JPH0679670A - 操縦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 拘束感がなく操作性が良好で、スイッチの同
時操作が可能で作業を効率的に行え、かつ構成が簡単で
小型軽量な操縦装置の提供を目的としている。 【構成】 操縦者４が把持するグリップ２の内部にはモ
ータなどのアクチュエータ3aを備えた駆動部３が配置さ
れている。一方、グリップ２の上方側面には引き金５が
設けられている。引き金５は直線移動が可能である。引
き金５の他端にはラック７が固定され、これがピニオン
８を介して駆動部３の回転軸3cに連結されている。した
がって、操縦者４が引き金５に力を加えるとこれが駆動
部３へ伝達され、スレーブアームのグリッパが開閉され
る。このような構成とすれば、グリッパ２の把持を解除
することなく引き金５を操作可能であり、構造が簡単な
ので高重量化することもなく、機構要素をグリップ２の
内部に配置したのでイナーシャが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットやマニ
ピュレータのグリッパなどを操縦するための操縦装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用ロボットやマニピュレー
タなどを遠隔操縦するために、操縦装置が用いられてい
る。以下、マスタスレーブマニピュレータのマスタアー
ムに用いられている操縦装置について、図４を参照して
説明する。

【０００３】操縦装置21はグリップ22を備え、このグリ
ップ22を操縦者23が把持してマスタアーム24の位置・姿
勢軸を操作することにより、図示しないスレーブアーム
の位置・姿勢軸を操縦するように構成されている。

【０００４】グリップ22の周囲には、一対の指先部材25
a,25b と、駆動部26とが備えられている。この駆動部26
はモータおよび減速機からなるアクチュエータ26a と、
エンコーダ26b とから構成されており、グリップ22の下
方に突出して配置されている。指先部材25a,25b は、互
いに接近離反が可能となるように、例えばリンク機構27
などを介して連結されており、さらに駆動部26の回転軸
（図示せず）と連結されている。

【０００５】また、グリップ22の上方には操縦者23が親
指23b で押すことができる位置にスイッチ28が設けられ
ている。スイッチ28は、例えば操縦開始・停止のための
ON-OFFスイッチなどに利用される。

【０００６】このような構成の操縦装置21によれば、操
縦者23が人差し指23a と親指23b とをそれぞれ指先部材
25a,25b の穴部に挿入し、互いに近接離反動作を行い、
駆動部26の回転軸を回転させる。この回転軸の回転量が
エンコーダ26b により操作量として検出され、図示しな
いスレーブアームのグリッパの開閉制御に利用される。
一方、スレーブアームのグリッパが受けた外力などの情
報は、アクチュエータ26a を介して指先部25a,25b にフ
ィードバックされる。したがって、バイラテラルサーボ
方式によりスレーブアームのグリッパを自在に操縦する
ことが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うに構成された従来の操縦装置では、人差し指と親指と
が指先部材により拘束されてしまう。したがって、操縦
者がスイッチを操作しようとした場合、親指を一旦指先
部材の穴部から抜かなければならない。つまり、スレー
ブアームの操縦とスイッチ操作とを同時に行うことがで
きない。例えば上記スイッチに操作開始・停止のための
ON-OFF機能などが与えられているような場合、作業中に
緊急事態が発生してもスイッチを即座に押すことができ
ないといった問題が生じてしまう。

【０００８】また、上記の操縦装置では、アクチュエー
タと指先部材とを連結するためにリンク機構などの動力
伝達機構が必要である。このため、装置が複雑な構成と
なり大きさや重量が増加してしまう。特に、この操縦装
置をマスタアームなどの先端に取り付けた場合、マスタ
アームが受ける負荷が大きくなり、マスタアームの駆動
部が大型になってしまう。

【０００９】また、上記のように伝達機構が要求される
他、グリップの周囲に指先部材と駆動部とが配置されて
いるので、装置の操作時にこれら構成要素のイナーシャ
が大きく作用してしまうことになる。したがって、装置
を自然な感覚で操作することが難しくなり、結果的に操
作性が低下してしまう。

【００１０】そこで本発明はこういった従来の問題点を
解決し、拘束感がなく操作性が良好で、スイッチの同時
操作が可能で作業を効率的に行え、かつ構成が簡単で小
型軽量な操縦装置の提供を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の操縦装置は、操縦者が把持するグリップ
と、グリップの側面に設けられる直線移動可能な引き金
と、グリップ内に配置され、回転軸を介して引き金に連
結されて引き金の移動量に対応した回転軸の回転量を検
出する回転量検出手段とを有することを特徴とするもの
である。また、引き金を駆動する駆動手段を設け、この
駆動手段をグリップ内に配置するとともに引き金に連結
してなることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】以上のように構成された本発明によれば、グリ
ップを把持しながら引き金を操作することができるの
で、装置の操縦性能が劣化することがなく、非常事態に
も即座に対応することができる。また、動力の伝達機構
はラックを用いた簡単な構成であり、回転量検出手段や
駆動手段と直接接続しているので、装置が高重量化する
こともない。

【００１３】さらに、回転量検出手段や駆動手段などの
機構要素をグリップ内部に配置することにより操縦時の
イナーシャが大幅に低減され、装置の制御性、操作性が
大幅に向上する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１５】図１は本発明の実施例を示す操縦装置の斜
視図、図２は図１に示した操縦装置の長手方向断面図、
図３は図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。なお、本実
施例での操縦装置は、マスタスレーブマニピュレータの
マスタアームに適用された場合のものを示している。

【００１６】本実施例の操縦装置１は、握り部2aと上部
ケース2bからなるグリップ２を有しており、操縦者４に
よって把持・操縦される。グリップ２の内部には駆動部
３が設けられており、この駆動部３はモータおよび減速
機からなるアクチュエータ（駆動手段）3aと、エンコー
ダ（回転量検出手段）3bとから構成されている。駆動部
３は握り部2aの内部に配置され固定されており、回転軸
3cの部分は上方に向けられて上部ケース2b内に配置され
ている。また、グリップ２の上方側面には、操縦者４が
グリップ２を把持したまま人差し指4aで操作できる位置
に引き金５が設けられている。

【００１７】上部ケース2bの内部にはガイド６が設けら
れており、このガイド６は、上部ケース2bに固定された
ブロック6aと、このブロック6aの図示しない溝に対して
直線的に摺動可能なレール6bとから構成されている。な
お、レール6bにはラック７が固定されている。

【００１８】レール6bおよびラック７は引き金５の基端
部に固定され、引き金５が直線移動できるようになって
いる。そして、駆動部３の回転軸3cとラック７とはピニ
オン８を介して連結されている。なお、回転軸3cとラッ
ク７との接触面には歯溝が形成されていてもよく、また
摩擦係数が大きくなるような表面処理が施されていても
よい。

【００１９】なお、引き金５は通常は図２の状態、つま
り操縦者が人差し指4bで力を加えない限り初期位置に戻
るように駆動部３に復元力が作用するように構成されて
いる。

【００２０】操縦装置１とマスタアーム10とは、握り部
2a下部に形成された取付け面９を介して固定されてお
り、マスタアーム10の位置・姿勢軸に接続されている。
握り部2aの側面やケース2bの後部には、操縦者４がグリ
ップ２を把持したまま親指4bで押すことができる位置に
スイッチ11a,11b,11c が設けられている。それぞれのス
イッチ11a,11b,11c は、例えば操縦開始・停止のための
ON-OFFスイッチや、駆動部３の回転軸3c固定のON-OFFス
イッチ、あるいはマスタアーム10の付属機能の切替えス
イッチなどに利用される。以上のように構成された本発
明の動作を説明する。

【００２１】操縦者４がグリップ２の握り部2aを把持し
マスタアーム10などの位置・姿勢軸を操作することによ
り、図示しないスレーブアームの位置・姿勢軸を操縦す
ることができる。

【００２２】ここで、操縦者４が人差し指4bで引き金５
を矢印Ａ方向に引く（直線移動させる）と、引き金５に
接続したラック７が移動して回転軸3cが回転し、回転軸
3cの回転量（引き金５の移動量）がエンコーダ3bにて検
出される。この情報はスレーブアーム側に伝達され、ス
レーブアームのグリッパが引き金５の移動量に対応した
分だけ開閉する。なお、引き金５の移動量とグリッパの
開閉量の関係は、あらかじめ任意に初期設定しておくこ
とができる。

【００２３】一方、スレーブアームのグリッパが受けた
外力などの情報は、アクチュエータ3aを介して引き金５
にフィードバックされる。つまり操縦者４は、スレーブ
アーム側の力情報を引き金５の操作力（負荷）を通じて
感じ取ることができる。

【００２４】したがって、力逆送型バイラテラルサーボ
方式などにより、操縦者４はスレーブアームのグリッパ
を自在に開閉操作することができ、併せてグリッパに作
用する力情報を引き金５を介して体感することができ
る。そしてこれらの作業と同時に、操縦者４はスイッチ
11a,11b,11c を操作することができる。

【００２５】以上のように構成された本発明によれば、
操縦装置の使用時にもグリッパの把持を解除することな
く引き金の操作や付属スイッチの操作が可能である。特
に本構成によれば、引き金の操作をグリップを握る感覚
で行うことができる。したがって装置の操縦性能が劣化
することがなく、非常事態にも即座に対応することがで
きる。しかも、本実施例によれば、操縦時に引き金を介
してスレーブアーム側の力情報を得ることも可能であ
る。

【００２６】また、本発明によれば、アクチュエータの
回転軸を引き金に固定したラックに直接接続した構成で
あり、動力伝達機構が簡略化されているので、装置が高
重量化することがなく、装置全体を小型・軽量に設計す
ることができる。

【００２７】さらに、アクチュエータなどの機構要素を
グリップ内部に配置したので、グリップ外部に突出した
機構要素がほとんどなくなり、従来の操縦装置に比べて
操縦時のイナーシャが大幅に低減される。そのため、装
置の制御性、操作性が大幅に向上する。

【００２８】なお、本発明は上述した実施例のみに限定
されるものではない。例えば、上記の操縦装置におい
て、引き金に加わる力あるいはトルクを検出する力セン
サを設けて、バイラテラルサーボでの力情報として利用
するように構成してもよい。

【００２９】また、引き金をコイルバネなどにより矢印
Ｂ方向に付勢する構造にすることによって、駆動部を使
用しなくても図２に示す初期位置に復元するように構成
してもよい。

【００３０】なお、本発明をユニラテラルサーボ方式の
マスタスレーブマニピュレータに適用する場合には、ア
クチュエータ（駆動手段）が不要となるので、エンコー
ダやポテンショメータなどの回転量検出手段の回転軸を
直接ラックと連結することにより、同様の効果を期待す
ることができる。もちろん、本発明の操縦装置はマスタ
スレーブマニピュレータのみならず一般的な産業用ロボ
ットの一部として利用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、拘
束感がなく操作性が良好で、スイッチの同時操作が可能
で作業を効率的に行え、かつ構成が簡単で小型軽量な操
縦装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の操縦装置を示す斜視図。

【図２】本発明の操縦装置を示す断面図。

【図３】本発明の操縦装置に係るケース部分の断面図。

【図４】従来技術に係る操縦装置を示す斜視図。

【符号の説明】

１…操縦装置 ２…グリップ ３…駆動部 3a…アクチュエータ（駆動手段） 3b…エンコーダ（回転量検出手段） ５…引き金 ６…ガイド ７…ラック 10…マスタアーム 11…スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操縦者が把持するグリップと、 前記グリップの側面に設けられる直線移動可能な引き金
   と、 前記グリップ内に配置され、回転軸を介して前記引き金
   に連結されて前記引き金の移動量に対応した前記回転軸
   の回転量を検出する回転量検出手段と、を有することを
   特徴とする操縦装置。
2. 【請求項２】前記引き金を駆動する駆動手段を設け、こ
   の駆動手段を前記グリップ内に配置するとともに前記引
   き金に連結してなることを特徴とする請求項１記載の操
   縦装置。