JP2003311667A - Robot arm, and robot arm operation system - Google Patents

Robot arm, and robot arm operation system

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JP2003311667A
JP2003311667A JP2002117184A JP2002117184A JP2003311667A JP 2003311667 A JP2003311667 A JP 2003311667A JP 2002117184 A JP2002117184 A JP 2002117184A JP 2002117184 A JP2002117184 A JP 2002117184A JP 2003311667 A JP2003311667 A JP 2003311667A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot arm
end portion
intermediate member
operating
expansion
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002117184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Yamamoto
昌彦 山本
Yasuo Fujii
康夫 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Industrial Promotion Organization
Original Assignee
Osaka Industrial Promotion Organization
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot arm with a miniaturized actuator, upgraded rigidity and operation speeding in comparison with conventional ones, and expectable as well in upgrading end part's positioning precision. <P>SOLUTION: Between a base 2 and an end effector 3, a middle member 13 is arranged, each is connected with six operating part 5 between the base 2 and the middle member 14, and connected with six operating part 15 between the end effector 3 and the middle member 14. An operating part 5 is connected against the base 2 via a universal joint 6, and connected against the middle member 14 via a universal joint 10. The operating part 15 is connected to the middle member 14 via a universal joint 17, and connected to the end effector 3 via a universal joint 18. Each of the operating parts 5, 15 is extensible freely and operable separately. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットアーム及
び該ロボットアームを備えるロボットアーム操作システ
ムに関し、特にパラレルメカニズムを利用したロボット
アーム及びロボットアーム操作システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot arm and a robot arm operating system including the robot arm, and more particularly to a robot arm and a robot arm operating system using a parallel mechanism.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のロボットアーム(ロボットマニュ
ピレータ)は、複数のリンクを直列に連結したシリアル
リンク機構を利用したものが一般的である。この種のロ
ボットアームは、各リンクの接続部分たる関節にモータ
等のアクチュエータが設けられており、これらのアクチ
ュエータを駆動することによって、各関節を動作させる
ようになっている。
2. Description of the Related Art A conventional robot arm (robot manipulator) generally uses a serial link mechanism in which a plurality of links are connected in series. In this type of robot arm, actuators such as motors are provided at joints that are connecting portions of each link, and each joint is operated by driving these actuators.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た如き従来のロボットアームにあっては、ロボットアー
ムの先端部から基端部へ向かうに従って、関節に作用す
るモーメントが増大するため、基端側のアクチュエータ
が大型化していた。また、片持ち梁の構造となっている
ため、各リンクに曲げ応力が作用することとなり、十分
な剛性を確保するために、高剛性のリンクを必要とし、
これによるリンクの質量の増大及びアクチュエータの更
なる大型化を招いていた。従って、かかるロボットアー
ムに用いられるアクチュエータには、ロボットアームを
動作させることが可能な出力を確保しつつ、可及的に小
型化するという要望があるが、このような要望を満たす
ためには動作の高速化が困難となるという問題があっ
た。
However, in the conventional robot arm as described above, the moment acting on the joint increases as the robot arm moves from the distal end portion to the proximal end portion. The actuator was upsized. In addition, since it has a cantilever structure, bending stress acts on each link, and in order to secure sufficient rigidity, a highly rigid link is required,
This has led to an increase in the mass of the link and an increase in the size of the actuator. Therefore, there is a demand for the actuator used for such a robot arm to be as small as possible while securing an output capable of operating the robot arm. There is a problem that it is difficult to speed up.

【0004】また、各アクチュエータに接続された減速
機等のバックラッシュにより、先端部の位置決め精度が
低いという問題もあった。
There is also a problem that the positioning accuracy of the tip portion is low due to the backlash of the speed reducer or the like connected to each actuator.

【0005】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、パラレルメカニズムを利用することにより、従
来に比してアクチュエータの小型化、剛性の向上、及び
動作の高速化が可能であるとともに、先端部の位置決め
精度の向上が期待できるロボットアーム、及び該ロボッ
トアームを備えるロボットアーム操作システムを提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and by using a parallel mechanism, the actuator can be made smaller, the rigidity thereof can be improved, and the operation speed can be increased as compared with the conventional one. An object of the present invention is to provide a robot arm that can be expected to improve the positioning accuracy of the tip portion, and a robot arm operation system including the robot arm.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係るロボットア
ームは、基端部及び先端部の相対位置を変化させること
が可能なロボットアームにおいて、前記基端部及び前記
先端部と略直列となるように、前記基端部及び前記先端
部の間に配置された1又は複数の中間部材と、前記基端
部、前記先端部、及び前記中間部材のうちの相隣する2
つに接続され、夫々の接続箇所の相対位置を変化させる
動作部とを備え、前記基端部、前記先端部、及び前記中
間部材のうちの相隣する2つが、複数の動作部によって
連結されていることを特徴とする。
A robot arm according to the present invention is a robot arm capable of changing the relative positions of a base end portion and a front end portion, and is substantially in series with the base end portion and the front end portion. As described above, one or a plurality of intermediate members arranged between the base end portion and the tip end portion and two adjacent ones of the base end portion, the tip end portion, and the intermediate member.
And an operating part that changes the relative position of each connection part, and two adjacent ones of the base end part, the distal end part, and the intermediate member are connected by a plurality of operating parts. It is characterized by

【0007】本発明に係るロボットアームは、基端部、
先端部、及び中間部材のうちの相隣する2つと、これら
を連結する複数の動作部とによって、後述するような1
つのパラレルメカニズムが構成された構造となってい
る。即ち、本発明に係るロボットアームは、複数のパラ
レルメカニズムが直列に接続された構造となっている。
The robot arm according to the present invention has a base end portion,
One of the two, which will be described later, is formed by the adjacent two of the tip end portion and the intermediate member and the plurality of operating portions that connect them.
The structure has two parallel mechanisms. That is, the robot arm according to the present invention has a structure in which a plurality of parallel mechanisms are connected in series.

【0008】図11(a),(b)は、パラレルメカニ
ズムを例示する概念図である。パラレルメカニズムと
は、互いに離隔して対向配置された第1部材91及び第
2部材92を、複数のリンク(動作部)93夫々によっ
て連結した機械構造をいう。このようなパラレルメカニ
ズムには、伸縮型、回転型、直動型、及びワイヤ型等の
種類が存在する。図11(a)は、伸縮型のパラレルメ
カニズムを示しており、図11(b)は、回転型のパラ
レルメカニズムを示している。図11(a)に示す如
く、伸縮型のパラレルメカニズムは、リンク93が、そ
の両端が第1部材91及び第2部材92に夫々接続され
た棒状をなし、長手方向へ伸縮する構造となっている。
このパラレルメカニズムでは、リンク93の第1部材9
1との接続箇所、リンク93の第2部材91との接続箇
所の夫々に、ユニバーサルジョイント等が用いられ、リ
ンク93が第1部材91及び第2部材92に対して、所
定範囲であらゆる角度に傾倒可能とされている。このよ
うな伸縮型のパラレルメカニズムでは、各リンク93の
伸縮を独立に制御することにより、第1部材91及び第
2部材92を、その動作範囲内でいかなる方向にでも相
対的に移動させることができる。
11A and 11B are conceptual diagrams illustrating the parallel mechanism. The parallel mechanism is a mechanical structure in which a first member 91 and a second member 92, which are spaced apart from each other and face each other, are connected by a plurality of links (operating units) 93. Such parallel mechanisms include telescopic type, rotary type, linear type, and wire type. FIG. 11A shows a telescopic parallel mechanism, and FIG. 11B shows a rotary parallel mechanism. As shown in FIG. 11A, the telescopic parallel mechanism has a structure in which the link 93 has a rod shape with both ends thereof connected to the first member 91 and the second member 92, respectively, and has a structure that expands and contracts in the longitudinal direction. There is.
In this parallel mechanism, the first member 9 of the link 93 is
A universal joint or the like is used at each of the connection portion with 1 and the connection portion with the second member 91 of the link 93, and the link 93 is at any angle within a predetermined range with respect to the first member 91 and the second member 92. It is possible to tilt. In such a telescopic parallel mechanism, the first member 91 and the second member 92 can be relatively moved in any direction within their operating range by independently controlling the expansion and contraction of each link 93. it can.

【0009】また、図11(b)に示す如く、回転型の
パラレルメカニズムは、夫々の一端部が枢着された2つ
の棒状のジョイントによってリンク93が構成され、一
方のジョイントの他端部が第1部材91に接続され、他
方のジョイントの他端部が第2部材92に接続された構
造となっている。また、第1部材91側のジョイント
は、回転式のアクチュエータによって基端部(他端部)
を中心として揺動されるようになっており、第2部材9
2側に接続されるジョイントは、ユニバーサルジョイン
ト等により、所定の範囲であらゆる角度に傾倒可能とさ
れている。このような回転型のパラレルメカニズムで
は、各リンク93の第1部材91側のジョイントの揺動
を独立に制御することにより、第1部材91及び第2部
材92を、その動作範囲内でいかなる方向にでも相対的
に移動させることができる。
Further, as shown in FIG. 11 (b), in the rotary type parallel mechanism, the link 93 is constituted by two rod-shaped joints each of which one end is pivotally attached, and the other end of one joint is connected. The structure is such that it is connected to the first member 91 and the other end of the other joint is connected to the second member 92. Further, the joint on the first member 91 side is a base end portion (the other end portion) by a rotary actuator.
The second member 9
The joint connected to the second side can be tilted at any angle within a predetermined range by a universal joint or the like. In such a rotary type parallel mechanism, by independently controlling the swing of the joint on the side of the first member 91 of each link 93, the first member 91 and the second member 92 can be moved in any direction within their operating range. It can be moved relatively even to.

【0010】このようなパラレルメカニズムは、各リン
ク93を動作させるためのアクチュエータを小型のもの
としても、各アクチュエータの出力が並列的に作用する
ため、パラレルメカニズム全体として大きな出力を発生
させることができるという利点がある。また、第1部材
91,第2部材92に如何なる方向の力が作用した場合
であっても、夫々のリンク93には曲げ応力が殆ど作用
せず、引っ張り応力又は圧縮応力のみが作用する。従っ
て、かかるパラレルメカニズムは、軽量な材料を用いて
各リンクを構成した場合であっても、使用目的に対して
十分な剛性を確保しやすいという特徴がある。
In such a parallel mechanism, even if the actuator for operating each link 93 is small, the output of each actuator acts in parallel, so that a large output can be generated as a whole of the parallel mechanism. There is an advantage. Further, no matter what direction force is applied to the first member 91 and the second member 92, almost no bending stress acts on each link 93, but only tensile stress or compressive stress acts on each link 93. Therefore, such a parallel mechanism is characterized in that it is easy to secure sufficient rigidity for the intended purpose even when each link is made of a lightweight material.

【0011】本発明に係るロボットアームは、このよう
なパラレルメカニズムが複数直列に接続されて構成され
ているので、全体としての出力を、使用目的に対して十
分なだけ確保しながら、従来に比してアクチュエータを
小型化することができる。また使用目的に対して、軽量
でありながら十分な剛性を確保することもできる。更
に、従来に比して軽量且つ高出力であることにより、動
作を高速化することが可能となる。
Since the robot arm according to the present invention is constructed by connecting a plurality of such parallel mechanisms in series, it is possible to secure a sufficient output as a whole for a purpose of use and to compare with a conventional one. Thus, the actuator can be downsized. Moreover, it is possible to secure sufficient rigidity while being lightweight for the purpose of use. Further, the lighter weight and higher output than the conventional one enables the operation to be speeded up.

【0012】また、各動作部(各動作部に設けられたア
クチュエータ)の出力は比較的小さくてもよいので、減
速機等を必要としない場合が多い。これによって、更に
小型化、軽量化が可能となる。また、減速機等を設けて
いない場合には、これによるバックラッシュが殆ど発生
しないので、先端部の位置決め精度を向上させることが
可能となる。また、減速機等を必要としないことによ
り、更に動作の高速化が期待できる。
Further, since the output of each operating unit (actuator provided in each operating unit) may be relatively small, a speed reducer or the like is not required in many cases. This enables further size reduction and weight reduction. Further, when a speed reducer or the like is not provided, backlash due to this hardly occurs, so that it is possible to improve the positioning accuracy of the tip portion. Further, by not requiring a speed reducer or the like, higher speed operation can be expected.

【0013】また、パラレルメカニズムを複数直列に接
続した構成とすることにより、動作範囲を大きくするこ
とが可能となる。直列接続するパラレルメカニズムの数
は任意に設定することができるが、パラレルメカニズム
の数が多くなるほど複雑な構成となるので、使用目的に
応じて、十分な動作範囲を確保できるだけの数とすれば
よい。
Further, by configuring a plurality of parallel mechanisms connected in series, it is possible to widen the operation range. The number of parallel mechanisms connected in series can be set arbitrarily, but the more parallel mechanisms there are, the more complicated the configuration becomes.Therefore, it is sufficient to ensure a sufficient operating range according to the purpose of use. .

【0014】上記発明においては、前記基端部及び前記
先端部の間に、前記中間部材が1つだけ設けられている
構成とすることが望ましい。
In the above invention, it is preferable that only one intermediate member is provided between the base end portion and the tip end portion.

【0015】基端部及び先端部の間に、中間部材が1つ
だけ設けられている構成では、基端部から中間部材まで
の範囲を上腕部、中間部材から先端部までの範囲を前腕
部に対応させることにより、ロボットアームの構造を人
間の腕の構造に類似した構造とみなすことができる。ロ
ボットアームをこのように構成することにより、人間の
腕の動作を、ロボットアームの動作に対応させることが
でき、これにによって、人間が行うべき作業をロボット
アームに行わせることが容易に実現できる等、優れた効
果を奏することとなる。
In the structure in which only one intermediate member is provided between the base end portion and the tip end portion, the range from the base end portion to the intermediate member is the upper arm portion, and the range from the intermediate member to the tip end portion is the forearm portion. The structure of the robot arm can be regarded as a structure similar to the structure of the human arm. By configuring the robot arm in this way, the motion of the human arm can be made to correspond to the motion of the robot arm, and by doing so, it is possible to easily realize that the robot arm is to perform the work that the human should do. And so on, it is possible to obtain excellent effects.

【0016】また、このような構成とすることにより、
ロボットアームの構造が複雑になりすぎず、しかも比較
的大きな動作範囲を確保することができる。
Further, by adopting such a configuration,
The structure of the robot arm does not become too complicated, and a relatively large movement range can be secured.

【0017】また、上記発明においては、前記動作部
は、前記接続箇所の離隔距離を変化させるように、動作
すべく構成することも可能である。これにより、夫々の
動作部は、前記接続箇所の離隔距離を変化させるだけの
単純な動作を行うだけでよく、各動作部の構成を単純化
することが可能となる。
Further, in the above invention, the operating section may be configured to operate so as to change the separation distance of the connection point. Accordingly, each operating unit only needs to perform a simple operation of changing the separation distance of the connection point, and the configuration of each operating unit can be simplified.

【0018】この場合においては、前記動作部は、回転
動作する回転動作部と、該回転動作部の回転運動を直線
運動へ変換する変換手段とを有する構成とすることも可
能である。これにより、変換手段として、カム機構、ボ
ールねじ機構、リンク機構等、公知の各種の機構を利用
することができ、簡単な構造の動作部を構成することが
可能となる。
In this case, it is also possible that the operating section has a rotary operating section that performs a rotary operation and a conversion means that converts the rotary motion of the rotary operating section into a linear motion. As a result, various known mechanisms such as a cam mechanism, a ball screw mechanism, a link mechanism, etc. can be used as the converting means, and an operating unit having a simple structure can be configured.

【0019】また、この場合においては、前記回転動作
部は、内面に雌ねじ部が設けられた筒状の回転軸を具備
するモータを有し、前記変換手段は、外面に雄ねじ部が
設けられ、前記モータの回転軸に螺合した状態で貫通す
る移動軸を有する構成とすることもできる。これによ
り、モータの回転に応じて移動軸が軸長方向へ移動し、
前記接続箇所の離隔距離を変化させる。従って、モータ
の動作制御を行うだけで、前記接続箇所の離隔距離を変
化させることができる。
Further, in this case, the rotary motion part has a motor having a cylindrical rotary shaft having an internal thread part provided on the inner surface thereof, and the conversion means has a male thread part provided on the outer surface thereof. It is also possible to adopt a configuration having a moving shaft that penetrates in a state of being screwed with the rotating shaft of the motor. As a result, the moving shaft moves in the axial direction according to the rotation of the motor,
The separation distance of the connection point is changed. Therefore, the separation distance of the connection point can be changed only by controlling the operation of the motor.

【0020】また、上記発明においては、前記回転動作
部は、外面に雄ねじ部が設けられた回転軸を具備するモ
ータを有し、前記変換手段は、内面に雌ねじ部が設けら
れ、前記モータの回転軸に螺合する移動軸を有する構成
とすることもできる。これにより、モータの回転に応じ
て移動軸が軸長方向へ移動し、前記接続箇所の離隔距離
を変化させる。従って、モータの動作制御を行うだけ
で、前記接続箇所の離隔距離を変化させることができ
る。
Further, in the above-mentioned invention, the rotary motion portion has a motor having a rotary shaft having an external thread portion provided on an outer surface thereof, and the converting means has a female screw portion provided on an inner surface thereof, It is also possible to adopt a configuration having a moving shaft that is screwed onto the rotating shaft. As a result, the moving shaft moves in the axial direction according to the rotation of the motor, and the separation distance of the connecting portion is changed. Therefore, the separation distance of the connection point can be changed only by controlling the operation of the motor.

【0021】また、上記発明においては、前記動作部
は、直動式のアクチュエータを有する構成とすることも
可能である。これにより、ロボットアームの構造を更に
単純化することが可能である。
Further, in the above invention, the operating section may be configured to have a direct-acting actuator. This makes it possible to further simplify the structure of the robot arm.

【0022】また、この場合においては、前記動作部
は、ピストンロッド及びシリンダチューブの一方が、前
記基端部、前記先端部、及び前記中間部材のうちの相隣
する2つの一方に接続され、ピストンロッド及びシリン
ダチューブの他方が、前記相隣する2つの他方に接続さ
れている流体シリンダを有する構成とすることもでき
る。これにより、各動作部の構造が単純になるだけでな
く、動作部を比較的高速に動作させることができ、また
比較的大きな動力を得ることが可能となる。
Further, in this case, in the operation portion, one of the piston rod and the cylinder tube is connected to two adjacent ones of the base end portion, the tip end portion and the intermediate member, It is also possible that the other of the piston rod and the cylinder tube has a fluid cylinder connected to the other adjacent two. This not only simplifies the structure of each operating unit, but also allows the operating unit to operate at a relatively high speed and obtains relatively large power.

【0023】また、上記発明においては、前記動作部
は、固定子及び走行子の一方が、前記基端部、前記先端
部、及び前記中間部材のうちの相隣する2つの一方に接
続され、固定子及び走行子の他方が、前記相隣する2つ
の他方に接続されているリニアモータを有する構成とす
ることもできる。これにより、ボールねじ等の複雑な構
造を必要とせず、モータの出力を夫々の接続箇所へその
まま伝達する所謂ダイレクトドライブ構造とすることが
でき、モータ出力の高効率な利用が可能となる。
Further, in the above invention, in the operation portion, one of the stator and the runner is connected to two adjacent ones of the base end portion, the tip end portion and the intermediate member, The other of the stator and the runner may have a linear motor connected to the other of the two adjacent to each other. As a result, a complicated structure such as a ball screw is not required, and a so-called direct drive structure that directly transmits the output of the motor to each connection point can be obtained, and the motor output can be used with high efficiency.

【0024】また、このような構成とすることにより、
バックラッシュの発生を排除することができる。
Further, by having such a structure,
The occurrence of backlash can be eliminated.

【0025】また、本発明に係るロボットアーム操作シ
ステムは、上記発明に係るロボットアームと、与えられ
た操作に応じた操作信号を出力する操作部と、該操作部
が出力した操作信号に応じて、前記ロボットアームが有
する複数の動作部を夫々制御する制御部とを備えること
を特徴とする。
Further, a robot arm operation system according to the present invention, the robot arm according to the above invention, an operation section for outputting an operation signal according to a given operation, and an operation signal according to the operation signal output by the operation section. And a control unit that controls a plurality of operation units included in the robot arm, respectively.

【0026】また、上記発明においては、前記操作部
は、台部と、操作者に把持されるための把持部と、前記
台部及び前記把持部の中間に配置された操作側中間部材
と、前記台部、前記把持部、及び前記操作側中間部材の
うちの相隣する2つに接続され、伸縮することが可能な
伸縮部と、該伸縮部の伸縮の向き及び伸縮量を検出し、
検出結果に応じた操作信号を出力する検出部とを有する
構成とすることが望ましい。
Further, in the above invention, the operation portion includes a base portion, a grip portion for being gripped by an operator, and an operation side intermediate member disposed between the base portion and the grip portion. An expansion / contraction part that is connected to two adjacent ones of the base part, the grip part, and the operation-side intermediate member and is expandable / contractible, and the expansion / contraction direction and expansion / contraction amount of the expansion / contraction part,
It is desirable to have a configuration including a detection unit that outputs an operation signal according to the detection result.

【0027】これにより、操作者が把持部を台部に対し
てどのような方向へでも移動させることが可能である。
また、操作者が把持部を移動させた移動の向き及び移動
量を、検出部によって伸縮部の伸縮の向き及び伸縮量と
して検出するため、この検出結果に基づいて、ロボット
アームの先端部を操作者が所望する向き及び量(距離)
だけ移動させることが可能となる。
With this, the operator can move the gripper in any direction with respect to the base.
In addition, since the detection unit detects the direction and amount of movement of the gripper moved by the operator as the direction and amount of expansion and contraction of the expansion and contraction unit, the distal end of the robot arm is operated based on the detection result. Direction and amount (distance) desired by the person
It is possible to move only.

【0028】この場合においては、前記ロボットアーム
に設けられた動作部と同数の前記伸縮部が設けられてお
り、前記ロボットアームが有する基端部、先端部、中間
部材、及び動作部と対応した配置関係で、前記台部、前
記把持部、前記操作側中間部材、及び前記伸縮部が配置
されており、前記制御部が、前記検出部が出力した操作
信号に基づき、夫々の前記動作部を前記配置関係で対応
する伸縮部の伸縮に応じて動作させるように制御する構
成とすることが望ましい。
In this case, the same number of the extension / contraction parts as the operation parts provided in the robot arm are provided, and correspond to the base end part, the tip end part, the intermediate member, and the operation part of the robot arm. In the arrangement relationship, the base part, the gripping part, the operation side intermediate member, and the expansion / contraction part are arranged, and the control part operates each of the operation parts based on the operation signal output by the detection part. It is desirable to have a configuration in which it is controlled to operate in accordance with the expansion and contraction of the corresponding expansion and contraction section in the above-mentioned arrangement relationship.

【0029】これにより、操作部の構成がロボットアー
ムの構成に対応しているため、操作者がロボットアーム
に行わせたい動作を操作部にそのまま与えることによっ
て、操作者が容易にロボットアームの動作を指示するこ
とが可能となる。
Since the configuration of the operating section corresponds to the configuration of the robot arm, the operator can easily perform the operation of the robot arm by directly giving the operating section the operation desired by the operator. It becomes possible to instruct.

【0030】また、例えば、夫々の伸縮部の伸縮の向き
及び伸縮量に対応する向き及び量だけ、各伸縮部に対応
する動作部の前記接続箇所間を離隔させるように、各動
作部の動作を制御することにより、非常に簡単な制御
で、ロボットアームに所要の動作を行わせることができ
る。
Further, for example, the operation of each operation unit is made so as to separate the connecting portions of the operation unit corresponding to each expansion / contraction unit by the direction and amount corresponding to the expansion / contraction direction and expansion / contraction amount of each expansion / contraction unit. By controlling, the robot arm can be caused to perform a required operation with very simple control.

【0031】また、上記発明においては、前記把持部
は、与えられた操作に応じて状態が変化するようになし
てあり、前記操作信号は、前記把持部の状態の変化を示
す信号を含み、前記ロボットアームが有する先端部は、
動作することが可能なエンドエフェクタとされており、
前記制御部は、前記操作信号に基づき、前記エンドエフ
ェクタを前記把持部の状態に応じて動作させるように制
御する構成とすることが望ましい。
Further, in the above invention, the state of the grip portion is adapted to change in response to a given operation, and the operation signal includes a signal indicating a change in the state of the grip portion. The tip of the robot arm has
It is said to be an end effector that can operate,
It is preferable that the control unit is configured to control the end effector to operate according to the state of the grip unit based on the operation signal.

【0032】これにより、エンドエフェクタと、ロボッ
トアームの他の部分とを、1つの操作部によって操作す
ることができるため、システム全体をコンパクトな装置
構成とすることができ、また、ロボットアームの構成
と、操作部の構成とが対応しているため、操作者が更に
直感的にロボットアームを操作することが可能となる。
With this, since the end effector and the other part of the robot arm can be operated by one operating section, the entire system can be made into a compact device configuration, and the configuration of the robot arm is also possible. And the configuration of the operation unit correspond to each other, the operator can more intuitively operate the robot arm.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1に係るロボットアームの構成を示す斜視図であ
る。図1に示す如く、本実施の形態1に係るロボットア
ーム1は、ベース(基端部)2,エンドエフェクタ(先
端部)3,動作部5,15,及び中間部材14から主と
して構成されている。ベース2は、中央に丸孔が設けら
れた円盤状をなしており、床等の該ロボットアーム1の
取付対象に取り付けられている。ベース2の取付面の反
対面には、次のような6つの動作部5が夫々ユニバーサ
ルジョイント6によって接続されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a robot arm according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the robot arm 1 according to the first embodiment is mainly composed of a base (base end portion) 2, an end effector (tip portion) 3, operating portions 5, 15 and an intermediate member 14. . The base 2 has a disk shape with a round hole in the center, and is attached to an object to which the robot arm 1 is attached, such as a floor. The following six operating parts 5 are connected to the surface opposite to the mounting surface of the base 2 by universal joints 6, respectively.

【0035】夫々の動作部5は、エアシリンダ7を備え
ている。エアシリンダ7のシリンダチューブ8の基端部
には、前述したユニバーサルジョイント6が取り付けら
れており、ピストンロッド9の先端部には、ユニバーサ
ルジョイント10が取り付けられている。また、ピスト
ンロッド9の中間部には、円盤状の当接部材11が取り
付けられている。更に詳しく説明すると、当接部材11
は、エアシリンダ7のシリンダチューブ8の外径と略同
一の外径の円盤状をなしており、ピストンロッド9がそ
の中心を貫通した状態で、ピストンロッド9の中間部に
固着されている。また、シリンダチューブ8のヘッドカ
バー(ピストンロッド9が突出している端面)からは、
ピストンロッド9と略並行な丸棒状の2本のガイド12
が延設されている。これらのガイド12は、当接部材1
1を夫々適度な遊びが設けられた状態で貫通しており、
これによって当接部材11がガイド12を摺動すること
が可能とされている。
Each operating unit 5 has an air cylinder 7. The above-mentioned universal joint 6 is attached to the base end portion of the cylinder tube 8 of the air cylinder 7, and the universal joint 10 is attached to the tip end portion of the piston rod 9. Further, a disc-shaped contact member 11 is attached to an intermediate portion of the piston rod 9. More specifically, the contact member 11
Has a disk shape with an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the cylinder tube 8 of the air cylinder 7, and is fixed to the intermediate portion of the piston rod 9 with the piston rod 9 penetrating its center. Further, from the head cover of the cylinder tube 8 (the end surface from which the piston rod 9 projects),
Two round bar-shaped guides 12 substantially parallel to the piston rod 9
Has been extended. These guides 12 are the contact members 1
1 penetrates each with a proper play,
This allows the contact member 11 to slide on the guide 12.

【0036】また、ガイド12の先端には、当接部材1
1と略同寸の外径の円盤状をなすストッパ13が設けら
れている。ストッパ13の中心には、ピストンロッド9
の直径よりも若干大きい直径の孔が設けられており、こ
の孔をピストンロッド9が貫通せしめられている。従っ
て、ピストンロッド9は、当接部材11が、シリンダチ
ューブ8のヘッドカバーに当接する状態から、ストッパ
13に当接する状態までの範囲で、ガイド12に案内さ
れて、軸長方向へ移動することが可能となっている。
The abutting member 1 is attached to the tip of the guide 12.
A disk-shaped stopper 13 having an outer diameter approximately the same as that of 1 is provided. At the center of the stopper 13, the piston rod 9
A hole having a diameter slightly larger than the diameter is provided, and the piston rod 9 is made to penetrate this hole. Therefore, the piston rod 9 is guided by the guide 12 and can move in the axial direction in a range from the state where the contact member 11 contacts the head cover of the cylinder tube 8 to the state where the contact member 11 contacts the stopper 13. It is possible.

【0037】また、ピストンロッド9の先端は、ユニバ
ーサルジョイント10によって、略円盤状をなす中間部
材14の縁部に接続されている。中間部材14は、ベー
ス2の直径よりも若干小さい直径の略円盤状とされてお
り、その中心には丸孔が設けられている。このように、
動作部5は、ユニバーサルジョイント6,10によって
ベース2及び中間部材14に接続されているため、ベー
ス2及び中間部材14に対して如何なる向きでも傾倒す
ることが可能となっている。
The tip of the piston rod 9 is connected to the edge of the substantially disk-shaped intermediate member 14 by a universal joint 10. The intermediate member 14 has a substantially disk shape with a diameter slightly smaller than the diameter of the base 2, and has a round hole in the center thereof. in this way,
Since the operating unit 5 is connected to the base 2 and the intermediate member 14 by the universal joints 6 and 10, the operating unit 5 can be tilted with respect to the base 2 and the intermediate member 14 in any direction.

【0038】また、このような動作部5は、夫々互いに
交差しないように、その両端がベース2の外縁部及び中
間部材14の外縁部に接続されている。しかも、各動作
部5の内の相隣する2つは、互いに平行とはならないよ
うに配置されている。即ち、相隣する2つの動作部5
は、夫々のベース2に対する接続箇所の間隔と、夫々の
中間部材14に対する接続箇所の間隔とが相違してい
る。このように構成することにより、各動作部5の伸縮
によって、例えばベース2に対して中間部材14が捻れ
るような動作、即ちベース2と中間部材14とが相対的
に回転する動作が可能となっている。
Further, both ends of the operating portion 5 are connected to the outer edge portion of the base 2 and the outer edge portion of the intermediate member 14 so as not to intersect each other. Moreover, two adjacent ones of the respective operating parts 5 are arranged so as not to be parallel to each other. That is, two operation units 5 adjacent to each other
In the above, the distance between the connection points for each base 2 and the distance between the connection points for each intermediate member 14 are different. With such a configuration, the expansion and contraction of each operation unit 5 enables, for example, an operation of twisting the intermediate member 14 with respect to the base 2, that is, an operation of relatively rotating the base 2 and the intermediate member 14. Has become.

【0039】このように、ベース2,動作部5,及び中
間部材14によって、パラレルメカニズムが構成されて
いる。
As described above, the base 2, the operating portion 5, and the intermediate member 14 constitute a parallel mechanism.

【0040】図2は、本発明の実施の形態1に係るロボ
ットアーム操作システムの構成を示すブロック図であ
る。図2に示す如く、ロボットアーム1には6つの給排
気部7aが設けられており、夫々のエアシリンダ7に夫
々の給排気部7aが接続されている。給排気部7aは、
例えば電磁弁、及び流量制御弁等から構成されており、
図示しないエアポンプから吐出された空気をシリンダチ
ューブ8へ供給し、及び/又はシリンダチューブ8内の
空気を外部(大気中)へ排出するように動作する。従っ
て、このような給排気部7aが動作することにより、ピ
ストンロッド9が移動することとなる。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the robot arm operating system according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the robot arm 1 is provided with six air supply / exhaust units 7a, and each air cylinder 7 is connected with each air supply / exhaust unit 7a. The air supply / exhaust unit 7a is
For example, it is composed of a solenoid valve, a flow control valve, etc.,
The air discharged from an air pump (not shown) is supplied to the cylinder tube 8 and / or the air in the cylinder tube 8 is discharged to the outside (into the atmosphere). Therefore, the piston rod 9 is moved by the operation of the air supply / exhaust unit 7a.

【0041】各給排気部7aは、夫々駆動回路7bに接
続されている。夫々の駆動回路7bは図示しない電源に
接続されており、また図2に示すように、ロボットアー
ム1の外部に設けられた制御装置50の入出力インタフ
ェース51に接続されている。入出力インタフェース5
1からは、後述するように制御信号が出力され、この制
御信号が駆動回路7bに与えられる。そして、駆動回路
7bは、この制御信号に基づいて給排気部7aを駆動す
るようになっている。
Each air supply / exhaust unit 7a is connected to a drive circuit 7b. Each drive circuit 7b is connected to a power source (not shown), and as shown in FIG. 2, is connected to an input / output interface 51 of a controller 50 provided outside the robot arm 1. I / O interface 5
A control signal is output from 1 as described later, and this control signal is given to the drive circuit 7b. The drive circuit 7b drives the air supply / exhaust unit 7a based on this control signal.

【0042】各エアシリンダ7にはエンコーダ、ポテン
ショメータ、及び磁気センサ等の位置センサ7cが取り
付けられている。これらの位置センサ7cは、夫々取り
付けられたエアシリンダ7のピストンロッド9の位置に
応じた電気信号を出力するようになっている。そして、
各位置センサ7cは入出力インタフェース51に接続さ
れており、これによって位置センサ7cが発生した出力
信号が入出力インタフェース51に与えられるようにな
っている。
A position sensor 7c such as an encoder, a potentiometer, and a magnetic sensor is attached to each air cylinder 7. These position sensors 7c are adapted to output electric signals corresponding to the positions of the piston rods 9 of the air cylinders 7 respectively attached thereto. And
Each position sensor 7c is connected to the input / output interface 51, so that the output signal generated by the position sensor 7c is given to the input / output interface 51.

【0043】一方、図1に示すように、中間部材14の
ベース2との対向面の反対面には、6つの動作部15が
接続されている。これらの動作部15は、夫々エアシリ
ンダ16を備えており、動作部5と略同様に構成されて
いる。また、エアシリンダ16のシリンダチューブの基
端には、ユニバーサルジョイント17が取り付けられて
おり、これによりエアシリンダ16が中間部材14に接
続されている。また、エアシリンダ16のピストンロッ
ド16aの先端には、ユニバーサルジョイント18が取
り付けられており、これによってエアシリンダ16が後
述するようなエンドエフェクタ3に接続されている。そ
して、このような動作部15は、夫々互いに交差しない
ように、その両端が中間部材14の外縁部及びエンドエ
フェクタ3の外縁部に接続されている。しかも、各動作
部15の内の相隣する2つは、互いに平行とはならない
ように配置されている。その他、動作部15の構成は、
動作部5の構成と同様であるので、詳細な説明を省略す
る。
On the other hand, as shown in FIG. 1, six operating portions 15 are connected to the surface of the intermediate member 14 opposite to the surface facing the base 2. Each of these operating parts 15 is equipped with an air cylinder 16, and is configured in substantially the same manner as the operating part 5. A universal joint 17 is attached to the base end of the cylinder tube of the air cylinder 16, which connects the air cylinder 16 to the intermediate member 14. A universal joint 18 is attached to the tip of the piston rod 16a of the air cylinder 16, and the air cylinder 16 is connected to the end effector 3 which will be described later. Both ends of the operating portion 15 are connected to the outer edge portion of the intermediate member 14 and the outer edge portion of the end effector 3 so as not to intersect each other. Moreover, two adjacent ones of the respective operating units 15 are arranged so as not to be parallel to each other. In addition, the configuration of the operating unit 15 is
Since the configuration is the same as that of the operation unit 5, detailed description will be omitted.

【0044】このように、中間部材14,動作部15,
及びエンドエフェクタ3によって、パラレルメカニズム
が構成されている。即ち、本実施の形態1に係るロボッ
トアーム1は、2つのパラレルメカニズムが直列接続さ
れて構成されている。
In this way, the intermediate member 14, the operating portion 15,
And the end effector 3 constitutes a parallel mechanism. That is, the robot arm 1 according to the first embodiment is configured by connecting two parallel mechanisms in series.

【0045】また、図2に示すように、ロボットアーム
1には6つの給排気部16bが設けられており、夫々の
エアシリンダ16に夫々の給排気部16bが接続されて
いる。給排気部16bは、例えば電磁弁、及び流量制御
弁等から構成されており、エアポンプから吐出された空
気をエアシリンダ16のシリンダチューブへ供給し、及
び/又はシリンダチューブ内の空気を外部(大気中)へ
排出するように動作する。従って、このような給排気部
16bが動作することにより、ピストンロッド16aが
移動することとなる。
As shown in FIG. 2, the robot arm 1 is provided with six air supply / exhaust parts 16b, and each air cylinder 16 is connected with each air supply / exhaust part 16b. The air supply / exhaust unit 16b is composed of, for example, an electromagnetic valve, a flow control valve, and the like, supplies the air discharged from the air pump to the cylinder tube of the air cylinder 16, and / or the air in the cylinder tube to the outside (atmosphere). It operates to discharge to the inside). Therefore, when the air supply / exhaust portion 16b operates, the piston rod 16a moves.

【0046】各給排気部16bは、夫々駆動回路16c
に接続されている。夫々の駆動回路16cは図示しない
電源に接続されており、また図2に示すように、制御装
置50の入出力インタフェース51に接続されている。
入出力インタフェース51からは制御信号が出力され、
この制御信号が駆動回路16cに与えられる。そして、
駆動回路16cは、この制御信号に基づいて給排気部1
6bを駆動するようになっている。
Each air supply / exhaust section 16b has a drive circuit 16c.
It is connected to the. Each drive circuit 16c is connected to a power source (not shown), and is also connected to the input / output interface 51 of the control device 50 as shown in FIG.
A control signal is output from the input / output interface 51,
This control signal is given to the drive circuit 16c. And
The drive circuit 16c, based on this control signal,
6b is driven.

【0047】各エアシリンダ16にはエンコーダ、ポテ
ンショメータ、又は磁気センサ等の位置センサ16dが
取り付けられている。これらの位置センサ16dは、夫
々取り付けられたエアシリンダ16のピストンロッド1
6aの位置に応じた電気信号を出力するようになってい
る。そして、各位置センサ16dは入出力インタフェー
ス51に接続されており、これによって位置センサ16
dが発生した出力信号が入出力インタフェース51に与
えられるようになっている。
A position sensor 16d such as an encoder, a potentiometer, or a magnetic sensor is attached to each air cylinder 16. These position sensors 16d correspond to the piston rods 1 of the air cylinders 16 attached to them.
An electric signal corresponding to the position of 6a is output. Then, each position sensor 16d is connected to the input / output interface 51, whereby the position sensor 16d is
The output signal generated by d is applied to the input / output interface 51.

【0048】次に、エンドエフェクタ3の構成について
説明する。図1に示すように、エンドエフェクタ3は、
円錐形の頂点部分から略円柱状の部分が延設された如き
形状をなすベース部19を備えている。このベース部1
9の円柱状の部分の側部には、板状の部材をチャネル状
に屈曲させた如き形状をなす枢支部材20が取り付けら
れており、この枢支部材20の対向面間に挟まれた状態
で、夫々指状をなす3つの指部材21の夫々の基端部が
枢支されている。2つの指部材21は、夫々同一の枢軸
にて枢支されており、他の1つの指部材21は、これと
は異なる位置に設けられた枢軸にて枢支されている。こ
のように、エンドエフェクタ3は、手の如き形状とされ
ており、夫々の指部材21が夫々の枢軸回りに回動する
ことにより、対象物を把持したり、解放する動作が可能
となっている。
Next, the structure of the end effector 3 will be described. As shown in FIG. 1, the end effector 3 is
The base portion 19 has a shape such that a substantially cylindrical portion extends from a conical apex portion. This base part 1
A pivotal support member 20 having a shape obtained by bending a plate-like member into a channel shape is attached to a side portion of the columnar portion of 9, and is sandwiched between facing surfaces of the pivotal support member 20. In this state, the respective base ends of the three finger members 21 each having a finger shape are pivotally supported. The two finger members 21 are pivotally supported by the same pivot, and the other finger member 21 is pivotally supported by a pivot provided at a different position. In this way, the end effector 3 is shaped like a hand, and when the finger members 21 rotate about their respective pivots, the operation of gripping or releasing the object becomes possible. There is.

【0049】また、エンドエフェクタ3には、モータ2
2(図2参照)が設けられており、モータ22が動作す
ることによって、各指部材21が夫々の枢軸回りに回動
することが可能となっている。
The end effector 3 has a motor 2
2 (see FIG. 2) is provided, and the finger members 21 can rotate about their respective pivots by operating the motor 22.

【0050】図2に示すように、モータ22には駆動回
路22aが接続されている。駆動回路22aは、図示し
ない電源に接続されており、また制御装置50の入出力
インタフェース51にも接続されている。入出力インタ
フェース51から出力される制御信号には、モータ22
の動作を制御する信号も含まれており、この信号が駆動
回路22aに与えられる。そして、駆動回路22aは、
この制御信号に基づいてモータ22を駆動するようにな
っている。
As shown in FIG. 2, a drive circuit 22a is connected to the motor 22. The drive circuit 22a is connected to a power source (not shown) and is also connected to the input / output interface 51 of the control device 50. The control signal output from the input / output interface 51 includes the motor 22
A signal for controlling the operation of is also included, and this signal is given to the drive circuit 22a. Then, the drive circuit 22a is
The motor 22 is driven based on this control signal.

【0051】また、エンドエフェクタ3には、各指部材
21の位置を検出するための位置センサ22bが設けら
れている。位置センサ22bは、エンコーダ、ポテンシ
ョメータ、又は磁気センサ等によって構成されており、
指部材21の位置に応じた電気信号を出力するようにな
っている。このような位置センサ22bは、入出力イン
タフェース51に接続されており、位置センサ22bが
発生した出力信号が入出力インタフェース51に与えら
れるようになっている。
Further, the end effector 3 is provided with a position sensor 22b for detecting the position of each finger member 21. The position sensor 22b includes an encoder, a potentiometer, a magnetic sensor, or the like,
An electric signal corresponding to the position of the finger member 21 is output. Such a position sensor 22b is connected to the input / output interface 51, and the output signal generated by the position sensor 22b is given to the input / output interface 51.

【0052】なお、本実施の形態1においては、エンド
エフェクタ3をモータ22によって動作させる構成につ
いて述べたが、これに限定されるものではなく、例え
ば、エアシリンダ、又は油圧シリンダ等によって動作さ
せる構成であってもよい。また、この場合、駆動回路2
2aは、その駆動対象のアクチュエータに合わせて構成
が変更されることは言うまでもない。
In the first embodiment, the configuration in which the end effector 3 is operated by the motor 22 has been described, but the present invention is not limited to this, and the configuration in which the end effector 3 is operated by, for example, an air cylinder or a hydraulic cylinder is used. May be In this case, the drive circuit 2
It goes without saying that the configuration of 2a is changed according to the actuator to be driven.

【0053】また、本実施の形態1においては、エンド
エフェクタ3を、対象物を把持することが可能な手型の
ものとする構成について述べたが、これに限定されるも
のではなく、例えば、溶接用、ドリル用、又はネジ締め
用等のエンドエフェクタを用いる構成としてもよいこと
は言うまでもない。
In the first embodiment, the end effector 3 has a hand-type structure capable of gripping an object, but the present invention is not limited to this. It goes without saying that a structure using an end effector for welding, drilling, screwing, or the like may be used.

【0054】図3は、本発明の実施の形態1に係る操作
装置の構成を示す斜視図である。図3に示す如く、本実
施の形態1に係る操作装置23は、台部24,把持部2
5,伸縮部26,27,及び操作側中間部材28から主
として構成されている。台部24は、略円盤状をなして
おり、一面が床等の設置面に取り付けられる取付面とさ
れている。台部24の取付面の反対面には、次のような
6つの伸縮部26が夫々ユニバーサルジョイント29に
よって接続されている。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the operating device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the operating device 23 according to the first embodiment includes a base portion 24 and a grip portion 2.
5, the elastic portions 26 and 27, and the operation-side intermediate member 28 are mainly configured. The pedestal portion 24 has a substantially disc shape, and one surface thereof is an attachment surface to be attached to an installation surface such as a floor. The following six expansion and contraction portions 26 are connected to the surface opposite to the mounting surface of the base portion 24 by universal joints 29, respectively.

【0055】夫々の伸縮部26は、円筒部30と、該円
筒部30の一端面から突出する略棒状の移動ロッド31
とを備えている。円筒部30の一端面の中央部には、移
動ロッド31の直径よりも若干大きい直径の孔が設けら
れている。そして、移動ロッド31はこの孔に貫通した
状態とされている。また、円筒部30の他端面は閉塞さ
れており、内部にはバネ(図示せず)が設けられてい
る。移動ロッド31は、このバネによって円筒部30か
ら所定長さだけ突出するように(以下、この状態を中立
状態という)付勢されている。即ち、移動ロッド31が
中立状態よりも円筒部30内に挿入された状態、又は中
立状態よりも円筒部30の外部に引き出された状態から
解放されたとき、自動的に移動ロッド31が中立状態へ
復帰するようになっている。
Each expansion / contraction part 26 has a cylindrical part 30 and a substantially rod-shaped moving rod 31 protruding from one end surface of the cylindrical part 30.
It has and. A hole having a diameter slightly larger than the diameter of the moving rod 31 is provided at the center of one end surface of the cylindrical portion 30. The moving rod 31 is in a state of penetrating this hole. The other end surface of the cylindrical portion 30 is closed, and a spring (not shown) is provided inside. The moving rod 31 is biased by this spring so as to protrude from the cylindrical portion 30 by a predetermined length (hereinafter, this state is referred to as a neutral state). That is, when the moving rod 31 is released from the state of being inserted into the cylindrical portion 30 rather than the neutral state or being pulled out of the cylindrical portion 30 from the neutral state, the moving rod 31 is automatically in the neutral state. It is designed to return to.

【0056】また、移動ロッド31は、その長手方向中
間部において、円筒部30の外径と略同寸の直径の円盤
状の当接部材33の中心を貫通しており、この状態で移
動ロッド31に前記当接部材33が固着されている。ま
た、円筒部30の移動ロッド31が突出している端面か
らは、移動ロッド31と略並行な丸棒状の2本のガイド
34が延設されている。これらのガイド34は、当接部
材33を夫々適度な遊びが設けられた状態で貫通してお
り、これによって当接部材33がガイド34を摺動する
ことが可能とされている。
Further, the moving rod 31 penetrates through the center of a disk-shaped contact member 33 having a diameter approximately the same as the outer diameter of the cylindrical portion 30 at the longitudinal intermediate portion thereof, and in this state The contact member 33 is fixed to 31. Further, from the end surface of the cylindrical portion 30 where the moving rod 31 projects, two round bar-shaped guides 34 extending substantially parallel to the moving rod 31 are provided. Each of these guides 34 penetrates the contact member 33 in a state where appropriate play is provided, and thereby the contact member 33 can slide on the guide 34.

【0057】また、ガイド34の先端には、当接部材3
3と略同寸の外径の円盤状をなすストッパ35が設けら
れている。ストッパ35の中心には、移動ロッド31の
直径よりも若干大きい直径の孔が設けられており、この
孔を移動ロッド31が貫通せしめられている。従って、
移動ロッド31は、当接部材33が円筒部30の端面に
当接する状態から、ストッパ35に当接する状態までの
範囲で、ガイド34に案内されて、軸長方向へ移動する
ことが可能となっている。
The contact member 3 is attached to the tip of the guide 34.
A disk-shaped stopper 35 having an outer diameter substantially the same as that of the stopper 3 is provided. A hole having a diameter slightly larger than the diameter of the moving rod 31 is provided at the center of the stopper 35, and the moving rod 31 penetrates this hole. Therefore,
The moving rod 31 is guided by the guide 34 and can move in the axial direction in a range from a state where the contact member 33 contacts the end surface of the cylindrical portion 30 to a state where the contact member 33 contacts the stopper 35. ing.

【0058】また、円筒部30の他端面には、前述した
ユニバーサルジョイント29が取り付けられており、こ
れによって円筒部30が台部24に接続されている。ま
た、各ユニバーサルジョイント29は、互いに離隔され
て台部24の外縁部近傍に取り付けられている。
The above-mentioned universal joint 29 is attached to the other end surface of the cylindrical portion 30, so that the cylindrical portion 30 is connected to the base portion 24. Further, the universal joints 29 are attached to each other in the vicinity of the outer edge portion of the base portion 24 while being separated from each other.

【0059】更に、移動ロッド31の先端には、ユニバ
ーサルジョイント32が取り付けられており、これによ
って移動ロッド31の先端が操作側中間部材28に接続
されている。操作側中間部材28は台部24よりも直径
が小さい略円盤状をなしており、その外縁部の互いに距
離を隔てた各位置に、各ユニバーサルジョイント32が
取り付けられている。
Further, a universal joint 32 is attached to the tip of the moving rod 31, so that the tip of the moving rod 31 is connected to the operation side intermediate member 28. The operation-side intermediate member 28 has a substantially disk shape having a smaller diameter than the base portion 24, and the universal joints 32 are attached to the outer edge portions thereof at respective positions spaced apart from each other.

【0060】このように、伸縮部26がユニバーサルジ
ョイント29,32によって夫々台部24及び操作側中
間部材28に接続されているため、各伸縮部26は、台
部24及び操作側中間部材28に対して夫々如何なる向
きにでも傾倒することが可能となっている。
As described above, since the expansion / contraction part 26 is connected to the base part 24 and the operation side intermediate member 28 by the universal joints 29 and 32, each expansion / contraction part 26 is connected to the base part 24 and the operation side intermediate member 28. On the other hand, it is possible to lean in any direction.

【0061】また、このような伸縮部26は、夫々互い
に交差しないように、その両端が台部24の外縁部近傍
及び操作側中間部材28の外縁部に接続されている。し
かも、各伸縮部26の内の相隣する2つは、互いに平行
とはならないように配置されている。即ち、相隣する2
つの伸縮部26は、夫々の台部24に対する接続箇所の
間隔と、夫々の操作側中間部材28に対する接続箇所の
間隔とが相違している。
Further, both ends of the expandable portion 26 are connected to the vicinity of the outer edge portion of the base portion 24 and the outer edge portion of the operation side intermediate member 28 so as not to intersect each other. Moreover, the two adjacent ones of the expandable portions 26 are arranged so as not to be parallel to each other. That is, 2 adjacent to each other
The two expansion / contraction parts 26 differ from each other in the interval between the connection points with respect to the respective base parts 24 and the interval between the connection points with respect to the respective operation-side intermediate members 28.

【0062】また、図2に示すように、夫々の伸縮部2
6には位置センサ26aが設けられている。位置センサ
26aは、エンコーダ、ポテンショメータ、又は磁気セ
ンサ等によって構成されており、夫々取り付けられた伸
縮部26の移動ロッド31の位置に応じた電気信号を出
力するようになっている。そして、各位置センサ26a
は入出力インタフェース51に接続されており、これに
よって位置センサ26aが発生した出力信号が入出力イ
ンタフェース51に与えられるようになっている。
Also, as shown in FIG.
6 is provided with a position sensor 26a. The position sensor 26a is composed of an encoder, a potentiometer, a magnetic sensor, or the like, and outputs an electric signal according to the position of the moving rod 31 of the expansion / contraction part 26 attached thereto. Then, each position sensor 26a
Is connected to the input / output interface 51, whereby the output signal generated by the position sensor 26a is applied to the input / output interface 51.

【0063】更に、図3に示すように、操作側中間部材
28の伸縮部26の接続面と反対側の面には、6つの伸
縮部27が接続されている。各伸縮部27は、円筒部3
6と、該円筒部36の一端面から突出する略棒状の移動
ロッド37とによって主として構成されいる。伸縮部2
7の構成は、伸縮部26の構成と略同様であるので、そ
の説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 3, six expansion / contraction parts 27 are connected to the surface of the operation side intermediate member 28 opposite to the connection surface of the expansion / contraction part 26. Each expandable part 27 is a cylindrical part 3
6 and a substantially rod-shaped moving rod 37 protruding from one end surface of the cylindrical portion 36. Elastic part 2
The configuration of No. 7 is substantially the same as the configuration of the expansion / contraction unit 26, and thus the description thereof is omitted.

【0064】このような伸縮部27は、円筒部36の他
端面に取り付けられたユニバーサルジョイント38によ
って、操作側中間部材28に接続されている。各ユニバ
ーサルジョイント38は、互いに離隔されて操作側中間
部材28の外縁部近傍に取り付けられている。
The expandable portion 27 is connected to the operation side intermediate member 28 by a universal joint 38 attached to the other end surface of the cylindrical portion 36. The universal joints 38 are attached to each other in the vicinity of the outer edge of the operation-side intermediate member 28 while being separated from each other.

【0065】更に、移動ロッド37の先端には、ユニバ
ーサルジョイント39が取り付けられており、これによ
って移動ロッド37の先端が把持部25に接続されてい
る。把持部25は、円盤の外周部分の3箇所が直線状に
切り欠かれた如き形状をなす底部25aを有しており、
この底部25aの外縁部の互いに距離を隔てた各位置
に、各ユニバーサルジョイント39が取り付けられてい
る。
Further, a universal joint 39 is attached to the tip of the moving rod 37, so that the tip of the moving rod 37 is connected to the grip portion 25. The grip portion 25 has a bottom portion 25a having a shape such that three portions of the outer peripheral portion of the disk are linearly cut out,
Universal joints 39 are attached to the outer edge of the bottom portion 25a at respective positions spaced apart from each other.

【0066】このような構成により、伸縮部27は、操
作側中間部材28及び把持部25に対して夫々如何なる
向きにでも傾倒することが可能となっている。
With such a structure, the expandable portion 27 can be tilted in any direction with respect to the operation side intermediate member 28 and the grip portion 25.

【0067】また、このような伸縮部27は、夫々互い
に交差しないように、その両端が操作側中間部材28の
外縁部近傍及び把持部25の底部25aの外縁部に接続
されている。しかも、各伸縮部27の内の相隣する2つ
は、互いに平行とはならないように配置されている。即
ち、相隣する2つの伸縮部27は、夫々の操作側中間部
材28に対する接続箇所の間隔と、夫々の把持部25に
対する接続箇所の間隔とが相違している。
Further, both ends of the expandable portion 27 are connected to the vicinity of the outer edge of the operation side intermediate member 28 and the outer edge of the bottom portion 25a of the grip portion 25 so as not to intersect each other. Moreover, the two adjacent ones of the expansion and contraction portions 27 are arranged so as not to be parallel to each other. That is, the two adjacent expansion / contraction parts 27 differ from each other in the distance between the connecting portions with respect to the respective operation-side intermediate members 28 and the distance between the respective connecting portions with respect to the respective grip portions 25.

【0068】図2に示すように、夫々の伸縮部27には
位置センサ27aが設けられている。位置センサ27a
は、位置センサ26aと同様の構成とされており、夫々
取り付けられた伸縮部27の移動ロッド37の位置に応
じた電気信号を出力するようになっている。また、各位
置センサ27aは入出力インタフェース51に接続され
ており、位置センサ27aの出力信号が入出力インタフ
ェース51に与えられるようになっている。
As shown in FIG. 2, each expansion / contraction part 27 is provided with a position sensor 27a. Position sensor 27a
Has a configuration similar to that of the position sensor 26a, and outputs an electric signal corresponding to the position of the moving rod 37 of the expandable portion 27 attached thereto. Further, each position sensor 27a is connected to the input / output interface 51, and the output signal of the position sensor 27a is given to the input / output interface 51.

【0069】次に、把持部25の構成について説明す
る。図3に示すように、把持部25は、前述した底部2
5aの一面の中央にグリップ本体25bが設けられて構
成されている。グリップ本体25bは、略直方体状をな
しており、その一側面には開口が設けられている。グリ
ップ本体25bの開口からは、ボタン25cが進退自在
に突出している。ボタン25cは、グリップ本体25b
に内蔵されるバネ(図示せず)によってグリップ本体2
5bから突出する方向へ付勢されており、また図示しな
いストッパ構造によってグリップ本体25bから所定量
以上は突出できないようになっている。そして、操作者
がグリップ本体25bを把持し、その握り量を変化させ
ることにより、ボタン25cのグリップ本体25bから
の突出量を調節することが可能となっている。
Next, the structure of the grip 25 will be described. As shown in FIG. 3, the grip portion 25 is the bottom portion 2 described above.
A grip body 25b is provided at the center of one surface of the 5a. The grip body 25b has a substantially rectangular parallelepiped shape, and an opening is provided on one side surface thereof. A button 25c projects forward and backward from the opening of the grip body 25b. The button 25c is the grip body 25b.
Grip body 2 by a spring (not shown) built in
It is urged in a direction in which it projects from 5b, and a stopper structure (not shown) prevents it from projecting beyond a predetermined amount from the grip body 25b. The operator grips the grip body 25b and changes the grip amount, so that the amount of protrusion of the button 25c from the grip body 25b can be adjusted.

【0070】また、図2に示すように、把持部25には
位置センサ25dが設けられている。この位置センサ2
5dは、エンコーダ、ポテンショメータ、又は磁気セン
サ等から構成されており、ボタン25cのグリップ本体
25bからの突出量に応じた出力信号を発生するように
なっている。また、位置センサ25dは、入出力インタ
フェース51に接続されており、位置センサ25dの出
力信号が入出力インタフェース51に与えられるように
なっている。
Further, as shown in FIG. 2, the grip 25 is provided with a position sensor 25d. This position sensor 2
5d is composed of an encoder, a potentiometer, a magnetic sensor, or the like, and is adapted to generate an output signal according to the amount of protrusion of the button 25c from the grip body 25b. Further, the position sensor 25d is connected to the input / output interface 51, and the output signal of the position sensor 25d is given to the input / output interface 51.

【0071】次に、制御装置50の構成について説明す
る。図2に示すように、制御装置50は、CPU52,
ROM53,RAM54,及び入出力インタフェース5
1から主として構成されている。
Next, the configuration of the control device 50 will be described. As shown in FIG. 2, the control device 50 includes a CPU 52,
ROM53, RAM54, and input / output interface 5
It is mainly composed of 1.

【0072】CPU52は、マイクロプロセッサであ
り、バスを介してROM53,RAM54,及び入出力
インタフェース51に接続されている。CPU52は、
ROM53に記憶されているコンピュータプログラム又
はRAM54にロードされたコンピュータプログラムを
実行することが可能である。
The CPU 52 is a microprocessor and is connected to the ROM 53, the RAM 54, and the input / output interface 51 via the bus. CPU 52
It is possible to execute a computer program stored in the ROM 53 or a computer program loaded in the RAM 54.

【0073】ROM53は、マスクROM、PROM、
EPROM、EEPROM等から構成されており、CP
U52に実行されるコンピュータプログラム及びこれに
用いるデータ等が記録されている。
The ROM 53 is a mask ROM, PROM,
It consists of EPROM, EEPROM, etc., CP
The computer program executed in U52 and the data used for this are recorded.

【0074】RAM54は、SRAM又はDRAM等に
より構成されている。RAM54は、ROM53に記憶
されているコンピュータプログラムを実行するときに、
このコンピュータプログラムがロードされ、CPU52
の作業領域として利用される。
The RAM 54 is composed of SRAM, DRAM or the like. The RAM 54, when executing the computer program stored in the ROM 53,
This computer program is loaded and the CPU 52
Is used as a work area for.

【0075】入出力インタフェース51は、例えばUS
B,IEEE1394,RS-232C等のシリアルインタフェース、SC
SI,IDE,IEEE1284等のパラレルインタフェース、D/
A変換器、A/D変換器等からなるアナログインタフェ
ース等から構成されている。また、入出力インタフェー
ス51には、ロボットアーム1及び操作装置23が接続
されている。
The input / output interface 51 is, for example, US
Serial interface such as B, IEEE1394, RS-232C, SC
Parallel interface such as SI, IDE, IEEE1284, D /
It is composed of an analog interface such as an A converter and an A / D converter. The robot arm 1 and the operating device 23 are connected to the input / output interface 51.

【0076】次に、本発明の実施の形態1に係るロボッ
トアーム操作システムの動作について説明する。操作者
は、操作装置23のグリップ本体25bを把持し、把持
部25を移動させたり、ボタン25cをグリップ本体2
5bに対して進退させることにより、ロボットアーム1
への動作指示を行う。
Next, the operation of the robot arm operating system according to the first embodiment of the present invention will be described. The operator grips the grip body 25b of the operating device 23 to move the grip portion 25, or presses the button 25c on the grip body 2.
The robot arm 1 is moved back and forth with respect to 5b.
To give an operation instruction to.

【0077】把持部25が移動した場合には、各伸縮部
26,27が伸縮する。即ち、伸縮部26では、円筒部
30に対して移動ロッド31が軸長方向へ移動し、伸縮
部27では、円筒部36に対して移動ロッド37が軸長
方向へ移動することとなる。そして、これらの伸縮部2
6,27の伸縮量に応じた信号26b,27bを、夫々
の伸縮部26,27に取り付けられた位置センサ26
a,27aが出力する。
When the grip 25 is moved, the expandable parts 26 and 27 expand and contract. That is, in the expandable part 26, the moving rod 31 moves in the axial direction with respect to the cylindrical part 30, and in the expandable part 27, the movable rod 37 moves in the axial direction with respect to the cylindrical part 36. And these elastic parts 2
The signals 26b and 27b corresponding to the expansion and contraction amounts of 6 and 27 are transmitted to the position sensors 26 attached to the respective expansion and contraction portions 26 and 27.
a and 27a output.

【0078】また、操作者がグリップ本体25bを握る
把持力に応じて、ボタン25cがグリップ本体25bに
進入する。そして、この進入量(操作者の握り量)に応
じた信号25eが、位置センサ25dから出力される。
Further, the button 25c enters the grip body 25b according to the gripping force with which the operator grips the grip body 25b. Then, the position sensor 25d outputs a signal 25e corresponding to the amount of entry (the amount of grip of the operator).

【0079】これらの出力信号(操作信号)26b,2
7b,25eは、入出力インタフェース51を介してC
PU52に与えられる。
These output signals (operation signals) 26b, 2
7b and 25e are C via the input / output interface 51.
It is given to the PU 52.

【0080】ROM53又はRAM54には、伸縮部2
6の移動ロッド31の位置、即ち位置センサ26aの出
力信号値と、これに対応する動作部5のピストンロッド
9の目標位置、即ち位置センサ7cの目標出力信号値と
の対応関係を示すルックアップテーブル55が格納され
ている。
In the ROM 53 or RAM 54, the expansion / contraction section 2
Lookup showing the correspondence between the position of the moving rod 31 of 6, the output signal value of the position sensor 26a, and the corresponding target position of the piston rod 9 of the operating unit 5, that is, the target output signal value of the position sensor 7c. A table 55 is stored.

【0081】また、ROM53又はRAM54には、伸
縮部27の移動ロッド37の位置、即ち位置センサ27
aの出力信号値と、これに対応する動作部15のピスト
ンロッド16aの目標位置、即ち位置センサ16dの目
標出力信号値との対応関係を示すルックアップテーブル
56が格納されている。
In the ROM 53 or RAM 54, the position of the moving rod 37 of the expansion / contraction part 27, that is, the position sensor 27.
A look-up table 56 is stored which shows the correspondence between the output signal value of "a" and the target position of the piston rod 16a of the operating section 15 corresponding thereto, that is, the target output signal value of the position sensor 16d.

【0082】このような移動ロッド31の位置とピスト
ンロッド9の目標位置との関係、及び移動ロッド37の
位置とピストンロッド16aの目標位置との関係は、例
えば比例関係とすることが望ましい。これにより、操作
装置23の動作と略同様の動作をロボットアーム1に行
わせることができ、操作者がより直感的にロボットアー
ム1を操作することができる。なお、移動ロッド31の
位置とピストンロッド9の目標位置との関係、及び移動
ロッド37とピストンロッド16aとの関係は、比例関
係に限定されるものではなく、移動ロッド31,37の
位置から、夫々一意的にピストンロッド9,16aの位
置が定まる関係であれば、如何なる関係としてもよいこ
とは言うまでもない。
It is desirable that the relationship between the position of the moving rod 31 and the target position of the piston rod 9 and the relationship between the position of the moving rod 37 and the target position of the piston rod 16a are proportional, for example. As a result, the robot arm 1 can be caused to perform an operation substantially similar to the operation of the operating device 23, and the operator can operate the robot arm 1 more intuitively. The relationship between the position of the moving rod 31 and the target position of the piston rod 9 and the relationship between the moving rod 37 and the piston rod 16a are not limited to the proportional relationship. It goes without saying that any relationship may be adopted as long as the positions of the piston rods 9 and 16a are uniquely determined.

【0083】更に、ROM53又はRAM54には、把
持部25のグリップ本体25bに対するボタン25cの
進入量(位置)、即ち位置センサ25dの出力信号値
と、これに対応するエンドエフェクタ3の各指部材21
の目標位置、即ち位置センサ22bの目標出力信号値と
の対応関係を示すルックアップテーブル57も格納され
ている。
Further, in the ROM 53 or the RAM 54, the entering amount (position) of the button 25c with respect to the grip body 25b of the grip portion 25, that is, the output signal value of the position sensor 25d, and each finger member 21 of the end effector 3 corresponding thereto.
Also stored is a look-up table 57 indicating the correspondence with the target position of, ie, the target output signal value of the position sensor 22b.

【0084】このルックアップテーブル57が示すボタ
ン25cの位置と指部材21の目標位置との関係もま
た、比例関係とすることが望ましいが、ボタン25cの
位置から指部材21の目標位置が一意的に定まる関係で
あれば、如何なる関係であってもよい。
The relationship between the position of the button 25c indicated by the lookup table 57 and the target position of the finger member 21 is also preferably proportional, but the target position of the finger member 21 is unique from the position of the button 25c. Any relationship may be used as long as it is defined by

【0085】また、6つの伸縮部26と、6つの動作部
5とは、1対1に対応付けられている。以下に示すコン
ピュータプログラムでは、夫々の伸縮部26を識別する
ために、1〜6の識別情報を各伸縮部26に対応付けて
おり、同様に、1〜6の識別情報を、動作部5,動作部
15,伸縮部27の1つ1つに対応付けている。そし
て、伸縮部26及び動作部5の内、同じ識別情報が付与
されたもの同士が、対応した関係の伸縮部26及び動作
部5とされており、伸縮部27及び動作部15の内、同
じ識別情報が付与されたもの同士が、対応した関係の伸
縮部27及び動作部15とされている。
Further, the six expanding / contracting portions 26 and the six operating portions 5 are associated with each other on a one-to-one basis. In the following computer program, in order to identify each expansion / contraction part 26, the identification information of 1-6 is matched with each expansion / contraction part 26, and similarly, the identification information of 1-6 is added to the operation part 5, 5. It is associated with each of the operation unit 15 and the expansion / contraction unit 27. Then, among the expansion / contraction unit 26 and the operation unit 5, those to which the same identification information is added are the expansion / contraction unit 26 and the operation unit 5 having the corresponding relationship, and the same in the expansion / contraction unit 27 and the operation unit 15. Those to which the identification information is added are the expansion / contraction part 27 and the operation part 15 having a corresponding relationship.

【0086】図4は、本発明の実施の形態1に係るロボ
ット操作システムが有するCPU52の処理手順を示す
フローチャートである。CPU52は、入出力インタフ
ェース51から位置センサ26a,27a,25dの出
力信号26b,27b,25eを取得し(ステップS
1)、入出力インタフェース51から位置センサ7c,
16d,22bの出力信号を取得する(ステップS
2)。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the CPU 52 included in the robot operating system according to the first embodiment of the present invention. The CPU 52 acquires the output signals 26b, 27b, 25e of the position sensors 26a, 27a, 25d from the input / output interface 51 (step S
1), the input / output interface 51 to the position sensor 7c,
Acquire output signals of 16d and 22b (step S
2).

【0087】次に、CPU52は、識別情報を表す変数
IDに1を代入し(ステップS3)、ルックアップテー
ブル55を参照して、変数IDの識別情報が付与された
伸縮部26の位置センサ26aからの出力信号値に対応
する目標出力信号値を取得し、これを変数IDの識別情
報が付与された動作部5の位置センサ7cの目標出力信
号値とする(ステップS4)。
Next, the CPU 52 substitutes 1 into the variable ID representing the identification information (step S3), and with reference to the lookup table 55, the position sensor 26a of the expansion / contraction section 26 to which the identification information of the variable ID is added. The target output signal value corresponding to the output signal value from is acquired and is set as the target output signal value of the position sensor 7c of the operation unit 5 to which the identification information of the variable ID is added (step S4).

【0088】そして、CPU52は、ルックアップテー
ブル56を参照して、変数IDの識別情報が付与された
伸縮部27の位置センサ27aからの出力信号値に対応
する目標出力信号値を取得し、これを変数IDの識別情
報が付与された動作部15の位置センサ16dの目標出
力信号値とする(ステップS5)。
Then, the CPU 52 refers to the look-up table 56 to obtain the target output signal value corresponding to the output signal value from the position sensor 27a of the expansion / contraction unit 27 to which the identification information of the variable ID is added, and this is obtained. Is set as the target output signal value of the position sensor 16d of the operation unit 15 to which the identification information of the variable ID is added (step S5).

【0089】次にCPU52は、ID<7を満たすか否
かを判別し(ステップS6)、ID<7を満たす場合
(図4でYesの場合)、変数IDを1だけインクリメ
ントし(ステップS7)、ステップS4へ処理を移す。
Next, the CPU 52 determines whether or not ID <7 is satisfied (step S6). When ID <7 is satisfied (Yes in FIG. 4), the variable ID is incremented by 1 (step S7). , And moves the processing to step S4.

【0090】ステップS6において、ID<7を満たさ
ない場合(図4でNoの場合)、CPU52は、ルック
アップテーブル57を参照して、位置センサ25dの出
力信号値に対応する目標出力信号値を取得し、これを位
置センサ22dの目標出力信号値とする(ステップS
8)。
When ID <7 is not satisfied in step S6 (No in FIG. 4), the CPU 52 refers to the look-up table 57 and sets the target output signal value corresponding to the output signal value of the position sensor 25d. The target output signal value of the position sensor 22d is acquired (step S).
8).

【0091】そして、CPU52は、夫々の位置センサ
7cの目標出力信号値の出力信号が得られるように、即
ち夫々のピストンロッド9が目標位置に近付くように、
識別情報が1〜6の夫々の動作部5を動作制御し、夫々
の位置センサ16dの目標出力信号値の出力信号が得ら
れるように、即ち夫々のピストンロッド16aが目標位
置に近付くように、識別情報が1〜6の夫々の動作部1
5を動作制御し、位置センサ22dの目標出力信号値の
出力信号が得られるように、即ち各指部材21が目標位
置に近付くように、エンドエフェクタ3を動作制御する
(ステップS9)。そして、CPU52は、処理をステ
ップS1に戻す。
Then, the CPU 52 obtains an output signal of the target output signal value of each position sensor 7c, that is, each piston rod 9 approaches the target position.
The operation information of each operating unit 5 whose identification information is 1 to 6 is controlled so that the output signal of the target output signal value of each position sensor 16d is obtained, that is, each piston rod 16a approaches the target position. Each operation unit 1 whose identification information is 1 to 6
The end effector 3 is operated and controlled so that the output signal of the target output signal value of the position sensor 22d is obtained, that is, each finger member 21 approaches the target position (step S9). Then, the CPU 52 returns the process to step S1.

【0092】ステップS9の処理においては、例えば比
例制御が用いられる。動作部5を比例制御によって動作
制御する場合には、CPU52は、識別情報毎に、位置
センサ7cのその時点での出力信号値と目標出力信号値
との差分を求め、この差分に略比例する流量の空気をエ
アシリンダ7へ供給及び/又はエアシリンダ7から排出
させるための制御信号を入出力インタフェース51から
出力する。1つの識別情報に係る制御信号は、この識別
番号が付与された動作部5が有する駆動回路7bに与え
られ、これによってかかる識別番号のエアシリンダ7が
駆動される。これによってピストンロッド9がその目標
位置へ近付くように移動せしめられる。動作部15及び
エンドエフェクタ3の制御処理も同様であるので、その
説明を省略する。
In the process of step S9, for example, proportional control is used. When operating the operation unit 5 by proportional control, the CPU 52 obtains the difference between the output signal value of the position sensor 7c at that time and the target output signal value for each identification information, and the CPU 52 is approximately proportional to this difference. A control signal for supplying and / or discharging a flow of air to the air cylinder 7 is output from the input / output interface 51. The control signal related to one piece of identification information is given to the drive circuit 7b included in the operation unit 5 to which the identification number is given, and the air cylinder 7 having the identification number is driven by this. This causes the piston rod 9 to move closer to its target position. The control processing of the operation unit 15 and the end effector 3 is also the same, so description thereof will be omitted.

【0093】これらの制御処理は、夫々の動作部5,1
5,及びエンドエフェクタ3毎に独立的に行われる。ま
た夫々の制御処理は、マルチタスク処理等によって略同
時に実行される。
These control processes are performed by the respective operating units 5, 1
5, and each end effector 3 is independently performed. Also, the respective control processes are executed substantially at the same time by the multitask process or the like.

【0094】なお、エアシリンダ7,エアシリンダ1
6、及びモータ22の夫々の動作制御に比例制御を用い
る構成について説明したが、これに限定されるものでは
なく、PI制御、PID制御、又はファジィ制御等の他
の制御を用いてもよい。
The air cylinder 7 and the air cylinder 1
Although the configuration in which the proportional control is used for the operation control of the motor 6 and the motor 22 has been described, the present invention is not limited to this, and other control such as PI control, PID control, or fuzzy control may be used.

【0095】また、本実施の形態1においては、動作部
5,15がエアシリンダ7,16を備え、エアシリンダ
7,16の動作により動作部5,15を伸縮させる構成
について述べたが、エアシリンダ7,16の代わりに油
圧式シリンダ等の他の流体シリンダを用いる構成として
もよいことは言うまでもない。
In the first embodiment, the operating parts 5, 15 are provided with the air cylinders 7, 16, and the operating parts 5, 15 are expanded and contracted by the operation of the air cylinders 7, 16. It goes without saying that other fluid cylinders such as hydraulic cylinders may be used instead of the cylinders 7 and 16.

【0096】以上の如き構成により、各伸縮部26の伸
縮に応じて、対応する動作部5が伸縮し、各伸縮部27
の伸縮に応じて、対応する動作部15が伸縮することと
なる。操作装置23の伸縮部26,27の配置構成は、
ロボットアーム1の動作部5,15の配置構成と略同様
とされているので、操作者が操作装置23を変形させた
とき、この変形に対応してロボットアーム1が変形する
こととなり、操作者が操作装置23を操作することによ
って、ロボットアーム1に所望の動作を行わせることが
可能である。
With the above configuration, the corresponding motion section 5 expands and contracts according to the expansion and contraction of each expansion / contraction section 26, and each expansion / contraction section 27.
The corresponding operation unit 15 expands and contracts according to the expansion and contraction of. The arrangement configuration of the expandable portions 26 and 27 of the operation device 23 is as follows.
Since the arrangement of the operating parts 5 and 15 of the robot arm 1 is substantially the same, when the operator deforms the operating device 23, the robot arm 1 will be deformed in response to this deformation. It is possible to cause the robot arm 1 to perform a desired operation by operating the operating device 23.

【0097】なお、本実施の形態1においては、ピスト
ンロッド9,16a及び各指部材21の目標位置を、C
PU52がルックアップテーブル55〜57を参照する
ことによって取得する構成について述べたが、これに限
定されるものではなく、例えば、移動ロッド31の位置
とピストンロッド9の目標位置との対応関係、移動ロッ
ド37とピストンロッド16aの目標位置との対応関
係、及び把持部25のグリップ本体25bに対するボタ
ン25cの進入量と指部材21の目標位置との対応関係
を夫々関数によって定義しておき、CPU52が夫々の
関数を用いてピストンロッド9,16a及び各指部材2
1の目標位置を取得する構成としてもよいことは言うま
でもない。
In the first embodiment, the target positions of the piston rods 9 and 16a and the finger members 21 are set to C
Although the configuration in which the PU 52 obtains by referring to the lookup tables 55 to 57 has been described, the present invention is not limited to this. For example, the correspondence between the position of the moving rod 31 and the target position of the piston rod 9 The correspondence between the rod 37 and the target position of the piston rod 16a and the correspondence between the amount of the button 25c entering the grip body 25b of the grip 25 and the target position of the finger member 21 are defined by functions, respectively, and the CPU 52 Using the respective functions, the piston rods 9 and 16a and the finger members 2
It goes without saying that the configuration may be such that the target position of 1 is acquired.

【0098】また、本実施の形態1においては、把持部
25がグリップ本体25b及びボタン25cを備えてお
り、操作者がボタン25cをグリップ本体25bに進入
させることにより、エンドエフェクタ3の動作指示を行
う構成について述べたが、これに限定されるものではな
く、把持部を外力によりその状態を変化することが可能
であるような構造とし、操作者が把持部の状態を変化さ
せることによりエンドエフェクタ3への動作指示を行う
構成であれば、把持部を如何なる構成としてもよいこと
は言うまでもない。
Further, in the first embodiment, the grip portion 25 is provided with the grip body 25b and the button 25c, and the operator inputs the button 25c into the grip body 25b to instruct the operation of the end effector 3. Although the configuration has been described, the present invention is not limited to this, and the end effector is configured by changing the state of the gripping part by the operator so as to change the state of the gripping part by an external force. It goes without saying that the grasping portion may have any configuration as long as it is a configuration for giving an operation instruction to the No. 3 device.

【0099】また、本実施の形態1においては、操作装
置23の頂上部に設けた把持部25を操作者が操作する
ことにより、エンドエフェクタ3の動作指示を行うこと
が可能な構成としたが、これに限定されるものではな
く、エンドエフェクタ3の動作指示を行うための操作パ
ネル等を、把持部の外部に設ける構成としてもよい。
In the first embodiment, the operator operates the grip 25 provided on the top of the operating device 23 to give an instruction to operate the end effector 3. However, the present invention is not limited to this, and an operation panel or the like for giving an operation instruction of the end effector 3 may be provided outside the grip portion.

【0100】(実施の形態2)図5は、本発明の実施の
形態2に係るロボットアーム操作システムの構成を示す
ブロック図である。図5に示す如く、本実施の形態2に
係るロボットアーム58は、ベース2と中間部材14と
を接続する動作部59が、モータ60と、該モータ60
を駆動するための駆動回路61と、位置センサ62とか
ら主として構成されており、中間部材14とエンドエフ
ェクタ3とを接続する動作部63が、モータ64と、該
モータ64を駆動するための駆動回路65と、位置セン
サ66とから主として構成されている。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a robot arm operating system according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the robot arm 58 according to the second embodiment, the operation unit 59 that connects the base 2 and the intermediate member 14 has a motor 60 and the motor 60.
A drive circuit 61 for driving the motor and a position sensor 62 are mainly configured, and an operating unit 63 connecting the intermediate member 14 and the end effector 3 has a motor 64 and a drive for driving the motor 64. It is mainly composed of a circuit 65 and a position sensor 66.

【0101】図6は、本発明の実施の形態2に係るロボ
ットアーム58の動作部59の構成を示す斜視図であ
る。図6に示すように、動作部59が備えるモータ60
は、リニアモータとされている。このモータ60は、固
定子60aと走行子60bとを備えている。固定子60
aの一端は、ユニバーサルジョイント67を介してベー
ス2に接続されており、この固定子60aに対して走行
子60bが軸長方向へ移動することが可能であるように
係合されている。
FIG. 6 is a perspective view showing the structure of the operating portion 59 of the robot arm 58 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the motor 60 included in the operation unit 59
Is a linear motor. The motor 60 includes a stator 60a and a runner 60b. Stator 60
One end of a is connected to the base 2 via a universal joint 67, and is engaged with the stator 60a so that the runner 60b can move in the axial direction.

【0102】走行子60bには、略棒状の接続部材68
の一端が、固定子60aと略並行に取り付けられてい
る。接続部材68の他端は、ユニバーサルジョイント6
9を介して中間部材14に接続されている。
A substantially rod-shaped connecting member 68 is attached to the runner 60b.
Has one end attached substantially parallel to the stator 60a. The other end of the connecting member 68 has a universal joint 6
It is connected to the intermediate member 14 via 9.

【0103】また、動作部59が備える位置センサ62
は、走行子60bの位置に応じた電気信号を出力するよ
うになっている。
Further, the position sensor 62 provided in the operating unit 59
Outputs an electric signal according to the position of the runner 60b.

【0104】なお、動作部63の構成は、動作部59の
構成と同様であるので説明を省略する。
The structure of the operating unit 63 is the same as the structure of the operating unit 59, and the description thereof will be omitted.

【0105】制御装置50のROM53又はRAM54
には、伸縮部26の移動ロッド31の位置、即ち位置セ
ンサ26aの出力信号値と、これに対応する動作部59
の走行子60bの目標位置、即ち位置センサ62の目標
出力信号値との対応関係を示すルックアップテーブル7
0が格納されている。
ROM 53 or RAM 54 of controller 50
Includes the position of the moving rod 31 of the expansion / contraction unit 26, that is, the output signal value of the position sensor 26a, and the corresponding operation unit 59.
Table 7 showing the correspondence with the target position of the runner 60b, that is, the target output signal value of the position sensor 62.
0 is stored.

【0106】また、ROM53又はRAM54には、伸
縮部27の移動ロッド37の位置、即ち位置センサ27
aの出力信号値と、これに対応する動作部63の走行子
の目標位置、即ち位置センサ66の目標出力信号値との
対応関係を示すルックアップテーブル71が格納されて
いる。
Further, in the ROM 53 or RAM 54, the position of the moving rod 37 of the expansion / contraction part 27, that is, the position sensor 27.
A look-up table 71 is stored which shows the correspondence between the output signal value of a and the corresponding target position of the runner of the operation unit 63, that is, the target output signal value of the position sensor 66.

【0107】本実施の形態2では、CPU52は、ルッ
クアップテーブル70,71,57を参照して出力信号
(操作信号)26b,27b,25eに対応する位置セ
ンサ62,66,22bの目標出力信号値を取得し、取
得した夫々の目標出力信号値と、その時点での位置セン
サ62,66,22bの出力信号値とに基づき、モータ
60,64,22の動作を例えば比例制御により制御す
る。
In the second embodiment, the CPU 52 refers to the look-up tables 70, 71, 57 and outputs the target output signals of the position sensors 62, 66, 22b corresponding to the output signals (operation signals) 26b, 27b, 25e. Values are acquired, and the operation of the motors 60, 64, 22 is controlled by, for example, proportional control based on the acquired target output signal values and the output signal values of the position sensors 62, 66, 22b at that time.

【0108】その他、本実施の形態2に係るロボットア
ーム操作システムの構成及び作用は、実施の形態1に係
るロボットアーム操作システムの構成及び作用と同様で
あるので、同符号を付し、その説明を省略する。
Since the configuration and operation of the robot arm operating system according to the second embodiment are similar to those of the robot arm operating system according to the first embodiment, the same reference numerals are given and their description is omitted. Is omitted.

【0109】なお、本実施の形態2においては、動作部
59,63が、リニアモータであるモータ60,64の
動作によって伸縮する構成について述べたが、これに限
定されるものではなく、例えば、夫々の動作部が、内面
に雌ねじ部が設けられた筒状の回転軸を有するモータ
と、外面に雄ねじ部が設けられ、この回転軸に螺合した
状態で貫通する移動軸とを備え、モータが動作すること
によって移動軸が軸長方向へ移動し、これによって動作
部が伸縮する構成としてもよいし、夫々の動作部が、一
部の外面に雄ねじ部が設けられた回転軸を有するモータ
と、内面に雌ねじ部が設けられ、この回転軸に螺合する
移動軸とを備え、モータが動作することによって移動軸
が軸長方向へ移動し、これによって動作部が伸縮する構
成としてもよい。
In the second embodiment, the operating parts 59 and 63 expand and contract by the operation of the motors 60 and 64 which are linear motors. However, the present invention is not limited to this. Each of the operating parts includes a motor having a cylindrical rotating shaft having an internal threaded portion on the inner surface thereof, and a moving shaft having an external threading portion provided on the outer surface thereof and penetrating in a threaded state with the rotating shaft. May be configured to move the moving shaft in the axial direction, whereby the moving parts expand and contract, and each moving part has a motor having a rotating shaft having a male screw part on a part of its outer surface. And a moving shaft which is provided with an internal thread portion on the inner surface thereof and which is screwed into the rotating shaft, and the moving shaft is moved in the axial direction by the operation of the motor, whereby the operating portion may expand and contract. .

【0110】また、これらに限らず、夫々の動作部が、
モータ等の回転式アクチュエータと、これの回転運動を
直線運動へ変換する、例えばラック・ピニオン、ベル
ト、ボールねじのような変換手段とを備え、変換手段の
直線運動によって動作部のベース2及び中間部材14に
対する接続箇所間の離隔距離、又は中間部材14及びエ
ンドエフェクタ3に対する接続箇所間の離隔距離が変化
する構成であれば、如何なる構成であってもよい。
Not limited to these, each operating unit
A rotary actuator such as a motor and a conversion means such as a rack and pinion, a belt, and a ball screw for converting the rotational movement of the motor into a linear movement are provided, and the base 2 and the intermediate portion of the operating unit are moved by the linear movement of the conversion means. Any configuration may be used as long as the distance between the connection points for the member 14 or the distance between the connection points for the intermediate member 14 and the end effector 3 changes.

【0111】また、実施の形態1,2においては、エア
シリンダ及びリニアモータにより夫々の動作部を構成し
たが、例えばソレノイドのような他の直動式アクチュエ
ータによって夫々の動作部を構成し、この直動式アクチ
ュエータの動作によって動作部のベース2及び中間部材
14に対する接続箇所間の離隔距離、又は中間部材14
及びエンドエフェクタ3に対する接続箇所間の離隔距離
が変化するようにしてもよい。
Further, in the first and second embodiments, the respective operating parts are constituted by the air cylinder and the linear motor, but the respective operating parts are constituted by other direct acting actuators such as solenoids. By the operation of the direct-acting actuator, the separation distance between the connecting portions of the operating portion with respect to the base 2 and the intermediate member 14, or the intermediate member 14
Also, the separation distance between the connection points for the end effector 3 may be changed.

【0112】また、動作部が直動式又は回転式のアクチ
ュエータではなく、形状記憶合金のような、回転運動及
び直線運動とは異なる運動を行うアクチュエータによっ
て構成し、このアクチュエータの動作により、動作部の
ベース2及び中間部材14に対する接続箇所間の離隔距
離、又は中間部材14及びエンドエフェクタ3に対する
接続箇所間の離隔距離が変化するようにしてもよい。
Further, the operating portion is not a direct-acting or rotating actuator, but is constituted by an actuator such as a shape memory alloy that performs a movement different from the rotational movement and the linear movement. The distance between the connection points for the base 2 and the intermediate member 14 or the distance between the connection points for the intermediate member 14 and the end effector 3 may be changed.

【0113】(実施の形態3)図7は、本発明の実施の
形態3に係る操作装置の構成を示す斜視図である。図7
に示す如く、本実施の形態3に係る操作装置72は、台
部73、把持部74、及び伸縮部75から主として構成
されており、台部73と把持部74との間を6つの伸縮
部74によって夫々連結した構造となっている。また、
各伸縮部74の構成は、実施の形態1に係る伸縮部2
6,27の構成と同様であるので、その説明を省略す
る。
(Third Embodiment) FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of an operating device according to a third embodiment of the present invention. Figure 7
As shown in FIG. 7, the operating device 72 according to the third embodiment is mainly composed of a base portion 73, a grip portion 74, and an expansion / contraction portion 75, and six expansion / contraction portions are provided between the base portion 73 and the grip portion 74. The structure is connected by 74. Also,
The structure of each expansion-contraction part 74 is the expansion-contraction part 2 which concerns on Embodiment 1.
Since the configuration is the same as that of Nos. 6 and 27, its description is omitted.

【0114】把持部74は、円盤の外周部分の3箇所が
直線状に切り欠かれた如き形状をなす底部74aを有し
ている。また、この底部74aの一面の中央には、略円
柱状の変形部74bが設けられている。この変形部74
bは、可撓性を有した構造となっており、外力が作用し
たときに変形するようになっている。
The grip portion 74 has a bottom portion 74a having a shape such that three portions of the outer peripheral portion of the disk are linearly cut out. In addition, a substantially cylindrical deformation portion 74b is provided at the center of one surface of the bottom portion 74a. This deforming portion 74
b has a flexible structure and is deformed when an external force is applied.

【0115】図8は、本発明の実施の形態3に係るロボ
ットアーム操作システムの構成を示すブロック図であ
る。図8に示す如く、操作装置72は、夫々の伸縮部7
5に位置センサ76が設けられている。夫々の位置セン
サ76は、実施の形態1に係る位置センサ26a,27
aの構成と同様であるので、その説明を省略する。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the robot arm operation system according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the operating device 72 includes the respective expansion / contraction parts 7.
5, a position sensor 76 is provided. The respective position sensors 76 are the position sensors 26a and 27 according to the first embodiment.
Since the configuration is the same as that of a, the description thereof is omitted.

【0116】また、前述した変形部74bには位置セン
サ74cが設けられている。この位置センサ74cは、
例えばエンコーダ、ポテンショメータ、又は磁気センサ
等によって構成されており、操作者の手等によって変形
部74bに力が加えられたときに、この変形量に応じた
電気信号を出力するようになっている。そして、各位置
センサ74cは入出力インタフェース51に接続されて
おり、これによって位置センサ74cが発生した出力信
号が入出力インタフェース51に与えられるようになっ
ている。
A position sensor 74c is provided on the above-mentioned deforming portion 74b. This position sensor 74c is
For example, it is composed of an encoder, a potentiometer, a magnetic sensor, or the like, and when a force is applied to the deformable portion 74b by an operator's hand or the like, an electric signal corresponding to the deformed amount is output. Each position sensor 74c is connected to the input / output interface 51, so that the output signal generated by the position sensor 74c is given to the input / output interface 51.

【0117】次に、本発明の実施の形態3に係るロボッ
トアーム操作システムの動作について説明する。操作者
は、操作装置72の変形部74bを把持し、把持部74
を移動させたり、変形部74bを変形させることによ
り、ロボットアーム1への動作指示を行う。
Next, the operation of the robot arm operating system according to the third embodiment of the present invention will be described. The operator holds the deformable portion 74b of the operating device 72, and holds the grip portion 74b.
The robot arm 1 is instructed to move by moving or deforming the deforming portion 74b.

【0118】把持部74が移動した場合には、各伸縮部
75が伸縮する。そして、これらの伸縮部75の伸縮量
に応じた信号76aを、夫々の伸縮部75に取り付けら
れた位置センサ76が出力する。
When the gripping portion 74 moves, each of the expanding and contracting portions 75 expands and contracts. Then, the position sensor 76 attached to each of the expanding / contracting parts 75 outputs a signal 76a corresponding to the amount of expansion / contraction of the expanding / contracting parts 75.

【0119】また、操作者が変形部74bを握る把持力
に応じて、変形部74bが変形する。そして、この変形
量(操作者の握り量)に応じた信号74dが、位置セン
サ74cから出力される。
Further, the deforming portion 74b is deformed according to the gripping force with which the operator grips the deforming portion 74b. Then, the position sensor 74c outputs a signal 74d according to the amount of deformation (the amount of grip of the operator).

【0120】これらの出力信号(操作信号)76a,7
4dは、入出力インタフェース51を介してCPU52
に与えられる。
These output signals (operation signals) 76a, 7
4d is a CPU 52 via the input / output interface 51.
Given to.

【0121】ROM53又はRAM54には、伸縮部7
4が有する移動ロッドの位置、即ち位置センサ76の出
力信号値と、これに対応する動作部5のピストンロッド
9の目標位置、即ち位置センサ7cの目標出力信号値と
の対応関係を示すルックアップテーブル77が格納され
ている。
The ROM 53 or the RAM 54 has an expandable portion 7
4 is a look-up showing the correspondence between the position of the moving rod included in 4, that is, the output signal value of the position sensor 76 and the corresponding target position of the piston rod 9 of the operating unit 5, that is, the target output signal value of the position sensor 7c. A table 77 is stored.

【0122】また、ROM53又はRAM54には、伸
縮部74が有する移動ロッドの位置、即ち位置センサ7
6の出力信号値と、これに対応する動作部15のピスト
ンロッド16aの目標位置、即ち位置センサ16dの目
標出力信号値との対応関係を示すルックアップテーブル
78が格納されている。
In the ROM 53 or RAM 54, the position of the moving rod of the expansion / contraction part 74, that is, the position sensor 7
A look-up table 78 showing the correspondence between the output signal value of No. 6 and the target position of the piston rod 16a of the operation unit 15 corresponding thereto, that is, the target output signal value of the position sensor 16d is stored.

【0123】このようなルックアップテーブル77,7
8が夫々示す伸縮部74の移動ロッドの位置とピストン
ロッド9,16aの目標位置との関係は、伸縮部74の
移動ロッドの位置からピストンロッド9の目標位置が一
意的に定まり、また伸縮部74の移動ロッドの位置から
ピストンロッド16aの目標位置が一意的に定まる関係
であれば、如何なる関係でよいが、夫々比例関係とする
ことが望ましい。
Such lookup tables 77, 7
The relationship between the position of the moving rod of the expanding / contracting portion 74 and the target position of the piston rods 9 and 16a indicated by 8 is that the target position of the piston rod 9 is uniquely determined from the position of the moving rod of the expanding / contracting portion 74. Any relationship may be used as long as the target position of the piston rod 16a is uniquely determined from the position of the moving rod 74, but a proportional relationship is preferable for each.

【0124】更に、ROM53又はRAM54には、把
持部74の変形部74bの変形量、即ち位置センサ25
dの出力信号値と、これに対応するエンドエフェクタ3
の各指部材21の目標位置、即ち位置センサ22bの目
標出力信号値との対応関係を示すルックアップテーブル
79も格納されている。
Further, in the ROM 53 or the RAM 54, the deformation amount of the deformation portion 74b of the grip portion 74, that is, the position sensor 25.
The output signal value of d and the end effector 3 corresponding thereto
Also stored is a look-up table 79 showing the correspondence with the target position of each finger member 21, that is, the target output signal value of the position sensor 22b.

【0125】このルックアップテーブル79が示す変形
部74bの変形量と指部材21の目標位置との関係もま
た、比例関係とすることが望ましいが、変形部74bの
変形量から指部材21の目標位置が一意的に定まる関係
であれば、如何なる関係としてもよい。
It is desirable that the relationship between the deformation amount of the deforming portion 74b and the target position of the finger member 21 indicated by the look-up table 79 is also in a proportional relationship. However, from the deformation amount of the deforming portion 74b, the target of the finger member 21 is determined. Any relationship may be used as long as the position is uniquely determined.

【0126】本実施の形態3では、CPU52は、ルッ
クアップテーブル77,78,79を参照して出力信号
(操作信号)76a,74dに対応する位置センサ7
c,16d,22bの目標出力信号値を取得し、取得し
た夫々の目標出力信号値と、その時点での位置センサ7
c,16d,22bの出力信号値とに基づき、エアシリ
ンダ7,9及びモータ22の動作を例えば比例制御によ
り制御する。
In the third embodiment, the CPU 52 refers to the look-up tables 77, 78, 79 and the position sensor 7 corresponding to the output signals (operation signals) 76a, 74d.
The target output signal values of c, 16d, and 22b are acquired, and the acquired target output signal values and the position sensor 7 at that time are acquired.
Based on the output signal values of c, 16d and 22b, the operations of the air cylinders 7 and 9 and the motor 22 are controlled by, for example, proportional control.

【0127】その他、本実施の形態3に係るロボットア
ーム操作システムの構成及び作用は、実施の形態1に係
るロボットアーム操作システムの構成及び作用と同様で
あるので、同符号を付し、その説明を省略する。
Other than that, the configuration and operation of the robot arm operating system according to the third embodiment are the same as the configuration and operation of the robot arm operating system according to the first embodiment. Is omitted.

【0128】(実施の形態4)図9は、本発明の実施の
形態4に係る操作装置の構成を示す正面図であり、図1
0は、本発明の実施の形態4に係るロボットアーム操作
システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態
4に係る操作装置80は、図9に示す如く、基端部(台
部)81,把持部82,伸縮部83,84,及び操作側
中間部材85から主として構成されている。基端部81
は、板状をなしており、操作者の腕を挿通させるための
孔が設けられている。そして、この基端部81は、操作
者の腕を前記孔に挿通させて、操作者の肩に取り付ける
ようになっている。
(Embodiment 4) FIG. 9 is a front view showing the configuration of an operating device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 0 is a block diagram showing the configuration of the robot arm operation system according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the operating device 80 according to the fourth embodiment is mainly composed of a base end portion (stand portion) 81, a grip portion 82, expandable portions 83 and 84, and an operation side intermediate member 85. Proximal end 81
Has a plate shape and is provided with a hole for inserting an operator's arm. The base end portion 81 is adapted to be attached to the operator's shoulder by inserting the operator's arm into the hole.

【0129】操作側中間部材85もまた、板状をなして
おり、操作者の腕を挿通させるための孔が設けられてい
る。このような操作側中間部材85は、操作者の腕を前
記孔に挿通させて、操作者の肘に取り付けるようになっ
ている。
The operation side intermediate member 85 also has a plate shape and is provided with a hole for inserting an operator's arm. Such an operation side intermediate member 85 is adapted to be attached to the operator's elbow by inserting the operator's arm into the hole.

【0130】そして、基端部81と操作側中間部材85
とは、6つの伸縮部83によって連結されている。夫々
の伸縮部83には、位置センサ83aが設けられており
(図10参照)、これらの位置センサ83aは、取り付
けられた伸縮部83の伸縮に応じた信号83b を出力
するようになっている。また、伸縮部83の構成は、実
施の形態1に係る伸縮部26,27の構成と同様である
ので、その説明を省略する。
Then, the base end portion 81 and the operation side intermediate member 85.
And are connected by six expansion / contraction parts 83. Position sensors 83a are provided on the respective expansion / contraction parts 83 (see FIG. 10), and these position sensors 83a output a signal 83b corresponding to the expansion / contraction of the attached expansion / contraction part 83. . Further, the structure of the expansion / contraction part 83 is the same as the structures of the expansion / contraction parts 26 and 27 according to the first embodiment, and therefore the description thereof will be omitted.

【0131】一方、把持部82は、板状の取付板82a
を有している。この取付板82aには、操作者の腕を挿
通させるための孔が設けられており、操作者の腕を前記
孔に挿通させて、把持部82を操作者の手首に取り付け
るようになっている。取付板82aの一面には、支持部
86が設けられており、この支持部86によって2つの
ハンドル部材86aが回転自在に支持されている。これ
らのハンドル部材86aは、夫々棒状部材が略矩形状に
屈曲された如き形状をなしており、端部が支持部86に
枢着されている。また、各ハンドル部材86aは図示し
ないバネによって所定の間隔だけ離隔するように付勢さ
れている。そして、取付板82aの孔の近傍に、夫々の
ハンドル部材86aの矩形の一辺の部分が位置する状態
となっており、前記孔に手首の部分を挿通させた操作者
が、この部分を把持することができるようになってい
る。これにより、操作者は、各ハンドル部材86aを互
いに接近させるように、前記バネの付勢力に抗して回動
させることができる。
On the other hand, the grip portion 82 is a plate-shaped mounting plate 82a.
have. The attachment plate 82a is provided with a hole for inserting the operator's arm, and the operator's arm is inserted through the hole to attach the grip portion 82 to the operator's wrist. . A support portion 86 is provided on one surface of the mounting plate 82a, and the two handle members 86a are rotatably supported by the support portion 86. Each of these handle members 86a has a shape in which a rod-shaped member is bent into a substantially rectangular shape, and its end portion is pivotally attached to the support portion 86. Further, each handle member 86a is biased by a spring (not shown) so as to be separated by a predetermined distance. Then, the rectangular side portions of the respective handle members 86a are positioned in the vicinity of the holes of the mounting plate 82a, and the operator who has inserted the wrist portion through the holes grips this portion. Is able to. As a result, the operator can rotate the handle members 86a against the biasing force of the spring so as to bring them closer to each other.

【0132】また、把持部82には位置センサ82bが
設けられており(図10参照)、この位置センサ82b
は、ハンドル部材86aの位置に応じた信号82cを出
力するようになっている。
Further, the grip portion 82 is provided with a position sensor 82b (see FIG. 10), and this position sensor 82b is provided.
Outputs a signal 82c corresponding to the position of the handle member 86a.

【0133】そして、操作側中間部材85と取付板82
aとは、6つの伸縮部84によって連結されている。夫
々の伸縮部84には、位置センサ84aが設けられてお
り(図10参照)、これらの位置センサ84aは、取り
付けられた伸縮部84の伸縮に応じた信号84b を出
力するようになっている。また、伸縮部84の構成は、
実施の形態1に係る伸縮部26,27の構成と同様であ
るので、その説明を省略する。
Then, the operating side intermediate member 85 and the mounting plate 82
It is connected to a by six elastic portions 84. A position sensor 84a is provided on each of the expansion / contraction parts 84 (see FIG. 10), and these position sensors 84a output a signal 84b according to the expansion / contraction of the attached expansion / contraction part 84. . In addition, the structure of the expansion / contraction part 84 is
Since the structure is the same as that of the expansion / contraction parts 26 and 27 according to the first embodiment, the description thereof is omitted.

【0134】また、図10に示すように、ROM53又
はRAM54には、伸縮部83の位置センサ83aの出
力信号値と、これに対応する動作部5のピストンロッド
9の目標位置、即ち位置センサ7cの目標出力信号値と
の対応関係を示すルックアップテーブル87が格納され
ている。
Further, as shown in FIG. 10, the ROM 53 or the RAM 54 has an output signal value of the position sensor 83a of the expansion / contraction part 83 and a corresponding target position of the piston rod 9 of the operation part 5, that is, the position sensor 7c. A look-up table 87 showing the correspondence with the target output signal value of is stored.

【0135】また、ROM53又はRAM54には、伸
縮部84の位置センサ84aの出力信号値と、これに対
応する動作部15のピストンロッド16aの目標位置、
即ち位置センサ16dの目標出力信号値との対応関係を
示すルックアップテーブル88が格納されている。
Further, in the ROM 53 or RAM 54, the output signal value of the position sensor 84a of the expansion / contraction part 84 and the corresponding target position of the piston rod 16a of the operating part 15,
That is, the look-up table 88 showing the correspondence with the target output signal value of the position sensor 16d is stored.

【0136】更に、ROM53又はRAM54には、把
持部82の位置センサ82bの出力信号値と、これに対
応するエンドエフェクタ3の各指部材21の目標位置、
即ち位置センサ22bの目標出力信号値との対応関係を
示すルックアップテーブル89も格納されている。
Further, in the ROM 53 or the RAM 54, the output signal value of the position sensor 82b of the grip portion 82 and the corresponding target position of each finger member 21 of the end effector 3,
That is, a look-up table 89 showing the correspondence with the target output signal value of the position sensor 22b is also stored.

【0137】その他、本実施の形態4に係るロボットア
ーム操作システムの構成及び作用は、実施の形態1に係
るロボットアーム操作システムの構成及び作用と同様で
あるので、同符号を付し、その説明を省略する。
Other than that, the configuration and operation of the robot arm operating system according to the fourth embodiment are the same as the configuration and operation of the robot arm operating system according to the first embodiment. Is omitted.

【0138】これにより、操作装置80を装着した操作
者が、肩、肘、又は手首の関節を曲げ伸ばしし、若しく
は手を握る等の動作を行った場合に、この動作と略同じ
動作を操作装置80が行うこととなる。そして、これら
の動作に応じた操作信号83b,84b,82cが位置
センサ83a,84a,82bから出力され、ロボット
アーム1がこれらの信号に応じた動作を行うように動作
制御されることとなる。この結果、ロボットアーム1は
操作装置80と略同じ動作、即ち操作者の腕の動作と略
同じ動作を行うこととなる。従って、本実施の形態4に
係るロボットシステムにおいては、より操作者に対して
ロボットアーム1のより直感的な操作を提供することが
可能となる。
Accordingly, when the operator wearing the operating device 80 performs an operation such as bending and stretching a joint of a shoulder, an elbow or a wrist, or grasping a hand, the same operation as this operation is performed. The device 80 will do this. Then, the operation signals 83b, 84b, 82c corresponding to these operations are output from the position sensors 83a, 84a, 82b, and the operation of the robot arm 1 is controlled so as to perform the operations according to these signals. As a result, the robot arm 1 performs substantially the same operation as the operation device 80, that is, the same operation as the operation of the operator's arm. Therefore, in the robot system according to the fourth embodiment, it is possible to provide the operator with a more intuitive operation of the robot arm 1.

【0139】なお、実施の形態1〜4においては、操作
者が操作装置を操作し、この操作に従ってロボットアー
ムを動作させる構成について述べたが、これに限定され
るものではなく、例えば、ロボットアームのエンドエフ
ェクタの目標位置が与えられたときに、エンドエフェク
タがこの目標位置に到達するように、各ロボットアーム
の各アクチュエータの動作量を演算し、この演算結果に
従ってロボットアームを動作させる構成としてもよい。
In the first to fourth embodiments, the operator operates the operating device and operates the robot arm in accordance with the operation. However, the present invention is not limited to this. When the target position of the end effector of is given, the operation amount of each actuator of each robot arm is calculated so that the end effector reaches this target position, and the robot arm may be operated according to the calculation result. Good.

【0140】また、実施の形態1〜4においては、2つ
のパラレルメカニズムが直列接続されたロボットアーム
の構成について述べたが、これに限定されるものではな
く、3つ以上のパラレルメカニズムを直列接続してロボ
ットアームを構成してもよい。
Further, in the first to fourth embodiments, the configuration of the robot arm in which two parallel mechanisms are connected in series has been described, but the present invention is not limited to this, and three or more parallel mechanisms are connected in series. Then, a robot arm may be configured.

【0141】また、実施の形態1〜4においては、1つ
の制御部によってロボットアームの各アクチュエータを
略同時に制御する構成について述べたが、アクチュエー
タ毎に制御装置を設け、1つのアクチュエータを1つの
制御装置で独立して制御する構成としてもよい。
Further, in the first to fourth embodiments, the configuration in which each actuator of the robot arm is controlled substantially simultaneously by one control unit has been described. However, a control device is provided for each actuator and one actuator is controlled by one control unit. The device may be controlled independently.

【0142】[0142]

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に係るロボッ
トアームによれば、パラレルメカニズムが複数直列に接
続されて構成されているので、全体としての出力を、使
用目的に対して十分なだけ確保しながら、従来に比して
アクチュエータを小型化することができる。また使用目
的に対して、軽量でありながら十分な剛性を確保するこ
ともできる。更に、従来に比して軽量且つ高出力である
ことにより、動作を高速化することが可能となる等、本
発明は優れた効果を奏する。
As described above in detail, according to the robot arm of the present invention, since the parallel mechanisms are connected in series, the total output is sufficient for the purpose of use. The actuator can be downsized as compared with the conventional one while securing the same. Moreover, it is possible to secure sufficient rigidity while being lightweight for the purpose of use. Further, the present invention has an excellent effect that the operation can be speeded up due to its light weight and high output as compared with the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態1に係るロボットアームの
構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a robot arm according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1に係るロボットアーム操
作システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a robot arm operation system according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1に係る操作装置の構成を
示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the operating device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1に係るロボット操作シス
テムが有するCPUの処理手順を示すフローチャートで
ある。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a CPU included in the robot operating system according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態2に係るロボットアーム操
作システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a robot arm operation system according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態2に係るロボットアームの
動作部の構成を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of an operation unit of the robot arm according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態3に係る操作装置の構成を
示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an operating device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態3に係るロボットアーム操
作システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a robot arm operation system according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態4に係る操作装置の構成を
示す正面図である。
FIG. 9 is a front view showing a configuration of an operating device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態4に係るロボットアーム
操作システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a robot arm operation system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】パラレルメカニズムを例示する概念図であ
り、(a)は伸縮型のパラレルメカニズムを示し、
(b)は回転型のパラレルメカニズムを示す図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a parallel mechanism, in which (a) shows a telescopic parallel mechanism,
(B) is a diagram showing a rotary parallel mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボットアーム 2 ベース 3 エンドエフェクタ 5,15 動作部 6,10,17,18 ユニバーサルジョイント 7,16 エアシリンダ 7a,16b 給排気部 7b,16c 駆動回路 7c,16d 位置センサ 14 中間部材 21 指部材 22 モータ 22a 駆動回路 22b 位置センサ 23 操作装置 24 台部 25 把持部 25d 位置センサ 25e,26b,27b 操作信号 26,27 伸縮部 26a,27a 位置センサ 27 伸縮部 28 操作側中間部材 29,32,38,39 ユニバーサルジョイント 50 制御装置 51 入出力インタフェース 52 CPU 53 ROM 54 RAM 55,56,57 ルックアップテーブル 58 ロボットアーム 59,63 動作部 60,64 モータ 60a 固定子 60b 走行子 61,65 駆動回路 62,66 位置センサ 67,69 ユニバーサルジョイント 70,71 ルックアップテーブル 72 操作装置 73 台部 74 把持部 74c 位置センサ 74d,76a 操作信号 75 伸縮部 76 位置センサ 77,78,79 ルックアップテーブル 80 操作装置 81 基端部 82 把持部 82b 位置センサ 82c 操作信号 83,84 伸縮部 83a,84a 位置センサ 83b,84b 操作信号 85 操作側中間部材 87,88,89 ルックアップテーブル 1 robot arm 2 base 3 end effector 5,15 Working part 6,10,17,18 Universal joint 7,16 Air cylinder 7a, 16b Air supply / exhaust section 7b, 16c drive circuit 7c, 16d position sensor 14 Intermediate member 21 finger member 22 motor 22a drive circuit 22b Position sensor 23 Operation device 24 units 25 grip 25d position sensor 25e, 26b, 27b operation signal 26,27 telescopic part 26a, 27a Position sensor 27 Telescopic part 28 Operation side intermediate member 29, 32, 38, 39 Universal joint 50 controller 51 I / O interface 52 CPU 53 ROM 54 RAM 55,56,57 Look-up table 58 robot arm 59,63 Working unit 60,64 motor 60a stator 60b runner 61,65 drive circuit 62,66 Position sensor 67,69 Universal joint 70,71 Look-up table 72 Operating device 73 stand 74 grip 74c Position sensor 74d, 76a operation signal 75 Telescopic part 76 Position sensor 77,78,79 Look-up table 80 Operating device 81 Base end 82 grip 82b Position sensor 82c Operation signal 83,84 telescopic part 83a, 84a Position sensor 83b, 84b operation signal 85 Operation side intermediate member 87,88,89 Look-up table

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C007 BS24 BT16 CY40 HS14 HS27 JT10 KS16 KS20 3J062 AA38 AB28 AC08 AC09 BA14 BA16 BA31 CB04 CB12 CB15 CB18 CB28 CB33    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 3C007 BS24 BT16 CY40 HS14 HS27                       JT10 KS16 KS20                 3J062 AA38 AB28 AC08 AC09 BA14                       BA16 BA31 CB04 CB12 CB15                       CB18 CB28 CB33

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基端部及び先端部の相対位置を変化させ
ることが可能なロボットアームにおいて、 前記基端部及び前記先端部と略直列となるように、前記
基端部及び前記先端部の間に配置された1又は複数の中
間部材と、 前記基端部、前記先端部、及び前記中間部材のうちの相
隣する2つに接続され、夫々の接続箇所の相対位置を変
化させる動作部とを備え、 前記基端部、前記先端部、及び前記中間部材のうちの相
隣する2つが、複数の動作部によって連結されているこ
とを特徴とするロボットアーム。
1. A robot arm capable of changing the relative positions of a base end portion and a tip end portion, wherein the base end portion and the tip end portion are arranged so as to be substantially in series with the base end portion and the tip end portion. An operation unit that is connected to two adjacent ones of the one or more intermediate members arranged between them and the base end portion, the distal end portion, and the intermediate member, and that changes the relative position of each connection point. The robot arm, wherein two adjacent ones of the base end portion, the tip end portion, and the intermediate member are connected by a plurality of operating portions.
【請求項2】 前記基端部及び前記先端部の間に、前記
中間部材が1つだけ設けられていることを特徴とする請
求項1に記載のロボットアーム。
2. The robot arm according to claim 1, wherein only one intermediate member is provided between the base end portion and the tip end portion.
【請求項3】 前記動作部は、前記接続箇所の離隔距離
を変化させるように、動作すべくなしてあることを特徴
とする請求項1又は2に記載のロボットアーム。
3. The robot arm according to claim 1, wherein the operation unit is configured to operate so as to change a separation distance of the connection point.
【請求項4】 前記動作部は、回転動作する回転動作部
と、該回転動作部の回転運動を直線運動へ変換する変換
手段とを有することを特徴とする請求項3に記載のロボ
ットアーム。
4. The robot arm according to claim 3, wherein the operation unit includes a rotation operation unit that performs a rotation operation, and a conversion unit that converts a rotation motion of the rotation operation unit into a linear motion.
【請求項5】 前記回転動作部は、内面に雌ねじ部が設
けられた筒状の回転軸を具備するモータを有し、 前記変換手段は、外面に雄ねじ部が設けられ、前記モー
タの回転軸に螺合した状態で貫通する移動軸を有するこ
とを特徴とする請求項4に記載のロボットアーム。
5. The rotating operation unit includes a motor having a cylindrical rotating shaft having an internal thread portion provided on an inner surface thereof, and the converting means has a male screw portion provided on an outer surface of the rotating shaft of the motor. The robot arm according to claim 4, further comprising a moving shaft that penetrates in a state of being screwed into the robot arm.
【請求項6】 前記回転動作部は、外面に雄ねじ部が設
けられた回転軸を具備するモータを有し、 前記変換手段は、内面に雌ねじ部が設けられ、前記モー
タの回転軸に螺合する移動軸を有することを特徴とする
請求項4に記載のロボットアーム。
6. The rotating operation unit includes a motor having a rotating shaft having an external threaded portion provided on an outer surface thereof, and the converting means is provided with an internally threaded portion provided on an inner surface thereof and screwed to a rotating shaft of the motor. The robot arm according to claim 4, wherein the robot arm has a moving axis.
【請求項7】 前記動作部は、直動式のアクチュエータ
を有することを特徴とする請求項3に記載のロボットア
ーム。
7. The robot arm according to claim 3, wherein the operation unit has a linear actuator.
【請求項8】 前記動作部は、ピストンロッド及びシリ
ンダチューブの一方が、前記基端部、前記先端部、及び
前記中間部材のうちの相隣する2つの一方に接続され、
ピストンロッド及びシリンダチューブの他方が、前記相
隣する2つの他方に接続されている流体シリンダを有す
ることを特徴とする請求項7に記載のロボットアーム。
8. In the operating portion, one of a piston rod and a cylinder tube is connected to two adjacent ones of the base end portion, the tip end portion, and the intermediate member,
The robot arm according to claim 7, wherein the other one of the piston rod and the cylinder tube has a fluid cylinder connected to the other two adjacent ones.
【請求項9】 前記動作部は、固定子及び走行子の一方
が、前記基端部、前記先端部、及び前記中間部材のうち
の相隣する2つの一方に接続され、固定子及び走行子の
他方が、前記相隣する2つの他方に接続されているリニ
アモータを有することを特徴とする請求項7に記載のロ
ボットアーム。
9. In the operating part, one of a stator and a runner is connected to two adjacent ones of the base end part, the tip end part and the intermediate member, and the stator and the runner are connected. 8. The robot arm according to claim 7, wherein the other of the two has a linear motor connected to the two other adjacent ones.
【請求項10】 請求項1乃至9の何れかに記載のロボ
ットアームと、 与えられた操作に応じた操作信号を出力する操作部と、 該操作部が出力した操作信号に応じて、前記ロボットア
ームが有する複数の動作部を夫々制御する制御部とを備
えることを特徴とするロボットアーム操作システム。
10. The robot arm according to claim 1, an operation section for outputting an operation signal according to a given operation, and the robot according to the operation signal output by the operation section. A robot arm operation system comprising: a control unit that controls a plurality of operation units included in the arm.
【請求項11】 前記操作部は、台部と、操作者に把持
されるための把持部と、前記台部及び前記把持部の中間
に配置された操作側中間部材と、前記台部、前記把持
部、及び前記操作側中間部材のうちの相隣する2つに接
続され、伸縮することが可能な伸縮部と、該伸縮部の伸
縮の向き及び伸縮量を検出し、検出結果に応じた操作信
号を出力する検出部とを有することを特徴とする請求項
10に記載のロボットアーム操作システム。
11. The operation section includes a base section, a grip section for being gripped by an operator, an operation-side intermediate member disposed between the base section and the grip section, the base section, and The gripping part and the two adjacent adjoining ones of the operation-side intermediate members, which are capable of expanding and contracting, the direction of expansion and contraction of the expanding and contracting part, and the amount of expansion and contraction are detected, and according to the detection result. The robot arm operation system according to claim 10, further comprising a detection unit that outputs an operation signal.
【請求項12】 前記ロボットアームに設けられた動作
部と同数の前記伸縮部が設けられており、前記ロボット
アームが有する基端部、先端部、中間部材、及び動作部
と対応した配置関係で、前記台部、前記把持部、前記操
作側中間部材、及び前記伸縮部が配置されており、 前記制御部は、前記検出部が出力した操作信号に基づ
き、夫々の前記動作部を前記配置関係で対応する伸縮部
の伸縮に応じて動作させるように制御すべくなしてある
ことを特徴とする請求項11に記載のロボットアーム操
作システム。
12. The robot arm is provided with the same number of the expanding / contracting portions as the operating portions, and the robot arm has a base end portion, a distal end portion, an intermediate member, and an operating portion in a positional relationship corresponding thereto. , The base part, the gripping part, the operation side intermediate member, and the expandable part are arranged, and the control part, based on the operation signal output by the detection part, arranges the respective operation parts in the arrangement relationship. 12. The robot arm operation system according to claim 11, wherein the robot arm operation system is controlled so as to operate according to expansion and contraction of the corresponding expansion and contraction section.
【請求項13】 前記把持部は、与えられた操作に応じ
て状態が変化するようになしてあり、 前記操作信号は、前記把持部の状態の変化を示す信号を
含み、 前記ロボットアームが有する先端部は、動作することが
可能なエンドエフェクタとされており、 前記制御部は、前記操作信号に基づき、前記エンドエフ
ェクタを前記把持部の状態に応じて動作させるように制
御すべくなしてあることを特徴とする請求項11又は1
2に記載のロボットアーム操作システム。
13. The grip section is configured to change its state in response to a given operation, and the operation signal includes a signal indicating a change in the state of the grip section, and which the robot arm has. The tip part is an operable end effector, and the control part controls the end effector to operate according to the state of the grip part based on the operation signal. 11. The method according to claim 11 or 1, wherein
2. The robot arm operation system according to 2.
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