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技術 操縦装置

出願人 株式会社東芝
発明者 番場弘行
出願日 1992年8月28日 (27年10ヶ月経過) 出願番号 1992-229781
公開日 1994年3月22日 (26年3ヶ月経過) 公開番号 1994-079670
状態 未査定
技術分野 マニプレータ・ロボット マニプレータ マニプレータの制御、安全及び主従型のもの
主要キーワード 付属スイッチ グリップ内 機構要素 近接離反 指先部材 姿勢軸 回転量検出 ケース部分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年3月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

目的

拘束感がなく操作性が良好で、スイッチの同時操作が可能で作業を効率的に行え、かつ構成が簡単で小型軽量な操縦装置の提供を目的としている。

構成

操縦者4が把持するグリップ2の内部にはモータなどのアクチュエータ3aを備えた駆動部3が配置されている。一方、グリップ2の上方側面には引き金5が設けられている。引き金5は直線移動が可能である。引き金5の他端にはラック7が固定され、これがピニオン8を介して駆動部3の回転軸3cに連結されている。したがって、操縦者4が引き金5に力を加えるとこれが駆動部3へ伝達され、スレーブアームグリッパ開閉される。このような構成とすれば、グリッパ2の把持を解除することなく引き金5を操作可能であり、構造が簡単なので高重量化することもなく、機構要素をグリップ2の内部に配置したのでイナーシャが低減される。

概要

背景

一般に、産業用ロボットマニピュレータなどを遠隔操縦するために、操縦装置が用いられている。以下、マスタスレーブマニピュレータマスタアームに用いられている操縦装置について、図4を参照して説明する。

操縦装置21はグリップ22を備え、このグリップ22を操縦者23が把持してマスタアーム24の位置・姿勢軸を操作することにより、図示しないスレーブアームの位置・姿勢軸を操縦するように構成されている。

グリップ22の周囲には、一対の指先部材25a,25b と、駆動部26とが備えられている。この駆動部26はモータおよび減速機からなるアクチュエータ26a と、エンコーダ26b とから構成されており、グリップ22の下方に突出して配置されている。指先部材25a,25b は、互いに接近離反が可能となるように、例えばリンク機構27などを介して連結されており、さらに駆動部26の回転軸(図示せず)と連結されている。

また、グリップ22の上方には操縦者23が親指23b で押すことができる位置にスイッチ28が設けられている。スイッチ28は、例えば操縦開始・停止のためのON-OFFスイッチなどに利用される。

このような構成の操縦装置21によれば、操縦者23が人差し指23a と親指23b とをそれぞれ指先部材25a,25b の穴部に挿入し、互いに近接離反動作を行い、駆動部26の回転軸を回転させる。この回転軸の回転量がエンコーダ26b により操作量として検出され、図示しないスレーブアームのグリッパ開閉制御に利用される。一方、スレーブアームのグリッパが受けた外力などの情報は、アクチュエータ26a を介して指先部25a,25b にフィードバックされる。したがって、バイラテラルサーボ方式によりスレーブアームのグリッパを自在に操縦することが可能である。

概要

拘束感がなく操作性が良好で、スイッチの同時操作が可能で作業を効率的に行え、かつ構成が簡単で小型軽量な操縦装置の提供を目的としている。

操縦者4が把持するグリップ2の内部にはモータなどのアクチュエータ3aを備えた駆動部3が配置されている。一方、グリップ2の上方側面には引き金5が設けられている。引き金5は直線移動が可能である。引き金5の他端にはラック7が固定され、これがピニオン8を介して駆動部3の回転軸3cに連結されている。したがって、操縦者4が引き金5に力を加えるとこれが駆動部3へ伝達され、スレーブアームのグリッパが開閉される。このような構成とすれば、グリッパ2の把持を解除することなく引き金5を操作可能であり、構造が簡単なので高重量化することもなく、機構要素をグリップ2の内部に配置したのでイナーシャが低減される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

操縦者把持するグリップと、前記グリップの側面に設けられる直線移動可能な引き金と、前記グリップ内に配置され、回転軸を介して前記引き金に連結されて前記引き金の移動量に対応した前記回転軸の回転量を検出する回転量検出手段と、を有することを特徴とする操縦装置

請求項2

前記引き金を駆動する駆動手段を設け、この駆動手段を前記グリップ内に配置するとともに前記引き金に連結してなることを特徴とする請求項1記載の操縦装置。

技術分野

0001

本発明は、産業用ロボットマニピュレータグリッパなどを操縦するための操縦装置に関する。

背景技術

0002

一般に、産業用ロボットやマニピュレータなどを遠隔操縦するために、操縦装置が用いられている。以下、マスタスレーブマニピュレータマスタアームに用いられている操縦装置について、図4を参照して説明する。

0003

操縦装置21はグリップ22を備え、このグリップ22を操縦者23が把持してマスタアーム24の位置・姿勢軸を操作することにより、図示しないスレーブアームの位置・姿勢軸を操縦するように構成されている。

0004

グリップ22の周囲には、一対の指先部材25a,25b と、駆動部26とが備えられている。この駆動部26はモータおよび減速機からなるアクチュエータ26a と、エンコーダ26b とから構成されており、グリップ22の下方に突出して配置されている。指先部材25a,25b は、互いに接近離反が可能となるように、例えばリンク機構27などを介して連結されており、さらに駆動部26の回転軸(図示せず)と連結されている。

0005

また、グリップ22の上方には操縦者23が親指23b で押すことができる位置にスイッチ28が設けられている。スイッチ28は、例えば操縦開始・停止のためのON-OFFスイッチなどに利用される。

0006

このような構成の操縦装置21によれば、操縦者23が人差し指23a と親指23b とをそれぞれ指先部材25a,25b の穴部に挿入し、互いに近接離反動作を行い、駆動部26の回転軸を回転させる。この回転軸の回転量がエンコーダ26b により操作量として検出され、図示しないスレーブアームのグリッパの開閉制御に利用される。一方、スレーブアームのグリッパが受けた外力などの情報は、アクチュエータ26a を介して指先部25a,25b にフィードバックされる。したがって、バイラテラルサーボ方式によりスレーブアームのグリッパを自在に操縦することが可能である。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら上記のように構成された従来の操縦装置では、人差し指と親指とが指先部材により拘束されてしまう。したがって、操縦者がスイッチを操作しようとした場合、親指を一旦指先部材の穴部から抜かなければならない。つまり、スレーブアームの操縦とスイッチ操作とを同時に行うことができない。例えば上記スイッチに操作開始・停止のためのON-OFF機能などが与えられているような場合、作業中に緊急事態が発生してもスイッチを即座に押すことができないといった問題が生じてしまう。

0008

また、上記の操縦装置では、アクチュエータと指先部材とを連結するためにリンク機構などの動力伝達機構が必要である。このため、装置が複雑な構成となり大きさや重量が増加してしまう。特に、この操縦装置をマスタアームなどの先端に取り付けた場合、マスタアームが受ける負荷が大きくなり、マスタアームの駆動部が大型になってしまう。

0009

また、上記のように伝達機構が要求される他、グリップの周囲に指先部材と駆動部とが配置されているので、装置の操作時にこれら構成要素のイナーシャが大きく作用してしまうことになる。したがって、装置を自然な感覚で操作することが難しくなり、結果的に操作性が低下してしまう。

0010

そこで本発明はこういった従来の問題点を解決し、拘束感がなく操作性が良好で、スイッチの同時操作が可能で作業を効率的に行え、かつ構成が簡単で小型軽量な操縦装置の提供を目的としている。

課題を解決するための手段

0011

上記の課題を解決するために本発明の操縦装置は、操縦者が把持するグリップと、グリップの側面に設けられる直線移動可能な引き金と、グリップ内に配置され、回転軸を介して引き金に連結されて引き金の移動量に対応した回転軸の回転量を検出する回転量検出手段とを有することを特徴とするものである。また、引き金を駆動する駆動手段を設け、この駆動手段をグリップ内に配置するとともに引き金に連結してなることを特徴とするものである。

0012

以上のように構成された本発明によれば、グリップを把持しながら引き金を操作することができるので、装置の操縦性能劣化することがなく、非常事態にも即座に対応することができる。また、動力の伝達機構はラックを用いた簡単な構成であり、回転量検出手段や駆動手段と直接接続しているので、装置が高重量化することもない。

0013

さらに、回転量検出手段や駆動手段などの機構要素をグリップ内部に配置することにより操縦時のイナーシャが大幅に低減され、装置の制御性、操作性が大幅に向上する。

0014

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

0015

図1は本発明の実施例を示す操縦装置の斜視図、図2図1に示した操縦装置の長手方向断面図、図3図2におけるX−X線断面図である。なお、本実施例での操縦装置は、マスタスレーブマニピュレータのマスタアームに適用された場合のものを示している。

0016

本実施例の操縦装置1は、握り部2aと上部ケース2bからなるグリップ2を有しており、操縦者4によって把持・操縦される。グリップ2の内部には駆動部3が設けられており、この駆動部3はモータおよび減速機からなるアクチュエータ(駆動手段)3aと、エンコーダ(回転量検出手段)3bとから構成されている。駆動部3は握り部2aの内部に配置され固定されており、回転軸3cの部分は上方に向けられて上部ケース2b内に配置されている。また、グリップ2の上方側面には、操縦者4がグリップ2を把持したまま人差し指4aで操作できる位置に引き金5が設けられている。

0017

上部ケース2bの内部にはガイド6が設けられており、このガイド6は、上部ケース2bに固定されたブロック6aと、このブロック6aの図示しない溝に対して直線的に摺動可能なレール6bとから構成されている。なお、レール6bにはラック7が固定されている。

0018

レール6bおよびラック7は引き金5の基端部に固定され、引き金5が直線移動できるようになっている。そして、駆動部3の回転軸3cとラック7とはピニオン8を介して連結されている。なお、回転軸3cとラック7との接触面には歯溝が形成されていてもよく、また摩擦係数が大きくなるような表面処理が施されていてもよい。

0019

なお、引き金5は通常は図2の状態、つまり操縦者が人差し指4bで力を加えない限り初期位置に戻るように駆動部3に復元力が作用するように構成されている。

0020

操縦装置1とマスタアーム10とは、握り部2a下部に形成された取付け面9を介して固定されており、マスタアーム10の位置・姿勢軸に接続されている。握り部2aの側面やケース2bの後部には、操縦者4がグリップ2を把持したまま親指4bで押すことができる位置にスイッチ11a,11b,11c が設けられている。それぞれのスイッチ11a,11b,11c は、例えば操縦開始・停止のためのON-OFFスイッチや、駆動部3の回転軸3c固定のON-OFFスイッチ、あるいはマスタアーム10の付属機能切替えスイッチなどに利用される。以上のように構成された本発明の動作を説明する。

0021

操縦者4がグリップ2の握り部2aを把持しマスタアーム10などの位置・姿勢軸を操作することにより、図示しないスレーブアームの位置・姿勢軸を操縦することができる。

0022

ここで、操縦者4が人差し指4bで引き金5を矢印A方向に引く(直線移動させる)と、引き金5に接続したラック7が移動して回転軸3cが回転し、回転軸3cの回転量(引き金5の移動量)がエンコーダ3bにて検出される。この情報はスレーブアーム側に伝達され、スレーブアームのグリッパが引き金5の移動量に対応した分だけ開閉する。なお、引き金5の移動量とグリッパの開閉量の関係は、あらかじめ任意に初期設定しておくことができる。

0023

一方、スレーブアームのグリッパが受けた外力などの情報は、アクチュエータ3aを介して引き金5にフィードバックされる。つまり操縦者4は、スレーブアーム側の力情報を引き金5の操作力(負荷)を通じて感じ取ることができる。

0024

したがって、力逆送型バイラテラルサーボ方式などにより、操縦者4はスレーブアームのグリッパを自在に開閉操作することができ、併せてグリッパに作用する力情報を引き金5を介して体感することができる。そしてこれらの作業と同時に、操縦者4はスイッチ11a,11b,11c を操作することができる。

0025

以上のように構成された本発明によれば、操縦装置の使用時にもグリッパの把持を解除することなく引き金の操作や付属スイッチの操作が可能である。特に本構成によれば、引き金の操作をグリップを握る感覚で行うことができる。したがって装置の操縦性能が劣化することがなく、非常事態にも即座に対応することができる。しかも、本実施例によれば、操縦時に引き金を介してスレーブアーム側の力情報を得ることも可能である。

0026

また、本発明によれば、アクチュエータの回転軸を引き金に固定したラックに直接接続した構成であり、動力伝達機構が簡略化されているので、装置が高重量化することがなく、装置全体を小型・軽量に設計することができる。

0027

さらに、アクチュエータなどの機構要素をグリップ内部に配置したので、グリップ外部に突出した機構要素がほとんどなくなり、従来の操縦装置に比べて操縦時のイナーシャが大幅に低減される。そのため、装置の制御性、操作性が大幅に向上する。

0028

なお、本発明は上述した実施例のみに限定されるものではない。例えば、上記の操縦装置において、引き金に加わる力あるいはトルクを検出する力センサを設けて、バイラテラルサーボでの力情報として利用するように構成してもよい。

0029

また、引き金をコイルバネなどにより矢印B方向に付勢する構造にすることによって、駆動部を使用しなくても図2に示す初期位置に復元するように構成してもよい。

0030

なお、本発明をユニラテラルサーボ方式のマスタスレーブマニピュレータに適用する場合には、アクチュエータ(駆動手段)が不要となるので、エンコーダやポテンショメータなどの回転量検出手段の回転軸を直接ラックと連結することにより、同様の効果を期待することができる。もちろん、本発明の操縦装置はマスタスレーブマニピュレータのみならず一般的な産業用ロボットの一部として利用することができる。

発明の効果

0031

以上説明したように本発明によれば、拘束感がなく操作性が良好で、スイッチの同時操作が可能で作業を効率的に行え、かつ構成が簡単で小型軽量な操縦装置が実現する。

図面の簡単な説明

0032

図1本発明の操縦装置を示す斜視図。
図2本発明の操縦装置を示す断面図。
図3本発明の操縦装置に係るケース部分の断面図。
図4従来技術に係る操縦装置を示す斜視図。

--

0033

1…操縦装置
2…グリップ
3…駆動部
3a…アクチュエータ(駆動手段)
3b…エンコーダ(回転量検出手段)
5…引き金
6…ガイド
7…ラック
10…マスタアーム
11…スイッチ

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