JPS60200312A

JPS60200312A - 図形練習等の自動装置

Info

Publication number: JPS60200312A
Application number: JP5600184A
Authority: JP
Inventors: Akira Dobashi; 土橋　亮
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-03-26
Filing date: 1984-03-26
Publication date: 1985-10-09

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】〔発明の利用分野〕本発明は、予め教示によって与えられたプログラムに従
って動作するロボット等の自動装置の一部を人が保持し
てその動きを模倣し、文字０図形作成などを強制的に反
復練習できるようにした自動装置に関するものである。

〔発明の背景〕

一般にロボット装置は、操作者が予めメモリに動作プロ
グラムを記憶しておき、動作指令が入力された際に、記
憶再生動作開始となり、メモリに記憶されたプログラム
を読み出し自動機械として動き、その結果、加工品の移
動や種々の作業を行なって製品を生産するというもので
あった。

また、動力付マニピュレータが公知であるが、こねは人
が動作することにより位置信号が生じ、これが動力付マ
ニピュレータの動作信号となってマニピュレータを動か
すものであった。すなわち、ロボットにしてもマニピュ
レータにしても、常にその＠置に対して人が手本となる
動作信号を与える役割を果さなければならず、その操作
並びにデータ入力に要する時間は多大なものであった。

また、ロボットの動きを利用して人が反復動作を学ぶと
いうものはなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような一般的なロボット、マニピ
ュレータ等の自動装置の動きをたくみに利用し、扱者等
がその自動装置に記憶されたプログラムに従って動き方
を学べるようにするための自動装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明の詳細な説明する前に、その要旨について述べる
。

凍ず、扱者が自動装置から動作を学ぶためには、動作の
直前に、いつ、どのような位置で、どのように動くかに
つき、予告を受けなければならないこと。１だ、その自
動装置は扱者の動作部分と干渉しないよう扱者工学的に
設計され、しかも扱者に動作の感覚を与えやすくするた
め扱者の一部に取付けられるように構成されることであ
る。

また、扱者が用意していないときには動作することを必
要とせず、扱者が自動装置を保持しているときのみ動作
するように構成されることである。

さらに、本発明の自動装置における駆動装置の駆動力は
、扱者からの力に充分抗するものではなく、もし、扱者
が本発明の自動装置のメモリに基づく動作と外れた動き
方をするときでも、それを可能とする構成をとることで
ある。その理由は、例えば、手の不自由な扱者が自動装
置を保持して動くとき、初期の段階ではその動作がメモ
リ内容に基づく動作と異なり、練習によって上達するに
従い、次第にメモリ内容に基づく動作に従うことが望ま
しいからである。

本発明は、これらの様態を全て満足するものであって、
その特徴とするところは、複数段連結した腕長端部を扱
者が把持して動かした場合の動作プログラムを時間の経
過に従ってメモリに記憶し、それを動作信号に変換して
制御回路に入力することによってメモリに記憶された動
作プログラムを読出し、再現動作させる自動装置であっ
て、教糸モードにもプレイバックモードにも扱者が自動
装置の移動部を保持しているときのみ動作できるように
すると共に、動作の再現時には前記メモリより読出した
位置信号により自動的に動作するように構成した点であ
る。

〔発明の実施例〕

以下、添付図に従って本発明の実施例を詳述する。第１
図、第２図は自動装置として丙形等の置方練習機の先端
部を平面並びに側面から見た図である。図中、１は固定
腕であって、移動体を支持するためのものである。２は
第１腕、３は第１腕２の駆動モータであり、これらは固
定１ｌｌｉ１１に固定しである。４は第２腕であり、軸
受を介して第１腕２に支持されている。５は第２腕４の
駆動モータである。６は人間の手かにぎるグリップであ
り、７はグリップ６の上下曲げ動作のための駆動用モー
タである。８はグリップ６の水平回転軸モータであり、
９は第３腕で、グリップ６を支持し、駆動用モータ７に
より駆動される。１０は、バンドであり、人間の手首を
保持するためのものである。

１１は中空穴で、筆記具を挿入するためのものである。

第３Ｎは、第１図１．第２図により説明した置方練習機
を人間が保持して使用する図を示すものである。

第１図、第２囚のバンド１０で人間の手首１２を保持し
、人間の手首１２の上下曲げ動作を円滑に行なうと共に
、駆動モータ３．５による駆動力を腕に受けられるよう
してあって、人間の指の疲労を軽減できる構成としであ
る。１３は中空穴１１に挿入された竿を示１２、人間の
指で軽る〈保持しているのみである。

このよって組立てられた冶具を、人間の手首に取付ける
ことによって、次のようにして使用される。すなわち、
使用時は駆動モータ３，５によって水平面内の筆１６の
位置決めと、駆動モータ７゜８による回転動作を行なう
ものである。なお、１４は机、１５は巻取リール、１６
は用紙である。

次に、第１図〜第３図にて示した置方練習機を駆動制御
するための回路構成について、第４南に従って説明する
。第４商において、２０はＣＰＵで制御装置の中枢をな
すものである。２１はメモリで、第１図、第２図の構造
のものを、第３図のように人間が保持して、動かした場
合、その動作を記憶するためのものである。２２は、切
換装置で、メモリ２１に置方練習機を動かした場合の軌
道を記憶させる教示モードとメモリ２１のデータによっ
て、逆に置方練習機を動かすプレイバックモードの切換
えを行なうためのものである。２３は、ゲート回路であ
り、記憶に際して、メモリ２１のタイミングを与えると
共に、メモリエリアの自動送りを行なうためのものであ
る。

また、２４は、第１図、第２図で示すグリップ６に設け
られた操作スイッチで、教示モードとプレイバックモー
ドの指令、及びＣＰＵ２０に対する起動指令を発生する
ためのものである。２５は、テープレコーダ、２６はマ
イクロホンである。２７は比較器で、メモリ２１の信号
とフィードバック信号とを比較しその差を出力するため
のものである０２８．２９，５０．３１はそれぞれ第１図、第２図に示
した駆動モータのサーボアンプである。

３２．３３，５Ａ、３５は、それぞれ第１図、第２図に
示した駆動モータである。３６．　３７．　３８゜３９
は、それぞれ駆動モータ３２．　３３．　３１゜３５０
位曾を検出するポテンショメータである。

４０は、フィードバックデータ処理器であり、それぞれ
の駆動モータのエンコーダからの情報を各軸ごとに、ゲ
ート２３および比較器２７におくるためのものである。

４１はテープレコーダ２５のイヤホンである。

次に、教示モードおよびプレイバックモードにおける動
作を第４図の回路と共に説明する。

まず、手で第１図のグリップ６をにぎり操作スイッチ２
４を起動操作すると、０ＰＵ２０が起動される。そして
、教示モードにおいては、操作スイッチ２４を教示モー
ドに切換えることによって切換装置２２に信号が入力さ
れ、内蔵されたクロック回路よりの出力信号によりゲー
ト２３が開き、フィードバックデータ処理器４０のデー
タがメモリ２１に入力される。メモリ２１にデータが記
憶されると、切換装置２２は、アドバンス信号を発生し
、メモリ２１は、次のメモリエリアに進む。

このとき、人が第１図のグリップ６を握って動かすと、
それぞれの駆動モータ３．　５．　７．　８のポテンシ
オメータ！１６，３７．３８．３９ガ変化し、そのデー
タが切換装置２２内のクロックからの信号に同期してメ
モリ２１１Ｃ次々に記憶される。さらにこのとき、人が
マイクロホン２６に向ってその動きを説明すれば、テー
プレコーダ２５に記録される＾テープレコーダ２５には
、同時にクロック信号も記録される。

次に、プレイバックモードにおける制御方式について説
明する。前述と同様に手でグリップ６を握り、操作スイ
ッチ２４をプレイバンクモードにすると、スタート信号
と共に、０ＰＵ２０の制御によりメモリ２１から比較器
２７に位置信号が送られ、サーボアンプ２８．２９，３
０．３１によって、駆動モータ３２．３３．３１．３５
が動作する。これにより、第１図、＄２図の装置が、人
の手を動かし、駆動モータ３２，３３．３ｉ１．　３５
の位置は、第４図のポテンシオメータ５６，５７゜３８
．３９によって検出され、フィードバック処理器４０を
通じて、比較器２７に送られ、メモリ２１よりの指令と
比較される。このようにして、メモリ２１よりの指令と
、駆動モータ５２，５５゜３４．５５の位置とがいつも
一致するようにフィードバック制御される。

以上の制御方式により、教示モードにおいてメモリ２１
に記憶された動作は、プレイバックモードにおいて人の
手に伝えられ、あたかも習字の先生が生徒を教えるよう
に、人に教えることができる。

このようなプレイバックモードにおいて、操作スイッチ
２４からサーボアンプ２Ｂ、２９．　５０゜３１に対し
、サーボゲインを調整することができる。このサーボゲ
インは、比較器２７からの信号入力電流と、駆動モータ
３２．　３３．　３４．　３５への出力電流との比であ
り、ゲインを高めれば、駆動モータ３２，５６，５４．
３５の出力トルクは大きくなって、比較器２７からの信
号入力てより正確に追従する。このゲインの調整機能は
、初心者が、習字をならうときは、ゲインを下げて細部
にとられれずに練習ができ、上達すれば、ゲインを上げ
て細部にも気を使ってより技能を高めることに用いる。

さらに、プレイバック□モードにおいて、ＯＦ’Ｕ２０
は、テープレコーダ２５と連動し、グリップ６の動ｐＫ
合わせて、例えば、人にイヤホン４１からの音声で指示
することができる。

この音声には、６早く”、″強く“。６大き（弧を画い
て”、′だんだん細く”等、字の形に対する細い指示が
入れられる。

以上説明したようＫ、本実施例によると、従来のロボッ
トのように、人と独立して作業先端を動かすのでなく、
人に従属して、人と共に、しかも人の身体を動かすこと
ができる。さらに、同装置では、人がその動きを力強く
も、弱くも調整できるほか、音声情報を受けて、あらか
じめ置方練習轡の動きを予測することができる。

ｔた従来のマニピュレータのように、操作者の動きに同
期して、動作するのでなく、一度メモリに記憶されるこ
とにより、操作者が動作をした場所や時間とは独立した
場所と時間で、主として操作者とは別の人が、操作者の
動作をマスターすることができる。

同置方練習機は、習字や日本画の基本形、速記文字、裏
文字の練習に使えるほか、リハビリテーションのための
手の運動練習に使用して効果をあげることができる。

また、第３図のように、紙の巻取装置と組み合せるとい
つも同じ位置で字を書くことができ、装置全体の小形化
につながる。

なおグリップは、手になじむよう弾力性のあるものを使
用するのが効果的である。

上述の実施例にて示した自動置方練習機を用いることに
よって、例えば、習字の教師が生徒の手を取って教える
代りになって、記憶データさえあれば、いつでもどこで
も、装置によって生徒は習字の練習をすることができる
。また、実施例では、手の動きの練習機について示した
が、足の練習、すなわち歩行練習やスポーツのための練
習機としても利用できるものである。また、人が自動装
置の動作の予測ができるようにする手段として、音声を
例にとって説明したが、テレビの画像や’ＬＩＩＣＤ等
の光を使用したものでも同じ効果をあげることかで欺る
。なお、実施例で示す自動装置の駆動モータは、人が動
かすのを補助する程度でよいので、小馬力で充分である
。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように本発明によれば、予め
教示によってメモリ入力したプログラムに従って動作す
るロボット等の自動装置の動作先端部を、プログラム化
した動作を練習する人が保持し、その動きを模倣して反
復練習できるようにしたものであるから、常に一定の動
きによる文字、図形の置方等の反復練習が自動装置によ
って実現でき、ロボット、マニピュレータ等の応用範囲
を広げ得るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明の一実施例を説明するための図であって
、第１図は筆法練習機の平面図、第２因はその側面肉、
第３図は使用状態を説明する図、第４図は制御回路の構
成図である。１・・・固定腕、２．　４．　９・・・腕、３．　５．
　７．　８・・・駆動モータ、１０・・・バンド、１１
・・・中空穴、１２・・・手首、１３・・・筆、２ｏ・
・・ＣＰＵ、２１・・・メモリ、２２・・・切換装置、
２３・・・ゲート、２４・・・操作スイッチ、２５・・
・テープレコーダ、２６・・・マイクロボン、２７・・
・比較器、４ｏ・・・フィードバックデータ熟卵、４１
・・・イヤホン簿　ＩＥ］ｆ第　２　図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

複数の腕を連結した腕長端部を扱者が把持して動作させ
た場合の動作プログラムを時間の経過に従ってメモリに
記憶し、それを動作信号に変換して制御回路に入力する
ことによってメモリに記憶さｈた動作プログラムを読出
し、再現動作させる自動装置であって、扱者に前記動作
プログラムに従った動きを教示する教示モードにおいて
は、自動装置の移動部を保持しているときのみ該自動装
置の動作状態を維持すると共に、前記動作プログラムに
従って扱者を動作させるプレイバックモードにおいては
前記メモリより読出した位置信号に従って自動装置を動
作させるよう＃ＩＣシたことを特徴とする図形練習等の
自動装置。