が上記回転中心線と直交する方向に延び
た後に回転中心線と平行にモータ部１１およびフィード
バックユニット１２の外面に沿って延びたＬ字型の連結
部材１６とで構成されている。そして、電力供給ケーブ
ル（不図示）や信号線（不図示）を使ってモータ部１１
とフィードバックユニット１２とを動作させることによ
って、連結部材１５と連結部材１６とをモータ部１１の
回転中心線回りに相対的に回転させることができる構造
である。

【００１４】連結部材１５, １６の上記回転中心線と直
交する部分１７, １８および平行する部分１９, ２０に
は、次に述べるボルト挿入孔を兼用した３種類の取付部
が設けられている。すなわち、連結部材１５の部分１７
には、図３(c) に示すように、回転中心線を中心にし、
かつ長手辺が部分１７の延びる方向と直交するように描
かれる長方形の各頂点位置に４つの取付孔２１が設けら
れ、この４つの取付孔２１によって第１の取付部２２が
形成されている。同様に、連結部材１６の部分１８に
は、図３(d) に示すように、回転中心線を中心にし、か
つ長手辺が部分１８の延びる方向と直交するように描か
れる長方形の各頂点位置に４つの取付孔２３が設けら
れ、この４つの取付孔２３によって第１の取付部２２に
対応する第２の取付部２４が形成されている。一方、連
結部材１５の部分１９には、図３(e)に示すように、部
分１９の幅方向の中心の位置２５を中心にし、かつ長手
辺が回転中心線と直交するように描かれる長方形の各頂
点位置に４つの取付孔２６が設けられ、この４つの取付
孔２６によって第３の取付部２７が形成されている。ま
た、連結部材１８の部分２０には、図３(b) に示すよう
に、部分２０の幅方向の中心位置で、前記位置２５から
部分１８の外面までの距離と等しい位置２８を中心に
し、かつ長手辺が回転中心線と直交するように描かれる
長方形の各頂点位置に４つの取付孔２９が設けられ、こ
の４つの取付孔２９によって第３の取付部２７に対応す
る第４の取付部３０が形成されている。さらに、連結部
材１５の部分１９には、図３(e) に示すように、位置２
５を中心にし、かつ長手辺が回転中心線と平行するよう
に描かれる長方形の各頂点位置に４つの取付孔３１が設
けられ、この４つの取付孔３１によって第５の取付部３
２が形成されている。また、連結部材１８の部分２０に
は、図３(b) に示すように、位置２８を中心にし、かつ
長手辺が回転中心線と平行するように描かれる長方形の
各頂点位置に４つの取付け孔３３が設けられ、この４つ
の取付孔３３によって第５の取付部３２に対応する第６
の取付部３４が形成されている。ここで、第１〜第６の
取付部２２, ２４, ２７, ３０, ３２, ３４を形成して
いる４つの取付孔の間隔を規定する長方形の縦横寸法
は、それぞれ等しい値に設定されている。

【００１５】上記のように構成された各関節部３ａ〜３
ｆは、実際に組込まれるとき、たとえば図４に示す直角
座標上で、Ｘ軸回りの回転を実現するときには同図(a)
に示すように第３の取付部２７と第４の取付部３０とが
選択され、Ｙ軸回りの回転を実現するときには同図(b)
に示すように第５の取付部３２と第６の取付部３４とが
選択され、またＺ軸回りの回転を実現するときには同図
(c) に示すように第１の取付部２２と第２の取付部２４
とが選択される。各関節部３ａ〜３ｆが上記のように構
成されているので、たとえば出力の異なる関節部でも、
どのような順番に接続してもマニピュレ−タ本体を構成
することが可能であり、さらにすでに構成されたマニピ
ュレ−タ本体から関節部の接続順序を入れ換えることに
よりマニピュレ−タ本体の自由度配置を変更できる。ま
た、関節部ごとに分割して作業現場まで運搬して、運搬
したその場で容易に組立てることができる。また、作業
内容が決まったときにその作業内容に適した自由度配置
を選択して、マニピュレ−タ本体を構成することができ
るので、マニピュレ−タ本体の関節の性能を効率的に効
果器の速度や力として伝達でき、さらに作業内容が変更
されたときにもその作業内容にふさわしい自由度構成に
マニピュレ−タ本体を容易に再構成できる。このよう
に、１つの関節部を旋回関節としても、屈曲関節として
も使用でき、さらに屈曲関節の屈曲方向を直交する２方
向に選択できるように構成された６個の関節部３ａ〜３
ｆの組合わせによってマニピュレータ本体１が構成され
ているのである。

【００１６】ところで、マニピュレータ本体１に組込ま
れた６つの関節部３ａ〜３ｆには、その関節部の自由度
の方向を示す識別信号を出力するための識別信号発生器
が設けられている。この実施例では図５に示すように、
モータ部１１の外面に取付けられた切換スイッチ装置４
１を主体にして識別信号発生器が構成されている。切換
スイッチ装置４１は、摘み４２を操作して指示針を
“Ｘ”の表示に合わせると、図６に示すように、可動接
点４３が移動して出力端子４４, ４５間の抵抗値がＲｘ
となり、指示針を“Ｙ”の表示に合わせると抵抗値がＲ
ｙとなり、また指示針を“Ｚ”の表示に合わせると抵抗
値がＲｚとなるように構成されている。また、出力端子
４４, ４５は２本ピン式のコネクタ４６に接続されてい
る。

【００１７】上述のように、本実施例ではマニピュレー
タ本体１を構成している各関節部３ａ〜３ｆに設けられ
た切換スイッチ装置４１の摘み４２を組立て時に操作す
ることによって、その関節部がある直角座標上におい
て、Ｘ軸回りの関節として動作しているか、Ｙ軸回りの
関節として動作しているか、Ｚ軸回りの関節として動作
しているかを示す識別信号を抵抗値の大きさの形で出力
できるようにしている。この識別信号は、マニピュレー
タ本体１の自由度を変更するための組立て終了後などに
おいて、図７に示す信号処理システム５１に導入され
る。

【００１８】信号処理システム５１では、各コネクタ４
６にそれぞれコネクタ５２を接続し、これらコネクタ５
２を介して測定装置５３で各関節部における抵抗値を測
定する。図１に示されるマニピュレータ装置１では、関
節部３ａにおいては抵抗値Ｒｚ、関節部３ｂにおいては
抵抗値Ｒｘ、関節部３ｃにおいては抵抗値Ｒｘ、関節部
３ｄにおいては抵抗値Ｒｚ、関節部３ｅにおいては抵抗
値Ｒｙ、関節部３ｆにおいては抵抗値Ｒｘであると測定
される。この抵抗値の測定は、図８に示すように、測定
線に基準抵抗Ｒ0 を直列に接続し、測定線の両端に基準
電圧Ｖｉを印加しておき、基準抵抗Ｒ0 の両端電圧Ｖ0
を測定することにより行われる。この測定によって、関
節部３ａ〜３ｆは、順にＺ軸回り、Ｘ軸回り、Ｘ軸回
り、Ｚ軸回り、Ｙ軸回り、Ｘ軸回りであることが判る。
得られた軸回り情報は、測定装置５３から情報処理装置
５４に送られて処理される。図７の場合には、測定装置
５３からそれぞれの関節部に設けられたコネクタ４６に
対して抵抗値測定用コ−ドが１対１の関係に延びている
ので、何番目の関節部の信号を入力しているかを区別す
ることができる。なお、ただ一本の抵抗値測定用コ−ド
を使用するときには、操作者が抵抗値測定用コ−ドを各
関節部上のコネクタ４６に接続する度に測定装置５３に
付属のキ−ボ−ドから関節番号を入力するなどの方法に
より、何番目の関節部の信号を入力しているかを知るこ
とができる。

【００１９】次に、上述のように構成されたマニピュレ
−タ装置において、何番目の関節部がある直角座標系に
おいて何の軸回りの関節部かが判ったとき、その情報の
利用方法について詳しく述べる。

【００２０】マニピュレ−タの駆動制御に必要なプログ
ラムの一例として、各関節角度から手先の位置・姿勢へ
の座標変換をとりあげる。マニピュレ−タの駆動制御に
必要なプログラムの一例として、各関節角度から手先の
位置・姿勢への座標変換について例示すると次のような
手順で行われる。

【００２１】(1) 回転関節部における座標変換 座標系 (i)のＸ軸の回りにθ回転した座標系を座標系
(i-1) とすれば、あるベクトルの、座標系 (i)による
表現［ｘ(i) ，ｙ(i) ，ｚ(i) ］T と、座標系(i-1)
による表現［ｘ(i-1) ，ｙ(i-1) ，ｚ(i-1) ］T との関
係は次式のように表される。

【００２２】

【数１】 このときのＣi-1 ，i は、Ｘ軸回りの回転関節による座
標変換の３×３マトリクスであり、“Ｘ軸回りのＣ行
列”と呼ばれる。

【００２３】同様に座標系 (i)のｙ軸の回りにθ回転し
た座標系を座標系 (i-1) とすれば、あるベクトルの座
標系 (i)による表現［ｘ(i) ，ｙ(i) ，ｚ(i) ］T と、
座標系 (i-1) による表現［ｘ(i-1) ，ｙ(i-1) ，ｚ(i
-1) ］T との関係は次式のように表される。

【００２４】

【数２】 このときのＣi-1 ，i は、Ｙ軸回りの回転関節による座
標変換の３×３マトリクスであり、“Ｙ軸回りのＣ行
列”と呼ばれる。

【００２５】同様に座標系 (i)のｚ軸の回りにθ回転し
た座標系を座標系 (i-1) とすれば、あるベクトルの座
標系 (i)による表現［ｘ(i) ，ｙ(i) ，ｚ(i) ］T と、
座標系 (i-1) による表現［ｘ(i-1) ，ｙ(i-1) ，ｚ(i
-1) ］T との関係は、次式のように表される。

【００２６】

【数３】 このときのＣi-1 ，i は、Ｚ軸回りの回転関節による座
標変換の３×３マトリクスであり、“Ｚ軸回りのＣ行
列”と呼ばれる。

【００２７】(2) 座標変換の合成 座標変換の合成は、上記の漸化式を繰り返し用いて、次
式のように表される。

【００２８】

【数４】 ここで行列Ａi はある関節座標系 (i)で表示されたベク
トルをベ−ス座標系(0) で表示するための３×３の合成
変換マトリクスであり、“Ａ行列”と呼ばれる。このよ
うに、ベクトルをある関節座標系 (i)による表示からベ
−ス座標系(0)による表示へ座標変換するには、ベ−ス
座標系からその関節までいくつ関節があって、それぞれ
の関節が何の軸回りの回転関節かを知り、それに対応す
るＣ行列を順々に掛けていくことによりＡ行列をつくれ
ばよい。

【００２９】(3) 位置の算出 関節と関節の間のア−ムを示すベクトルＬｉは、マニピ
ュレ−タがどのような姿勢をとっていても、その関節座
標系（ｉ）ではア−ムがＺ軸上のマイナス方向にあると
仮定し、次のように表現される。

【００３０】

【数５】 マニピュレ−タがある姿勢をとったときの各ア−ムを表
現するベクトルを、その関節座標系（ｉ）による表現か
らベ−ス座標系 (0)による表現へ変換するために上記の
Ａ行列を利用して求める。

【００３１】

【数６】 各関節の位置座標をＰi をベ−ス座標系(0) により表現
したものは、ベ−ス座標系で表現されたア−ムベクトル
をベ−スからその関節の手前まですべて加えたものであ
る。

【００３２】

【数７】 特に、先端部の位置座標をベ−ス座標系（0)により表現
されたものは、ベ−ス座標系で表現されたア−ムベクト
ルをすべて加えたものである。

【００３３】

【数８】 駆動制御ソフトウェアでは、各関節の角度から手先の位
置・姿勢を求める計算として、この(2) 式がプログラミ
ングされているが、この(2) 式において、Ａ行列の要素
Ａ0(02),Ａ0(12),Ａ0(22), ・・・・ ,Ａn(02),Ａn(1
2),Ａn(22) を使っているが、Ａ行列は (1)式で示した
ように複数の回転関節部における座標変換を表わすＣ行
列を順次掛け合わせたものであるから、構成されたマニ
ピュレータ本体において、何番目の関節がどの軸回りの
関係にあるのかを表わす信号を利用して、３種類のＣ行
列（即ち、Ｘ軸回りのＣ行列、Ｙ軸回りのＣ行列、Ｚ軸
回りのＣ行列）を選択して、順次掛け合わせることによ
りＡ行列を作成し、更に、L0,L1,……Lnを計測された信
号により書き換えれば、各関節角度から手先の位置・姿
勢を求める計算を書換えることができる。情報処理装置
５４ではマニピュレ−タの自由度配置の変更に対応でき
るソフトウェアが用意されており、マニピュレータ本体
の駆動制御に使用するソフトウェアを「自動的に書き換
え」ている。（実際は、そのソフトウエアを構成するサ
ブルーチンのパラメータ等の設定が変更されることで、
所望の動作制御を行なうプログラムに自動的に変化す
る。）このように、全体の自由度構成を選択できる複数
種類、つまり第１から第６のの取付部２２, ２４, ２
７, ３０, ３２, ３４をそれぞれ有した複数の関節部３
ａ〜３ｆの組合わせでマニピュレータ本体１が構成され
ている。したがって、取付部の種類を選択するだけで、
１つの関節部をある座標系におけるＸ軸回りの屈曲関節
にも、Ｙ軸回りの屈曲関節にも、Ｚ軸回りの旋回関節に
も使用でき、組立てを容易化できる。また、各関節部３
ａ〜３ｆのある座標系における自由度方向を示す識別信
号を出力する識別信号発生器を備えているので、この識
別信号発生器の出力からマニピュレ−タの駆動制御に使
用するソフトウェアを書換えるのに必要な情報を得るこ
とができる。したがって、信号処理システム５１を使っ
てソフトウェアを自動書換えすることが可能となる。こ
の結果、作業現場において人手を介して毎回プログラム
をエディットし、その後コンパイルやリンクといったソ
フトウェア開発のために行われていた一連の操作をなく
すことができる。しかも、作業現場で選択した自由度構
成に合わせて、たとえば各関節部の位置とハンド部の位
置との関係のソフトウェア、各関節部の速度とハンド部
の速度との関係のソフトウェア、各関節部の力とハンド
部の力との関係のソフトウェアなどを容易に変更するこ
とが可能となる。

【００３４】なお、上述の実施例ではモジュール化され
た関節部だけを複数組み合わせてマニピュレータ本体１
を構成しているが、関節部間にアームを介在させてマニ
ピュレータ本体を構成しなければならない場合が往々に
してある。このような場合には、図９(a) 〜図９(c) に
それぞれ示すように、Ｘ軸延長用アーム６１, Ｙ軸延長
用アーム６２およびＺ軸延長用アーム６３を用意してお
く。そして、Ｘ軸延長用アーム６１の一端側に前述の第
１の取付部２２を構成している取付孔と同じ配置に取付
孔６４を設けて一方の取付部６５とし、また他端側に前
述の第２の取付部２４を構成している取付孔と同じ配置
に取付孔６６を設けて他方の取付部６７とする。同様
に、Ｙ軸延長用アーム６２の一端側に第１の取付部２２
を構成している取付孔とは配列方向が９０度異なる取付
孔６８を設けて一方の取付部６９とし、また他端側に前
述した第２の取付部２４を構成している取付孔とは配列
方向が９０度異なる取付孔７０を設けて他方の取付部７
１とする。さらに、Ｚ軸延長用アーム６３の両端に第１
の取付部２２および第２の取付部２４を構成している取
付孔と同じ配置に取付孔７２, ７４を設けて取付部７
３, ７５とする。

【００３５】（第２実施例）図１０には前述のアームと
モジュール化された７個の関節部３ａ〜７ｆとが組み合
わされて構成されたマニピュレータ本体の第２実施例が
示されている。また図１１には同マニピュレータ本体１
ａにおける各関節部の自由度の方向を示す等価図が示さ
れている。そして、この例においても、各関節部３ａ〜
３ｇには、これら各関節部３ａ〜３ｇのある直角座標系
における自由度の方向を示す識別信号を出力するための
切換スイッチ装置が設けられている。各アームの長さは
既知であるため、結局、前記第１実施例と同様の効果を
得ることができる。

【００３６】図１２には本実施例に係るマニピュレータ
装置のマニピュレータ本体を構成する関節部３の一例が
示されている。この例おいて、関節部３の本体部分は先
の実施例のものと同じ構成である。異なる点は関節部３
に付設されて関節部の自由度の方向を示す識別信号を発
生させる識別信号発生器として重力スイッチを用いてい
ることにある。

【００３７】また、図１３に示すように、重力スイッチ
７６は、金属材で有底角筒状に形成されたケース７７
と、このケース７７の開口部を蓋するように装着された
絶縁材７８と、一端部が絶縁材７８に固定され、他端側
がケース７７内に延びた横剛性を持つ針金７９と、この
針金７９の遊端部に固定された金属材製の接触子８０と
で構成されている。そして、針金７９とケース７７とが
リード線を介して２ピン式のコネクタ１２０に接続され
ている。上記のように構成された重力スイッチ７６は、
針金７９が関節部３の回転中心線と平行するようにモー
タ部１１の外面に固定されている。したがって、図１２
に示されている関節部３を図１３(a) 中Ｘ軸回りあるい
はＹ軸回りの屈曲関節として使用したときには、針金７
９により片持ちに支えられた接触子８０がその自重によ
り導電性のケース７７に接触し、コネクタ１２０の２本
のピン間が導通状態となる。一方、関節部３を図１３
(b) 中Ｚ軸回りの旋回関節として使用したときには、接
触子８０がケース７７に接触することがなく、コネクタ
１２０の２本のピン間が非導通状態となる。上記説明か
ら判るように、この例では関節部３を複数個組合わせて
マニピュレ−タ本体を構成したときに、各関節部が屈曲
関節として動作しているか、旋回関節として動作してい
るかをコネクタ１２０の２本のピン間の導通状態で外部
に示すことができる。

【００３８】図１４には上述の重力スイッチ７６を備え
た６個の関節部３を図１に示したように組み合わせてマ
ニピュレータ本体を構成するとともに、各重力スイッチ
７６の情報を信号処理システム５１ａが取り込んでその
制御に必要なソフトウェアを書換えしている図が示され
ている。各重力スイッチ７６の情報はそれぞれ専用のコ
ネクタ５２ａおよびリード線を介して測定装置５３ａに
導入される。この場合、関節部３ａにおいては非導通、
関節部３ｂにおいては導通、関節部３ｃにおいては導
通、関節部３ｄにおいては非導通、関節部３ｅにおいて
は導通、関節部３ｆにおいては導通と測定され、各関節
部３ａ〜３ｆは順に旋回関節、屈曲関節、屈曲関節、旋
回関節、屈曲関節、屈曲関節と判定される。そして、こ
の情報は情報処理装置５４ａに送られて、駆動制御に必
要なソフトウェアの書換え処理に供される。前記第１実
施例に示した手法はマニピュレ−タの駆動制御に用いる
ソフトウェアを書換えるための必要条件を満たしている
が、この実施例に示した方法は旋回関節か、屈曲関節か
の情報だけなので必要条件ではあるが、マニピュレ−タ
の駆動制御に用いるソフトウェアの自動書換えに使うこ
とはできない。しかし、ソフトウェアを書き換えるため
の情報を得るためには、少なくとも両方から得られた情
報に矛盾がないことが必要であるので、この実施例も先
の実施例と併用することにより、安全対策の２重チェッ
ク用として利用できる。

【００３９】（変形例１）図１５には本発明のマニピュ
レータ装置のマニピュレータ本体を構成する関節部３の
変形例が示されている。この例おいても関節部３の本体
部分は先の実施例のものと同じ構成である。異なる点は
関節部３に付設されて関節部の自由度の方向を示す識別
信号を発生させる識別信号発生器にある。この例では関
節部３を複数組合わせてマニピュレータ本体を構成した
とき、各関節部３の全てについて、ある直角座標上の何
軸回りに装着されているかを示す識別信号を自動的に発
生させるようにしている。

【００４０】まず、この例では連結部材１５, １６が非
導電性部材で形成されている。そして、連結部材１５の
回転中心線と平行な部分１９で、第３の取付部２７を規
定する長方形の中心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置す
る上記長方形の短辺上に２本のピンを部分１９の図中下
面に露出させる関係にコネクタ８１を設けている。ま
た、連結部材１５の部分１９で、第５の取付部３２を規
定する長方形の中心から図中Ｘ軸上のプラス側に位置す
る上記長方形の短辺上に２本のピンを部分１９の図中下
面に露出させる関係にコネクタ８２を設けている。さら
に、連結部材１５の回転中心線と直交する部分１７で、
第１の取付部２２を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸
上のプラス側に位置する上記長方形の短辺上に２本のピ
ンを部分１７の図中左外面に露出させる関係にコネクタ
８３を設けている。各コネクタ８１, ８２, ８３内に
は、図１６に示すように、抵抗値がＲ0 、Ｒ1 、Ｒ2 の
抵抗体が収容されている。つまり、コネクタ８１の２本
のピンが短絡されると端子８４ａ, ８４ｂ間の抵抗値が
Ｒ0 となり、コネクタ８２の２本のピンが短絡されると
端子８５ａ, ８５ｂ間の抵抗値がＲ1 となり、コネクタ
８３の２本のピンが短絡されると端子８６ａ, ８６ｂ間
の抵抗値がＲ2 となるように構成されている。そして、
各コネクタ８１, ８２, ８３の端子８４ａ, ８４ｂ, ８
５ａ, ８５ｂ, ８６ａ, ８６ｂは対応するもの同志が共
通に接続されて２ピン式のコネクタ８７に接続されてい
る。

【００４１】一方、連結部材１６には、この連結部に連
結される関節部の自由度方向に対応させて、その関節部
に設けられている前記コネクタ８１, ８２, ８３のいず
れかのコネクタの２本のピンを短絡させるための導電体
が取付けられている。すなわち、連結部材１６の回転中
心線と平行な部分２０で、第４の取付部３０を規定する
長方形の中心から図中Ｙ軸上のプラス側およびマイナス
側に位置する上記長方形の短辺上に導電体８９, ９０が
設けられている。また、連結部材１６の回転中心線と直
交する部分１８で、第２の取付部２４を規定する長方形
の中心から図中Ｙ軸上のプラス側およびマイナス側に位
置する上記長方形の短辺上に導電体９１, ９２が設けら
れている。さらに、図１７に示すように、ベ−ス２に
も、取付部３６を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上
のプラス側およびマイナス側に位置する上記長方形の短
辺上に導電体９３, ９４が設けられている。

【００４２】図１８にはコネクタ８１, ８２, ８３およ
び導電体８９, ９０, ９１, ９２の取付けられた関節部
３を６個組み合わせて図１に示したマニピュレータ本体
を構成したときの各コネクタと導電体との位置関係が示
されている。この図において、白抜き長方形はコネクタ
を示し、黒塗り長方形は導電体を示している。表１には
このときに各関節部に設けられたコネクタ８７から得ら
れた抵抗値およびその処理手法が示されている。

【００４３】

【表１】 これらの図および表から判るように、関節部３ａは抵抗
値Ｒ2 ，関節部３ｂは抵抗値Ｒ0 ，関節部３ｃ抵抗値Ｒ
0 ，関節部３ｄは抵抗値Ｒ2 ，関節部３ｅは抵抗値Ｒ1
，関節部３ｆは抵抗値Ｒ1 と測定される。そこで、図
示しない測定装置は抵抗値Ｒ2 が測定された関節部につ
いては無条件にＺ軸回りの回転関節であると判定する。
ここでは、関節部３ａと関節部３ｄがＺ軸回りであると
判定される。次に、抵抗値Ｒ0 の関節部は識別記号
“０”，抵抗値Ｒ1 の関節部は識別記号“１”，抵抗値
Ｒ2 の関節部は識別記号“２”，として、ベ−ス部の
“０”からハンド部に向かって２進数の足し算として順
次加えていく。そして、Ｚ軸回りと判定された以外の関
節部で、最下位の数字が０ならばＸ軸回りの関節部、最
下位の数字が１ならばＹ軸回りの関節部であると判定す
る。ここでは、関節部３ｂと関節部３ｃと関節部３ｆと
がＸ軸回りであると判定され、関節部３ｅがＹ軸回りで
あると判定される。以上の方法により、このマニピュレ
−タ本体の構成は、第１関節から順に、“（Base）−Ｚ
−Ｘ−Ｘ−Ｚ−Ｙ−Ｘ−（Hand）”であると判定され
る。そして、この情報は図示しない情報処理装置に導入
されて駆動制御のソフトウェアの自動書換えに供され
る。

【００４４】図１５に示される関節部３を用い、かつ図
１０に示すように途中にアームを介在させてマニピュレ
ータ本体を構成するときには、図１９に示すように、Ｘ
軸延長用アーム６１，Ｙ軸延長用アーム６２およびＺ軸
延長用アーム６３に設けられた取付部６５, ６７, ６
９, ７１, ７３, ７５を規定する長方形の短辺上に導電
体１０１〜１１２を取付ければよい。

【００４５】図２０および図２１にはコネクタ８１, ８
２, ８３および導電体８９, ９０,９１, ９２の取付け
られた７個の関節部３と図１９に示されているＸ軸延長
用アーム６１およびＺ軸延長用アーム６３とを組み合わ
せて図１０に示したマニピュレータ本体１ａを構成した
ときの各コネクタと導電体との位置関係が示されてい
る。この図において、白抜き長方形はコネクタを示し、
黒塗り長方形は導電体を示している。表２にはこのとき
に各関節部に設けられたコネクタ８７から得られた抵抗
値およびその処理手法が示されている。

【００４６】

【表２】 これらの図および表から判るように、関節部３ａは抵抗
値Ｒ0 ，関節部３ｂは抵抗値Ｒ1 ，関節部３ｃは非導
通，関節部３ｄは抵抗値Ｒ0 ，関節部３ｅは抵抗値Ｒ2
，関節部３ｆは抵抗値Ｒ0 ，関節部３ｇは抵抗値Ｒ1
と測定される。

【００４７】そこで、測定装置（不図示）は、抵抗値Ｒ
2 の測定された関節部と、非導通であった関節部とを無
条件にＺ軸回りの回転関節であると判定する。ここで
は、関節部３ｃと関節部３ｅがＺ軸回りであると判定さ
れる。次に、抵抗値Ｒ0 の関節部は識別記号“０”，抵
抗値Ｒ1 の関節部は識別記号“１”，抵抗値Ｒ2 の関節
部は識別記号“２”，非導通の関節部は識別記号“１”
として、ベ−ス部の“０”からハンド部に向かって２進
数の足し算として順次加えていく。そして、Ｚ軸回りと
判定された以外の関節部で、最下位の数字が０ならばＸ
軸回りの関節部、最下位の数字が１ならばＹ軸回りの関
節部であると判定する。ここでは、関節部３ａと関節部
３ｄと関節部３ｅとがＸ軸回りであると判定され、関節
部３ｂと関節部３ｇとがＹ軸回りであると判定される。

【００４８】以上の方法により、このマニピュレ−タ本
体１ａの構成が、第１関節から順に、“（Base）−Ｘ−
Ｙ−Ｚ−Ｘ−Ｚ−Ｘ−Ｙ−（Hand）”であると判定され
る。そして、この情報は図示しない情報処理装置に導入
されて駆動制御のソフトウェアの自動書換えに供され
る。

【００４９】（変形例２）図２２には本発明の実施例に
係るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体を構成す
る関節部３の別な変形例が示されている。この例おいて
も関節部３の本体部分は先の実施例のものと同じ構成で
ある。この実施例が先の実施例と異なる点は、関節部３
に付設されて関節部の接続順番を示す識別信号と自由度
の方向を示す識別信号とを発生させる識別信号発生器に
ある。

【００５０】この例では、マニピュレータ本体を組み立
てると、ベース側から最先端の関節部に至るまで測定線
が自動接続されるようにするとともに、各関節部の接続
順番を示す識別信号とその関節部がある直角座標上の何
軸回りに装着されているかを示す識別信号とを発生させ
るようにしている。この例においても連結部材１５,１
６が非導電性部材で形成されている。そして、連結部材
１５の回転中心線と平行な部分１９で、第３の取付部２
７を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上のプラス側に
位置する上記長方形の短辺上に各ピンを部分１９の図中
下面に露出させる関係にコネクタ１２１を設けている。
また、連結部材１５の部分１９で、第５の取付部３２を
規定する長方形の中心から図中Ｘ軸上のマイナス側に位
置する上記長方形の短辺上に各ピンを部分１９の図中下
面に露出させる関係にコネクタ１２２を設けている。さ
らに、連結部材１５の回転中心線と直交する部分１７
で、第１の取付部２２を規定する長方形の中心から図中
Ｙ軸上のプラス側に位置する上記長方形の短辺上に各ピ
ンを部分１７の図中左外面に露出させる関係にコネクタ
１２３を設けている。

【００５１】一方、連結部材１６の回転中心線と直交す
る部分１８で、第２の取付部２４を規定する長方形の中
心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置する上記長方形の短
辺上に各ピンを部分１８の図中右外面に露出させる関係
にコネクタ１２４を設けている。また、連結部材１６の
回転中心線と平行する部分２０で、第６の取付部３４を
規定する長方形の中心から図中Ｘ軸上のマイナス側に位
置する上記長方形の短辺上に各ピンを部分２０の図中上
面に露出させる関係にコネクタ１２５を設けている。さ
らに、部分２０で、第４の取付部３０を規定する長方形
の中心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置する上記長方形
の短辺上に各ピンを部分２０の図中上面に露出させる関
係にコネクタ１２６を設けている。この例の場合、各コ
ネクタ１２１〜１２６としては、９本のピンを備えたも
のが用いられている。これらのピンのうちの１本にはグ
ランドを示すＧの表示が付されており、他の８本のピン
にはそれぞれ１から８までの表示が付されている。そし
て、各コネクタ１２１〜１２６の対応するピン同志は、
図２３および図２４にも示すようにケーブル１２７によ
って共通に接続されている。

【００５２】一方、モータ部１１の外面には切換スイッ
チ１２８, １２９が取付けられている。切換スイッチ１
２８は、図２４に示すように、全体で８個有した固定接
点群１３０と、この固定接点群１３０の中から１つの固
定接点を選択するための可動接点１３１とを備えてい
る。そして、摘み１３２を操作して指示針を文字盤上に
描かれている１から８の数字のいずれかに合わせると、
その数字に対応した接点番号の固定接点に可動接点１３
１が接触するようになっている。固定接点群１３０を構
成している各固定接点は、その番号に対応した番号のコ
ネクタピンに接続されている。切換スイッチ１２９は、
図２４に示すように、Ｘ固定接点１３３,Ｙ固定接点１
３４およびＺ固定接点１３５と、これらの中から１つの
固定接点を選択するための可動接点１３６とを備えてい
る。そして、摘み１３７を操作して指示針を文字盤上に
描かれているＸ, Ｙ, Ｚの文字のいずれかに合わせる
と、その文字に対応した固定接点に可動接点１３６が接
触するようになっている。可動接点１３６は切換スイッ
チ１２８の可動接点１３１に接続されている。Ｘ固定接
点１３３，Ｙ固定接点１３４およびＺ固定接点１３５に
は、それぞれ抵抗値がＲX , ＲY , ＲZ の抵抗体の一端
側が接続されており、これら抵抗体の他端側は共通に接
続されて前述のコネクタのグランドピンＧに接続されて
いる。

【００５３】さらに、図２５に示すようにベ−ス２に
も、取付部３６を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上
のプラス側に位置する上記長方形の短辺上にコネクタ１
２１〜１２６と同一構成のコネクタ１３８が各ピンを露
出させて取り付けられている。コネクタ１３８にはケー
ブル１３９が接続されており、このケーブル１３９は図
２６に示す信号処理システム５１ｂに選択的に接続され
る。関節部３およびベース２が上記のように構成されて
いるので、この関節部３を複数組合わせてマニピュレー
タ本体を構成すると、隣り合う関節部に設けられている
コネクタ同志が自動的に接続される。なお、組み立てる
ときには、その関節部３のベース２からの順番と、その
関節部３のある直角座標上の自由度方向とを確認し、切
換スイッチ１２８の指示針を順番数に合わせるとともに
切換スイッチ１２９の指示針を自由度を示す軸に合せる
ようにする。

【００５４】図２６にはコネクタ１２１〜１２６および
切換スイッチ１２８, １２９の取付けられた６個の関節
部３を組み合わせて図１に示したマニピュレータ本体１
を構成したときの関節部３ａと関節部３ｂとの間の測定
用信号線の結線関係が示されている。この場合には、関
節部３ａにおいては切換スイッチ１２８の指示針が文字
盤上の１の位置を指し、切換スイッチ１２９の指示針が
文字盤上のＺの位置を指している。また、関節部３ｂに
おいては切換スイッチ１２８の指示針が文字盤上の２の
位置を指し、切換スイッチ１２９の指示針が文字盤上の
Ｘの位置を指している。したがって、信号処理定システ
ム５１ｂ側からケーブル１３９を介してグランドピンと
１番ピンとの間の抵抗値を測定すると抵抗値ＲZ が測定
され、グランドピンと２番ピンとの間の抵抗値を測定す
ると抵抗値ＲX が測定されることになる。これらの抵抗
値から関節部３ａはＺ軸回りと判定でき、関節部３ｂは
Ｘ軸回りと判定でき、以下同様に各関節部の軸回り方向
を判定できることになる。そして、判定結果は、情報処
理装置５４ｂに送られて駆動制御のソフトウェアの自動
書換えに供される。

【００５５】このような構成であると、測定時に引き回
す測定用ケーブルの数を少なくすることができるととも
に、各関節部の接続順番を間違えるような事態の発生を
少なくできる。なお、上記構成の関節部３を用い、かつ
図１０に示すように途中にアームを介在させてマニピュ
レータ本体を構成するときには、図２７, 図２８, 図２
９に示すように、取付部６５, ６７, ６９, ７１, ７
３, ７５を規定する長方形の短辺上に図示関係にコネク
タ１４０〜１４５を設け、これらを信号用のケーブル１
４６〜１４８で接続したＸ軸延長用アーム６１, Ｙ軸延
長用アーム６２およびＺ軸延長用アーム６３を用いれば
よい。

【００５６】（変形例３）図３０には本発明の実施例に
係るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体を構成す
る関節部３のさらに異なる変形例が示されている。この
例おいても関節部３の本体部分は先の実施例のものと同
じ構成である。また、この図では図２２と同一部分が同
一符号で示してある。

【００５７】この例が先の例と異なる点は、関節部３に
付設されて関節部の接続順番を示す識別信号と自由度の
方向を示す識別信号とを発生させる識別信号発生器にあ
る。すなわち、この実施例では図２２に示す実施例で用
いていた切換スイッチ１２９をなくし、代わりに図３１
および図３２に示すように、コネクタ１２１のグランド
ピンを除く８本のピンとコネクタ１２２のグランドピン
を除く８本のピンとの間に抵抗値Ｒの抵抗を介在させる
抵抗体１５１を接続し、さらにコネクタ１２２のグラン
ドピンを除く８本のピンとコネクタ１２３のグランドピ
ンを除く８本のピンとの間に抵抗値Ｒの抵抗を介在させ
る抵抗体１５２を接続している。また、コネクタ１２３
のグランドピンを含む９本のピンとコネクタ１２４, １
２５, １２６の９本のピンとを対応するピン毎に共通に
接続している。

【００５８】図３３にはコネクタ１２１〜１２６、切換
スイッチ１２８および抵抗体１５１，１５２の取付けら
れた６個の関節部３を組み合わせて図１に示したマニピ
ュレータ本体１を構成したときの関節部３ａと関節部３
ｂとの間の測定用信号線の結線関係が示されている。こ
のような構成であると、その関節部がＸ軸回りの回転関
節として接続されていれば、その関節上において全ての
信号線で抵抗値が２Ｒ上昇し、またその関節部がＹ軸回
りの回転関節として接続されていれば、その関節上にお
いて全ての信号線で抵抗値が１Ｒ上昇し、さらにその関
節部がＺ軸回りの回転関節として接続されていれば、そ
の関節上において全ての信号線で抵抗値が０Ｒ上昇、つ
まり変化しないことになる。すなわち、各関節部上で、
その信号線にその関節の回転方向を示す抵抗が直列に接
続される。関節がそれ以上接続されていなければ、測定
抵抗値は解放となり抵抗値の差が無限大となるので、使
用した関節モジュールの個数を知ることができる。した
がって、ケ−ブル１３９を介してグランドピンと各ピン
との間の抵抗値を測定し、その抵抗値の差を第１の関節
部から順に調べてゆけば、マニピュレ−タ本体の自由度
の数とその構成（Ｘ方向か、Ｚ方向か）を知ることがで
きる。

【００５９】表３には図１に示したように組み立てられ
たマニピュレータ本体１に対して測定装置５３ｃで測定
された測定結果と自由度構成の判定結果が示されてい
る。

【００６０】

【表３】 また、表４には図１０に示したように組立てられたマニ
ピュレータ本体１ａに対して測定装置５３ｃで測定され
た測定結果と自由度構成の判定結果が示されている。

【００６１】

【表４】 上述のように測定および判定された結果は、情報処理装
置５４ｃに導入されて駆動制御のソフトウェアの自動書
換えに供される。したがって、この実施例においても前
記実施例と同様の効果を得ることができる。

【００６２】（変形例４）図３４には本発明の実施例に
係るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体を構成す
る関節部３の別の変形例が示されている。この例おいて
も関節部３の本体部分は先の実施例のものと同じ構成で
ある。また、この例では関節部の接続順番を示す識別信
号と自由度の方向を示す識別信号とを発生させる信号発
生器については図３０に示された関節部と全く同じ手法
を採用している。

【００６３】この例が先の例と異なる点は、図３５, 図
３６, 図３７, 図３８および図３９に示すように、各コ
ネクタ１６１〜１６６として、関節部の接続順番と自由
度の方向を測定するために供されるコネクタ部１６７ａ
と、関節部のフィードバックユニット１２への接続に供
されるコネクタ部１６７ｂと、関節部のモータ部１１へ
電力を供給するために供されるコネクタ部１６７ｃとを
一体化させたものを使用している。また、図３８に示す
ように、関節部の接続順番と自由度の方向を測定するた
めに供される切換スイッチ部１６８に連動して、その関
節部のフィードバッユニット１２とモータ部１１とを対
応するコネクタ部のピンに接続する切換スイッチ部１６
９, １７０を有した切換スイッチ１７１を用いている。
このような構成を採用しても、先の実施例と同様の作用
効果を得ることができる。

【００６４】（変形例５）図４０には本発明の実施例に
係るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体を構成す
る関節部３のさらに別な変形例が示されている。この例
おいても関節部３の本体部分は先の例のと同じ構成であ
る。また、この図では図３０と同一部分が同一符号で示
してある。

【００６５】本実施例が図３０に示された実施例と異な
る点は、関節部３に付設されて関節部の接続順番を示す
識別信号と自由度の方向を示す識別信号とを発生させる
識別信号発生器にある。すなわち、本実施例では、コネ
クタ１２１のグランドピンを除く８本のピンと中継コネ
クタ１８１のグランドピンを除く８本のピンとの間にそ
れぞれ抵抗値Ｒｘの抵抗を介在させる抵抗体１８２を接
続し、またコネクタ１２２のグランドピンを除く８本の
ピンと中継コネクタ１８１のグランドピンを除く８本の
ピンとの間にそれぞれ抵抗値Ｒｙの抵抗を介在させる抵
抗体１８３を接続し、さらにコネクタ１２３のグランド
ピンを除く８本のピンと中継コネクタ１８１のグランド
ピンを除く８本のピンとの間にそれぞれ抵抗値Ｒｚの抵
抗を介在させる抵抗体１８４を接続している。そして、
コネクタ１２１, １２２, １２３のグランドピンをそれ
ぞれ中継コネクタ１８１のグランドピンに共通に接続
し、この中継コネクタ１８１のグランドピンを含む９本
のピンとコネクタ１２４, １２５, １２６の９本のピン
とを対応するピン毎に共通に接続している。

【００６６】図４１には、コネクタ１２１〜１２６、切
換スイッチ１２８および抵抗体１８２, １８３, １８４
の取り付けられた６個の関節部３を組み合わせて図１の
マニピュレータ本体１を構成したときの関節部３ａと関
節部３ｂとの間の測定用信号線の結線関係が示されてい
る。このような構成であると、その関節部がＸ軸回りの
回転関節として接続されていれば、その関節上の全ての
信号線で抵抗値がＲｘだけ上昇する。また、その関節部
がＹ軸回りの回転関節として接続されていれば、その関
節上の全ての信号線で抵抗値がＲｙだけ上昇する。ま
た、その関節部がＺ軸回りの回転関節として接続されて
いれば、その関節上の全ての信号線で抵抗値がＲｚだけ
上昇し、さらにその関節部がベース側に隣接している関
節部と同じ方向の屈曲関節としてアーム部などを介在さ
せずに直接接続されていれば、その関節上の全ての信号
線で抵抗値がＲｘとＲｙとを並列接続したときの抵抗値
分だけ上昇する。すなわち、各関節部上で、その信号線
にその関節の回転方向を示す抵抗値を持った抵抗が直列
に接続される。したがって、ケ−ブル１３９を介してグ
ランドピンと各ピンとの間の抵抗値を測定し、その抵抗
値の差を第１の関節部から順に調べてゆけば、マニピュ
レ−タ本体の自由度の数と構成を知ることができる。

【００６７】図４２には図４０に示される関節部３を６
個組み合わせて図１に示されたようなマニピュレータ本
体１を構成したときの各コネクタと抵抗体との接続関係
が立体的に示され、図４３に同接続関係図が示されてい
る。これらの図は各関節部の接続状態に応じてＲｘ, Ｒ
ｙ, Ｒｚのうちのどの抵抗値が加算されるかを説明する
ためのもので、判り易くするために単線で表示されてい
る。

【００６８】これら図４２および図４３から判るよう
に、ケーブル１３９を介してグランド線と１番ピンとの
間の抵抗値を測定するとＲｚが測定される。またグラン
ド線と２番ピンとの間の抵抗値を測定すると（Ｒｚ＋Ｒ
ｘ）が測定される。同様にグランド線と３番ピンとの間
の抵抗値、４番ピンとの間の抵抗値、以下同様に６番ピ
ンとの間の抵抗値を順次測定すると、｛Ｒｚ＋Ｒｘ＋
（Ｒｘ・Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）｝、｛Ｒｚ＋Ｒｘ＋
（Ｒｘ・Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）＋Ｒｚ｝、｛Ｒｚ＋Ｒ
ｘ＋（Ｒｘ・Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）＋Ｒｚ＋Ｒｙ｝、
｛Ｒｚ＋Ｒｘ＋（Ｒｘ・Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）＋Ｒｚ
＋Ｒｙ＋Ｒｘ｝と測定される。上位番号のピンで得られ
た抵抗値と１つ下位のピンで得られた抵抗値との差を求
めると、Ｒｚ、Ｒｘ、（Ｒｘ・Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒ
ｙ）、Ｒｚ、Ｒｙ、Ｒｘとなる。したがって、このマニ
ピュレータ本体１の自由度構成は、そのマニピュレータ
本体が設けられている場に設定された座標系において、
ベース２側から、“(Base)−Ｚ−Ｘ−Ｘ−Ｚ−Ｙ−Ｘ−
(Hand)”であると判定される。この判定は、実際には図
４１に示す測定装置５３ｄで行われる。このようにして
測定および判定された結果は情報処理装置５４ｄに導入
されて駆動制御のソフトウェアの自動書換えに供され
る。したがって、この実施例においても前記実施例と同
様の効果を得ることができる。そして、この実施例の場
合には、関節部がどのような関係に接続されていても各
関節部の接続順番および自由度の方向を確実に検出でき
る。

【００６９】なお、本発明は上述の実施例および変形例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。

【００７０】（第３実施例）図４４には本発明の第３実
施例に係るマニピュレータ装置におけるマニピュレータ
本体１の概略構成が示されている。このマニピュレータ
本体１は、ベース２上にモジュール化された７個の関節
３ａ〜３ｇと３個のアーム４ａ〜４ｃを直列に接続する
とともに，最先端に位置する関節３ｇにハンド部に相当
する効果器５を取り付けた構成である。各関節３ａ〜３
ｇは、図４４に示されている直角座標上において、図４
５に等価図として示される方向に自由度を持つように互
いに接続されている。各関節３ａ〜３ｇは、本実施例の
場合も、それぞれ同一寸法に形成されたモジュールであ
る。基本的には前述の第１実施例および第２実施例に採
用されている関節部とほぼ同様な仕様である。（参照、
図３(a) 〜図３(e) ）ただし、具体的に本実施例におけ
る各関節３ａ〜３ｇは、部分１７, １８の外面間距離が
２０cm、部分１９, ２０を対向させた条件で部分１９,
２０の外面間距離が２０cmの大きさに形成されている。

【００７１】上記のように構成された各関節３ａ〜３ｇ
は、実際に組み込まれるとき、たとえば図４(a) 〜(c)
に示す直角座標ＸＹＺ上で、Ｘ軸回りの回転を実現する
ときには同図(a) に示すように第３の取付部２７と第４
の取付部３０とが選択され、Ｙ軸回りの回転を実現する
ときには同図(b) に示すように第５の取付部３２と第６
の取付部３４とが選択され、またＺ軸回りの回転を実現
するときには同図(c)に示すように第１の取付部２２と
第２の取付部２４とが選択される。

【００７２】各関節３ａ〜３ｇが上記のように構成され
ているので、たとえば出力の異なる関節でも、どのよう
な順番に接続してもマニピュレ−タ本体を構成すること
が可能であり、さらにすでに構成されたマニピュレ−タ
本体から関節の接続順序を入れ換えることによりマニピ
ュレ−タ本体の自由度配置を変更できる。また、関節ご
とに分割して作業現場まで運搬して、運搬したその場で
容易に組立てることができる。また、作業内容が決まっ
たときにその作業内容に適した自由度配置を選択して、
マニピュレ−タ本体を構成することができるので、マニ
ピュレ−タ本体の関節の性能を効率的に効果器の速度や
力として伝達できる。さらに作業内容が変更されたとき
にもその作業内容にふさわしい自由度構成にマニピュレ
−タ本体を容易に再構成できる。このように、１つの関
節を旋回関節としても、屈曲関節としても使用でき、さ
らに屈曲関節の屈曲方向を直交する２方向に選択できる
ように構成された７個の関節３ａ〜３ｇと後述する３個
のアーム４ａ〜４ｃとの組合わせによってマニピュレー
タ本体１が構成されている。マニピュレータ本体１に組
込まれた７つの関節３ａ〜３ｇには、その関節のベース
２からの接続順番を示す識別信号と、その関節の自由度
の方向を示す識別信号とを出力するための識別信号発生
器が設けられている。詳しくは、図４６に示すように、
この識別信号発生器は次のように構成されている。すな
わち、連結部材１５の回転中心線と平行な部分１９で、
第３の取付部２７を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸
上のプラス側に位置する上記長方形の短辺上に各ピンを
部分１９の図中下面に露出させる関係にコネクタ４１を
設けている。また、連結部材１５の部分１９で、第５の
取付部３２を規定する長方形の中心から図中Ｘ軸上のマ
イナス側に位置する上記長方形の短辺上に各ピンを部分
１９の図中下面に露出させる関係にコネクタ４２を設け
ている。さらに、連結部材１５の回転中心線と直交する
部分１７で、第１の取付部２２を規定する長方形の中心
から図中Ｙ軸上のプラス側に位置する上記長方形の短辺
上に各ピンを部分１７の図中左外面に露出させる関係に
コネクタ４３を設けている。

【００７３】一方、連結部材１６の回転中心線と直交す
る部分１８で、第２の取付部２４を規定する長方形の中
心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置する上記長方形の短
辺上に各ピンを部分１８の図中右外面に露出させる関係
にコネクタ４４を設けている。また、連結部材１６の回
転中心線と平行する部分２０で、第６の取付部３４を規
定する長方形の中心から図中Ｘ軸上のマイナス側に位置
する上記長方形の短辺上に各ピンを部分２０の図中上面
に露出させる関係にコネクタ４５を設けている。さら
に、部分２０で、第４の取付部３０を規定する長方形の
中心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置する上記長方形の
短辺上に各ピンを部分２０の図中上面に露出させる関係
にコネクタ４６を設けている。

【００７４】この例の場合、各コネクタ４１〜４６とし
ては、９本のピンを備えたものが用いられている。これ
らのピンのうちの１本にはグランドを示すＧの表示が付
されており、他の８本のピンにはそれぞれ１から８まで
の表示が付されている。コネクタ４１のグランドピンを
除く８本のピンと中継コネクタ４７のグランドピンを除
く８本のピンとの間にはそれぞれＸ軸回りであることを
特徴づける抵抗値Ｒｘ（＝１０Ω）の抵抗を介在させる
抵抗体４８が接続されており、またコネクタ４２のグラ
ンドピンを除く８本のピンと中継コネクタ４７のグラン
ドピンを除く８本のピンとの間にはそれぞれＹ軸回りで
あることを特徴づける抵抗値Ｒｙ（＝２０Ω）の抵抗を
介在させる抵抗体４９が接続されており、さらにコネク
タ４３のグランドピンを除く８本のピンと中継コネクタ
４７のグランドピンを除く８本のピンとの間にはそれぞ
れＺ軸回りを特徴づける抵抗値Ｒｚ（＝３０Ω）の抵抗
を介在させる抵抗体５０が接続されている。コネクタ４
１, ４２, ４３のグランドピンは、それぞれ中継コネク
タ４７のグランドピンに共通に接続されており、この中
継コネクタ４７のグランドピンを含む９本のピンとコネ
クタ４４, ４５, ４６の対応する９本のピンとはピン毎
に図４７にも示すようにケーブル５１によって共通に接
続されている。

【００７５】一方、モータ部１１の外面には切換スイッ
チ５２が取付けられている。切換スイッチ５２は、図４
７に示すように、全体で８個有した固定接点群５３と、
この固定接点群５３の中から１つの固定接点を選択する
ための可動接点５４とを備えている。そして、摘み５５
を操作して指示針を文字盤上に描かれている１から８の
数字のいずれかに合わせると、その数字に対応した接点
番号の固定接点に可動接点５４が接触するようになって
いる。可動接点５４は、図４７に示すようにケーブル５
１の位置において中継コネクタ４７のグランドピンに接
続されており、また固定接点群５３を構成している８個
の固定接点はケーブル５１の位置において対応するピン
に接続されている。

【００７６】ここで、摘み５５は、ベース２からの順番
に相当した固定接点番号を選択するように組立て時に操
作される。たとえば、関節３ａの場合には、ベース２を
基準にして１番目に設けられているので、可動接点５４
と１番の固定接点との接触関係が成立するように操作さ
れる。

【００７７】図４８に示すように、ベ−ス２には、取付
部５６を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上のプラス
側に位置する上記長方形の短辺上にコネクタ４１〜４６
と同一構成のコネクタ５７が各ピンを露出させて取り付
けられている。コネクタ５７にはケーブル５８が接続さ
れている。

【００７８】また、Ｘ軸延長用のアーム４ａは、具体的
には図４９に示すように構成されている。すなわち、一
端側には前述した第１の取付部２２を構成している取付
孔と同じ配置に、つまり長手辺を図中Ｘ軸と直交させる
ように描かれる長方形の各頂点位置に４つの取付孔６０
を配置してなる取付部６１が設けられており、他端側に
には長手辺を図中Ｘ軸と直交させるように描かれる長方
形の各頂点位置に４つの取付孔６２を配置してなる取付
部６３が設けられている。また、取付部６１を規定する
長方形の中心から図中Ｙ軸上のマイナス側に位置する上
記長方形の短辺上には各ピンを図中上面に露出させる関
係にコネクタ６４が設けられている。同様に、取付部６
３を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上のマイナス側
に位置する上記長方形の短辺上には各ピンを図中上面に
露出させる関係にコネクタ６５が設けられている。各コ
ネクタ６４, ６５には、前記コネクタ４１〜４６と同様
に、１本のグランドピンと８本の信号ピンとが設けられ
ている。コネクタ６４のグランドピンとコネクタ６５の
グランドピンとは直接接続されている。また、コネクタ
６４の８本の信号ピンとコネクタ６５の８本の信号ピン
とは、図５０に示すように、アーム４ａの長さＳｘを特
徴づける抵抗値ｒｘの抵抗をそれぞれ介在させる抵抗体
６６とアーム４ａの延長方向を特徴づけるインダクタン
ス値Ｌｘのインダクタンスをそれぞれ介在させるインダ
クタ６７とを直列に介して接続されている。つまり、抵
抗体６６とインダクタ６７とは、アーム４ａの長さおよ
び方向を示す計測信号発生器６８を構成している。

【００７９】この例では、長さ１０(cm)につき１( Ω)
の割合が採用され、Ｓｘが３０(cm)で、ｒｘが３( Ω)
に設定されている。また、インダクタンスとしては、Ｘ
軸延長用のものについては１０(H) ，Ｙ軸延長用のもの
については２０(H) ，Ｚ軸延長用のものについては３０
(H) の値が採用されている。したがって、アーム４ａに
おけるＬｘは１０(H) に設定されている。

【００８０】Ｚ軸延長用のアーム４ｂ, ４ｃは、図５１
に示すように形状可変構造、具体的には長さを可変でき
る構造に形成されている。すなわち、アーム４ｂ, ４ｃ
は、一端側にフランジ７１を有した外円筒７２と、一端
側にフランジ７３を有するとともに他端側を外円筒７２
の他端側に嵌入させて配置された内円筒７４と、外円筒
７２の他端部に設けられ、周方向に複数に分割されると
ともに先端に近付くにしたがって薄肉となる形状に形成
された押圧片７５と、これら押圧片７５の外面に一体的
に形成されたテーパ雄ねじ７６と、図５２に示すように
内面にテーパ雄ねじ７６と螺合するテーパ雌ねじ７７を
有し、両ねじの螺合度の増加に伴わせて押圧片７５を内
円筒７４の外面に強く押付ける締付けリング７８とを備
えている。上記構成から判るように、アーム４ｂ, ４ｃ
は、外円筒７２と内円筒７４との嵌合度を変え、この状
態で締付けリング７８を締付けることによってＺ軸方向
の長さＳｚを自由に調整できるように構成されている。
なお、図中７９は外円筒７２の外面側から装着された回
り止め用のねじを示し、８０はねじ７９の先端部を嵌入
させるために内円筒７４に軸方向へ沿って設けられたス
リットを示している。

【００８１】フランジ７１には前述した第１の取付部２
２を構成している取付孔と同じ配置に、つまり長手辺を
図中Ｘ軸と直交させるように描かれる長方形の各頂点位
置に４つの取付孔８１を配置してなる取付部８２が設け
られ、さらにフランジ７３にも長手辺を図中Ｘ軸と直交
させるように描かれる長方形の各頂点位置に４つの取付
孔８３を配置してなる取付部８４が設けられている。ま
た、フランジ７１には取付部８２を規定する長方形の中
心から図中Ｙ軸上のマイナス側に位置する上記長方形の
短辺上に各ピンを図中上面に露出させる関係にコネクタ
８５が設けられている。同様に、フランジ７３にも取付
部８４を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上のマイナ
ス側に位置する上記長方形の短辺上に各ピンを図中下面
に露出させる関係にコネクタ８６が設けられている。各
コネクタ８５, ８６には、前記コネクタ４１〜４６と同
様に、１本のグランドピンと８本の信号ピンとが設けら
れている。コネクタ８５のグランドピンは、外円筒７２
の内面に軸心線と平行に配設されたグランド線８７に接
続されている。また、コネクタ８５の８本の信号ピン
は、このアームの延びる方向を特徴づけるインダクタン
ス値Ｌｚを介在させるインダクタ８８を介して外円筒７
２の内面にグランド線８７と平行に配設されてアームの
長さを特徴づける抵抗値ｒｚを提供する８本の抵抗線８
９ａ〜８９ｈに接続されている。

【００８２】一方、内円筒７４の図中上端部内面には、
上記グランド線８７および８本の抵抗線８９ａ〜８９ｈ
に１対１の関係に摺動接触する合計９個の接触子９０ａ
〜９０ｉを有した接続器９１が設けられている。この接
続器９１の９個の信号ピンはケーブル９２を介してコネ
クタ８６の対応するピンに接続されている。上記構成か
ら判るように、インダクタ８８と抵抗線８９ａ〜８９ｈ
とは、アーム４ｂ, ４ｃの長さおよび方向を示す計測信
号発生器９３を構成している。

【００８３】図５３は計測信号発生器９３の電気回路で
ある。この例では、先に説明したように、長さ１０(cm)
につき１( Ω) の割合が採用されている。したがって、
アーム４ｂ, ４ｃの長さＳｚが、たとえば６０(cm)のと
きには、ｒｚが６( Ω) となるように設定されている。
また、アーム４ｂ, ４ｃは、Ｚ軸延長用のものであるか
ら、Ｌｚは３０(H) に設定されている。マニピュレータ
本体１が上記のように構成されていると、このマニピュ
レータ本体１を組立てた後において、ある直角座標上に
おいて何番目の関節が何軸回りの関節として接続されて
いるか、またその途中に介在しているアームの方向およ
び長さがどのようなものであるかを直ちに知ることがで
きる。すなわち、図４４に示されたようにマニピュレー
タ本体１が組め立てられると、各関節３ａ〜３ｇに搭載
されている識別信号発生器および各アーム４ａ〜４ｃに
搭載されている計測信号発生器６８, ９３は自動的に図
５４および図５５に示すように接続される。したがっ
て、ベース２から延びたケーブル５８を使ってグランド
ピンと１番信号ピンとの間の抵抗分を測定すると、Ｒ＝
Ｒｘ＝１０( Ω) が検出され、このＲから１番目の関節
３ａはＸ軸回りであることが判る。次に、グランドピン
と２番信号ピンとの間の抵抗分を測定すると、Ｒ＝Ｒｘ
＋ｒｘ＋Ｒｙ＝３３( Ω) が検出される。この３３(
Ω) と先に検出された１０( Ω) との差をとると、２３
( Ω) が得られ、この値から１桁目の値を除くと２０(
Ω) が得られ、この値から２番目の関節３ｂはＹ軸回り
であることが判る。以下同様に、グランドピンと信号ピ
ンとの間の抵抗分を測定し、その値から前回得られた抵
抗分を差引くとともに１桁目の値を除いた抵抗値を確認
することによって、関節３ｃ〜３ｇが何の軸回りに接続
されているかを知ることができる。

【００８４】一方、グランドピンと信号ピンとの間の抵
抗分を測定し、その値から前回得られた抵抗分を差引い
て得られた値中の１桁目の数字は、その間に介在してい
るアームの長さを示している。たとえば、グランドピン
と２番信号ピンとの間の抵抗分３３( Ω) から先に検出
された１０( Ω) との差をとると、２３( Ω) が得られ
るが、この値中の１桁目の値３( Ω) はアーム４ａの長
さ３０(cm)に対応している。したがって、１桁目の値か
らアームの存在およびその長さを知ることができる。表
１は抵抗分から判定された各関節の軸回りおよび各アー
ムの長さを示している。

【００８５】

【表５】 上記の表の結果では、各関節の軸回りおよび各アームの
長さだけが判明し、各アームの方向までは判らない。そ
こで、次にグランドピンと各信号ピンとの間に交流電流
を流し、その閉回路のインピーダンスを測定し、得られ
たインピーダンスと先に測定された抵抗分とを使って閉
回路中のインダクタンスを測定する。先に説明したよう
に、各アーム４ａ〜４ｃに搭載された計測信号発生器６
８, ９３には、これらアームの方向を特徴づけるインダ
クタンスが挿入されている。したがって、インダクタン
ス値が判れば、そのアームの方向を知ることができる。
インダクタンスの測定方法としては、たとえば図５６に
示すように、抵抗ＲｏとインダクタンスＬｏとの直列回
路を例にとると、まず回路に直流電圧Ｖｄを印加し、そ
のときの電流ｉｄを使って抵抗Ｒｏを測定する。次に回
路に交流電圧Ｖａを印加し、そのときの電流ｉａを使っ
てインピーダンスＺｏを測定する。そして、Ｌｏ＝（Ｚ
ｏ2 −Ｒｏ2 ）0.5 ／ωの関係からインダクタンスＬｏ
を測定する。

【００８６】表２には上記手法で測定されたインダクタ
ンス値およびアームの方向が示されている。

【００８７】

【表６】 以上で各アーム４ａ〜４ｃの方向も判明した。一方、各
関節３ａ〜３ｇの大きさ、ベース２の厚み、効果器５の
大きさは予め判明しているので、結局、図４４に示され
るマニピュレータ本体１の仕様は次表に示す如くであ
る。

【００８８】

【表７】 なお、上述の各値の測定は、図５４に示すように、ケー
ブル５８に信号処理装置１００を接続して行われる。こ
の信号処理装置１００では、測定装置１０１において上
述の測定が行われる。この測定によって得られた情報は
情報処理装置１０２に与えられ、この情報処理装置１０
２によって前述の第１実施例の処理手法と同様に処理さ
れる。よって、このように構成されたマニピュレ−タ装
置における、各関節の軸回り情報、アームの存在位置情
報、アームの方向および長さ情報が得られたときのそれ
ら情報の利用方法についての詳しい説明は重複を避け省
略する。（参照：第１実施例） 上述のように本実施例においても、ある座標系における
自由度方向を示す識別信号を出力する識別信号発生器を
搭載し、しかもモジュール化された関節３ａ〜３ｇと、
方向および長さを示す信号を出力する計測信号発生器６
８, ９３の搭載されたアーム４ａ〜４ｃとを組み合わせ
てマニピュレータ本体１が構成されている。したがっ
て、マニピュレ−タ本体１の駆動制御に使用するソフト
ウェアを書き換えるのに必要な情報のすべてを得ること
ができるので、信号処理システム１００を使ってソフト
ウェアを自動書換えすることが可能である。その結果、
作業現場においてソフトウェア作成のために行われてい
た一連の操作（例えば、エディットし、コンパイルやリ
ンク等）をなくすことができ、作業現場で選択した自由
度構成に合わせて、例えば、各関節部の位置と手先効果
器（ハンド部）の位置との関係のソフトウェア，各関節
の速度と手先効果器の速度との関係のソフトウェア，各
関節の力と手先効果器の力との関係のソフトウェアなど
を容易にしかも自動的に書き換える（即ち、カスタマイ
ズする）ことが可能となる。

【００８９】なお、本発明は上述の実施例に限定されな
い。すなわち、上述の実施例ではベース側から方向や長
さを電気的に計測できるアームを組込んでいるが、本発
明の主旨はこのように構成されたものに限定されるもの
ではない。

【００９０】たとえば、図５７に示すように構成された
ものでもよい。すなわち、図には形状可変構造、具体的
には長さを変えることのできるＺ軸延長用のアーム４ｄ
が示されている。（なお、図５１と同一部分は同一符号
で示してあるので、重複する部分の詳しい説明は省略す
る。）このアーム４ｄにおいては、外円筒７２の内面
に、軸心線と平行に、かつフランジ７１の近傍において
折り返す関係に抵抗線１１１を配設するとともに内円筒
７４の図中上端部内面に上記抵抗線１１１に摺動接触す
る接触子１１２ａ, １１２ｂを備えた接続器１１３を配
置し、接触子１１２ａ, １１２ｂをケーブル１１４を介
して２ピン式のコネクタ１１５に接続したものとなって
いる。すなわち、この例では抵抗線１１１、接続器１１
３、ケーブル１１４およびコネクタ１１５で計測信号発
生器１１６を構成し、コネクタ１１５のピン間で測定さ
れる抵抗値ｒｚがアーム４ｄの長さに対応するようにし
ている。このように構成されたアーム４ｄを用いてもよ
い。なお、上記構成のアーム４ｄを用いると、このアー
ムより先端側に配置された関節の情報をベース側におい
て読み取ることができないので、情報伝達用の接続要素
を設けてもよいし、先端側の関節については識別信号発
生器の構造を変えて個別に読み取ることができるように
してもよい。

【００９１】図５８には別の例に係るアームが示されて
いる。ここには形状可変構造、具体的には長さを変える
ことのできるＺ軸延長用のアーム４ｅが示されている。
なお、この図においては図５７と同一部分が同一符号で
示してある。したがって、重複する部分の詳しい説明は
省略する。このアーム４ｅにおいては、磁気式リニア・
スケールで計測信号発生器１１７を構成している。すな
わち、外円筒７２の内面に沿わせ、かつ軸心線と平行す
るように棒状のセンサ本体１１８を配置するとともにセ
ンサ本体１１８の図中上端部を外円筒７２の内面に固定
されたセンサ・アンプ１１９に接続している。そして、
内円筒７４の図中上端部内面にセンサ本体１１８と嵌合
する関係にセンサ・ターゲット１２０を配置し、さらに
センサ・アンプ１１９をケーブル１２１を介してコネク
タ１２２に接続し、このコネクタ１２２を介しアーム４
ｅの長さＳｚに対応した信号を出力させるように構成さ
れている。

【００９２】図５９には別の例に係る形状可変構造、具
体的には円弧の長さを変えることのできる円弧状のアー
ム４ｆが示されている。アーム本体の基本構造は図５１
に示されているものと同じで、一端側にフランジ１３１
を備えるとともに１点に中心を持つ円弧状に形成された
外円筒１３２と、一端側にフランジ１３３を備えるとと
もに上記点に中心を持つ円弧状に形成され、他端側を外
円筒１３２に嵌入させた内円筒１３４と、内円筒１３４
の嵌入度を所望の値に固定する固定機構１３５とで構成
されている。固定機構１３５は対向する関係に２組設け
られており、各組は外円筒１３２に設けられたスリット
１３６と、内円筒１３４に形成された図示しないねじ孔
と、外円筒１３２の外面側からスリット１３６を通して
上記ねじ孔に装着される止めねじ１３７とで構成されて
いる。なお、フランジ１３１, １３３には、４つの取付
孔１３８, １３９によって構成された取付部１４０, １
４１が設けられている。アーム４ｆ内には、計測信号発
生器１４２が装着されている。この計測信号発生器１４
２は、外円筒１３２の内面に軸心線に沿う関係に固定さ
れ、内円筒１３４に設けられたスリットを介して一部を
内円筒１３４内へ突出させた歯付ベルト１４３と、内円
筒１３４の内面に固定されるとともに歯付ベルト１４３
に噛合して回転するポテンションメータ１４４と、フラ
ンジ１３３に接続部を図中上面に露出させて取り付けら
れた２ピン式のコネクタ１４５と、このコネクタ１４５
とポテンションメータ１４４を接続するケーブル１４６
とで構成されている。そして、コネクタ１４５を介して
フランジ間の長さに対応した信号を出力させるようにし
ている。このように構成されたアームを用いることもで
きる。

【００９３】図６０にはさらに別の例に係るアームが示
されている。ここには形状可変構造、具体的には円弧の
長さを変えることのできる円弧状のアーム４ｇが示され
ている。アーム本体の基本構造は図５９に示されている
ものと同じである。したがって、図５９と同一部分が同
一符号で示してある。この例が図５９に示すものと異な
る点は、計測信号発生器１５０にある。計測信号発生器
１５０は、基本的には図５１に示されているものと同様
に、外円筒１３２の内面に配設された１本のグランド線
１５１および８本の抵抗線１５２ａ〜１５ｈと、内円筒
１３４の固定されるとともに上記各線に１対１の関係に
摺動接触する合計９個の接触子１５３を有した接続器１
５４と、フランジ１３１に取付けられた９ピン式のコネ
クタ１５５と、フランジ１３３に取付けられた９ピン式
のコネクタ１５６と、このコネクタ１５６の各ピンを接
続器１５４の対応するピンに接続するケーブル１５７
と、グランド線１５１および８本の抵抗線１５２ａ１５
２ｈをコネクタ１５５の対応するピンに接続するケーブ
ル１５８とで構成されている。そして、コネクタ１５
５, １５６を介してフランジ間の長さに対応した抵抗値
信号を出力するようにしている。

【００９４】図６１にはさらに別の例に係る屈曲型のア
ーム４ｈが示されている。このアーム４ｈの本体は、連
結部材１６１と、この連結部材１６１に対して回動自在
に連結された連結部材１６２と、両連結部材１６１, １
６２を所定の回動位置に固定するねじりダイアル１６
３, １６４（ただし、ねじりダイアル１６４は図示せ
ず。）とで構成されている。連結部材１６１, １６２に
はそれぞれ取付けプレート１６５, １６６が取付けてあ
り、これらプレート１６５, １６６には４つの取付け孔
によって構成された取付部１６７, １６８が形成されて
いる。連結部材１６１, １６２の回動連結部には、それ
ぞれ回動中心を中心とする同一半径の曲面１６９, １７
０が形成されている。そして、曲面１６９, １７０を利
用する関係に計測信号発生器１７１が設けられている。
計測信号発生器１７１は、曲面１６９上に平行に、かつ
周方向に向けて設けられた抵抗線１７２, １７３と、曲
面１７０に取付けられて抵抗線１７２, １７３に摺動接
触する接触子１７４, １７５と、信号ピンを図中下面に
露出させる関係にプレート１６５に取付けられた２ピン
式のコネクタ１７６と、信号ピンを図中上面に露出させ
る関係にプレート１６６に取付けられた２ピン式のコネ
クタ１７７と、抵抗線１７１, １７３の一端側をコネク
タ１７６の信号ピンに接続する接続線１７８と、接触子
１７４, １７５をコネクタ１７７の信号ピンに接続する
接続線１７９とで構成されている。したがって、この例
に係るアーム４ｈにおいては、連結部材１６１, １６２
の回動角度に対応した信号を計測信号発生器１７１から
出力させるように設定されている。

【００９５】図６２には別の例に係るアームが示されて
いる。ここには屈曲型のアーム４ｉが示されており、図
６１と同一部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。この例が図
６１に示すアームと異なる点は、計測信号発生器１８１
の構成にある。計測信号発生器１８１は、曲面１６９上
に周方向に向けて設けられた歯付ベルト１８２と、回転
駆動部が歯付ベルト１８２に噛合する関係に曲面１７０
に固定されたポテンションメータ１８３と、信号ピンを
図中上面に露出させる関係にプレート１６６に取付けら
れた２ピン式のコネクタ１８４と、ポテンションメータ
１８３の出力端をコネクタ１８４の信号ピンに接続する
接続線１８５とで構成されている。すなわち、この計測
信号発生器１８１では、連結部材１６１, １６２の回動
角度に対応した信号をコネクタ１８４を介して出力させ
る。

【００９６】図６３にはさらに異なる例に係るブロック
化されたアームユニット４ｊが示されており、このアー
ムユニット４ｊを複数組合わせて構成されたアーム４ｋ
が図６４に示されている。アームユニット４ｊは、本体
が筒体１９１と、この筒体１９１の両端部に取付けられ
た取付フランジ１９２, １９３とで構成されている。そ
して、このアームユニット４ｊには、計測信号発生器１
９４が搭載されている。計測信号発生器１９４は、筒体
１９１の外面に沿うように設けられたグランド線１９５
と、グランド線１９５と平行に配設されて途中にアーム
ユニット４ｊの軸方向の長さＬに相当する抵抗値ｒを示
す抵抗体１９６を介在させた信号線１９７と、グランド
線１９５および信号線１９７の一端側の接続されたピン
を図中上面に露出させる関係に取付フランジ１９２に取
付けられた２ピン式のコネクタ１９８と、グランド線１
９５および信号線１９７の他端側の接続されたピンを図
中下面に露出させる関係に取付フランジ１９３に取付け
られた２ピン式のコネクタ１９９とで構成されている。
したがって、図６４に示すように、アームユニット４ｊ
をｎ個直列に接続してアーム４ｋを構成したときに、ア
ーム４ｋの両端部に位置するコネクタを介して抵抗値を
測定すると、ｎ倍の抵抗値が測定されることになり、こ
の値からアーム４ｋの長さＬｎを知ることができる。な
お、アーム４ｋの一端側から抵抗値を測定できるように
するには、測定しようとする位置とは反対側に位置する
取付フランジに短絡用のコネクタを備えたフランジを装
着するようにすればよい。

【００９７】図６５には別のブロック化されたアームユ
ニット４ｍが示されている。アームユニット４ｍは、図
６４に示されているものと同様に、本体が筒体２００
と、この筒体２００の両端部に取付けられた取付フラン
ジ２０１, ２０２とで構成されている。筒体２００は、
真っ直ぐではなく、ある点Ｐに中心を持つ半径Ｌ1 の円
弧の一部をなす曲り筒体によって形成されている。そし
て、この例では、取付フランジ２０１, ２０２間の長さ
が点Ｐを中心にしてθ＝１５゜に相当する値に設定され
ている。アームユニット４ｍには、計測信号発生器２０
３が搭載されている。

【００９８】計測信号発生器２０３は、図６４に示す例
と同様に、グランド線２０４と、アームユニット４ｍを
構成している角度θに相当する抵抗値ｒを示す抵抗体２
０５を途中に介在させた信号線２０６と、グランド線２
０４および信号線２０６が接続された２ピン式のコネク
タ２０７, ２０８とで構成されている。この例ではアー
ムユニット４ｍを必要個数接続してアームを構成したと
き、このアームの一方の端部にフランジ２０９を接続す
るようにしている。このフランジ２０９にはアーム側の
コネクタに接続されるコネクタ２１０が設けてあり、こ
のコネクタ２１０には半径Ｌ1 を示すインダクタンスを
有したインダクタ２１１が接続されている。したがっ
て、この例では、測定されたインダクタンスの値からア
ームの曲率半径Ｌ1 を知ることができ、測定された抵抗
値からアームの弧の角度範囲を知ることができ、また両
者の関係からアームの弧の長さ知ることができる。この
ように構成されたアームを用いることもできる。

【００９９】なお、上述の各種のアームは、モジュール
関節を用いるマニピュレータ本体に限らず、通常の関節
・アーム一体型のものにも使用できる。

【０１００】（第４実施例）図６６には、本発明の第４
実施例が図示されている。本実施例は前述の第３実施例
（図４４）の構成を、各モジュールのサイズを異ならせ
ることにより、運用効率を高めた実際のマニプュレータ
本体の形状として望ましい組合せを開示している。本体
のベース２に接続する関節モジュール（３ａ, ３ｂ）は
装置本体でも駆動力の大きなモジュールで構成されてい
る。一方、手先部（エンドエフェクター）５の近くに接
続する関節モジュール（３ｆ, ３ｇ）は小さな駆動力で
且つ軽量なモジュールで構成されている。また、アーム
モジュール等（４ａ, ４ｂ, ４ｃ, ）も、手先部に近い
ものほど小さく細く軽いモジュールで構成されている。

【０１０１】また、このモジュールの大きさを検知する
手法は次の通りである。すなわち、関節モジュールの大
きさおよびそのトルクは、そのモータの巻線の長さ（即
ち、抵抗値）に比例することを利用すると、関節モジュ
ールの大きさを示す信号は、この巻線と電源供給線との
抵抗値を検知することにより、相対的なモジュールの大
きさが容易に認識できる。また、アームモジュールは同
じ比率で長さに比例する計測信号が出力できる構成なら
ば、その太さ（軽さ）に無関係にソフトウエアの書換え
に利用できる。

【０１０２】

【発明の効果】

（第１，第２実施例の効果）本発明によれば、１つの関
節部を旋回関節としても屈曲関節としても使用でき、さ
らに屈曲関節の屈曲方向を直交する２方向で選択できる
ので、複数の、たとえば出力の異なる関節部の場合で
も、またどのような順番に接続してもマニピュレ−タ本
体を構成することが可能である。また、すでに構成され
たマニピュレ−タから、関節部の接続順序を入れ換える
ことによりマニピュレ−タ本体の自由度配置を変更でき
るので、関節部ごとに分割して作業現場まで運搬して、
運搬したその場で作業内容に適した自由度配置のマニピ
ュレ−タ本体を構成できる。さらに、作業内容が変更さ
れた場合でも、その作業内容にふさわしい自由度構成の
マニピュレ−タを容易に再構成できる。そして、関節部
の故障に対しても、故障した関節部のみを交換すればマ
ニピュレ−タ本体を正常に動作させることができる。ま
た、旋回関節として用いる場合も、屈曲関節として用い
る場合も、１種類の関節部を用意しておけばよいので、
組立の容易化および保守の容易化を図ることができる。
さらに、それぞれの関節部が、ある座標系のＸ軸回りの
回転か、Ｙ軸回りの回転か、Ｚ軸回りの回転か、を識別
するための３種類の信号を発生できる識別信号発生器を
有しているので、これらの識別信号を使ってマニピュレ
−タ本体の駆動制御に使用するソフトウェアを書換える
作業を容易化できる。よって、構成の変更に伴うマニピ
ュレ−タの駆動制御プログラムの書換、変更に要する手
間や時間を短縮できる。また、所望によりそのプログラ
ムを自動書換え可能なマニピュレータ装置を提供するこ
とも可能である。

【０１０３】（第３，第４実施例の効果）また本発明に
よれば、複数のアームのうちの少なくとも１つには、そ
れ自身の長さあるいは曲り角度を任意に設定可能な形状
可変手段と、上記長さあるいは曲り角度に対応した信号
を出力する計測信号発生器とが設けられているため、組
立て後であっても、アームの形状を変えることによっ
て、マニピュレータ本体の動作範囲の大きさを容易に変
更可能である。またこのとき、計測信号発生器の出力に
よってアームの長さあるいは曲り角度を正確に知ること
ができる。したがって、アームの形状を変えただけの変
更の場合には、変更前の情報と計測信号発生器の出力と
を使ってマニピュレータ本体を駆動制御するためのソフ
トウェアを自動書換えすることができる。

【０１０４】また、新たにマニピュレータ本体を組み立
てたり、作業内容の変更に伴わせて再組立てをした場合
には、関節に自由度の方向に対応した信号を出力する識
別信号発生器を設ける方式と組合わせることによって、
マニピュレ−タ本体の駆動制御用ソフトウェアを書き換
えるのに必要な情報（例えば、必須な信号すなわち必須
パラメータ等）を得ることができる。よって、信号処理
装置により所望のソフトウェアを自動書換えすることも
可能となる。

【０１０５】つまり、今まで作業現場でおいてソフトウ
ェア作成の一連の操作（例えば、プログラムをエディッ
ト, コンパイル, リンク等）をなくすことがでる。例え
ば、作業現場で選択した自由度構成に合わせて、各関節
の位置とハンド部の位置との関係のプログラム、各関節
の速度とハンド部の速度との関係のプログラム、各関節
の力とハンド部の力との関係のプログラムなどを人手を
介して再作成するのではなく、本体のシステムが容易か
つ迅速にしかも自動的にそのプログラムを最適に変更す
ることが可能となる。

【０１０６】また、第４実施例のような出力の大きさの
異なる関節モジュールの適宜な組合せにより、実用的で
且つ駆動効率の高いモジュール型マニピュレータ装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るマニピュレータ装置
におけるマニピュレータ本体全体の斜視図、

【図２】同マニピュレータ本体の等価図、

【図３】(a) 〜(e) は同マニピュレータ本体を構成する
関節部の実施例であり、(a) はその正面図、(b) は上面
図、(c) は左側面図、(d) は右側面図、(e) は下面図、

【図４】(a) 〜(c) は、同関節部の自由度の方向を変え
た３例の説明図、

【図５】同関節部の拡大斜視図、

【図６】同関節部に搭載された識別信号発生器の回路
図、

【図７】各関節部に搭載された識別信号発生器と信号処
理システムとの接続状態を示す接続図、

【図８】識別信号発生器から情報を取出す手段を示す回
路図、

【図９】(a) 〜(c) は、３種類の延長用アームを示す斜
視図、

【図１０】本発明の第２実施例に係る、同延長用アーム
と関節部とを組み合わせて構成されたマニピュレータ本
体全体の斜視図、

【図１１】同マニピュレータ本体の等価図、

【図１２】本発明の第２実施例に係るマニピュレータ装
置におけるマニピュレータ本体を構成する関節部の拡大
斜視図、

【図１３】(a) および(b) は、同関節部に搭載された識
別信号発生器の構成説明図、

【図１４】各関節部に搭載された識別信号発生器と信号
処理システムとの接続状態を示す接続図、

【図１５】本発明の実施例に係るマニピュレータ本体を
構成する関節部の変形例の１つを表わす拡大斜視図、

【図１６】同関節部に搭載された識別信号発生器の回路
図、

【図１７】同関節部を使用するマニピュレータ本体のベ
ースを示す斜視図、

【図１８】同関節部を組み合わせてマニピュレータ本体
を構成したときの識別信号発生器の動作関係を説明する
説明図、

【図１９】(a) 〜(c) は、同関節部の組合わせによりマ
ニピュレータ本体を構成するときに用いる３種類の延長
用アームを示す斜視図、

【図２０】同関節部と同延長用アームとを組み合わせて
マニピュレータ本体を構成したときの識別信号発生器の
動作関係の一部を説明する説明図、

【図２１】同識別信号発生器の動作関係の残りを説明す
る説明図、

【図２２】本発明の実施例に係るマニピュレータ本体を
構成する関節部のさらに異なる変形例を表わす拡大斜視
図、

【図２３】同関節部に搭載された識別信号発生器の接続
例を示す接続図、

【図２４】同接続例の具体的な回路図、

【図２５】同関節部を使用するマニピュレータ本体のベ
ースを示す斜視図、

【図２６】各関節部に搭載された識別信号発生器と信号
処理システムとの接続状態を示す接続図、

【図２７】同関節部と組み合わせてマニピュレータ本体
を構成するときに用いるＸ軸延長用アームを示す斜視
図、

【図２８】同関節部と組み合わせてマニピュレータ本体
を構成するときに用いるＹ軸延長用アームを示す斜視
図、

【図２９】同関節部と組み合わせてマニピュレータ本体
を構成するときに用いるＺ軸延長用アームを示す斜視
図、

【図３０】本発明の実施例のマニピュレータ本体を構成
する関節部のさらに別の変形例を表わす拡大斜視図、

【図３１】同関節部に搭載された識別信号発生器の接続
例、

【図３２】同接続例の具体的な回路図、

【図３３】各関節部に搭載された識別信号発生器と信号
処理システムとの接続状態を示す接続図、

【図３４】本発明の実施例のマニピュレータ本体を構成
する関節部の異なる変形例を表わす拡大斜視図、

【図３５】同関節部に搭載されたコネクタの斜視図、

【図３６】同関節部に搭載された識別信号発生器の接続
例、

【図３７】同関節部に付設された配線系統の一部を示す
接続図、

【図３８】同関節部に付設された配線系統のＢ−Ｂ線か
らＣ−Ｃ線までの接続図、

【図３９】同関節部に付設された配線系統のＣ−Ｃ線以
降の範囲の接続図。

【図４０】本発明の実施例のマニピュレータ本体を構成
する関節部のさらに異なる変形例を表わす拡大斜視図、

【図４１】同関節部に搭載された識別信号発生器の接続
例、

【図４２】同関節部を６個組み合わせて図１に示される
マニピュレータ装置本体を構成したときの各コネクタと
抵抗体との接続例の組合せ図、

【図４３】同接続例の回路図、

【図４４】本発明の第３実施例に係るマニピュレータ装
置におけるマニピュレータ本体の斜視図、

【図４５】同マニピュレータ本体の等価図、

【図４６】同関節の拡大斜視図、

【図４７】同関節に搭載された識別信号発生器の回路
図、

【図４８】同マニピュレータ本体のベースを示す斜視
図、

【図４９】同マニピュレータ本体に組込まれたＸ軸延長
用アームの斜視図、

【図５０】同Ｘ軸延長用アームに組込まれた計測信号発
生器の回路図、

【図５１】同マニピュレータ本体に組込まれたＺ軸延長
用アームを一部切欠して示す斜視図、

【図５２】同Ｚ軸延長用アームの長さ調整部を拡大して
示す断面図、

【図５３】同Ｚ軸延長用アームに搭載された計測信号発
生器の回路図、

【図５４】各関節に搭載されている識別信号発生器と各
アームに搭載されている計測信号発生器との接続関係お
よび信号処理システムの接続関係の一部を示す図、

【図５５】接続関係の残りを示す図、

【図５６】アームの長さおよび方向の計測原理を説明す
るための図、

【図５７】Ｚ軸延長用アームの変形例を一部切欠して示
す斜視図、

【図５８】Ｚ軸延長用アームの別の変形例を一部切欠し
て示す斜視図、

【図５９】円弧型アームの例を一部切欠して示す斜視
図、

【図６０】円弧型アームの別の例を一部切欠して示す斜
視図、

【図６１】屈曲型アームの例を示す斜視図、

【図６２】屈曲型アームの別の例を示す斜視図、

【図６３】ブロック型のアームユニットを示す斜視図、

【図６４】同アームユニットを組合わせて構成されたア
ームの側面図、

【図６５】ブロック型のアームユニットの別の例を説明
するための側面図、

【図６６】本発明の第４実施例に係るマニピュレータ装
置における現実的なマニピュレータ本体の斜視図。

【符号の説明】

１，１ａ…マニピュレータ本体、 ３，３ａ〜３ｇ…関
節部、 ４, ５…効果器、４ａ〜４ｍ…アーム、 １
１…モータ部、 １２…フィードバックユニット、１
３…固定軸、 １４…回転軸、 １５, １
６…連結部材、２２, ２４, ２７, ３０, ３２, ３４…
第１〜第６の取付部、４１〜４６…識別信号発生器の一
部を構成する切換スイッチおよびコネクタ、４８, ４
９, ５０…識別信号発生器の一部を構成する抵抗器、５
１, ５１ａ, ５１ｂ, ５１ｃ, ５１ｄ…信号処理システ
ム、５２…識別信号発生器の一部を構成する切換スイッ
チ、６１…Ｘ軸延長用アーム、６２…Ｙ軸延長用アー
ム、６３…Ｚ軸延長用アーム、７６…識別信号発生器と
して重力スイッチ、８１, ８２, ８３…識別信号発生器
の一部をなすコネクタ、８９〜９４，１０１〜１１１…
識別信号発生器の一部をなす導電体、１２１〜１２６…
識別信号発生器の一部をなすコネクタ、１２８, １２９
…識別信号発生器を構成する切換スイッチ、１５１, １
５２, １８２〜１８４…識別信号発生器の一部を構成す
る抵抗体、６８, ９３, １１６, １１７, １４２, １５
０, １７１, １８１, １９４, ２０３…計測信号発生
器。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２５Ｊ 18/06 9147−3Ｆ 19/02

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組合せにより装置を構成する複数の構成
   モジュールと、それら前記モジュールの動作を制御する
   駆動制御手段とから成るマニピュレ−タ装置において更
   に、 前記構成モジュールに付設され当該モジュールに関する
   所定の情報を収集し出力する情報出力手段と、 前記情報出力手段からの各情報を導入しそれら情報を基
   にして所定の解析処理を行ない、各構成モジュールの動
   作を規定する前記駆動制御手段の動作条件に変換する情
   報処理手段と、 前記駆動制御手段に格納され起動される、上記の動作条
   件を導入することで前記構成モジュールに新たな規定の
   動作を行なわせる機能実現手段と、から構成されること
   を特徴とするマニピュレ−タ装置。
2. 【請求項２】 前記構成モジュールは、取付けの自由度
   を選択的に決定できる複数種類の取付け部と、前記取付
   け部に所定位置に接続された駆動源とから成る所定の方
   向に選択的に可働できる関節ユニットおよび、所定方向
   に延長されて成り選択的にその長さまたは角度を変更で
   きるアームユニットであり、 更に、前記ユニットの何れかには、当該ユニットの選択
   された現在の状態を選択的に設定可能で且つ、視覚的に
   認識できる識別表示手段を有することを特徴とする請求
   項１に記載のマニピュレ−タ装置。
3. 【請求項３】 前記情報出力手段は、少なくとも前記各
   関節ユニットまたは前記アームユニットの何れかに付設
   され、 当該ユニット自身の固有のユニット種別情報と組合せの
   自由度を表わす組合せ情報を検知収集し、識別信号とし
   て出力する識別信号発生手段と、 当該ユニット自身の長さまたは曲り角度等の形状に関す
   る情報を自ら検知するかまたは前記識別表示手段から収
   集して計測信号として出力する計測信号発生手段と、か
   ら構成されることを特徴とする請求項２に記載のマニピ
   ュレ−タ装置。
4. 【請求項４】 自由に組合せが選択できる複数のモジュ
   ールと、その組合せに対応した所期の動作を制御する制
   御手段とを有するモジュール型マニピュレータ装置にお
   いて、 複数種類の取付けユニットと, 前記の取付けユニットに
   所定の位置に装着された駆動源とから成る関節モジュー
   ルと、 所定方向に延長され, 選択的にその長さまたは角度を変
   更できるアームモジュール、が相互に組み合わされその
   一部が構成されて成るマニピュレ−タ本体と、 前記モジュールの何れかに少なくとも１つ付設され、当
   該モジュールの選択された現在の状態すなわち、当該モ
   ジュール自身の固有のユニット種別情報と、その後の組
   合せの自由度を表わす組合せ情報を選択的に検知または
   手動設定可能で且つ、視覚的に認識できると共にそれら
   情報を出力する識別表示手段と、 前記識別表示手段に接続され、上記の出力された情報を
   導入し識別信号に変換して出力する識別信号発生手段
   と、 当該ユニット自身の長さまたは曲り角度等の形状に関す
   る情報を自ら計測して検知するかまたは, 前記識別表示
   手段から収集し計測信号に変換して出力する計測信号発
   生手段とを有し、 更に、前記各関節モジュールの各々の動作を規定し、前
   記マニピュレータ本体として最適に駆動制御するための
   書換え可能な駆動制御手段を格納し、前記識別信号発生
   手段および計測信号発生手段からの各出力信号を基にし
   て前記駆動制御手段の動作規定条件をそのマニピュレー
   タ本体の組合せに最適なように変更した後に選択的に起
   動する情報処理装置と、から構成されるマニピュレ−タ
   装置。
5. 【請求項５】 前記識別信号発生手段および前記計測信
   号発生手段は、前記マニピュレータ本体が組み立てられ
   る都度に自動的に前記識別信号および前記計測信号をそ
   れぞれ出力することを特徴とする請求項４に記載のマニ
   ピュレ−タ装置。
6. 【請求項６】 前記情報処理装置は、前記計測信号発生
   手段および前記識別信号発生手段から出力された各信号
   を基にして、前記駆動制御手段の動作を規定する条件と
   してのパラメータを前記マニュピュレータ本体が全体と
   して稼働するように所定の解析を行なって算出し、その
   因数を使用して選択的に前記駆動制御手段を再設定する
   上記各発生手段に直結された信号処理手段を有すること
   を特徴とする請求項４に記載のマニピュレ−タ装置。
7. 【請求項７】 前記識別信号発生手段は、前記識別信号
   として前記の各関節モジュールの各々の組合せの自由度
   をある座標系のある方向で示す第１の識別信号と、前記
   の各関節部が接続される順番を示す第２の識別信号とを
   出力することを特徴とする請求項４に記載のマニピュレ
   ータ装置。
8. 【請求項８】 前記識別表示手段は、少なくとも、関節
   部のベースからの順番を記す文字盤とその盤上の文字を
   指す指示針とから成る第１の切換えスイッチと、関節部
   の所定の直角座標上の組合せの自由な方向を記す文字盤
   とその盤上の文字を指す指示針とから成る第２の切換え
   スイッチと、の何れかから構成されていることを特徴と
   する請求項４に記載のマニピュレ−タ装置。
9. 【請求項９】 前記識別信号発生器は、金属の有底角筒
   状のケースと、前記ケースの開口部に閉塞して付設され
   る絶縁部材と、前記絶縁部材に一端が固定され他端が前
   記ケース内に延び所定の剛性を有する針金部材と、前記
   針金部材の遊端に固定された導電体と、前記ケースと前
   記針金部材とにそれぞれリード線を介して接続するコネ
   クタと、から構成される重力スイッチであることを特徴
   とする請求項４に記載のマニピュレータ装置。
10. 【請求項１０】 前記計測信号発生手段は、長さが任意
    に可変できる前記アームモジュールの長手方向の一端に
    固定され、その他端は可動できる状態で端部が接続され
    た棒状のセンサと、前記センサからの信号を増幅するセ
    ンサアンプと、前記センサアンプにケーブルを介して接
    続するコネクタと、から構成される磁気式リニアスケー
    ルであることを特徴とする請求項４記載のマニピュレ−
    タ装置。
11. 【請求項１１】 前記複数のアームモジュールは、ある
    座標系において、水平軸方向に延設される第１軸延長用
    アームユニットと、前記水平軸に直交し鉛直方向でない
    軸方向に延設される第２軸延長用アームユニットと、鉛
    直軸回り方向に延設される第３軸延長用アームユニット
    と、から構成される請求項４に記載のマニピュレ−タ装
    置。
12. 【請求項１２】 前記信号処理手段は、前記計測信号発
    生手段からの第１の信号を基にして所定の動作条件を規
    定する第１パラメータを生成する第１パラメータ生成手
    段と、前記識別信号発生手段からの第２の信号を基にし
    て所定の動作条件を規定する第２パラメータを生成する
    第２パラメータ生成手段と、から構成され、 前記第１および第２パラメータ生成手段からの各第１、
    第２パラメータを前記駆動制御手段に選択的にセットし
    て、初期の動作条件と置換することを特徴とする請求項
    ６に記載のマニピュレ−タ装置。