JPS62108301A

JPS62108301A - 遠隔操作ロボツト

Info

Publication number: JPS62108301A
Application number: JP24809285A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Shimizu; 祐次郎清水; Shigetaka Hosaka; 穂坂　重孝; Kei Ishii; 圭石井; Junji Nakayama; 中山　淳二
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-11-07
Filing date: 1985-11-07
Publication date: 1987-05-19
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPH0668685B2

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】〈産業上の利用分野〉本発明は、極限作業ロボット等の遠隔操作ロゼツトに関
するものである。

〈従来の技術〉第３図に従来の遠隔操作ロボットの構成を示すが、この
遠隔操作ロゼツトｏ１は、アーム０２．移動脚部０３及
びＩＴＶカメラアーム部０４の主要駆動部を含んで構成
され、アーム０２は第１乃至第６関節０５，０６，０７
，０８゜０９．０１０を含んでいる。而して、この遠隔
操作ロゼツト０１は安全な基地側に設置され次操作ノぐ
ネル０１１を用いてのオペレータ０１２の指令に基づい
て悪環境下で所定の作業を人間に代わって行なう。尚、
オペレータ０１２側からの指令信号は操作パネル０１１
側に設置され九通信装置０１３からロダン）０１側に設
置された通信装置０１４に供給される。

ところで、この種多関節のアーム０２を有する遠隔操作
ロゼツト０１にあっては、各関節０５，０６．・・・、
０１０の駆動系は、第４図に示す如くサブ・コンピュー
タ１０．サーゼアンゾ２０１サーゼモータ３０．タコジ
ェネレータＴ３０、位置検出器４０及び負荷５０にて構
成され、これら構成機器は各関節０５　、０６　。

・・・、０１０についてほぼ共通している。したがって
、各関節０５．０６　、・・・、０１０の駆動系のすブ
・コンピュータ１０．サージアンプ２０、サーゼモータ
３０等は実装上の問題から１箇゛所にそれぞれ集められ
て制御ユニット、アンプユニット、モータユニット等と
してユニット化される。

〈発明が解決しようとする問題点〉然るに、この種遠隔操作口２ットは、前述の如く、高温
１．多湿、放射線下等の人間にとって悪環境の下で人間
に代わって作業をするものである友め、これが作業中に
故障した場合、これの修理、回収が極めて困難であシ、
し九がってこの種口ゼットに対しては高い信頼性が要求
される。

しかしながら、従来の遠隔操作ロゼツトでは、これの異
常又は故障がオペレータ又はロゼツト自体の自己診断機
能によって発見されても、当該ロゼツトが異常動作しな
いようこれを停止させることができるだけで、その後の
処理はオペレータの判断に委ねられ、全ての場合にロゼ
ツトの回収ができるとは限らなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので。

その目的とする処は、作業中の故障による全機能の停止
を防ぎ、最低機能の維持を図って最悪事態を回避するこ
とができる遠隔操作ロゼツトを提供するにある。

く問題点を解決するための手段〉上記目的を達成すべく本発明は、−最低機能実行に必要
な軸数に対してアーム、移動脚部。

カメラアーム部等の主要駆動部の各々に冗長軸を少なく
とも一軸設け、各主要駆動部に対してコントローラ系、
サーゼアンプ系、モータ系をそれぞれユニット化し、そ
のユニット内の要素を切り換えて共用できる機構と、異
常故障を検出して異常故障を生じ丸部動軸又はユニット
内の要素を隔離する機構とを設け７ｅ。

く作　　　用〉ユニット内の要素に異常・故障が生じホ場合、上記機構
によってこれが検出され、その異常・故障を生じた要素
を回避すべく切換機構が作動され、残る健全要素が時分
割で共用され、二重、三重故障に対しても冗長軸は作動
不能にはなるが、ロゼツトの最低機能維持運転は可能と
々る。

く実　施　例〉以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
が、ここでは第３図に示した遠隔操作ロゼツト０１のア
ーム（マぞゾレータ〕０２について実施した例について
述べる。

第１図は本発明に係る遠隔操作ロゼツトのアーム部の構
成図、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は切換機
構の一例を示す図である。

第３図に示す遠隔操作ロゼツト０１のアーム０２の最低
機能条件を、例えば該アーム０２を任意の位置及び方向
に移動、保持することができることと定義すると、この
条件を満ｍ丁究めには、該アーム０２の運動が５自由度
を有すればよい。これに対し、アーム０２は実際には６
自由度（６＠〕を有するので、最低機能条件に対して１
自由度の潜在冗長性を有しているとみなすことができる
。

而して、アーム０２の各関節０５，０６．・・・。

０１０の駆動系は第１図に示す如く構成される。

例えば、第１ＩＩ節０５の駆動系についてみるに、これ
はサブ・コンピュータ１０．サージアンプ２０．サーゼ
モータ３０．タコジェネレータＴ３０．負荷（アーム）
４０にて構成される。尚、他の関節０５，０６．・・・
、０１０の駆動系も同様に構成され、１１，１２．１３
，１４゜１５はサブ・コンピュータ、２１，２２，２３
゜２４．２５はサージアンプ、３１，３２，３３，３４
゜３５はサーぽモータ、Ｔａ２　、Ｔａ２　、Ｔ３３．
Ｔ３４゜Ｔａ２はタコジェネレータ、４１，４２，４３
゜４４．４５は負荷（アーム〕である。

ところで、上記各関節０５，０６．・・・、０１０の駆
動系の同一要素は第１図に示すようにユニット化すれ、
アーム用コントローラユニットｌ、アーム用アンプユニ
ット２．アーム用モータユニット３及び負荷・位置検出
器二二ット４が構成される。そして、各ユニット１゜２
，３内には、これらの中の各要素を切り換えて共用する
九めの切換機構１００，２００゜２０１．３００及び各
ユニット１，２．３内の異常・故障を検出して異常・故
障を生じ几要素を隔離する機能を有する自己診断装置（
ＢＩＴＥ）１５０．２５０，３５０が設けられている。

例えば、アーム用す−デアンプユニット２の場合、これ
の切換機構２００は、第２図（ａ）に示す如く、更に切
換機構２１０，２１１．・・・にて構成され。

これらはサー？アンプ２０，２１．・・・が２Ｍずつ共
用できるように構成されている。例えば、切換機構２１
０の内部構成を第２図（ｂ）に示すが、これの内部には
切換スイッチ８１．Ｓ２゜Ｓ３．Ｓ４が内蔵されており
、例えば第１軸のサーイアンプ２０に故障が生じた場合
は、前記自己診断装ｆｆ１（ＢＩＴＥ）２５０の作動に
よって切換スイッチが切換作動され、第２＠のサーゼア
ンゾ２１が共用されるバックアップシステムが構成され
る。これと同様に、切換機構２０１も複数の切換機構２
２０，２２１．・・・によって構成され１例えば切換機
構２２０の内部には、第２図（ｃ）に示す如く切換スイ
ッチ８１１．　　　−８１２が内蔵されている。尚、第
１図中の破線−は、物理的結合関係を示す。

而して、各機器が正常に作動してし・る場合は、切換機
構１００，２００，２０１，３００は作動せず、従米通
りの制御が行なわれる。

ところで、各二二ツ）１，２．３内に異常・故障が発生
すれば、これは各ユニツ）１，２゜３に設は次自己診断
装置（ＢＩＴＥ）１５０　、２５０　。

３５０によって検出されるが、ユニット１１２゜３のう
ちの１つに三重故障が発生し７？＋場合、例えばアーム
用アンプユニット２内０サーゼアンプ２０　、２１　、
・・・、２５のうちの３台２０．２１．２２が故障し次
場合、第１関節駆動系は切換機構２００，２０１を働か
せても最゛早駆動することができない。しかし、サーゼ
アンプ２１．２２に対しては、サーぜアンプ２３を共用
することがてきるから、第２及び第３関節駆動系の制御
は５時分割ではあるが。

可能である。即ち、−軸制御不可能であることは、最低
機能に対し冗長とみなすことにはなるが、システムダウ
ンにはならな−。尚、他の３台のサーゼアンプ２３．２
４．２５の組合せでも、二軸以上制御不能となることは
ない。

又、三重故障が他のユニットにまたがって発生した場合
、二重故障の発生し九１つのユニットで一軸制御不可能
なものが発生する場合があるが、他のユニットでは切換
によって全軸制御可能である九め、当該ロゼツ）０１の
最低機能維持運転は可能である。

以上により、各ユニット１，２．３内の三重故障に対し
ても最低維持運転が可能であることが明らかとなるが、
切換機構１００，２００２０１．３００及び自己診断装
置（ＢＩＴＥ）　１５０　。

２５０．３５０の故障率は本体のそれに比し無視し得る
程小さいことを前提とする。

〈発明の効果〉信頼性を高めるためにむやみに冗長度を増すことは、ロ
ゼツト本体の重量及びサイズの増大を招くが、本発明で
は最低機能維持運転を定義し次ため、現状の軸数の増加
と冗長機構の導入を最小限に抑え、且クロゼットの駆動
系に故障が発生しても、それが三重故障までであるなら
最低機能維持運転を可能ならしめ、以て当該遠隔操作口
ゼットの信頼性を著しく高めることができる。

【図面の簡単な説明】

、　第１図は本発明に係る遠隔操作ロゼツトのアーム部
の構成図、第２図（ａ）、伽）　、　（ｃ）はアーム用
す−昶アンプユニットの切換機構の一例を示す図、第３
図は従来の遠隔操作ロデットを示す図、第４図は同遠隔
操作ロゼツトのシステム構成図、である。図　面　中。１はアーム用コントローラユニット、２はアーム用アンプユニット、３はアーム用モータユニット、Ｚｏｏ、２００，２０１，３００は各ユニット内の切換
機構。１５０．２５０，３５０は各ユニット内の自己診断装置
である。

Claims

【特許請求の範囲】

最低機能実行に必要な軸数に対してアーム、移動脚部、
カメラアーム部等の主要駆動部の各々に冗長軸を少なく
とも一軸設け、各主要駆動部に対してコントローラ系サ
ーボアンプ系、モータ系をそれぞれユニット化し、その
ユニット内の要素を切り換えて共用できる機構と、異常
故障を検出して異常故障を生じた駆動軸又はユニット内
の要素を隔離する機構とを設けたことを特徴とする遠隔
操作ロボット。