JP2001300871A

JP2001300871A - マスターアーム装置

Info

Publication number: JP2001300871A
Application number: JP2000116665A
Authority: JP
Inventors: Jun Fujimori; 潤藤森; Masao Takatori; 正夫鷹取; Toshiyuki Idoko; 利之井床
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-10-30
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: JP3585419B2

Abstract

(57)【要約】【課題】操縦者の手の位置姿勢ばかりでなく肘の動き
も反映できるようなマスターアームを提供し、マスター
スレーブマニピュレータにおける７自由度スレーブアー
ムの全ての自由度を操縦者の片方の腕だけで制御できる
ようにする。【解決手段】肩部における第１回転軸１、第２回転軸
２、第３回転軸３がほぼ１点で交わり手首部における第
５回転軸５、第６回転軸６、第７回転軸７がほぼ１点で
交わり、肘部に第４回転軸４を持った７自由度マスター
アームで、肘部付近に操縦者の肘の位置を検出する肘セ
ンサ１１を備え、さらに肘部を駆動する駆動装置１４を
備えて、操縦者の肘の動きを検出してマスターアームの
肘部を追従制御させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、マスタースレーブ
マニピュレータに用いられる７自由度を有するマスター
アームに関し、特にスレーブアームの肘の位置を制御で
きるようにした７自由度マスターアームに関する。

【０００２】

【従来の技術】６自由度のマニピュレータにおいては、
手先の位置と姿勢を決定すると全ての自由度が規定され
てしまい、肩から手先の間におけるアームの状態を変更
するととができない。このため、手先の位置と姿勢を決
めた状態では障害物回避や特異点回避を行うことができ
ない。一方、人間の腕は７個の自由度を持っており、手
先の位置姿勢が決められても肘の位置を任意に選ぶこと
ができ、障害物があっても腕がぶつからないようにそれ
を避けることができる。そこで、マスタースレーブマニ
ピュレータのスレーブアームに７個の自由度を持たせる
ことによって、冗長自由度を活用して人間の腕と同じよ
うな動きをさせて、特異点回避や障害物回避を行えるよ
うにすることができる。

【０００３】マスタースレーブマニピュレータにおける
マスターアームは、スレーブアームを操縦するためのも
ので、操縦者がマスターアームの先端にある把持部を移
動させると、その動きを指令値として伝えてスレーブア
ームに同じ動きをさせることができる。従来、マスター
アームは、操縦者が把持する手の位置と姿勢の６自由度
について教示するものであって、冗長な自由度を有する
７自由度ロボットの操縦を行うためには、もう一方の手
で操作する押しボタンやレバーなど別の手段を用いて第
７番目の自由度に関する指示を行う必要があった。

【０００４】なお、特開平５−３４５２９１には、マス
ターアームで手先の位置を制御する場合にスレーブアー
ムの肘位置が自由に選択できることに注目して、スレー
ブアームの肘位置を検出して予め定めた領域と干渉する
おそれがある場合に干渉回避を行わせるようにした７自
由度ロボットが開示されている。しかし、上記公開公報
に開示された７自由度ロボットは、スレーブアームの制
御器がマスターアームとは関係なく肘位置を決めるもの
であって、操縦者の意図を冗長自由度に反映させるもの
ではなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、操縦者の手の位置姿勢ばかりでな
く肘の動きも反映できるようなマスターアームを提供
し、マスタースレーブマニピュレータにおける７自由度
スレーブアームの全ての自由度を操縦者が片方の腕だけ
で制御できるようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のマスターアーム装置は、肩部における３軸
がほぼ１点で交わり手首部における３軸がほぼ１点で交
わり肘部を持った７自由度マスターアームであって、肘
部に操縦者の肘の位置を検出する肘センサを備え、さら
に肘部を駆動する駆動装置を備えて、肘部の追従制御を
行うことを特徴とする。

【０００７】本発明のマスターアーム装置は、肩部にお
いて３軸が１点で交わり、手首部においても３軸が１点
で交わって、それぞれボールジョイントと等価な関節機
能を有するため、７番目の自由度を担う肘部の移動は、
肩部の軸交点と手首部の軸交点と肘で形成される平面三
角形の２つの軸交点を結ぶ直線を軸にした回転で表すこ
とができる。この平面三角形の回転角を肘角と呼ぶ。本
発明においては、マスターアームの肘部に操縦者の肘の
動きを検出するセンサを備え、かつ肘部を駆動する装置
を備えて、操縦者の動きに追従してマスターアームの肘
部を移動させることができる。したがって、スレーブア
ームが外部環境物と干渉しそうなときには操縦者の判断
により衝突しないように肘を動かせば、マスターアーム
装置は肘部の位置情報を用いてスレーブマニピュレータ
を制御して干渉を回避することができる。

【０００８】本発明のマスターアーム装置では、操縦者
の片方の腕だけで７自由度マニピュレータの全ての自由
度を制御することができるので、近時研究が進んでいる
双腕型ロボットなどのように操縦者の２本の腕がそれぞ
れマニピュレータの腕の操縦をしなければならないとき
にも手先の位置姿勢に加えて肘部の位置制御ができるよ
うになる。また、例えば、工作対象物を搭載した作業台
にマニピュレータの前腕が干渉しそうなときにも肘部を
水平方向によけることができ、ロボットの配置に自由度
が増して、狭い空間でも作業ができるようになるなどの
利点がある。

【０００９】また、マスターアームの各軸を駆動軸とし
て、スレーブアームで検知する力を操縦者に提示するよ
うにしても良い。さらに、マスターアームの第１軸の回
転軸方向を重力方向とほぼ一致させ、第２軸を第１軸と
直交し肘の動きに追従する駆動軸とし、さらに第３軸と
第４軸の回転軸を平行にして、第３軸の回転軸に第４軸
のカウンタウェイトを配置し、カウンタウェイトを平行
リンク機構を介して第４軸と連動させるようにしてもよ
い。また、肘センサは、マスターアームのリンクに設け
られ、操縦者の腕がリンクに対して相対的に動く方向を
検出するものであることが好ましい。なお、肘センサは
複数の光電スイッチを並べたものであってもよい。肘セ
ンサをこのように簡単な構成にすることにより、制御の
アルゴリズムも単純化し、極めて低廉にセンサ部および
制御部を構成することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のマ
スターアーム装置の１実施例の構成を説明する軸配置
図、図２は本実施例に用いる肘センサの１例を示す説明
図、図３は肘センサの別の例を示す説明図、図４は本実
施例に用いるカウンターバランスの配置例を説明する軸
配置図、図５は第４軸用カウンターバランスの構成図、
図６は本実施例のマスターアーム装置の側面図、図７は
本実施例のマスターアーム装置の平面図、図８は本実施
例のマスターアーム装置における操縦者の姿勢を表す図
面、図９は本実施例を用いたマスタースレーブマニピュ
レータ装置の制御装置を表すブロック図である。

【００１１】本実施例のマスターアーム装置は、マスタ
ースレーブマニピュレータの７自由度スレーブアームを
操縦するためのものである。マスターアームは７個の自
由度を持ったリンク機構を有する。操縦者がマスターア
ームの手首部を把持して手首部の位置姿勢を変化させる
と、肩部から手首部までに設けられた軸の回転角により
手首部の位置姿勢が決定でき、その情報をマニピュレー
タの制御装置に伝送してスレーブアームをマスターアー
ムの動きに追従するように制御する。スレーブアームの
手首部の位置姿勢だけでは６自由度しか規定できないた
め、残りの１自由度を肘に繋がる腕の傾きで決定する。

【００１２】人の肩と手首は３個の回転軸が１点で交わ
るボールジョイントのような球面関節に近似することが
でき、肩と手首に対して上腕と前腕で繋がっている肘の
位置は、肩と手首の位置が決まれば、肩と手首を結ぶ線
を軸にした回転角すなわち肘角で指定することができ
る。なお、肘角は、鉛直面など適当な基準位置から計っ
た回転角で表示することが取り扱い上便利である。本実
施例のマスターアーム装置は、マスターアームが人の腕
と同様な動きをするようにするため、肩部に３個の回転
軸を軸が１点で交差するように設け、手首部に３個の回
転軸を軸が１点で交差するように設け、肩部に取り付け
た上腕リンクと手首部に取り付けた前腕リンクを両リン
クが平面内で屈曲するような回転軸で結合して肘として
いる。

【００１３】本実施例におけるマスターアームの７個の
回転軸は、図１に示したように配置される。肩部の第１
回転軸１は重力方向に軸を持ち、固定部材に支持されて
いる。また、第１回転軸１の回転部分に第１のリンクを
介して第２回転軸２が連結されている。第２回転軸２は
水平方向に軸を持ち、軸は第１回転軸１の軸と交差す
る。第２回転軸２の回転部には第２リンク８を介して第
３回転軸３が結合されている。第３回転軸３の軸は第２
回転軸２の軸とほぼ直交し、さらに第１回転軸１と第２
回転軸２の交点を通るように配置されている。

【００１４】上記のような構成により、マスターアーム
の肩部は回転軸の交点を中心とするボールジョイントと
等価の動きを行うことができる。なお、第１から第３の
回転軸の配置は機構上の性能が実現できる程度にルーズ
であっても良いことはいうまでもない。また、第２リン
ク８は若干の長さを有し、マスターアームの肩部付近に
操縦者の肩が納まるようになっている。

【００１５】第３回転軸３の回転部には上腕となる第３
リンク９が取り付けられており、第３リンク９の先端に
は第４回転軸４が設けられている。第４回転軸４の軸は
第３回転軸３の軸と平行に設けられる。第４回転軸４の
回転部には前腕となる第４リンク１０が取り付けられて
おり、その先端には手首部における初めの回転軸である
第５回転軸５が第４回転軸４と平行に設けられている。

【００１６】第５回転軸５には第５リンクを介して第６
回転軸６が結合されており、第６回転軸６には第７回転
軸７が結合されている。第５回転軸５と第６回転軸６と
第７回転軸７の各軸はほぼ１点で交わるように配設され
て、手首部の３自由度関節を形成している。

【００１７】本実施例のマスターアーム装置では、さら
に前腕に相当する第４リンク１０に操縦者の肘の動きを
検出する肘センサ１１が取り付けられている。肘センサ
１１は、操縦者３０の前腕３１が第４リンク１０に対し
て相対的に動く方向を検出すれば足りるので、例えば図
２に示すような複数の光電スイッチであっても良い。図
では、光電スイッチを４個用いて、これらを腕の動きに
対して垂直に並べてある。腕３１が適当な位置にあると
きは内側の２個の光電スイッチが腕を検知しているが、
腕３１が第４リンク１０に近付く方向に動けば図中左側
の光電スイッチが検出信号を出し、逆に腕３１が第４リ
ンクから遠ざかる方向に動く場合には図中右側の光電ス
イッチが働いて動きを検出する。なお、肘センサ１１は
第４リンク１０のどこに取り付けてもよいが、検出感度
等を考慮して決めることが好ましい。

【００１８】また、図３は本発明に用いる肘センサの別
の例を示す図面である。図３に示した肘センサはマイク
ロリニアスケールを利用したもので、リニアスケール本
体１２をマスターアームの第４リンク１０に固定し、操
縦者３０の前腕３１に巻いたバンド１３にスケールの端
を結びつけて、第４リンク１０と操縦者の前腕３１の距
離を測るものである。両者間の距離が一定になるように
調整することによりマスターアームを操縦者の腕に追従
させることができる。

【００１９】第２回転軸２には肘センサー１１の測定信
号に対応して回転する駆動モータ１４が取り付けられて
いる。操縦者の肘が外側に持ち上がるときは駆動モータ
１４により上腕リンク９が外側に広げられ、操縦者の肘
が下がるときは上腕リンク９も内側にすぼめられる。し
たがって、操縦者の肘が常に肘センサ１１の光電スイッ
チ群の中央に位置するようにマスターアームを移動させ
ることによって、肘部の追従制御を行うことができる。

【００２０】マスターアーム装置は上記の構成を有する
マスターアームを左右１対備えて、双腕型ロボットを操
縦することができる。本実施例のマスターアーム装置に
よりスレーブアームを操縦するときには、操縦者が装置
に搭乗して左右のマスターアームの手首部にあるジョイ
スティックを握り、手首部の位置姿勢を所望の通り導
く。

【００２１】すると、マスターアーム装置は、マスター
アームの各回転軸に設けたエンコーダで回転角を検出す
ることにより、手首部の位置および姿勢を算定して、ス
レーブアームの制御装置に伝送する。これによって操縦
者の手先の動きの６自由度と肘位置の１自由度の情報を
スレーブアームに伝達することが可能となる。なお、ス
レーブアームの位置姿勢の指示は、マスターアームを操
作する操縦者の操作力とスレーブアームがワークから受
ける反力との差が解消するように動作させるようにし
て、ワークに無理な力が作用しないようにしてもよい。

【００２２】スレーブアーム制御装置はマスターアーム
の手首部の位置姿勢と肘角の情報に基づいて逆運動学計
算を行いスレーブアームの各軸の回転量を算出してサー
ボ制御を行う。これにより、操縦者の指示通りにスレー
ブアームの手首部の位置姿勢を定めることができる。さ
らに、操縦者の肘の動きを検出して、マスターアームの
肘部を追従させるようにしてあるため、スレーブアーム
の腕や肘が周囲の物体と干渉しそうなときには、操縦者
が肘を動かすとマスターアームの動きを介してスレーブ
アームの肘部が追従して動いて、干渉を回避することが
できる。

【００２３】マスターアームの肘部の動きを操縦者の肘
と対応させるためには、肘角を同じ値にすればよい。本
実施例のマスターアーム装置は、操縦者の肘の動きに対
応してマスターアームの第２回転軸２のみが能動的に動
き上腕リンク９の開き角を調整するようになっている。
肘角の基準軸は手先の動きに従って変化するので、上腕
リンク９の開き角がそのまま肘角になるわけではない。
しかし、両者の差は受動的な他の回転軸が操縦者の腕に
追従することにより吸収することができる。操縦者の腕
の動きに従って第２回転軸２と他の回転軸が変化し、所
定の状態になった結果として求められる各回転軸の回転
角に基づいて、逆運動学計算を行いスレーブアームの各
関節を制御すれば、操縦者の意図に従って肘部が運動す
ることになる。

【００２４】マスターアームのリンク機構は、適当な強
度を持たせるため頑丈に構成されるので、そのままでは
操縦者が操作するためには重量が大きくなって、自由に
引き回すことが困難になる。この困難を解消させるた
め、本実施例のマスターアーム装置は、図４に示すよう
にカウンタバランスを配置することができる。なお、第
４リンク１０より手先の部分については、それぞれの部
品が小さくなりカウンタバランスの役割は相対的に小さ
くなるので、図４における表示を省略してある。カウン
タバランスは、それぞれの回転軸に付属させるようにし
ても良いが、カウンタバランスは機構全体の重量を増加
させて慣性力を大きくするので、重いものを多数使用す
ることは好ましくない。

【００２５】ある軸構成において、全ての回転軸にカウ
ンタウェイトを配置することにすれば、腕の根元から手
先までの全ての重量を受けなければならない第１回転軸
に設けるべきカウンタウェイトが最も大きくなる。本実
施例では、第１回転軸１の軸を重力方向に配置すること
により、カウンタウェイトを省略してある。また、カウ
ンタウェイトの重量が２番目に大きくなるはずの第２回
転軸２には肘角に応じて上腕を駆動する駆動モータ１４
を付設して、カウンタウェイトを省略した。第３回転軸
３には、第３リンク９より手先側のモーメントを適度に
相殺する第１のカウンタウェイト１５を設けた。

【００２６】次に、第３回転軸３と第４回転軸４を回転
軸が平行になるように配置すると共に、第３回転軸３と
第４回転軸４の間に平行リンク１７を構成して、第４回
転軸４に関する第２のカウンタウェイト１６を第３回転
軸３の軸周りに配設した。第２カウンタウェイト１６を
第３回転軸の周りに配置することにより、第２カウンタ
ウェイトの重量による第３軸周りのモーメントが小さく
なり、それと釣り合わせるべき第１カウンタウェイトの
重量を小さくできる。したがって、普通に行われるよう
に第４回転軸４の軸を挟んで対称の位置に配置した場合
と比較して、操縦者３０の腕に掛かる負荷が著しく軽減
されるため、操縦がより容易になる。

【００２７】図５は、第４回転軸のカウンタウェイトを
第３回転軸に設けるために設置される平行リンクの例を
表現する機構図である。第４回転軸４の回転軸に第１の
プーリを固定し、第３回転軸３に第１プーリと同じ径を
有する第２のプーリを回転可能に軸支する。第２プーリ
には第２カウンタウェイトが固定されている。第１プー
リと第２プーリの間には金属バンド１８，１９が渡さ
れ、固定ボルト２１によりそれぞれの端部がプーリに固
定されている。第１プーリと第２プーリの間には張力コ
ントローラ２０がセットされて、金属ベルト１８，１９
に弛みがないようにされている。

【００２８】操縦者が手首部に設けられたジョイスティ
ック２２を握った手を動かして、第４リンク１０が第４
回転軸の周りに回転すると、この回転が金属ベルト１
８，１９を介して第２プーリに伝達し、第２カウンタウ
ェイト１６が動く。第２カウンタウェイト１６は、主に
第４リンク１０から手先までのリンク機構のモーメント
を相殺する。また、第２カウンタウェイト１６を第３軸
付近に配置することで第１カウンタウェイト１５の重量
が低減しているために、操縦者の腕に対する負担は小さ
い。また、図示された平行リンク機構は、構成上付加す
る部品も少なくコンパクトで、第３リンク９の幅の中に
収まるように形成することが可能であるため、操縦者と
機構の干渉領域を低減することができる。

【００２９】図６と図７は、本実施例のマスターアーム
装置の立面図と平面図である。第１軸から第３軸は肩部
の回転中心点で交差しており、第５軸から第７軸は手先
の位置で交差している。第４軸は上腕リンク９と前腕リ
ンク１０を回動可能に結合している。第３軸から第５軸
は互いに平行に配設されている。第３軸の回転部は肩部
の回転中心から肩リンク８の距離だけ外側に張り出して
いる。また、第５軸の回転部から手首部の回転中心まで
の距離も間に介在する機構により肩リンク８と同じ距離
になるように構成されている。第２軸には駆動モータ１
４が結合されていて、リンク９の肘部の開き角を調整す
る。

【００３０】また、第３軸の周りには、第１カウンタウ
ェイト１５と第２カウンタウェイト１６が取り付けられ
ている。第１カウンタウェイト１５は上腕リンク９以下
の手先部分全体のモーメントをほぼ相殺するように、第
３軸に関して上腕リンク９に対する点対称位置に設けら
れている。また、第２カウンタウェイト１６は、上腕リ
ンク９内に設けられる平行リンク機構により前腕リンク
１０と連動して前腕リンク１０以下の機構部分のモーメ
ントをほぼ相殺する機能を有する。また、前腕リンク１
０には操縦者の腕の動きを検出する肘センサ１１が設け
られている。

【００３１】図８は、図６と図７に示した本実施例のマ
スターアーム装置に操縦者が搭乗して操作する状態を模
式的に示したものである。マスターアーム装置は第１回
転軸の固定部を架台２３に固定することによって固定さ
れる。操縦者３０が装置に搭乗してマスターアームのジ
ョイステックを把持したときに、操縦者の肩の回転中心
とマスターアームの肩部回転中心が十分近く、上腕リン
クと前腕リンクが操縦者の腕３１に沿って配置されれ、
操縦者の腕３１の動きは肘センサ１１によって検出され
る。操縦者が手先の位置を変えずに肘を動かすときは、
肩部回転中心と手首部回転中心を結ぶ直線と操縦者の肩
と手首を結ぶ直線がほぼ一致するようになるため、肘角
の対応関係が単純化する。

【００３２】また、第１軸から第７軸の各々にモータを
配置して、力提示を行えるようにすることも可能であ
る。力提示とは、スレーブアームに力センサを装備して
ワークに接触したときに発生する力を操縦者に提示する
機能である。また、マスターアームの手首部にある把持
部に力センサを備えて、操縦者の手がマスターアームに
及ぼす操作力を検出してスレーブアームとワークの間に
操作力に応じた力を発生させることもできる。

【００３３】図９は、本実施例のマスターアーム装置を
用いたマスタースレーブマニピュレータ装置の制御機構
を表したブロック図である。図面の上半分がマスターア
ームの駆動制御部、下半分がスレーブアームの駆動制御
部を表している。肘角指令値は、肘センサ４１、操縦者
の肘位置の方向算出部４２、肘角の現在位置算出部４
３、および加算器４４により算出される。肘センサ４１
が操縦者の腕とマスターアームの腕リンクの相対的位置
の変化を検出して、方向算出部４２に検出信号を入力
し、方向算出部４２が操縦者の肘位置の移動方向とマス
ターアームの肘部が追従するために必要な移動量を算出
する。積分器４４によりこの移動量を積分することで肘
角指令値を算出する。

【００３４】肘角指令値は、マスターアームの逆運動学
計算部４５に送られ、ここで各軸の回転量が算出され
て、それに基づいてサーボ制御部４６により駆動モータ
を駆動してマスターアームを操縦者の腕の動きに追従さ
せる。肘角指令値は、また、スレーブアームの逆運動学
計算部５２に送られて、算出された駆動量に基づいて各
軸サーボ制御部５３を介してスレーブアームの各軸を駆
動し、スレーブアームを操縦者の腕に追従させる。

【００３５】一方、マスターアームに設けられた力セン
サ４７が操縦者の操作力を測定し、スレーブアームに設
けられた力センサ４８がワークの反力を測定する。減算
器４９が操縦者の操作力とワークの反力の差を算出し
て、積分器５０がその差を積分する。スレーブアームの
アーム位置初期値を各軸の回転値から算出して、これを
加算器５１で積分器５０の出力に加算する。加算器５１
の出力は、操縦者の力がワーク反力に一致する方向に手
先位置を変化させ、両者が一致するとその状態の位置を
保持するような手先位置指令値となる。手先位置指令値
は、スレーブアームの逆運動学計算部５２に送られ、算
出された駆動量に基づいて各軸サーボ制御部５３がスレ
ーブアームの各軸を駆動し、スレーブアームを操縦者の
腕に追従させる。また、マスターアームの逆運動学計算
部４５に送られ、それに基づいてサーボ制御部４６によ
り駆動モータを駆動してマスターアームをスレーブアー
ムに追従させると共に、操縦者に力提示を行う。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のマスターア
ーム装置は、７自由度を持つスレーブアームに対して、
手先の位置だけではなく肘位置についても教示すること
ができるようになるので、例えば、双腕型ロボットにお
けるマスタースレーブマニピュレータ装置に対しても、
操縦者が現場の状況を見ながら肘を動かしてスレーブア
ームの障害物回避を行えるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマスターアーム装置の実施例の構成を
説明する軸配置図である。

【図２】本実施例に用いる肘センサの１例を示す説明図
である。

【図３】本実施例に用いる肘センサの別の例を示す説明
図である。

【図４】本実施例に用いるカウンターバランスの配置を
説明する軸配置図である。

【図５】本実施例に用いる第４軸用カウンターバランス
の構成図である。

【図６】本実施例のマスターアーム装置の側面図であ
る。

【図７】本実施例のマスターアーム装置の平面図であ
る。

【図８】本実施例のマスターアーム装置における操縦者
の姿勢を表す図面である。

【図９】本実施例を用いたマスタースレーブマニピュレ
ータ装置の制御装置を表すブロック図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５，６，７回転軸８，９，１０リンク１１肘センサ１２リニアスケール本体１３リニアスケール用バンド１４駆動モータ１５，１６カウンタウェイト１７平行リンク１８，１９金属ベルト２０張力コントローラ２１固定ボルト２２ジョイスティック２３架台３０操縦者３１操縦者の前腕

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井床利之千葉県野田市二ツ塚118番地川崎重工業株式会社野田工場内Ｆターム(参考） 3F059 AA00 AA01 BA02 CA06 DA05 DA09 DC04 DC08 DD01 DD12 DE02 EA01 EA05 FA01 FA03 FA10 FB01 FB13 FB17 FB21 FB29 FC02 FC03 FC06 FC13 FC14 3F060 AA00 AA01 BA06 EB11 EB14 EC13 FA06 GA05 GA13 GB02 GB06 GB07 GB11 GC01 GD12 GD14 HA22 HA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】肩部における３軸がほぼ１点で交わり手
首部における３軸がほぼ１点で交わり肘部を持った７自
由度マスターアームにおいて、前記肘部に操縦者の肘の
位置を検出する肘センサを備え、前記肘部を駆動する駆
動装置を備えて、前記肘部を操縦者の肘の位置に追従さ
せるようにしたマスターアーム装置。
【請求項２】前記マスターアームの各自由度に対応し
た回動軸に駆動装置を設けて、力提示を行うことを特徴
とする請求項１記載のマスターアーム装置。
【請求項３】前記マスターアームの第１軸の回転軸方
向を重力方向とほぼ一致させ、第２軸を前記第１軸と直
交し肘の動きに追従する駆動軸とし、さらに第３軸と第
４軸の回転軸を平行にして、第３軸の回転軸付近に第４
軸のカウンタウェイトを配置し、該カウンタウェイトを
平行リンク機構を介して前記第４軸と連動させることを
特徴とする請求項１または２記載のマスターアーム装
置。
【請求項４】前記肘センサが、前記マスターアームの
リンクに設けられて操縦者の腕がリンクに対して相対的
に動く方向を検出するものであることを特徴とする請求
項１から３のいずれかに記載のマスターアーム装置。
【請求項５】前記肘センサが複数の光電スイッチを並
置して構成されることを特徴とする請求項４記載のマス
ターアーム装置。