JPS59227386A - マニピュレータの操縦桿装置 - 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】 本発明は、人間が操作する形式のマニピュレータの操縦
枠装置の改良に関する。

仁の種のマニピュレータは、原子力関係全中心に開発さ
れているものであるが、多自由夏の運動に対して操縦者
が意のＩまに操縦できる程度の水準には達していなかっ
た。特に器用な作動ヲ猥する遠隔保守作業用マニピュレ
ータにおいては、手首部の自由度も多く、例えば肩から
手先まで６〜８自由度の操縦枠（マスターアームンを賛
するが、その場合操縦者の腕を治産に束縛せず、且つ各
関節を意のままに操縦することは困難である。その中で
も工夫された例としては、手首部のみ円環を貫通して半
固定的にして操縦するもの（例えば％Ｂ昭５４−９００
７２号）等があるが、これらにはまだ改良の余地が残さ
れている。

父上起倒よりも更に自由度が斧い１例、ｔ＃−ｔ２方向
の曲げとその先端部での屈曲状態を保った１箇での捩り
、丈には指相当部の開閉操作を片手で適確に指令できる
ような操縦枠が存在しなかった＠尚ここで問題としてい
るのは、特にパイ２テラルザーボマニピヱレータと呼は
れる力感覚を翁するマニピュレータについてである・本
発８Ａ鉱斯かるＳｉｘに鑑みて成されたもので、その目
的とする処は、操縦者が手先部以外を束縛されることな
く、多関節のマニピュレータ全自在に操縦し得るマニピ
ュレータの操縦枠装置を提供するにある。

斯かる目的を達成すべく本発明は、把手部に反力を発生
させる３台の駆動機ｆ：その各出方軸の交点が把手部の
中央で、操縦者の手中に位置するよう配置し、助合Ｃ欠
点とノｎ都水平回ｊ（Ｄ調節中心？Ｉ：＆ｊぶボメを言
む垂直平面が肩部関節の作動によって変化しない構成と
したことをその特徴とする。

以下に本発明の好スＮ−実施例′ｆｒ、添付図面に基づ
いて詳述する。

第１図り本％明に係る操れ桿を操作員が操縦している状
態を示す斜ａ図でめり、該操縦枠は把手部ｌ、肘肩部、
肩部３．架台への連結部４゜制御部５．ベース部６９足
屑式の操作部７等で構成されている・ 第２図は同操秩稈の平面図であり、本操縦桿においては
手首の２方向への曲けと回転（俣シ）の作動軸が１点ｉ
ｉにあり、線点ｌｌと肩水平旋回軸３１と全納ふ血相を
宮む垂直平面ＡＩＪは肩部関節２及び２５の作動によっ
ては変化しない構成とされている＠即ち、この垂直平面
ＡＢは肩部３の旋回のみによって動く。これを実現する
方法としては以下が考えられる口 （１）　　肩部２の関節をなくする。ただし、これによ
れは自由度が減り、実用性がＷ１ｊ約される。

（２）肩部２の関節を平面ＡＢと直交する水平軸Ｃ９回
勺に回動（振止け〜振下げ）する構成とすること。

（３）封部２の腕節を垂直平面ＡＢに平行に伸縮する構
成とするとと◎ 本実施例にては上記（３）の方法を採用したもα、図示
の如く平行リンク２５１，２５２，２５３．２５４を設
け、これらを歯車２５５．２５６にて連動せしめている
。その他シリンダ駆動により直線的伸縮を実現しても・
よい。

尚肩部２の関節が皐ル旬ＡＢ上にあれは、これを捩り関
節としてもよいが、操作員の）Ｎ８１と重なることは許
されず、従って肘ｓ２は図示の如０す釦ＡＢより離れた
位置に配置する必要がある６従って、この場合捩り関節
を採用すると、点１１が捩シによって垂直向ＡＢよシず
れることになり、結局捩り関節は採用できないことにな
る。

第２図において右腕用操縦枠は止面（図中上方向）を向
き、肩部２の伸縮部のストロークがＥＲであるのに対し
て、右Ｍｌｉ用操縦桿と対称的に構成された左腕用操縦
枠の肩部２°の伸縮部のそれはＥＬと伸ひ、肩部３“が
角度θ１だけ旋動じ、把手部ｌ°が角度θ２だけ曲げら
れており、＋＋ＩＪ！ｊＡ’Ｂ’を官む垂直平面内に回
動中心１１’が位置している。

第３図は本マニピュレータの把手部の平面図、第４図は
Ｍ３図ＩＶ　−ｆｆ勝折断面図第５図は本マニピュレー
タにて操縦される従帥餉マニピュレータの斜視図である
〇 第３図においてｌＯｌは角伴状の把手・１０２・１０３
は指部開閉等の調達操作のだめのスイッチ、１０４．１
０５は操作者が指を入れるだめの穴部、１０６は把手１
０１を支持する円還全夫々示す＠ 上記円墳１０６の端部外周には第４図に示す如く薗切夛
がされており、歯車１１０と駆動歯車１１１．椙動機１
１２によって把手１０１に回転力を発生できるように構
成されている。これによって把手１０１ｉ握っている操
作者の手首の捩りに対して反力を発生させ、力帰壌制御
のトルクが生じる。

把手１０１の円環１０６ｕ軸受１０７を介して枠１０８
によって受けられている。そして、枠１０８の豆粕１１
３を中心に歯車１１４が固定されて２す、豆粕１１３を
受ける枠１１７に固定した駆動＠ｌ’１６と歯車１１５
によって立１ｉ１　Ｆ　Ｇにて枠１０８及び把手１０１
が一体的に回転するよう構成されており、この１ｇ１転
軸中心も点１１を瑠る◎ 又豆粕ＦＧに対して角度βを成す軸Ｊ（Ｊ回りに回転自
在に枠１１７が軸１２２にて支承されておシ、軸１２２
同りに回転自在な傘歯車ｌ１８が枠１１７に同定されて
いる◎ 而して枠１１７は枠１２３に自足された駆動機１２１に
て歯車１２０．１１８をブｒして（ロ）転駆動せしめら
れる。

以上の機（１ケは、シンバル機構の中に倶り可能な把手
が付いていて、その３軸が１点にて交差し、その点を操
作者が手の中に握り込むよう構成されているとガえる〇 尚第３図に示す枠１２３はロッド固定穴１２４を有し、
これｉｌ、第２図に示すロッドｌｏｏで封部２に連結さ
ｉｔでいる。

次にこの４１（の操わｔ桿に２に吸な１１■のバランス
について述べる。

車軸ＦＧについてのバランスは、第４図に示す如く歯車
ｌｌｌｌカケプ状として駆動機１１２を宮む爪〕Ｌ）を
ＦＧ線上に位１にさせることで保つことができる。

又ＨＪ軸回りのバランスは、爾−＊ｉｉｌ及び駆動機１
１２の該ＨＪ軸回りのモーメントを歯車１１４，１１５
、駆動機１１６、枠１１７等のに−Ｉ　Ｊ　＠ｂ　［ｇ
Ｉりのモーメントと合わせるようにすることで保てるが
、このバランスは第３図に示すバランスウェイ）ｌ１９
’ｉ付けることで８１４整することができる。これらの
自重と接千枠１２３及び第２図にボすＣＤ仰１に関する
モー・メントはバランスウェイト２１で釣合せる◎ このようにバランスウェイトが少ないことが、本操縦桿
を小型、＠ヤｔで扱い易いものとするのに効果がある。

以上の構成によって操作者は以下に１ｉ５２ＢＡするよ
うに把手１０１を握るだけで器用な操作ができる。

まず、マニピュレータの指の開閉等の補助操作はスイッ
チ１０２．１０３のを操作することによって成される。

尚、これらスイッチ１０２゜１０３は把手１０１０過当
位置に配置を変更し、指先が届き易くなるよう考慮して
もえい＠第３図にて点１１を通り紙面に垂「髪な軸心で
把手１０１４することで、人の手眸のｇＡｐ相当とそれ
以上に曲げた状態での僕りが実現される。

尚反力は駆動機１１２によって発生される。

手Ｈの２方向への曲けは、ＦＧ軸、ｋｌＪ＠について点
１１を交点とする回動により実現される。

又把手１０１の上下方向への操作は第２図ＣＤ軸にて祐
ることによシ可能であり、把手１０１の第２ＬＡ　Ｂ　
ＩｖＪｌ上での運動は封部２の伸縮リンク部２５の作動
にて可能である◎更に把手１０１の第２図中左右方向の
動きは、肩の水平旋回軸３０回動によってｏＪ能となる
。

以上により把手ｌＯ１は何れの方向にも操作することが
可能となる・ 尚以上の説明では肘と肩についての駆動機の説明をしな
かったが、本発明では肘と屑の関節の自動バランスを必
要としないから、適宜必要な大きさの駆動機を第２図の
２．２６．３部に組込めはよい。

又駆動機にはその付近に角度検出器やトルクセンサを付
け、パイラテンルサーポ制御とすることができる。

第２図において４で示す取伺部は必要により水平面内で
角度をつりて調整する機構にできる。

５で示す操作者の身長に合せて高さｔ−祠祭する機構は
公知の機構でよい。７で示す他の移動機構等のペダルを
配することも適宜性なえはよい０更に以上の説明及び第
３図、第４図では、軸１１３．１２２を駆動するのに歯
車１１４゜１１５．１１８．１２０を使用しているが、
これは中点１１に対する駆動機１１６．１２１の重心を
可能な限シ近接自重バランスをとり易くするためであり
、歯車を使用せず、軸１１３゜１２２に駆動機１１６．
１２１の軸を連結することも可能である＠ 以上説明した本発明に係るマニピュレータの操縦稈は例
えは第５図に示す従動側マニピュレータに組込んで用い
られる・該第５図のマニピュレータは２組の平行四辺形
リンクＱ１．０２が１個の共通リンク０３で連結され各
リンクが垂直軸回りに回動すると共に各組の平行四辺形
リンク０１，０２が水平面内で直線上を伸縮するよう同
期回転可能とされた伸縮アーム０４を少なくとも営み垂
直軸回りにのみ同動可能に連結されてなる多関節アーム
０５と、この多関節アー−ム０５の先端部に水平軸回り
に回動可能に取付けられた作業用の手先機宿０６とでな
ることを特徴とするマニプレータである。

本発明のマニピュレータの操縦桿紘かかるマニピュレー
タ等の操作において極めて操縦性がよく、作業能率が尚
まる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る操縦桿を操作員が操縦している状
態を示す斜視図、第２図は同平面図、第３図は把手部の
平面図、第４図は第３図バー■線断面図、第５図は従＃
側マニピュレータの斜視図である〇 図　　面　　中、 ｉ、ｉｏｉ鉱把手部、 ２は肩部、 ３は肩部、 ２１．１１９はバランスウェイト、 ３１は肩水平旋回軸、 １０２．１０３はスイッチ、 １０６は内項、 １１０、　１１１．　１１４．　　ｉ１５．］１８゜１
２０は歯車、 １Ｎ２．１１６，１２１ｔｉ駆動機でめる〇特　　許　
　出　　願　　人 株式会社　明　　　　ｍ　　　　　台 代　　　　理　　　　人 弁理士光　石　士　部（他１名） 第１図 第２図 第３図 し、 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 把手部に反力を発生させる３台の躯動ｉｆＲをその各出
   力軸の交点が把手部の中央で、操縦者の手中に位置する
   よう配置し、前記交点と肩部水平回動関節中心を結ぶ腺
   を宮む垂直平面が肘部関節の作動によって変化しない構
   成としたことを特徴とするマニピュレータの操縦桿装置
   。