JPS5894980A - マニピユレ−タ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 兄明の技術分野 本発明に遠隔操作マニピュレータにかかわシ、％にテレ
ビカメラを通して得られる視覚情報をもとに操作される
マニピュレータ装置に関するものである。

発明の技術的背景と間組点 近年、原子力発電の普及に伴ない、使用済み核燃料の馬
処理あるいは放射性廃棄物の処理のための施設が必要と
なって来た。この核物質処理地膜においては、高レベル
の放射能環境下であるため、人間による作業が困難であ
り、特に施設内榛器のメンテナンスはマニピュレータな
とを使った遠隔操作に頼らざるを得ない。また、磨子力
発極施ｗｉにおいては格納容器内および一次伶却水配管
系に対する点検あるいはバルブ開閉などの柱作業を作業
員の放射能被曝低減を目的として遅隔操作化しようと云
う試みが具体化しつつある。こうした状況のもとで遠隔
操作技術の重要性は近年、ますます増大の一込紮辿って
いる。なかでも人間の牛の機能を代行するマニピュレー
タには史に高度な性能と良好なｈｆｌ性が要求されるよ
うになって来た。

従来、この種のマニピュレータの操作方式しくは大別し
て下記の三つの方式があり、一般的ｅ（用いられて来た
。

その第１の方式は、実際に作業を行うスレーブアームを
、これと同一あ゛るいは相似の＆　（Ｉ’Ｊ　′４的形
状をなすマスタアームと連動させ、オペレータがマスタ
アームの先端に設けられた〕・ンドルを手に持って必要
な動作を行わせることによシ、スレーブアームを操作す
るマスタースレーブ方式と呼ばれる方式である。

この方式では高い８度でスレーブアーム（操作すること
ができるため、軸力・い作業には鳩している反面、オペ
レータが実［１身体を勤かして操作しなければならない
ため、疲労を伴ない、長時間の操作にＦｉ請さないと云
う欠点かある。

Ｍ２０方式はマユピーレータの各関節の創きを他１別の
自由度に割シ付けた多自由度の操縦枠ｒｃ　ｊ　リ、マ
ユピーレータの各関節を操作する方式である。

この方式は他の方式に比較して簡便ではあるか、マユピ
ーレータの作業空間における動作方向と保帳桿の操作方
向とが対応せず、オペレータのＨ熱に長期間を要し、−
且つ細かな作業は内弧、であると云う欠点を有している
。

ｊＪ、３０方式は第２の方式と同様、多自由度のｈｋ稈
を用いるが、その操作方向とマニピュレータの動作方向
を一致させるため、計算機を介在８せ、操縦枠によシ入
力された指令値を演算し、マニピュレータ各関節の動作
速度を求めてマユピーレータを指令された方向に動作さ
せる方式である。

と（ｂ　方式ｕ　、１ペレータの方向および距離感覚か
そのまま生かされるため、操作は比較的容易で相かい作
業も可能であるが、位負および姿勢の取低６自由度を有
するマニピュレータの全自山艮を１ｌｌＪ伽するため、
計算機には高度な性能と速い演算速度が嶽求され、極め
て尚価なものとなる欠点があった。

発明の目的 本発明は上記事情に龜みて成されたもので、操作性が良
く、細かい作業も可能で操作に懺するオペレータの身体
的動作を最小［ＶＣとどめ、且つ安価な遠隔操作用のマ
ニピュレータ装置を提供することを目的とする。

発明の概要 即ち、本発明は上記目的を達成するためｒ（マニピュレ
ータは一端が基部に首振シ自在に多付され且つ軸をねじ
る方向に回転可能に栴成された上腕部及びこの上腕部自
由端側に首振シ自在に支持され且つ軸をねじる方向に回
転ｂ」能ｒｃ　１成された前腕部及び前腕部の自由端側
に首振り自在に支持された手首部及びこの手首部に回転
自在に支持され、物体を掴むための細部とを餉え４、細
部に対する三座標軸に対する自由度と所望方向への移動
の自由度を持たせると共に８ｉｊｉｉｃ各可動部ＫＦｉ
それぞれ入力信号に対応してｌ＆ｋ　Ｅｌ＆１部の駆動
を行う駆動装置及び前記各可動部の回転角ｔ−検出し信
号を発生する検出器とを備えた検数とすると共に操作卓
上に三座標軸に対して各々自由屓を有すると共に各座標
軸の回転角に対応した出力を発生する検出器を備えた操
縦枠と、マニビーレータの単位移動幅を設定する肢定器
と、削配操縦桿の各回転角を基準に前記マニビーレータ
の側部の対応する座標軸の回転角出力を比軟してその各
差出力を三座橡軸の対しＬする各軸制御！ｉｔとして得
ると共にこの各制御量を前記マニピュレータの前記細部
に対する三座標軸の対応する駆動装置に与える制御手段
と＾＋＋　ｇｉ：マニピュレータの側部を基準とする移
動方向ｋ　ＪＭ定する手段と、この指定された移動方向
ｔｓＮ及びマニピュレータの前記各検出器出力及び１ｌ
Ｊ８Ｌ８設足器にて設定された単位移動幅の情報をもと
に単位移動幅分の移動を前記側部の先端の向きと手首部
の回動軸方向を基準方向としてＭｉＪ配移配力動方向情
報す基準移動方向に行ったとき得られる三座標軸各々の
回転角をそれぞわ求める手段と、この求めた三座標軸各
々の回転角全基準に前記マニピュレータの上、前腕部Ｖ
Ｃおける該三座標軸各々に対応する可動部の対応する検
出器出力を比較し、その差出力を各細別の制御量として
該可動部を駆動する駆１１手段とを用いて構成し、三自
由度を有する＆縦桿を操作することによシその操縦枠の
向きに対応した三座標軸の角度情報を実生させ、これを
基準に側部の向きを制御し、また側部の向きやマニピュ
レータの上、前腕の各可動部の同転角情報やマニピュレ
ータの移動方向指示情報及び単位移動幅情報をもとに、
単位移動幅分の移動を前記指示された方向に行ったとき
各可動部のとるべき回転角を求め、これを基準に各可動
部の回転角を制御すること、によシ操縦桿による側部の
向きの制御と、移動方向の指示および単位移動幅の設定
を行うだけで簡単にマニピュレータの操作を行うことが
できるようにするものである。

発明の実施例 以下、本発明の一実施例について図面を＃照しながら祝
明する。

第１図は本装−の概略的な構成を示す斜視図、＾・２図
は本装飯の回路構成を示すブロック図であり、図中１は
マニピュレータで、２はマニピュレータ１の先端に設け
られた物を掴む側部、３は手貞都、４ｉ；ｉ上腕、５Ｆ
ｉ餉腕である。上腕４は支持体ＪａＫ軸１ｂＫよシθ１
方向に回動ｐＪ舵ＶＣ支持されておシ、また上腕４は上
腕４の軸心紮中心にθ冨方向に回転可能な構成となって
いる。また上腕４の自由端側には軸４ａが設けられ、こ
こＫ　＠Ｎ　５の一端が支持されていて前腕５はこの軸
４１を軸にθ畠方向に回動できるようになっている。ま
た前腕５は前腕６の軸心紮中心Ｖ（α方向ＫＩＴ１転で
きるようになっている。°また、この＠腕５の他端には
軸６＆設けらｈ％　この軸５ａに手首＠Ｓがβ方向に回
動可能ｋｔルり付けられておシ、また、この手首部３に
ム＋１部３０回動面と直交する方向に回転自在ＶＣ七都
２か設けられている・ このような構成のマニピュレータ１は把み部２の爪の開
閑の他に側部２のｒ方向への回転、手首ｓ３のβ方向の
回動による側部２のβ力１０」への回動、前腕５のα方
向への回転による側部２のα方向への回転、前腕５の０
ｓ方向への回動、上腕４のθ怠方向への（ロ）動と０３
方向への回転による側部２のこれら方向への移り１など
＆（ｍよシ細部２は自在の位飯及び方向に移動はせるこ
とができる。そして、各々の駆動は各々の回動部（関節
部）、回転部に設けられた電動アクチェエータＭ１〜Ｍ
−により行われ、同時に各各の関節部の角度変化は各々
の関節部に設けられた検出器８１〜Ｓ−によシ行われる
構成としである。また、側部２は電動アクチェエータＭ
マによシ爪の艶閉を行う。

６はマニピュレータ１を遠隔操作する九めの操作卓であ
シ、この操作卓６にＦｉ面直交る三つの軸（ｘ　、　ｙ
　、　ｚ軸）回シにΩ凰　、Ω８　、Ω島の回転の自由
度と操作用のスイッチＳＷ＋−ＳＷ、を倫先た操縦枠７
が設けられておシ、前面パネルにはディジタルスイッチ
ＳＷｓ　とまたマニビーレータｌの作業空間に向けられ
たテレビカメラ８からの映像を写し出すモニタテレビ９
か飲けられている。

また操作卓６にはマイクロコンビ為−夕および）ｉＴｈ
辺デバイスなどからなる演算処理装置と駆動用γクチュ
エータＭ１〜−Ｍ−をチーが制御するための制御回路、
抱部２の開閉を制御する回路などが納められており、ま
た緊急停止用のフットスイッチＳＷ４が前面外部下方に
設けられている。１０Ｆｉ前記操作卓６とテレビカメラ
８およびマニピュレータ１とを結ぶケーブルである。

ＭＩＪ　’ＢＩ：演算処理系や各制御系の回路構成は第
２図の如きである。卸ち、図において、Ｍｌ、〜Ｍｑｕ
’に動アクチェエータであシ、これらのうちＭ！　、〜
Ｍ１は手首関節駆動用、Ｍ４．〜Ｍａは腕駆動用、Ｍｖ
ｔ１把部２の爪開閉用として用いられる。Ｓｌｅ〜Ｓ−
はこれら電動アクチーエータＭＩ　、〜Ｍ−に対応して
設けられ、各々のｗｈアクチェエータＭＩ　、〜Ｍ−に
よシ駆動されるマニピュレータｌの各関節部及び回転部
の回動角や回転角を検出する検出器　ｐ、。

〜Ｐ１は前記操縦枠７の操作角を検出するＸ。

ｙ、ｓ動用の検出器、ＳＶ、、〜ＳＶ−け制御回路であ
る。これら制御回路５Ｖ１ｙ〜ＳＶ。

はそれぞれ２人力を比較し差出力を発生する比較器ＣＭ
Ｐ及び比較ムＣＭＰの出力を増幅する塊幅器ＡＭＰとを
有し、制御（ロ）路Ｓｖ１は前記検出益ＰＫ　と８１の
出力を比較し、その差出力を前ｔｃ電動アクチュエータ
Ｍｌ　に与えてこれを駆動させ、また、制御回路ＳＶ、
は前記検出器Ｐ、と８１の出力を比較し、その差出力を
前に％釦ｌアクチュエータＭ、に与えてこれを駆ｋｉＪ
はせ、また、制御回路ＳＶ、は前記検出器ＰＭとＳ、の
出力を比較し、その差出力を前記電動アクブーエータＭ
１に与えてこれをＩＩＡ動させる。また、制御回路ＳＶ
、は前記検出器Ｓ４と出力インターフェースＯＩＦを介
して与えられるマイクロコンビエータＣＰＵの出力を比
較し、その差出力奢前記ｔａア〉チーエータＭ４に与え
てこ力を駆動させ−１た制動回路ＳＶ＠Ｆ’；ｉ前記検
出器Ｓ１と＠ｊｌ　ｆｊシ、出力インターフェースＯＩ
Ｆ’を介して与えうｔする前記マイクロコンピュータＣ
ＰＵの出力を比軟【２、十の差出力を前記電動アクチュ
エータＭ、に与えてこれを駆動させ、また、制御回路５
Ｖｓｔ／′１ｔＳｉｔ記検出器Ｓ６　と前記出力インタ
ーフェースＯＩＦ　ｌ介して与えられる前記マイクロコ
ンビエータ（“ＰＵの出力を比較し、その差出力を前記
！動アクチュエータＭ＠に与えてこれを枢転１手せる。

ＩＩＦＨ入カイフカインターフェース、この入力インタ
ーフェースＩＩＦは前記各検出器８１　　＋〜Ｓ６の検
出出力をマイクロコンビエータＣＰＵｔｒｃデータとし
て入力するものである。ＳＷｌはＴｈ、　＃、桿７　Ｇ
Ｃ設けられた四方向切換スイッチ、ＳＷｌは操縦枠７に
設けられた把部開閉スイッチ、ＳＷ、は操作卓６に設け
られたディジタルスイッチ、ＳＷ、Ｆｉ前述の緊急停止
用フットスイッチである。８Ｖｖｔｉ前配把部前記用の
スイッチＳＷ、の接点出力によ多動作して抱部２の爪の
開閉を行うだめの１１Ｌ動アクチユ工−タＭ？の駆動制
御を行う把み部開閉制軸回路、ＩＦね前記スイッチ８Ｗ
ｔ　　、ＳＷ、、ｓｗ、の出力を前記マイクロコンビエ
ータＣＰＵＫ与えるインターフェースであり、マイクロ
コンピュータＣＰＴＪ　Ｖｉ大入力れるこれら各スイッ
チＳＷＳ　。

Ｓ　Ｗ　Ｂ　　ｒ　Ｓ　Ｗ　４の出力及び検出％８ｃ＋
〜Ｓｓの出力を受け、これらをデータに予め設定された
プログラムに従って演算を行うと共に頂１４．組来を前
記出力インター７エースＯＩＦを介して制御回路ＳＶ、
、〜ＳＶ・に与える他、必賛な各軸制御を司るものであ
る。

第３図（ａ）　ｉｂ＋　Ｆｉ前記操縦桿７部分の４１４
＆を示す側面図及び操縦枠７の掬シフ１の上向図であシ
、図中６ｔｊ前記操作卓である。７ｂはこの操作卓６の
上面に固定された操縦枠の基部であり、この基部７ｂＫ
ＦｉＵ字形の嬉１のフレーム７ｃか基端に設けられた回
転支持軸１ｄをもって水平方向に回転自在に取シ付けて
るる。そして、この回転支持軸７ｄの回転角Ω思を検出
するためにこり回転支持軸７ｄには前記検出器Ｐ１が取
りｔ」けである。

筐た、罰配第１のフレーム７ａＫは前記Ｕ字状のフレー
ム両端部近傍に軸が回転可能に設けられ、この軸に第２
のフレーム７・が固定されていて、これによシ第２のフ
レーム２・はこのｉｔ中心に裁１のフレーム７０の回転
方向と垂■方向に回転可能な構成となっている。第２の
フレーム７ｅは自由端側がせシ上けられ喪形状となって
おり、このせ夛上シ部分に水平軸７ｆが６けられ、煽シ
フａ部はこの水平軸７ｆに一９１Ｉ０９１１１ヲ固定し
である。前記検出器Ｐ１はこの水平軸７ｆの回転角Ω易
を検出するものであシ、−ｔｆｃｂ出福Ｐ！は第２のフ
レームグーの回転角Ω！を検出するものである。また、
四方形の切換スイッチ８　Ｗ　ｔは握シフａの上部に設
けられて中心を基準に四方即ち、方向ｒ、ｎ、ｍ、■の
い丁れか任意の方向に摺動させることができるものであ
シ、また握りｙ　ａ　Ｉ：ＤＩ１１面Ｋｔ１マニピュレ
ータ１の上部２の爪開閉操作用のスイッチ８Ｗ、が設け
られていて握シフ１を手で伽ってこれらスイッチＳ　Ｗ
ｓ　　−Ｓ　Ｗｓを指先で操作することができるように
なっている。そして、操縦桿７け上述の如き構成とした
ことによりＸ。

ｙ、ｚ三軸を軸に握シ２１を自在Ｋ（ロ）動させること
ができる。

このような構成の重装ｆｋＦｉ握り７ａを手で握って所
望状態に動かすことによシ掘り７１の状態は各軸に設け
られた各検出器Ｐ１＋Ｐ！ｙＰ、によシ検出され、各々
回転角Ω１．Ω、。

Ω１として出力される。

マニピュレータ１の像はテレビカメラ８により撮像され
て操作卓６のモニタテレビ９上に峡し出されている。

今、オ（レータが操縦桿７の握り７１管煽ってモニタテ
レビ９上の画像を観察しつつ握シフａを所望の状態に動
かすとこの握ｉ７ｍの状態Ｆｉｘ　ｈ　ｙ　ｊ　ｓ軸三
軸の各々の細麺０１）きに分解されて各々の回転角Ω凰
　、Ω瀧　、Ω易として検出器ＰＫ　ｈ　Ｐａ　　ｙ　
ＰＩＦよシ検出されそ力、ぞれ対比する制御回路ｓＶ、
、ＳＶ、、３ｙｓに入力される。

一力、マニピュレータＪの上腕５の軸回転角Ｃ１千釘部
３の振り角β、上部２の回転角ｒはそｔｌぞれ対応する
検出器Ｓｔ　　ｅ　Ｓｓ　　＋　Ｓｍにょシ検出きれ、
対応する制御回路ｇ　Ｖ　Ｉ　　＃　Ｓ　Ｖ　＠　　Ｈ
３Ｖ、に入力される。

征って、検出器ＰＩ　と８露の出力Ω１　　ｍｌＫを受
けたｔ＋１ｌＪＩ！画路ＳＶ、はΩ１を基準にαを比較
し、その差出力を１１動アクチェエータＭＩＫ与える◇
これにょシ、電動アクチュエータＭｔ　Ｆｉ制御回路Ｓ
ＶＩの出力に対応した量だけ駆動し、上腕５の回転位飯
を握りｒｍの操作による第１のフレーム７ｃの水平方向
の回転角Ω１　と同回製４角とする。また、検出器Ｐ諺
と８．の出力Ω１　、βを受けた制御１（ロ）路ｓＶ雪
はΩ、を基準ｉ−βを比較し、その差出力を電動７クチ
二エータＭ、に与える。これにょ）電動アクチェニーｌ
　Ｍ　ｔ　ＦｉｈＩｔｉｌｌ　ｈ路ｓｖ、の出力に対応
した量だけ駆動し、手首部３の振シ角を変えてこの手１
首部３の振ル角を掘シフ＆の操作による第２のフレーム
７＠の同転角Ω訛と同回動角とする。

また、検出器Ｐ１とＳ■の出力Ωｅｒ１を費けた制御回
路ｓｖｓは０番を基準ｊ／Ｃｒを比較し、その差出力を
電動アクチュエータＭｓＫ与える。

これにより、電動アクチュエータＭｓ　Ｆｉ制御１路Ｓ
Ｖ、の出力に対応した量だけ駆動し、上部２の回転角を
変えて、この上部２の回転角を傷シフａの操作にょるｍ
ル２ａの回動角Ω１と同回動角とする。

この一連の操作によって上部２の向きが制御される。

また、各検出器８１　、〜Ｓ−の検出出力ａ。

βＩｒ−θｔ　　−ｆ）怠−＃ａ　ｔ１入力インターフ
ェ−ｘＩＩＦを介してマイクロコンピュータＣＰＵ　Ｋ
屯入力される。

一方、四方向切換スイッチＢＷｒ　、ｒイノタにスイ、
ｆｓＷｓ　、緊急停止用フ、トスイッテｍＷ番の各出力
がインターフェース１？’ｆｒ介り。

てマイクロコンビエータＣＰＵ　Ｋ人カされている。

Ａ＋＋　配デづジタルスイ、チ８Ｗ、はマニピユレータ
１の移動ステップ幅Ｕを設定するためのものであり、壕
だ、前記各検出器８１＋〜８−及びスイッチ５Ｗｓ＝〜
ＳＷ１の出力を受けたマイクロコンピュータｃｒｔｔＦ
ｉこれら出力をデータさして、設定されたプログラムに
従い演算を行っで上部２を上部２の向いている方向に移
動させる操作讐を求めて制御回路ＳＶ、、〜Ｂｖ。

に与えるべく動作する。

νＩＪち、今、第４図に示す如く、目標物をＴとし、こ
の目標物Ｔを掴むものとすると、握シ２ａの操作によっ
てマニピユレータ１の上部２の向きを目標物Ｔに向ける
。そして、ディジタルスイッチＳＷ墨を操作してマニピ
ユレータ１の移動ステップＵを所望値に設定する。

次ＶＣ握り７ａの四方向切換スイ、チＳＷ鳳を操作して
上部２の移動すべき方向を設定する。

第４図の場合、マニピユレータｌの支持端側′ｆ：、！
ｉ！渠に上部２の目標物Ｔに約する方向を見るとｈ徐動
Ｔは前方であるから四方向切換スイ。

チＳＷＩを前方卸ち１方向に摺動嘔せる。これによりマ
イクロコンピュータＣＰＵは上部２の移動方向を前方方
向として前記入力データな°もとに演算を開始する。

即ち、その演算は次のように行う。

今、Ｐ（θｉ）；手首部３の中心の位置ベクトルＰ（θ
１＋Δθｉ）；単位ステッゾ移動後の十ｉ中心の位置ベ
クトル Ｕ；デジタルスイッチよ多入力さｔたステップ幅 ｑ；移動方向を示す単位ベクトル とすると　Ｐ（θ＋Δθ　）＝　Ｐ（＃ｉ）＋　ｕＱ　
　・・・・・・・・・・・・（１１１に マニピユレータ１の構成を上腕長！層、前ｊＦｇ長Ｊ８
とし自由度をＭ４１Ｗの如くとすると嘱　−獅　梼 σ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｑ−〇 次ｅ（式（２）　Ｖｃａ　ｓ＋４０．を代入しΔθ１く
よシ（２）Δθ、〜１゜ｍΔθ、りΔθ　とし、Δθ１
の二次以上の項を省略ｌ　　　　　　ム すると Ｐ（θ＋Δθ）−Ｐ（θ、） ｉ たたし １１１″″０ ａ１２　”　　ＬＰθＷ’５ ａ１５＝ｊ２ｓｋθ２ｔｈθ。

ａ　２１　＝　−（１１＋Ｌ＄ｎａ、　）ｇｌｎ＃　、
＋ｔ−ｅ　、ａｓａ、ｃｍ＃。

＊　２２−−１＄＃　＄６２□０゜ １２５−１２（ｃｕｉａ　１瀉０５−幽θ−−２自０５
）”ｓ、　−（１１＋１２ｇｍθ、）α冨θ１　＋　１
２１ｋａ’　Ｉ　ＣＩＩＭ’　２Ｃ１１ｇ’　ｊ”５２
−’−θ１−θ２瀉−３ ”ｓｓ　＝　ｔ２（＊θ−＃　５　＋Ｏ）Ｉ＃　１０ｍ
θ−θ３）となる。また式（１）よシ Ｐ（θ＋Δθ）−Ｐ（θ１）濡ｕｑ ｌ　　　ム であるから よって ・・・・・・・・・・・・（５） ただし 以上のようにして単位ステツブＵだけ移動させたときの
０１．θ２．θ、の各（ロ）動角θ、＋Δθ１か求まる
。

また４方向切換スイツチＳＷ魚を第３図（ｂｌの■の方
向へ倒した場合はステ、ブーｍｋＣ−ｕ）として計算す
れは、把Ｉ部２の中心！５ｌＶＣ沿って後方へ至る杉動
力向ベクトルを与えたことになる拳次にマ；ビニレータ
１の移１方向を把４部２の横方向とする場合ｔｉ４方向
切換スイッチ５Ｗｔｔ曹あるいは■の方向に倒す、この
時の演算は式（３）のｑの代りに こりようにして求めた単位ステップＵ移動後の各θ鳳、
θ鵞、θ婁の回動角データθ１＋Δ０１．θ諺＋ノθ寓
。

θ３＋Δθ３は出力インターフェース０ＩｉＦを介して
それぞれ対応する制御回路ｓｖ４．ｓｖ、　、８Ｖｓに
与えられ、各々に入力されている対応の検出器８４゜８
１　＋　８ｍと比較されて各々差出力を得る。制御回路
ｓｖ４〜ＳＶ・により求められ九この差出力は対応する
電動アクチーエータＭ４　＠　Ｍｌ　＊　Ｍｍに与えら
れ、これら電動アクチェエータＭ４〜Ｍ−はこの与えら
れた差出力に対応する量だけ駆動する。

その結果、マニピュレータ１の上腕４の回動角（すなわ
ＩＯ角）θ鳳、上腕４の回転角（すなわちひねり角）ａ
ｌ、前腕５の回動角（すなわち振り角）θ、は各々求め
たθ、十４０３．θ、十ｌθ、。

０ｓ＋Δθ１の位置となる。マイクロコンビエータＣＰ
Ｕの演算は四方向切換スイッチＳＷ１の操作毎に或いは
徴作期関中行われるものとすれは＃Ｉ５図に示す如く中
心点を基準に四方向切換スイ。

チｓｗｌをｌ、ｌ、賜、ｙと上部２を移動させたい方向
にスイッチレバーａを切換操作するだけで前記単位ステ
ツブ幅Ｕ分、目的の方向に移動させることができる。

即ち、オペレータは片手で操縦桿７の握Ｊ７ｍを掘りて
モニタテレビ９の像、を観察しつつ、マニピュレータ１
の上部２の爪方向の軸或いは上部２の回動軸が目標物Ｔ
を向くように逐次手′Ｉｔ３の姿勢を修正しながら四方
向切換スイッチＳＷｉの操作を行うだけで上部２を直線
的に且つ円滑に目標物Ｔに到達させることができる。そ
して、目標−丁の位置に達し九ならはスイッチＳ−を操
作することによって上部２の爪の開閉操作を行い、目標
−Ｔを掴む。この動作はスイッチ８Ｗｓの出力により把
部開閉制御回路８Ｖｙを動作させ、電動アクチ為エータ
Ｍ、゛を駆動させることによシ行われる。また、マニピ
ュレータ１の動きを緊急に停止させる場合にはフットス
イッチｓＷ４を操作することによりマイクロコンピュー
タＣＰＵに割シ込みをかけ、演算を中止させ次）、各電
動アクチェエータの駆動を停止させるようにすれに良い
。

尚、前述のような目標物の位置へ向う場合と同様な操作
を実施することによシ細部を所望の位置に戻したシ移し
九プすることができる。

以上の結果、操縦桿の握シの角度を変えるだけでそれに
対応した向きにマニピュレータの上部の同きを変えるこ
とができ、また、握りに設けた四方向切換スイッチによ
シ移動方向を選択することにより上部の向きの方向ま九
は上部の回動軸の方向に移動させることができ、操作性
が良くなり、従ってオペレータは熟練度を要求されなく
なる他、演算値にしたがうて把部位置の移動に必要なマ
ニピュレータ各軸の制御を行うようにしたため、構成も
簡単となるなどの利点が得られる。

同、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実
施し得るものであり、例えは上ｔＩｉ２夾施例ではマイ
クロコンビエータと制御回路を別個のものとして構成し
九が、マイクロコンビータに比較器などの機能を持たせ
たいわゆるディノタルサーがとして構成するようにして
も良い他、実施例では視覚情報を得るためのテレビカメ
ラを一台とし九が複数台用いたり、或いは立体テレビ化
するなどしても良い。

発明の効果 以上詳述したように本発明は少なくとも一端が基部Ｋｉ
ｔ振り自在に支持され且つ軸をねじる方向に回転可能に
構成された上腕部及びこの上腕部目出端側に首振り自在
に支持され且つ軸會ねじる方向に回転可能に構成され九
前腕部及び前腕部の自由端側に賃振シ自在に支持された
十賃部及びこの手貫部に回転自在に支持され物体を掴む
ための上部とを備え、上部に対するＸ。

Ｆｅｌの三軸に対する自由度と所望方向への移動の自由
度を持たせると共に前記各可動部にはそれぞれ入力信号
に対応して蚊可動部の駆＃ＩＪを行う駆ｍ装置及び前記
各可動部の回転角１ｒ慣出し信号を発生する検出器とを
備えたマニピュレータと、このマニピュレータを撮像す
る撮像装置と、操作卓上に設けられ、Ｘ、７．ｚの三軸
に対して各々自由度を有すると共に各軸の回転角に対応
した出力を発生する検出器を備えた自在形の操縦枠と、
マニピュレータの単位移動幅を設足する設定器と、前記
操縦枠の各軸回転角を基準に前記マニピュレータの対応
する手首部及び上部及び剪、腕ねじシ回転の各回転角検
出出力を比較してその各差出力をＸ、ｙ、に三軸の谷側
、１１４１ｊＩｔとして得ると共にこの各制御量を前記
マニビーレータの６１記把部に対ｔ　ルｘ　＊　ｙ　−
ｚ三帽の対応する駆動装置に与える制御手段と、マニビ
ーレータの上部を基準とする移動方向を指疋する手段と
、この指定された移動方向情報及び前記マニピュレータ
の各検出器出力及び前記設定器に・て設定された移動ス
テップ幅の情報音もとに移動ステ、１幅分の移動を前記
上部の先端の向きと同動軸方向を基準方向として前記移
動方向情報の示す基準移動方向に行ったとき得られるＸ
、７．に三軸各々の回転角をそれぞれポめる手段と、こ
の求めた三軸各々の回転角を基準に前記マニピュレータ
の上、前腕部における咳三軸各々に対応する可動部の対
応する検出器出力を比較し、その差出力を各細別の制御
量として該可動部を駆動する駆動装置に与える制御手段
とを用いて構成し、三自由度を有する操縦枠を操作する
ことによりその操縦枠の向きに対応したＸ　ｅ　７　ｔ
　Ｎ三軸の角度情報を発生させこれを基準に上部の向き
を制御し、また上部の向きやマニピュレータの上、前腕
の各可！Ｉｌｌ郁の回転角情報やマニピュレータの移動
方向指示情報及び移動ステ、プ幅情報をもとに単位移動
ステップ幅分の移動をこの指示方向に行ったとき、各可
動部のとるべき回転角を求め、これを基準に各可動部の
回転角を制御するようにしたので、操縦枠を操作して上
部の向きを移動目標の方向に向け、移動方向指示情報を
与えれは上部の向き及び手首部の回動軸を基準軸として
前記移動方向指示情報の示すいずれかの基準軸方向に上
部を順次直線移動させることかで自、従って、上部と手
首部の方向を定めるたけて目的位置に上部を移動させる
ことができ、操作が容易となって操作に熟練を要さなく
なる他、演算ｔ（より制御量を求めて制御する方式であ
るため構成か簡単となり、しかも操作は操縦枠と移動方
向指令のみの操作で良いからオペレータの疲労も少なく
、操作が簡単であるために細かい作業も９馳となるなど
優れた特徴を有する遠隔操作用の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】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成斜視図、第２
図は本発明装置の制御系の回路構成を不すグロ、り図、
第３図（、）　（ｂ）は本発明装置の操縦枠部分構成を
示す側面図及び握り部分の上面図、第４図は本発明装置
の演算モデル図、第５図は四方向切換スイッチの操作方
向と上部の＄動力向の関係を説明するための図である。 １・・・マニピュレータ、１ａ・・・基部、２・・・上
部、３・・・手を部、４・・・上腕、５・・・前腕、６
・・・操作車、７・・・慄縦桿、７ａ・・・握夛、ｙｂ
・・・基部、１ｅ、１・・・・フレーム、８・・・テレ
ビカメラ、９・・・モニタテレビ、Ｐ１〜Ｐａ　ｓ　８
１−８ｓ−検出器、８　Ｖ　１〜Ｓ　Ｖ７−制御回路、
ＩＰ・・・インターフェース、ＩＩＦ・・・入力インタ
ー７エース、ＯＩＦ・・・出方インタフェース％　Ｍｌ
−ＭＶ・・・電動アクチェエータ、ＣＰＵ・・・マイク
ロコンビエータ、ｓｗｌ〜ＳＷ、・・・スイッチ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦（ａ） （ｂ） １　第４図 第５図 ４５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも一端が基部に首振り自在に支持さ７＋　、且
   つＮＭをねじる方向に回転可能に構成された土腕部及び
   この上腕部自由端物に首振シ自在−Ｃ′３Ｌ持され且つ
   軸をねじる方向に回転可能に構欺芒れた前腕部及び前腕
   部の自由端側に首振り自′４ｉ−に支持された手首部及
   びこの手首部に回転目在に支持され、物体を掴むための
   細部とを備り共Ｖｃ　１ｒｉＪｉｔｅ各可動部にはそれ
   ぞれ入力信号に対応して該可動部の駆動を行う駆動装置
   及び前記各ｉ」動部の回転角を検出し信号を発生する検
   出器とｔｌ−備えたマニピュレータと、操作卓上に設け
   られ三路ｈｌｌａＫ対して各々自由度を有すると共ｔｉ
   ｃ谷座標船の回転角に対応した出力を発生する検出器を
   伽えた操縦枠と、マニピュレータの単位移動幅を設定す
   る設定器と、前記操縦枠の各回転角を基準に前記マニビ
   ーレータの把りしの対応する座ｍ軸の回転角の検出出力
   を比較してその各差出力を三座標軸の対応する各軸動・
   御麺として得ると共にこの各制御量を前記マニビーレー
   タの前記細部に対する三座標軸の対応する駆動装置に与
   える制御手段と、マニビーレータの細部な基準とする移
   動方向−を指定する＋段と、この指定された移動方向情
   報及び前記マニピュレータの各検出器出力及び前記設定
   器にて６定された単位移動幅の情報をもとに単位移動幅
   分の移動を前記細部の先端の向きと手首部の面側軸方向
   を基準方向として前記移動方向情報の乃くす基準移動方
   向に行ったとき得られる三座橡軸各々の回転角をそれぞ
   れ求める千成と、この求めた三座標軸各々の回転角を基
   ４に前記マニピュレータの上、前腕部における骸三座慄
   軸各々に対応する可動部の対応する検出器出力を比較し
   、その差出力を各細別の制御蓋として該′ｉｉＪ動部を
   駆動する駆動装置に与える制御手段とを貝偏して取るマ
   ニピュレータ装置。