JPH0857779A

JPH0857779A - 遠隔操作装置

Info

Publication number: JPH0857779A
Application number: JP21815094A
Authority: JP
Inventors: Masao Kume; 正夫久米; Kazuo Ito; 和雄伊藤; Hideo Kawakami; 日出生河上; Daizo Takaoka; 大造高岡
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1996-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】マスタ・スレーブ方式の遠隔操作装置におい
て、マスタハンド機構に手を拘束する必要がなく、然も
操作性が良好なマスタハンド機構の構造を提供する。【構成】マスタハンド機構６は、操作台10に互いに直
交する３軸回りに回転可能に支持された球体20と、該球
体20上に一方の手の指によって開閉操作可能に支持され
た一対のスティック21、22とを具え、球体20の回転量と
一対のスティック21、22の開閉操作量を検出し、該検出
に基づいて、スレーブハンド機構の物体把持動作を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体把持機能を有する
スレーブハンド機構をマスタハンド機構の操作に追従さ
せて動作させ、物体の把持を行なうマスタ・スレーブ方
式の遠隔操作装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物体の把持を行なうマスタ・スレーブ方
式の遠隔操作装置においては、スレーブハンド機構と同
一の自由度を有するマスタハンド機構を構成して、マス
タハンド機構の操作によって、スレーブハンド機構の動
作を微妙に制御することが行なわれている。

【０００３】例えば図１８に示すマスタハンド機構(特
公平6-37035号)は、オペレータの手の動きに追従させて
スレーブハンド機構(図示省略)を動作させるべく、オペ
ーレータの腕をベース部材(200)により固定し、各指先
は、対応するマスタ指先片(201)(202)(203)に差し込ん
で、各マスタ指先片の動きをポテンショメータ(204)〜
(212)により検出するものである。該マスタハンド機構
においては、オペレータが腕を動かしてベース部材(20
0)をＸＹＺ方向に変位させることによって、これに追従
してスレーブハンド機構がＸＹＺ方向に移動し、物体把
持部の位置決めが行なわれる。

【０００４】そして、オペレータが腕を静止させたま
ま、あたかも実際の物体を把持する様に指先を動かし
て、マスタ指先片(201)(202)(203)を変位させることに
よって、これに追従してスレーブハンド機構の物体把持
部が把持動作を行ない、物体の把持が行なわれる。

【０００５】ところで、図１７は、出願人の考案に係る
ショーケースベンダー(100)を示している。該ショーケ
ースベンダー(100)は、密閉ケース(101)内に多数の商品
(104)を収納して、陳列すると共に、所望の商品(104)を
取り出すためのマスタ・スレーブ方式の遠隔操作装置を
具えて、購買者自身の操作によって商品(104)が販売さ
れるものである。該遠隔操作装置は、ＸＹＺ軸方向の位
置決めが可能なロボットアーム(103)の先端部に物体把
持機能を有するスレーブ(55)と、該スレーブ(55)を動作
させるために操作するマスタ(１)と、スレーブ(55)及び
マスタ(１)を制御する制御回路(図示省略)から構成され
ている。

【０００６】ここで、マスタ(１)として図１８に示すマ
スタハンド機構を採用すれば、オペレータの手の動きを
微妙に検出して、これをスレーブ(55)の動きに忠実に反
映させることが出来、確実な物体把持が可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１８
に示すマスタハンド機構は、腕や各指先がマスタハンド
機構に拘束された状態で、スレーブの物体把持動作に対
応させて腕や各指先を動かす必要があるため、操作性が
悪い問題がある。又、特に図１７の如きショーケースベ
ンダー(100)においては、オペレータである購買者が入
り替りつつ、操作を行なうこととなるから、腕や指先を
図１８の如くマスタアームに着脱する作業が極めて煩雑
となり、実用上の問題がある。

【０００８】本発明の目的は、マスタ・スレーブ方式の
遠隔操作装置において、マスタハンド機構に手を拘束す
る必要がなく、然も操作性が良好なマスタハンド機構を
提供することである。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る遠隔操作装置
において、マスタハンド機構は、操作台上に互いに直交
する２軸回り或いは３軸回りに回転可能に支持された回
動部材と、該回動部材上に一方の手の指によって開閉操
作可能に支持された操作部材とを具えている。回動部材
の前記複数軸回りの回転量は第１のセンサー手段によっ
て検出されると共に、操作部材の開閉操作量は第２のセ
ンサー手段によって検出され、第１及び第２のセンサー
手段の検出信号に基づいて、スレーブハンド機構の物体
把持動作が制御される。

【００１０】具体的構成において、回動部材は、互いに
直交する２軸回り或いは３軸回りに回転可能に支持され
た球体(20)に形成され、操作部材は、前記球体(20)の表
面に開設した操作窓(20ａ)の内側に揺動可能に支持され
て、操作する手の親指と他の少なくとも１本の指を差し
込んで開閉操作されるべき一対のスティック(21)(22)か
ら構成されている。又、スレーブハンド機構及びマスタ
ハンド機構を制御する制御回路は、回動部材の前記複数
軸回りの回転に追従させて、スレーブハンド機構の手首
部を互いに直交する複数軸回りに回転させる第１制御手
段と、一対のスティック(21)(22)の開閉動作に追従させ
て、スレーブハンド機構の物体把持部を開閉させる第２
制御手段とを具えている。

【００１１】本発明に係る他の遠隔操作装置において、
マスタハンド機構は、操作台上に互いに直交する２軸回
り或いは３軸回りに回転可能に支持された回動部材と、
該回動部材上に両方の手で把持して開閉操作可能に支持
された操作部材とを具えている。回動部材の前記複数軸
回りの回転量は第１のセンサー手段によって検出される
と共に、操作部材の開閉操作量は第２のセンサー手段に
よって検出され、第１及び第２のセンサー手段の検出信
号に基づいて、スレーブハンド機構の物体把持動作が制
御される。

【００１２】具体的構成において、操作部材は、回動部
材上に移動不能に支持されて、一方の手によって把持さ
れるべき第１の操作棒と、回動部材上に揺動可能に支持
されて、他方の手によって把持されるべき第２の操作棒
とから構成されている。又、制御回路は、回動部材の複
数軸回りの回転に追従させて、スレーブハンド機構の手
首部を互いに直交する複数軸回りに回転させる第１制御
手段と、第１及び第２の操作棒の開閉動作に追従させ
て、スレーブハンド機構の物体把持部を開閉させる第２
制御手段とを具えている。

【００１３】

【作用】上記遠隔操作装置において、オペレータは、操
作する一方の手の平を回動部材の上に置き、その手の指
を操作部材に係合させる。この状態で、手を前後左右に
動かして、回動部材を２軸回り或いは３軸回りに回転さ
せることによって、例えばスレーブハンド機構の手首部
が２軸回り或いは３軸回りに回転し、スレーブハンド機
構の姿勢が変化する。ここでは、スレーブハンド機構の
物体把持部が対象物体に対向して、物体把持が可能な直
前の姿勢まで、スレーブハンド機構を移動させる。その
後、操作する手の指を開閉させることによって、スレー
ブハンド機構の物体把持部が開閉し、物体の把持が行な
われる。

【００１４】回動部材が球体(20)に形成された具体的構
成においては、操作する手の平を球体(20)の表面に接触
させた状態で、その手の親指を球体(20)表面の操作窓(2
0ａ)から一方のスティック(21)に差し込むと共に、他の
指を操作窓(20ａ)から他方のスティック(22)に差し込
む。この状態で、操作する手を動かして球体(20)を回転
させ、更に指を動かして一対のスティック(21)(22)を開
閉させることによって、スレーブハンド機構を動作さ
せ、物体把持を行なう。

【００１５】上記他の構成の遠隔操作装置においては、
オペレータは、操作する両方の手で操作部材を把持す
る。この状態で、両方の手を開閉移動させることなく、
前後左右に動かして、回動部材を２軸回り或いは３軸回
りに回転させることによって、例えばスレーブハンド機
構の手首部が２軸回り或いは３軸回りに回転し、スレー
ブハンド機構の向きが変化する。ここでは、スレーブハ
ンド機構によって物体把持が可能な直前の姿勢まで、ス
レーブハンド機構を動作させる。その後、両手を開閉移
動させることによって、スレーブハンド機構の物体把持
部が開閉し、物体の把持が行なわれる。

【００１６】操作部材が２本の操作棒から構成される具
体的構成においては、回動部材上に移動不能に支持され
た第１の操作棒に力をかけることによって、回動部材を
２軸回り或いは３軸回りに容易に回転させることが出来
る。又、第１の操作棒を支点として、揺動可能な第２の
操作棒に力をかけることによって、両操作棒を容易に開
閉させることが出来る。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係る遠隔操作装置によれば、操
作する手を回動部材の上に置き、その手の指を操作部材
に係合させた状態、或いは操作する両方の手で操作部材
を把持した状態で、少なくとも３自由度を有するスレー
ブハンド機構の動作を制御することが可能であるから、
従来の如くマスタハンド機構に手を拘束する必要はな
い。然も、操作する手は回動部材の上に置いて、或いは
両手で操作部材を把持して操作を行なうから、安定した
操作が可能であり、操作性は良好である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図１７のショーケースベンダ
ー(100)に実施した２つの例につき、図面に沿って詳述
する。尚、図１７において、スレーブ(55)は、ＸＹＺ軸
方向の位置決めが可能なロボットアーム(103)の先端部
に周知の物体把持ハンド(スレーブハンド機構)を取り付
けて構成されている。物体把持ハンドは、一般的には、
図１６に示す様に手首部における３軸回りの自由度
Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃と、物体把持部における第１指第１関節
(55ａ)における自由度Ｃ₄と、第２指第２関節(55ｃ)に
おける自由度Ｃ₅と、第２指第１関節(55ｂ)における自
由度Ｃ₆の合計６つの自由度を有しているが、実際に
は、その動作の目的に応じて、より少ない自由度に構成
されることもある。

【００１９】下記の第１実施例では、第２指第２関節(5
5ｃ)における自由度Ｃ₅と、第２指第１関節(55ｂ)にお
ける自由度Ｃ₆のいずれか一方が拘束されて、全体で５
自由度を有するスレーブハンド機構を対象としている。
又、第２実施例では、手首部の自由度Ｃ₃と、第１指第
１関節(55ａ)における自由度Ｃ₄とが拘束されて、全体
で４自由度を有するスレーブハンド機構を対象としてい
る。

【００２０】第１実施例図１に示すマスタ(１)において、操作台(10)上には、前
記スレーブ(55)を構成するロボットアーム(103)を、Ｘ
軸方向及びＹ軸方向に移動させて位置決めするための第
１ジョイスティック(11)と、Ｚ軸方向に移動させて位置
決めするための第２ジョイスティック(12)が装備されて
いる。

【００２１】又、操作台(10)上には、マスタハンド機構
(２)として、球体(20)が互いに直交する３本の軸Ａ₁、
Ａ₂、Ａ₃回りに回転可能に支持されており、該球体(20)
の表面に開設した操作窓(20ａ)の内側には、操作する手
の親指を挿入すべき筒状の第１スティック(21)と、他の
１乃至４本の指を挿入すべき筒状の第２スティック(22)
とが、夫々前記Ａ_３軸に垂直で互いに平行な２本の軸Ａ
₄及びＡ₅回りに揺動可能に支持されている。

【００２２】上記マスタハンド機構(２)においては、球
体(20)の３軸Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃回りの回転が図１６のスレ
ーブ(55)の手首部における３軸回りの自由度Ｃ₁、Ｃ₂、
Ｃ₃に対応している。又、第１スティック(21)の軸Ａ₄回
りの揺動が図１６のスレーブ(55)の物体把持部における
第１指第１関節(55ａ)の自由度Ｃ₄に対応し、第２ステ
ィック(22)の軸Ａ₅回りの揺動が第２指第２関節(55ｃ)
の自由度Ｃ₅、或いは第２指第１関節(55ｂ)の自由度Ｃ₆
に対応している。

【００２３】図２は、マスタハンド機構(２)の具体的な
構造を示しており、支持基板(13)上には、円弧状の第１
回動アーム(14)がＡ₃軸を中心として枢支され、該第１
回動アーム(14)の両端部には、同じく円弧状の第２回動
アーム(15)が架設され、Ａ₂軸を中心として枢支されて
いる。そして、該第２回動アーム(15)に対して、球体(2
0)がＡ₁軸を中心として枢支されている。これによっ
て、球体(20)は、Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃の３軸回りに回転自由
となり、後述の力帰還型のマスタ・スレーブ制御におい
て、Ａ₃軸回りの駆動は第１アクチュエータ(23)によっ
て、Ａ₂軸回りの駆動は第２アクチュエータ(24)によっ
て、更にＡ₁軸回りの駆動は第３アクチュエータ(25)に
よって行なわれる。又、第１スティック(21)のＡ₄軸回
りの駆動は第４アクチュエータ(26)によって、第２ステ
ィック(22)のＡ₅軸回りの駆動は第５アクチュエータ(2
7)によって行なわれる。

【００２４】尚、上記第１乃至第５アクチュエータ(23)
(24)(25)(26)(27)には夫々、回転角度を検出するための
ロータリエンコーダと、力或いはトルクを検出するため
の力／トルクセンサとが内蔵されている。

【００２５】又図３は、マスタハンド機構(２)の他の具
体的構造を示しており、支持アーム(19)の上端部には、
回動アーム(17)を介して枠体(16)がＡ₁軸を中心として
枢支され、球体(20)は、該枠体(16)に配備した複数のボ
ールベアリング(18)(18)と一対の駆動片(29)(31)に挟持
されて、Ａ₂軸及びＡ₃軸回りに回転自由に枢支されてい
る。これによって、球体(20)は、Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃の３軸
回りに回転自由となり、後述の力帰還型のマスタ・スレ
ーブ制御において、Ａ₁軸回りの駆動は第１アクチュエ
ータ(32)によって、Ａ₂軸回りの駆動は第２アクチュエ
ータ(28)及び第３アクチュエータ(30)によって両駆動片
(29)(31)を互いに逆方向に回転させて行なわれる。又、
球体(20)のＡ₃軸回りの駆動は第２アクチュエータ(28)
及び第３アクチュエータ(30)によって両駆動片(29)(31)
を互いに同一方向に回転させて行なわれる。第１スティ
ック(21)及び第２スティック(22)の駆動は夫々、図２と
同じく第４アクチュエータ(26)及び第５アクチュエータ
(27)によって行なわれる。

【００２６】尚、図３の第１乃至第３アクチュエータ(3
2)(28)(30)にも夫々、回転角度を検出するためのロータ
リエンコーダと、力或いはトルクを検出するための力／
トルクセンサとが内蔵されている。

【００２７】図４は、力帰還型のマスタ・スレーブ制御
システムにおけるマスタ制御系(４)とスレーブ制御系
(５)を表わしている。マスタ制御系(４)においては、ス
レーブ制御系(５)から供給されるスレーブのトルク情報
を変換器(43)によりマスタの座標系に変換し、変換され
たトルク情報と、上述の力／トルクセンサ(41)によって
検出したマスタのトルク情報との偏差を算出する。該ト
ルク偏差と、上述のロータリエンコーダからなる位置セ
ンサ(42)によって検出した位置情報は、マスタコントロ
ーラ(44)へ供給されて、マスタ(１)に対する速度指令が
作成される。

【００２８】一方、スレーブ制御系(５)においては、マ
スタ制御系(４)の位置センサ(42)から得られる位置情報
を変換器(53)によってスレーブの座標系に変換し、変換
された位置情報と、スレーブの位置センサ(52)によって
検出した位置情報との偏差を算出する。そして、該位置
偏差と、スレーブの力／トルクセンサ(51)によって検出
したトルク情報は、スレーブコントローラ(54)へ供給さ
れて、スレーブ(55)に対する速度指令が作成される。

【００２９】マスタコントローラ(44)は、具体的には図
５に示す様にトルクコントローラ(46)と速度サーボコン
トローラ(47)から構成され、トルクコントローラ(46)に
よってトルクの偏差を速度指令に変換し、更に速度サー
ボコントローラ(47)によって、実際の位置Ｐｍの時間変
化から求めた速度と前記速度指令値の偏差に基づき、マ
スタ(45)の速度制御が行なわれるのである。

【００３０】又、スレーブコントローラ(54)は、具体的
には図６に示す様に、位置サーボコントローラ(56)、速
度サーボコントローラ(58)及びインピーダンスコントロ
ーラ(57)から構成され、位置サーボコントローラ(56)に
よって位置の偏差を速度指令に変換し、更に速度サーボ
コントローラ(58)によって、実際の位置Ｐｓの時間変化
から求めた速度と前記速度指令値との偏差に基づき、ス
レーブ(55)の速度制御が行なわれる。ここで、インピー
ダンスコントローラ(57)は、位置センサ(52)及び力／ト
ルクセンサ(51)の検出信号に基づいて、スレーブハンド
機構の機械インピ−ダンス特性を速度指令に加味するも
のである。

【００３１】図７及び図８は、上記マスタ・スレーブ方
式を用いた物体把持手続きを表わしている。先ず図７の
ステップＳ１、Ｓ２にて、ジョイスティックの操作によ
ってスレーブハンド機構のＸＹＺ軸方向の位置決めを行
なった後、ステップＳ３、Ｓ４にて、姿勢操作部、即ち
球体(20)を回転させることによって、スレーブハンド機
構の手首部の姿勢を調整する。

【００３２】次にステップＳ５、Ｓ６にて、把持操作
部、即ち第１及び第２ステック(21)(22)を閉じることに
よって、スレーブハンド機構の物体把持部が物体に接触
するまで、把持力の調整を行なう。その後、ステップＳ
７、Ｓ８にて、更に第１及び第２スティック(21)(22)を
閉じて、適当な把持力が得られるまで、両スティックに
反力を伝える。

【００３３】その後、図８のステップＳ９にて、ジョイ
スティックによって、把持した物体を持ち上げる操作を
開始し、ステップＳ１０〜Ｓ１２では、把持物体の自重
によって生じる力をマスタ制御系に返し、安定な把持が
可能となるまで、スレーブハンド機構の位置、姿勢、把
持力を変更する。

【００３４】そして、安定な把持が可能となった後、ス
テップＳ１３にて、物体の持ち上げ操作を終了し、ステ
ップＳ１４にて、ロボットアームによる自動運搬モード
に切り換える。

【００３５】上記マスタ・スレーブ方式の遠隔操作装置
によれば、一方の手を単にマスタハンド機構(２)の球体
(20)の表面に接触させた状態で、その手を前後左右に移
動させ、更にその手の指を開閉することによって、スレ
ーブハンド機構の物体把持動作を遠隔操作することが出
来る。従って、オペレータは、マスタに腕を固定する必
要はなく、自由な状態で、安定した操作が可能である。

【００３６】第２実施例図９乃至図１１に示すマスタ(１)において、マスタハン
ド機構(６)は、操作台(60)上に６軸力／トルクセンサ
(７)を介して固定されたリストベース(61)を具え、該リ
ストベース(61)上には、第１リンク(62)が軸Ｂ₁を中心
として回転可能に架設され、リストベース(61)上に取り
付けたＹ軸回りＤＣサーボモータ(71)、ロータリエンコ
ーダ(72)及び減速機(73)からなるアクチュエータの回転
を、タイミングベルト(67)を介して第１リンク(62)に伝
えている。

【００３７】第１リンク(62)上には、第２リンク(63)が
軸Ｂ₂を中心として枢支され、第１リンク(62)上に取り
付けたＸ軸回りＤＣサーボモータ(74)、ロータリエンコ
ーダ(75)及び減速機(76)からなるアクチュエータの回転
を第２リンク(63)に伝えている。

【００３８】第２リンク(63)上には、第１操作棒(66)が
移動不能に立設されると共に、第３リンク(64)が軸Ｂ₃
を中心に揺動可能に枢支され、更に該第３リンク(64)上
には、第２操作棒(65)が軸Ｂ₄を中心に揺動可能に枢支
されている。第２リンク(63)には第２関節ＤＣサーボモ
ータ(77)、ロータリエンコーダ(78)及び減速機(79)から
なるアクチュエータが取り付けられ、該アクチュエータ
によって第３リンク(64)の駆動が行なわれる。又、第３
リンク(64)には第１関節ＤＣサーボモータ(80)、ロータ
リエンコーダ(81)及び減速機(82)からなるアクチュエー
タが取り付けられ、該アクチュエータによって第２操作
棒(65)の駆動が行なわれる。尚、上述の各ＤＣサーボモ
ータには力／トルクセンサが内蔵されている。

【００３９】更に、第２リンク(63)の回転軸と第３リン
ク(64)の回転軸の間、及び第３リンク(64)の回転軸と第
２操作棒(65)の回転軸の間には夫々、タイミングベルト
(68)が張設されている。上記マスタハンド機構(６)にお
いては、第１リンク(62)のＢ₁軸回りの回転及び第２リ
ンク(63)のＢ₂軸回りの回転が夫々、図１６に示すスレ
ーブハンド機構の手首部の自由度Ｃ₁、Ｃ₂に対応してい
る。又、第３リンク(64)のＢ₃軸回りの回転及び第２操
作棒(65)のＢ₄軸回りの回転が夫々、スレーブハンド機
構の物体把持部の自由度Ｃ₅、Ｃ₆に対応している。

【００４０】上記マスタハンド機構(６)の操作において
は、第１操作棒(66)及び第２操作棒(65)を両手で把持し
た状態で、先ず、ロボットアームをＸＹＺ軸方向に移動
させてスレーブハンド機構の位置決めを行ない、その
後、スレーブハンド機構による物体把持を行なうため、
マスタハンド機構による制御の対象を、ロボットアーム
からスレーブハンド機構に切り換える必要がある。そこ
で、第２操作棒(65)の上端部には、スレーブハンド機構
をＸＹＺ軸方向に移動させる際に操作すべきホールドス
イッチ(84)が取り付けられると共に、第１操作棒(66)の
上端部には、物体の把持が完了した時点で操作すべき把
持完了スイッチ(83)が取り付けられている。

【００４１】図１２は、力帰還型のマスタ・スレーブ制
御システムにおけるマスタ制御系(40)とスレーブ制御系
(50)を表わしている。該制御システムは基本的には、図
４乃至図６に示す第１実施例の制御システムと同一構成
であるが、後述する第１及び第２モード変換スイッチ(9
2)(94)によって、マスタハンド機構による制御の対象を
ロボットアームとする位置決め操作モードと、制御対象
をスレーブハンド機構とする把持操作モードの２つが切
換え設定可能となっている。尚、図１２に示すマスタ制
御系(40)の力／トルクセンサ(41)は、上記各アクチュエ
ータに内蔵された複数の力／トルクセンサと、操作台(6
0)上に設けた６軸力／トルクセンサ(７)とを総称したも
のである。

【００４２】スレーブ制御系(50)の力／トルクセンサ(5
1)から得られるスレーブのトルク情報は変換器(43)によ
りマスタの座標系に変換されて、マスタ制御系(40)へ供
給される。マスタ制御系(40)では、スレーブ制御系(50)
から得られるトルク情報と、各アクチュエータの力／ト
ルクセンサ(41)によって検出したマスタのトルク情報と
の偏差を算出する。該トルク偏差と位置センサ(42)によ
って検出した位置情報は、マスタコントローラ(44)へ供
給されて、マスタ(１)に対する速度指令が作成される。

【００４３】又、位置センサ(42)から得られる位置情報
は変換器(91)によりスレーブの座標系に座標変換された
後、第１モード変換スイッチ(92)の一方の入力端子へ供
給されると共に、力／トルクセンサ(41)の中の６軸力／
トルクセンサ(７)から得られる力情報は、力／位置変換
器(９)により位置情報に変換されて、第１モード変換ス
イッチ(92)の他方の入力端子へ供給される。

【００４４】第１モード変換スイッチ(92)はホールドス
イッチ(84)からの操作信号によって切り換えられる。即
ち、位置決め操作モードでは、第１モード変換スイッチ
(92)は力／位置変換器(９)側に切り換えられて、力／ト
ルクセンサ(41)、即ち図９に示す６軸力／トルクセンサ
(７)の検出信号に基づいて、スレーブの制御が行なわれ
る。又、把持操作モードでは、第２はモード変換スイッ
チ(92)は変換器(91)側へ切り換えられて、図４と全く同
一の制御系が構成される。

【００４５】スレーブ制御系(50)においては、マスタ制
御系(40)のモード変換スイッチ(92)から得られる位置情
報と、位置センサ(52)によって検出した位置情報との偏
差を算出する。そして、該位置偏差と、スレーブの力／
トルクセンサ(51)によって検出したトルク情報は、スレ
ーブコントローラ(54)へ供給されて、スレーブ(55)に対
する速度指令が作成される。

【００４６】マスタコントローラ(44)は、具体的には図
１３に示す様にトルクコントローラ(46)と位置サーボコ
ントローラ(93)の出力端子を第２モード変換スイッチ(9
4)の両入力端子へ接続し、該スイッチによって選択され
た出力を速度サーボコントローラ(47)へ供給するもので
ある。

【００４７】上述のトルク偏差はトルクコントローラ(4
6)へ供給されて速度指令に変換される。又、ホールドス
イッチ(84)を操作した時点におけるマスタコントローラ
(44)の位置情報についてのホールド値と、位置センサ(4
2)から得られる位置情報との偏差が、位置サーボコント
ローラ(93)へ供給されて速度指令に変換される。

【００４８】ここで、第２モード変換スイッチ(94)はホ
ールドスイッチ(84)からの操作信号によって切り換えら
れる。即ち、位置決め操作モードでは、第２モード変換
スイッチ(94)は位置サーボコントローラ(93)側へ切り換
えられる。この結果、マスタハンド機構(６)は、ホール
ドスイッチ(84)を操作した時点の姿勢に固定されること
になる。又、把持操作モードでは、第２モード変換スイ
ッチ(94)はトルクコントローラ(46)側へ切り換えられ
て、図５と全く同一の制御系が構成される。

【００４９】第２モード変換スイッチ(94)によって選択
されたトルクコントローラ(46)或いは位置サーボコント
ローラ(93)の出力は速度サーボコントローラ(47)へ供給
され、これによって、実際の位置Ｐｍから求めた速度と
前記速度指令値の偏差に基づき、マスタ(45)の速度制御
が行なわれるのである。

【００５０】又、スレーブコントローラ(54)は、具体的
には図１４に示す如く、位置サーボコントローラ(56)、
速度サーボコントローラ(58)及びインピーダンスコント
ローラ(57)から構成され、位置サーボコントローラ(56)
によって位置の偏差を速度指令に変換し、更に速度サー
ボコントローラ(58)によって、実際の位置Ｐｓから求め
た速度と前記速度指令値との偏差に基づき、スレーブ(5
5)の速度制御が行なわれる。ここで、インピーダンスコ
ントローラ(57)は、位置センサ(52)及び力／トルクセン
サ(51)の検出信号に基づいて、スレーブハンド機構の機
械インピ−ダンス特性を速度指令に加味するものであ
る。

【００５１】図１５は、上記マスタ・スレーブ方式を用
いた物体把持手続きを表わしている。先ずステップＳ１
１にて必要な初期設定を行なった後、ステップＳ１２、
Ｓ１３にて、位置決め操作モードを設定し、ホールドス
イッチがＯＦＦとなるまで、マスタハンド機構(６)の姿
勢をホールドし、６軸力／トルクセンサ(７)の力検出に
基づくロボットアームの制御を行ない、スレーブハンド
機構の位置決めを行なう。

【００５２】ホールドスイッチがＯＦＦになると、ステ
ップＳ１４へ移行して、把持操作モードを設定する。把
持操作モードにおいては、両手で把持した両操作棒(66)
(65)を前後左右に倒して、スレーブハンド機構の手首部
を回転させ、その後、第１操作棒(66)を支点として第２
操作棒(65)を開閉させることによって、スレーブハンド
機構の物体把持部を開閉させる。この結果、物体が把持
される。その後、ステップＳ１５にてホールドスイッチ
がＯＦＦであるか否かを判断し、ＯＮであれば位置決め
操作モードに戻り、ＯＦＦであれば、ステップＳ１６へ
移行して、更に把持完了スイッチがＯＮであるか否かを
判断する。

【００５３】把持完了スイッチがＯＮであれば、ステッ
プＳ１７にて、物体の把持状態をチェックし、その結果
がＯＫであれば、ステップＳ１８の自動搬送モードへ移
行し、ステップＳ１９にて自動搬送完了が検出されるま
で、ロボットアームによる物体の自動搬送を続行する。

【００５４】上記マスタ・スレーブ方式の遠隔操作装置
によれば、両方の手で２本の操作棒(66)(65)を把持した
状態で、ロボットアームによるスレーブハンド機構のＸ
ＹＺ軸方向の位置決め、スレーブハンド機構の手首部の
姿勢調整、及び物体把持部による把持動作を遠隔操作す
ることが出来る。従って、オペレータは、マスタに腕を
固定する必要はなく、自由な状態で、安定した操作が可
能である。

【００５５】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のマスタハンド機構の外観を表わす
斜視図である。

【図２】該マスタハンド機構の具体的構造を示す断面図
である。

【図３】該マスタハンド機構の他の具体的構造を示す断
面図である。

【図４】該マスタハンド機構を対象とするマスタ・スレ
ーブ制御系を示すブロック図である。

【図５】該マスタ・スレーブ制御系を構成するマスタコ
ントローラのブロック図である。

【図６】該マスタ・スレーブ制御系を構成するスレーブ
コントローラのブロック図である。

【図７】第１実施例における物体把持手続きの前半を表
わすフローチャートである。

【図８】同上の後半を表わすフローチャートである。

【図９】第２実施例のマスタハンド機構の構造を示す正
面図である。

【図１０】該マスタハンド機構を構成する第２操作棒の
左側面図である。

【図１１】該マスタハンド機構の左側面図である。

【図１２】該マスタハンド機構を対象とするマスタ・ス
レーブ制御系を示すブロック図である。

【図１３】該マスタ・スレーブ制御系を構成するマスタ
コントローラのブロック図である。

【図１４】該マスタ・スレーブ制御系を構成するスレー
ブコントローラのブロック図である。

【図１５】第２実施例における物体把持手続きを表わす
フローチャートである。

【図１６】スレーブハンド機構が有する６つの自由度を
説明する図である。

【図１７】本発明を実施すべきショーケースベンダの斜
視図である。

【図１８】従来の遠隔操作装置の斜視図である。

【符号の説明】

(１) マスタ (２) マスタハンド機構 (20) 球体 (21) 第１スティック (22) 第２スティック (６) マスタハンド機構 (66) 第１操作棒 (65) 第２操作棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高岡大造大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットアームの先端部に手首部を介し
て物体把持部を具えたスレーブハンド機構と、該スレー
ブハンド機構を動作させるために操作すべきマスタハン
ド機構と、スレーブハンド機構及びマスタハンド機構を
制御する制御回路とから構成される遠隔操作装置におい
て、マスタハンド機構は、操作台上に互いに直交する２
軸回り或いは３軸回りに回転可能に支持された回動部材
と、該回動部材上に一方の手の指によって開閉操作可能
に支持された操作部材とを具え、回動部材の前記複数軸
回りの回転量は第１のセンサー手段によって検出される
と共に、操作部材の開閉操作量は第２のセンサー手段に
よって検出され、第１及び第２のセンサー手段の検出信
号に基づいて、スレーブハンド機構の物体把持動作が制
御されることを特徴とする遠隔操作装置。
【請求項２】回動部材は、互いに直交する２軸回り或
いは３軸回りに回転可能に支持された球体(20)に形成さ
れ、操作部材は、前記球体(20)の表面に開設した操作窓
(20ａ)の内側に揺動可能に支持されて、操作する手の親
指と他の少なくとも１本の指を差し込んで開閉操作され
るべき一対のステック(21)(22)から構成されており、制
御回路は、回動部材の前記複数軸回りの回転に追従させ
て、スレーブハンド機構の手首部を互いに直交する複数
軸回りに回転させる第１制御手段と、一対のステック(2
1)(22)の開閉動作に追従させて、スレーブハンド機構の
物体把持部を開閉させる第２制御手段とを具えている請
求項１に記載の遠隔操作装置。
【請求項３】ロボットアームの先端部に手首部を介し
て物体把持部を具えたスレーブハンド機構と、該スレー
ブハンド機構を動作させるために操作すべきマスタハン
ド機構と、スレーブハンド機構及びマスタハンド機構を
制御する制御回路とから構成される遠隔操作装置におい
て、マスタハンド機構は、操作台上に互いに直交する２
軸回り或いは３軸回りに回転可能に支持された回動部材
と、該回動部材上に両方の手で把持して開閉操作可能に
支持された操作部材とを具え、回動部材の前記複数軸回
りの回転量は第１のセンサー手段によって検出されると
共に、操作部材の開閉操作量は第２のセンサー手段によ
って検出され、第１及び第２のセンサー手段の検出信号
に基づいて、スレーブハンド機構の物体把持動作が制御
されることを特徴とする遠隔操作装置。
【請求項４】操作部材は、回動部材上に移動不能に支
持されて、一方の手によって把持されるべき第１の操作
棒と、回動部材上に揺動可能に支持されて、他方の手に
よって把持されるべき第２の操作棒とから構成されてお
り、制御回路は、回動部材の複数軸回りの回転に追従さ
せて、スレーブハンド機構の手首部を互いに直交する複
数軸回りに回転させる第１制御手段と、第１及び第２の
操作棒の開閉動作に追従させて、スレーブハンド機構の
物体把持部を開閉させる第２制御手段とを具えている請
求項３に記載の遠隔操作装置。