JP2005169561A - Remote control device - Google Patents

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JP2005169561A
JP2005169561A JP2003413007A JP2003413007A JP2005169561A JP 2005169561 A JP2005169561 A JP 2005169561A JP 2003413007 A JP2003413007 A JP 2003413007A JP 2003413007 A JP2003413007 A JP 2003413007A JP 2005169561 A JP2005169561 A JP 2005169561A
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stimulation
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JP2003413007A
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Japanese (ja)
Inventor
Taiichi Nobemoto
泰一 延本
Original Assignee
Fuji Heavy Ind Ltd
富士重工業株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a remote control device capable of presenting an appropriate inner force sense to an operator while dispensing with the adjustment of hardware and software even if the operator changes. <P>SOLUTION: This remote control device is provided with a master hand 3 directly operated by the operator; a stimulation generating means 9 provided at the master hand 3 to generate stimulation given to the operator; a force sensor 7 provided at a slave hand 2 to detect the grip force of the slave hand 2; and a stimulation intensity setting means 11 for setting a stimulation intensity signal fed back to the operator. The stimulation generating means 11 generates stimulation with intensity based on the stimulation intensity signal. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、物体を把持するスレーブハンドを遠隔操作により操作するマスタ・スレーブハンド装置に適用可能な遠隔操作装置に関する。 The present invention relates to, for example, applicable remote control device slave hand that grips the object to the master-slave hand device operating by remote control.

地雷除去作業においては、しばしば除去作業員による手作業により地雷の検知および除去が行なわれている。 In demining operations are performed mine detection and removal by hand by frequently removed worker. しかしながら、手作業による地雷除去は作業員に対して危険を伴うため、作業員の安全を確保する手段として、遠隔地から地雷除去ロボット等を用いる方法が注目されている。 However, since the dangerous relative demining is operator manual, as a means to ensure the safety of workers, a method using a demining robot or the like from a remote location it has received attention. このようなロボットにおいて手作業に近い形態とするには、ロボットハンドにより地雷を把持し除去する必要があり、このロボットハンドにマスタ・スレーブハンドが用いられている。 Thus the form close to hand in a robot, it is necessary to remove grips the mine by the robot hand, the master-slave hand is used for the robot hand.

このマスタ・スレーブハンドは、一般的に宇宙空間や海洋などの人間が自由に動けない環境下、あるいは遠隔手術等において作業を代行するために用いられている。 The master-slave hand, generally human, such as space and ocean have been used to intercept the working in free immobile environment, or remote surgery or the like. マスタ・スレーブハンドは、マスタハンド(操作手段)の動きがスレーブハンド(作業手段)に伝えられ、且つ、スレーブハンドの力覚がマスタハンドに呈示される機能を有する。 Master-slave hand, the movement of the master hand (manipulation means) is transmitted to the slave hand (working unit), and has a function of force of the slave hand is presented to the master hand. すなわち、マスタ側の操作者は、作業対象に対して直接的に作業をしているような感覚を得ることができる。 That is, the master side of the operator can obtain a feeling of being working directly on the work object.

このようなマスタハンドへの力覚呈示については、例えば、特許文献1(特開平11−167419号公報)において、操作者の自由な動作を妨げることなく、細かい作業が可能な力覚呈示装置が開示されている。 The force sense presenting to such master hand, for example, in Patent Document 1 (JP-A-11-167419), without interfering with the free operation of the operator, the force sense presenting apparatus capable fine work It has been disclosed.
図5に特許文献1に示される力覚呈示装置の概略構成図を示す。 It shows a schematic view of a force sense presenting device of Patent Reference 1 in Fig. 図中の力覚呈示装置51は、マスタハンドに相当し、操作者の手に装着されるグローブ52と、グローブ52の表面に形成された空室53へ圧縮性流体54を注入するポンプ57と、ポンプ57を制御するコントローラ58とを備えている。 Force sense presenting device of FIG. 51 corresponds to the master hand, the glove 52 to be attached to the operator's hand, a pump 57 for injecting a compressible fluid 54 into the air chamber 53 formed on the surface of the globe 52 , and a controller 58 for controlling the pump 57. 前記コントローラ58は、手の各関節部の動きに応じて各ポンプ57を制御するよう構成されている。 The controller 58 is configured to control each pump 57 in response to movement of the joints of the hand.

また、前記グローブ52は、伸縮性の高い素材で形成されると共に、前記空室53がグローブ52上の手の関節部に対応する部分に形成されている。 Moreover, the globe 52 while being formed in a highly elastic material, the air chamber 53 is formed in a portion corresponding to the joint portion of the hand of the glove 52. それら空室53に前記圧縮性流体54が注入されていない状態であれば、操作者は抵抗なく関節を曲げることができる。 If their state in which the compressible fluid 54 into an empty chamber 53 is not injected, the operator can bend without resistance joint. しかしながら、この空室にポンプ57により圧縮性流体54が注入されると、空室が徐々に満たされ、その部位において操作者の手に圧力が加えられる。 However, this by the pump 57 to empty chamber compressible fluid 54 is injected, air chamber is gradually filled, pressure is applied to the operator's hand at that site. このため、操作者が関節を曲げようとすると、この部位において大きな反力を受けるように構成されている。 Therefore, when the operator to bend the joint, it is configured to receive a large reaction force at this site.

このような構成の力覚呈示装置51によれば、前記コントローラ58がスレーブハンドによる作業対象に対する荷重と同期して前記ポンプ57を制御し、グローブ52に圧縮性流体54を注入することにより指に擬似的に触覚(力覚)を感じさせることができる。 According to the force sense presenting device 51 having such a configuration, the finger by the controller 58 controls the pump 57 in synchronization with the load for work by the slave hand, injecting the compressible fluid 54 into the glove 52 pseudo can feel the sense of touch (haptic).
また、スレーブハンドを遠隔操作する際に、グローブ52は伸縮性の高い素材で形成されているため、細かな作業が可能となる。 Further, the slave hand when remote operation, the glove 52 because it is formed by highly elastic material, it is possible to fine work.

特開平11−167419号公報(第3頁左欄第43行乃至右欄第46行、第1図、第2図、第3図) JP 11-167419 discloses (3, left column 43, line to line 46, right column, Figure 1, Figure 2, Figure 3)

このように特許文献1に示される力覚呈示装置51を用いれば、実際の触覚に近い触覚を手に感じることができ、また、細かな作業が可能となる。 By using this way the force sense presenting device 51 described in Patent Document 1, can feel in hand haptic close to the actual touch, also, it is possible to fine work.
ところで、特許文献1に開示された力覚呈示装置51では、マスタハンドとして操作者の手の形状に合わせたグローブ(力覚呈示手段)が用いられている。 Incidentally, Patent Document 1 disclosed in the force sense presenting device 51, the glove (force sense presenting means) are used to match the shape of the operator's hand as the master hand. しかしながら、このような力覚呈示方法にあっては、操作者が変わると、手の大きさも変わることが予想され、それにより関節の位置が操作者によってずれる虞があった。 However, in such a force sense presenting method, when the operator changes, is expected to also change the size of the hand, whereby there is a risk that the joint position is shifted by the operator. そのため、グローブ52等のハードウエアの大きさ、および、コントローラ13のソフトウエア設定を操作者毎に調整する必要があり、効率的な作業ができないという課題があった。 Therefore, hardware size of 52 such gloves, and, it is necessary to adjust the software settings of the controller 13 for each operator, there is a problem that it can not work efficiently.

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、操作者が変わっても、ハードウエアおよびソフトウエアの調整を不要とし、操作者に適切な力覚を呈示することのできる遠隔操作装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the circumstances as mentioned above, be varied by the operator, the remote that can be made unnecessary adjustment of hardware and software, to present a suitable force sense to the operator and to provide an operating device.

上記課題を解決するために、本発明にかかる遠隔操作装置は、操作者が操作手段を介して作業手段を遠隔操作する遠隔操作装置であって、前記操作手段に設けられ、操作者に与える刺激を発生する刺激発生手段と、前記作業手段に設けられ、前記作業手段による作業対象に対する荷重を検出する力センサと、前記力センサが検出した荷重に基づき、操作者にフィードバックする刺激強度信号を設定する刺激強度設定手段とを備え、前記刺激発生手段は、前記刺激強度信号に基づいた強度の刺激を発生する遠隔操作装置において、前記操作手段は、操作者の指に夫々装着されると共に前記刺激発生手段を有する複数の操作部を有し、各操作部の動作に連動して前記作業手段が動作すると共に、各操作部が有する刺激発生手段により発生した刺激 In order to solve the above problems, the remote control apparatus according to the present invention, there is provided a remote control apparatus for remotely operating the working means through the operator operating means, provided in the operation unit, providing the operator stimulation a stimulus generating means for generating, provided the working unit, setting a force sensor for detecting a load for work by the working unit, the stimulus intensity signal the force sensor is based on the load detected, fed back to the operator and a stimulation intensity setting unit that, the stimulus generating unit, the remote control device for generating a stimulus intensity based on the stimulus intensity signal, said operating means, the stimulus to the finger of the operator while being respectively fitted a plurality of operation unit having generating means, together with the working means in conjunction with the operation of the operation unit is operated, generated by stimulus generating means for each operating unit has stimulated 、夫々の操作部を装着した指に与えられることに特徴を有する。 , Characterized in that given to wearing the operating portion of the respective fingers.
このように構成することによって、操作者の触覚に対して力覚を刺激として与えることができる。 According to such a constitution, it is possible to provide a force as stimulus to the tactile operator. すなわち操作者の指に前記荷重に応じた強度の刺激を与えるだけで、操作者は刺激の強度により力覚の大きさを擬似的に感じることができる。 That only gives stimulus intensity corresponding to the load on the fingers of the operator, the operator can feel the magnitude of the force in a pseudo manner by the intensity of the stimulus.
このため、操作者の手の大きさや、形状に拘らず、共通の操作手段を用いることができ、操作者が変わっても、操作手段においてはハードウエアおよびソフトウエア設定等の複雑なキャリブレーションを必要としない。 Therefore, and the size of the operator's hand, regardless of the shape, it is possible to use a common operating means, be varied by the operator, a complex calibration of such hardware and software settings on the operation unit do not need. また、比較的単純な構成により操作者に力覚を呈示することができる。 Further, it is possible to present the force sense to the operator with a relatively simple configuration.

また、本発明にかかる遠隔操作装置は、操作者が操作手段を介して作業手段を遠隔操作する遠隔操作装置であって、前記操作手段に設けられ、操作者に与える刺激を発生する刺激発生手段と、前記作業手段に設けられ、前記作業手段による作業対象に対する荷重を検出する力センサと、前記力センサが検出した荷重に基づき、操作者にフィードバックする刺激強度信号を設定する刺激強度設定手段とを備え、前記刺激発生手段は、前記刺激強度信号に基づいた強度の刺激を発生する遠隔操作装置において、前記操作手段は、弾性を有する略ドーム形状の操作部を有し、操作者が前記操作部に荷重を与えることにより生じる該操作部の変形に連動して前記作業手段が動作すると共に、前記刺激発生手段により発生した刺激が、前記操作部を操作 The remote operation device according to the present invention is a remote control device for remotely operating the working means through the operator operating means, provided in said operation means, stimulus generating means for generating a stimulus to be given to the operator When provided in the working unit, and a force sensor for detecting a load for work by the working unit, based on the load the force sensor detects, a stimulation intensity setting means for setting the stimulus intensity signal to be fed back to the operator wherein the stimulus generating means, wherein the remote control device for generating a stimulus intensity based on the stimulus intensity signal, the operation means has an operation unit of a substantially dome-shaped having elasticity, the operator operation with said working means in association with the deformation of the operating portion produced by applying a load to operate parts, the stimulus generated by the stimulus generating unit, operates the operating unit る操作者の手に与えられるようにしてもよい。 That the operator of may be given to the hand.
このように構成することによっても、同様に操作者が変わった際に、一様に操作者に対して力覚を刺激の強度として触覚に呈示することができる。 By such a configuration, when a changed similarly operator, can be presented to the tactile force sense as the intensity of the stimulus to uniformly operator.

また、前記刺激強度設定手段は、操作者に前記作業手段による荷重が過大である旨を警告する刺激を前記刺激発生手段が発生するよう刺激強度信号を設定する警告刺激強度設定モードを有し、前記力センサが検出した荷重が所定の閾値以上である場合に、前記警告刺激強度設定モードとし、設定した一定の前記刺激強度信号を前記刺激発生手段に出力することが望ましい。 Further, the stimulation intensity setting unit includes a warning stimulus intensity setting mode the load by the working medium to the operator to alert to the effect that excessive stimulation of the stimulus generating means for setting the stimulus intensity signal so as to generate, when load the force sensor detects is equal to or greater than the predetermined threshold value, and the warning stimulus intensity setting mode, it is desirable to output a constant of the stimulation intensity signal set to the stimulation generation unit.
このようにすれば、操作者は作業手段による荷重、例えば把持力が過大であることを認識することができるため、操作者は慎重を要する物の取り扱い等において、効率的に作業を行うことが可能となる。 In this way, since the operator can recognize that the load due to the work unit, for example, the gripping force is excessive, the handling of the operator ones tricky, be made to work efficiently It can become.

また、前記刺激強度設定手段は、前記作業手段による荷重が許容範囲である場合の通常刺激強度設定モードをさらに有し、前記通常刺激強度設定モードにおいては、前記警告刺激強度設定モード時よりも低い一定強度の刺激強度信号を設定し、前記刺激発生手段に出力することが望ましい。 Further, the stimulation intensity setting unit, said working unit further comprises a normal stimulus intensity setting mode when the load is acceptable by, in the normal stimulation intensity setting mode is lower than the warning stimulus intensity setting mode set the stimulation intensity signal having a constant strength, it is desirable to output to the stimulation generation unit.
このようにすれば、2つの刺激強度に大別されるため、操作者は、作業手段による荷重、例えば把持力が過大か否かを容易に知覚することができる。 By this way, because it is roughly divided into two stimulus intensity, the operator can easily perceive the load, for example gripping force or excessive or not by the operator means.
あるいは、前記刺激強度設定手段は、前記作業手段による荷重が許容範囲である場合の通常刺激強度設定モードをさらに有し、前記通常刺激強度設定モードにおいては、前記力センサが検出した荷重に比例した強度の刺激強度信号を設定し、前記刺激発生手段に出力するようにしてもよい。 Alternatively, the stimulus intensity setting means further includes a normal stimulus intensity setting mode when the load by the working medium is acceptable, in the normal stimulation intensity setting mode, proportional to load the force sensor detects set the stimulation intensity signal strength, it may be output to the stimulation generation unit.
このようにすれば、例えば把持力に応じた強度の刺激を力覚として操作者の触覚に与えることができる。 In this way, it is possible to provide for example the tactile operator stimulation intensity corresponding to the gripping force as the force.

また、前記刺激発生手段は、低周波振動を発生する手段、熱を発生する手段、気体または液体による圧力を発生する手段のいずれか、あるいは、気体または液体による圧力を発生する手段と熱を発生する手段であることが望ましい。 Also, the stimulus generating means, means for generating a low-frequency vibration, means for generating heat, any means for generating a pressure by gas or liquid, or generating means and heat generated pressure by the gas or liquid it is preferable that the means for.

本発明によれば、操作者が変わっても、ハードウエアおよびソフトウエアの調整を不要とし、操作者に適切な力覚を呈示することのできる遠隔操作装置を提供することができる。 According to the present invention, it is varied by the operator, and eliminates the need for hardware and software adjustments, it is possible to provide a remote control device capable of presenting an appropriate force to the operator.
また、操作者の指に、特に指先に対して刺激を力覚として与えるため、感覚が敏感な箇所に対して与えることになり、より効果的な力覚の呈示が可能となる。 Also, the fingers of the operator, in particular to provide a stimulus as force against fingertip sensation will be given to the sensitive portion, thereby enabling more effective haptic presentation.

以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本発明に係る遠隔操作装置の一実施形態であるマスタ・スレーブハンド装置の全体構成を示す概略図である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a master-slave hand device which is an embodiment of a remote control device according to the present invention. 図1に示すように、マスタ・スレーブハンド装置1は、遠隔操作による把持対象Bを把持する作業手段であるスレーブハンド2と、操作者Mの手に装着された操作手段であるマスタハンド3と、それらハンドの制御を行うコントローラ4とで構成される。 As shown in FIG. 1, a master-slave hand device 1 includes a slave hand 2 is a work unit to grip the gripping target B by remote control, the master hand 3 is an operation means mounted on the operator's hand M , and a controller 4 for controlling their hand.

前記スレーブハンド2は、ハンド本体6と、ハンド本体6の指の先端部に夫々取り付けられた力センサ7と、ハンド本体6の油圧を制御する油圧バルブ5とで構成される。 The slave hand 2 is comprised of a hand body 6, a force sensor 7 attached respectively to the tip portions of the fingers of the hand body 6, the hydraulic valve 5 which controls the hydraulic pressure of the hand body 6. なお、図示しないが、ハンド本体6に油を供給する油圧ポンプが設けられ、前記油圧ポンプとハンド本体6との間の油供給路中に前記油圧バルブ6が設けられている。 Although not shown, the hydraulic pump is provided for supplying oil to the hand body 6, the hydraulic valve 6 is provided in the oil supply path between the hydraulic pump and the hand body 6.
ハンド本体6は、関節部6aを介して指部6bが油圧により回動自在に構成されており、前記油圧バルブ5の油圧制御により、把持対象Bに対する荷重が決定される。 Hand body 6, finger portion 6b through the joint portion 6a is configured rotatably by a hydraulic, the hydraulic control of the hydraulic valve 5, the load against gripping target B are determined. また、力センサ7は、把持対象Bを把持した際の荷重を把持力(例えばN(ニュートン)単位)として出力するようになされている。 Further, the force sensor 7 is adapted to output a load upon gripping the gripping target B as gripping force (e.g. N (Newtons) units).

また、前記マスタハンド3は、操作者Mの各指に装着する操作部としての指グローブ8と、各指グローブ8内において、操作者Mの指に密着するよう設けられた刺激発生手段9とで構成される。 Further, the master hand 3, a finger glove 8 as an operating unit to be mounted on each finger of the operator M, in each finger glove 8, the stimulus generating unit 9 provided so as to contact the fingers of the operator M in constructed. 前記指グローブ8は、操作者Mの指に装着された状態で、操作者Mが指を動かすことによって、夫々の動きベクトルの情報を出力するようになされている。 The finger glove 8, in a state of being mounted on the finger of the operator M, by the operator M moves a finger, and then outputs the information of the motion vector of each.

また、コントローラ4は、スレーブハンド2の油圧バルブ5の動作制御を行う油圧バルブ制御量算出手段10と、マスタハンド3の刺激発生手段9の刺激強度を設定する刺激強度設定手段11を有している。 Further, the controller 4 includes a hydraulic valve controlled variable calculation unit 10 for controlling the operation of the hydraulic valve 5 of the slave hand 2, the stimulation intensity setting unit 11 for setting the stimulation intensity of the stimulation generating unit 9 of the master hand 3 there. 前記油圧バルブ制御量算出手段10は、指グローブ8が出力したベクトル量に基づき油圧バルブ5の制御を行うようになされ、また、前記刺激強度設定手段11は、力センサ7が出力した把持力に基づき刺激発生手段9が発生する刺激の強度を設定するようになされている。 The hydraulic valve control amount calculating means 10 is adapted to perform control of the hydraulic valve 5 based on the vector quantity finger glove 8 is output, also the stimulation intensity setting unit 11, the gripping force the force sensor 7 is output stimulation unit 9 based have been made to set the intensity of the stimuli generated.

前記したように、刺激強度設定手段11は、力センサ7が出力した把持力に基づき、刺激強度を設定する。 As described above, the stimulation intensity setting unit 11, based on the gripping force the force sensor 7 is output to set the stimulation intensity. 図2に、力センサ7の出力信号である把持力と、刺激強度設定手段11が設定する刺激強度との関係の一例をグラフに示す。 Figure 2 shows a gripping force which is the output signal of the force sensor 7, an example of the relationship between stimulus intensity stimulation intensity setting unit 11 sets the graph.
図2の横軸に示すように、把持力が閾値Tに達するまで(許容把持力)は、刺激強度設定手段11による刺激強度信号は把持力に比例してリニアに設定され、スレーブハンド2が把持する把持力に応じた強度の刺激を操作者Mの指に与えるようになされている。 As shown in the horizontal axis in FIG. 2, until the gripping force reaches a threshold value T (allowable gripping force), stimulation intensity signal by the stimulation intensity setting unit 11 is set to linear in proportion to the holding force, the slave hand 2 It has been made to provide stimulus intensity corresponding to the gripping force for gripping the finger of the operator M. すなわち、安全に作業を行うことができる通常時においては、把持力と刺激強度との間に、この関係が成立するようになされる(通常刺激強度設定モード)。 That is, in the normal state where the work can be performed safely, between the gripping force and stimulus intensity, the relationship is made to stand (usually stimulation intensity setting mode).

一方、把持力が閾値T以上である場合(危険把持力)には、刺激強度設定手段11による刺激強度信号の設定は、刺激発生手段9において、操作者Mに反射反応が出る程度の一定の高強度刺激を発生するようになされる(警告刺激強度設定モード)。 On the other hand, if the gripping force is greater than or equal to the threshold T (dangerous gripping force), the stimulation intensity signal by stimulation intensity setting unit 11 sets, in the stimulus generating means 9, the operator M reflex response are certain extent leaving It is adapted to generate high intensity stimulation (warning stimulation intensity setting mode). すなわち、スレーブハンド2の把持力が許容把持力の間は、作業を普通に行うことができるが、把持力が危険把持力のときには、操作者Mにスレーブハンド2による把持力が過大である旨を警告するよう、刺激発生手段9から高強度の刺激を操作者Mに与えるようになされている。 That is, that during the gripping force is allowed gripping force of the slave hand 2, can be to work normally, when the gripping force is the danger gripping force, the gripping force by the slave hand 2 to the operator M is excessive to warn, it has been made to provide stimulation of high intensity to the operator M from the stimulus generating unit 9. なお、危険把持力のみを注意する必要がある場合等には、図3に示すように、許容把持力の間において、設定する刺激強度信号を前記警告刺激強度設定モード時よりも低い一定強度の設定としてもよい。 Note that like if it is necessary to pay attention only dangerous gripping force, as shown in FIG. 3, the allowable between the gripping force, the lower constant intensity than the warning stimulus intensity setting mode the stimulation intensity signal for setting it may be used as the setting.

なお、刺激発生手段9としては、電気による低周波振動発生手段、ヒータ等の熱を発生する手段、気体または液体による圧力発生手段、または、それらを組み合わせた手段であることが望ましい。 As the stimulus generating unit 9, low-frequency vibration generating means by electric means for generating heat such as a heater, a pressure generating means by the gas or liquid, or it is desirable that the means for combining them.

続いて、全体動作の説明をする。 Next, a description will be given of the overall operation. 操作者Mが、前記構成のマスタ・スレーブハンド装置1を用いて把持対象Bをスレーブハンド2によって把持する際には、マスタハンド3を指に装着し、指を動かすことによって把持する動作を行う。 Operator M, when gripping the gripping target B by the slave hand 2 using the master-slave hand device 1 of the configuration, the master hand 3 is attached to the finger, an operation for gripping by moving the finger . これにより、指グローブ8から動きベクトル量が油圧バルブ制御量算出手段10に出力される。 Thus, the motion vector quantity is output to the hydraulic valve controlled variable calculation means 10 from the finger glove 8. 油圧バルブ制御量算出手段10では、前記ベクトル量に基づき油圧バルブ5の制御を行ない、油圧バルブ5の動作によってスレーブハンド2が指部6bを動かし、把持対象Bを把持するよう動作する。 The hydraulic valve control amount calculating section 10 performs the control of the hydraulic valve 5 on the basis of the vector amount, slave hand 2 moves the finger portions 6b by the operation of the hydraulic valve 5 operates to grip the gripping target B.

一方、指部6bの先端に設けられた力センサ7は、把持対象Bと接触する際に把持力を検出し、検出した把持力を刺激強度設定手段11に出力する。 On the other hand, the force sensor 7 provided on the tip of the finger portion 6b detects the gripping force upon contact with the gripping target B, and outputs the detected gripping force to the stimulation intensity setting unit 11. 刺激強度設定手段11では、受け取った把持力に基づき、マスタハンド3にフィードバックする刺激強度を設定し、設定した刺激強度信号をマスタハンド3の刺激発生手段9に出力する。 In stimulation intensity setting unit 11, based on the received clamping force to set the stimulation intensity to be fed back to the master hand 3, and outputs a stimulus intensity signal set to the stimulus generating unit 9 of the master hand 3.
刺激発生手段9では、受け取った刺激強度信号に基づいた刺激を発生する。 The stimulation unit 9 generates a stimulus based on the stimulus intensity signal received. これにより、操作者Mは、刺激発生手段9により発生した刺激を触覚で感じ、刺激の強度を力覚の大きさとして感じる。 Accordingly, the operator M can feel tactile stimulation generated by the stimulation generation unit 9, feel stimulus intensity as the magnitude of the force.

以上説明した一実施の形態によれば、操作者によるマスタハンド3の操作は指先端における指グローブ8の動作により行われ、また、操作者に擬似的に力覚を刺激として触覚に伝える刺激発生手段は指グローブ8内に設けられる。 According to an embodiment described above, the operation of the master hand 3 by the operator is performed by the operation of a finger glove 8 in the finger tip, also as a stimulus generating tell tactile a pseudo force sense to the operator as a stimulus means is provided in the finger glove 8. このため、操作者が変わっても、指先端への指グローブ8の取り付けのみで対応でき、ハードウエアおよびソフトウエアの調整を不要とすることができる。 Therefore, they change operator only can accommodate the mounting of a finger glove 8 to finger tip, it can be made unnecessary hardware and software adjustments.
また、スレーブハンドによる把持力が危険把持力に達すると、高強度の刺激が操作者に呈示されるため、即座に操作者は警告として認識することができる。 Further, when the gripping force by the slave hand reaches a critical grip force, since the stimulation of high intensity is presented to the operator, immediately operator can be recognized as a warning. これにより、操作者は慎重を要する物の取り扱い等において、効率的に作業を行うことが可能となる。 Thus, the operator in handling of those tricky, it is possible to work efficiently.
なお、前記実施の形態における図1、図4においては、スレーブハンド2およびマスタハンド3における指の数は片手で夫々2本を一例として図示したが、これに限らず、例えば、片手で5本の指に対応するよう指グローブ8および指部6bを構成してもよい。 Incidentally, FIG. 1 in the embodiment, in FIG. 4, the number of fingers in the slave hand 2 and the master hand 3 is illustrated as an example respectively two with one hand, not limited to this, for example, five in one hand finger glove 8 and finger 6b to correspond to the finger may be configured.

また、前記した一実施の形態においては、マスタハンド3の構成を、指グローブ8と刺激発生手段9による構成としたが、これに限らず、例えば図4に示すように弾性を有するドーム形状の操作部であるエアチャンバ12と、これに接続された刺激発生手段13とで構成してもよい。 Further, in the embodiment described above, the configuration of the master hand 3 has a finger glove 8 configured by stimulus generating means 9 is not limited thereto, for example, a dome-shaped having elasticity as shown in FIG. 4 an air chamber 12 is an operation unit may be constituted by the stimulation units 13 connected thereto. この場合、エアチャンバ12の上に操作者Mの手が載せられ、操作者Mが把持する動作を行うことにより、エアチャンバ12が変形する。 In this case, the operator's hand M is placed on the air chamber 12, by performing an operation of the operator M grasps the air chamber 12 is deformed. このとき、エアチャンバ12の変形がベクトル量の情報として油圧バルブ制御量算出手段10に出力される。 In this case, deformation of the air chamber 12 is output to the hydraulic valve control amount calculating section 10 as the information of the vector quantity.

また、刺激発生手段13は、刺激強度をエアチャンバ12の硬さに変換することによって、操作者Mに刺激強度を呈示するようになされている。 Further, stimulation units 13, by converting the stimulation intensity to the hardness of the air chamber 12 is adapted to present the stimulation intensity to the operator M. なお、このとき、力センサ7が検出した把持力が危険把持力である場合には、エアチャンバ12の硬さを変形が困難となる程度にまで硬化させるように構成してもよい。 At this time, when the gripping force the force sensor 7 is detected by a dangerous gripping force may be configured to cure to such an extent that deformation of the hardness of the air chamber 12 becomes difficult. あるいは、刺激発生手段13にヒータ(図示せず)を備え、刺激強度をエアチャンバ12の硬さに変換すると共に、刺激強度を熱に変換するようにしてもよい。 Alternatively, a heater (not shown) to the stimulation generation unit 13 converts the stimulation intensity to the hardness of the air chamber 12, the stimulus intensity may be converted into heat.

なお、前記の実施形態においては、作業対象を把持する作業について例を示したが、これに限らず、本発明の遠隔操作装置は、作業手段が作業対象を押す作業、あるいは引く作業においても適用することができる。 Incidentally, application in the embodiment of the showed example the task of gripping the work object is not limited to this, the remote operation apparatus of the present invention, even in work the work means work pressing the work object, or draw can do.

本発明は、例えば、物体を把持するスレーブハンドを遠隔操作により操作するマスタ・スレーブハンド装置に好適に用いることができる。 The present invention is, for example, can be suitably used slave hand that grips the object to the master-slave hand device operating by remote control.

図1は、本発明に係る遠隔操作装置の一実施形態であるマスタ・スレーブハンド装置の全体構成を示す概略図である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a master-slave hand device which is an embodiment of a remote control device according to the present invention. 図2は、図1のマスタ・スレーブハンド装置の力センサの出力信号と刺激強度との関係の一例を示すグラフである。 Figure 2 is a graph showing an example of a relationship between the output signal and the stimulation intensity of the force sensor of the master-slave hand device of FIG. 図3は、図1のマスタ・スレーブハンド装置の力センサの出力信号と刺激強度との関係の別の一例を示すグラフである。 Figure 3 is a graph showing another example of a relationship between the output signal and the stimulation intensity of the force sensor of the master-slave hand device of FIG. 図4は、本発明に係る遠隔操作装置の他の実施形態であるマスタ・スレーブハンド装置の全体構成を示す概略図である。 Figure 4 is a schematic diagram showing the overall configuration of a master-slave hand device which is another embodiment of a remote control device according to the present invention. 図5は、従来の力覚呈示装置の全体概略図である。 Figure 5 is an overall schematic view of a conventional force sense presenting device.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 マスタ・スレーブハンド装置 2 スレーブハンド 3 マスタハンド 4 コントローラ 5 油圧バルブ 7 力センサ 9 刺激発生手段 10 油圧バルブ制御量算出手段 11 刺激強度設定手段 1 master-slave hand device 2 slave hand 3 master hand 4 controller 5 hydraulic valve 7 force sensor 9 stimulation units 10 hydraulic valve control amount calculating section 11 stimulation intensity setting means

Claims (9)

  1. 操作者が操作手段を介して作業手段を遠隔操作する遠隔操作装置であって、 Operator A remote control apparatus for remotely operating the working means through the operating means,
    前記操作手段に設けられ、操作者に与える刺激を発生する刺激発生手段と、前記作業手段に設けられ、前記作業手段による作業対象に対する荷重を検出する力センサと、前記力センサが検出した荷重に基づき、操作者にフィードバックする刺激強度信号を設定する刺激強度設定手段とを備え、前記刺激発生手段は、前記刺激強度信号に基づいた強度の刺激を発生する遠隔操作装置において、 Provided in the operation unit, the stimulus generating means for generating a stimulus to be given to the operator, is provided in the working unit, and a force sensor for detecting a load for work by the working unit, to load the force sensor detects based, and a stimulation intensity setting means for setting the stimulus intensity signal to be fed back to the operator, the stimulus generating unit, the remote control device for generating a stimulus intensity based on the stimulus intensity signal,
    前記操作手段は、操作者の指に夫々装着されると共に前記刺激発生手段を有する複数の操作部を有し、 It said operating means includes a plurality of operation portions with the stimulus generating means together are respectively mounted on the finger of the operator,
    各操作部の動作に連動して前記作業手段が動作すると共に、各操作部が有する刺激発生手段により発生した刺激が、夫々の操作部を装着した指に与えられることを特徴とする遠隔操作装置。 Together with the working means in conjunction with the operation of the operation unit is operated, stimulation generated by the stimulation generating means each operating unit has the remote control device, characterized in that given to wearing the operating portion of the respective fingers .
  2. 操作者が操作手段を介して作業手段を遠隔操作する遠隔操作装置であって、 Operator A remote control apparatus for remotely operating the working means through the operating means,
    前記操作手段に設けられ、操作者に与える刺激を発生する刺激発生手段と、前記作業手段に設けられ、前記作業手段による作業対象に対する荷重を検出する力センサと、前記力センサが検出した荷重に基づき、操作者にフィードバックする刺激強度信号を設定する刺激強度設定手段とを備え、前記刺激発生手段は、前記刺激強度信号に基づいた強度の刺激を発生する遠隔操作装置において、 Provided in the operation unit, the stimulus generating means for generating a stimulus to be given to the operator, is provided in the working unit, and a force sensor for detecting a load for work by the working unit, to load the force sensor detects based, and a stimulation intensity setting means for setting the stimulus intensity signal to be fed back to the operator, the stimulus generating unit, the remote control device for generating a stimulus intensity based on the stimulus intensity signal,
    前記操作手段は、弾性を有する略ドーム形状の操作部を有し、 The operation means has an operation unit of a substantially dome-shaped having elasticity,
    操作者が前記操作部に荷重を与えることにより生じる該操作部の変形に連動して前記作業手段が動作すると共に、前記刺激発生手段により発生した刺激が、前記操作部を操作する操作者の手に与えられることを特徴とする遠隔操作装置。 With the operator the work unit in association with the deformation of the operating portion produced by applying a load to the operating portion is operated, said generated by stimulus generating means stimulus, the operator's hand operating the operating unit remote control device, characterized in that given.
  3. 前記刺激強度設定手段は、前記作業手段による荷重が過大である旨を操作者に警告する刺激を前記刺激発生手段が発生するよう刺激強度信号を設定する警告刺激強度設定モードを有し、 The stimulation intensity setting unit includes a warning stimulus intensity setting mode load by the working means set the stimulation intensity signal to said stimulus generating means for warning stimulus to the operator to the effect that excessive occurs,
    前記力センサが検出した荷重が所定の閾値以上である場合に、前記警告刺激強度設定モードとし、設定した一定の前記刺激強度信号を前記刺激発生手段に出力することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかの請求項に記載された遠隔操作装置。 When load the force sensor detects is equal to or greater than the predetermined threshold value, said the warning stimulus intensity setting mode, according to claim 1, characterized in that outputs a constant of the stimulation intensity signal set to the stimulation generation unit or remote control device according to any one of claims 2.
  4. 前記刺激強度設定手段は、前記作業手段による荷重が許容範囲である場合の通常刺激強度設定モードをさらに有し、 The stimulation intensity setting means further includes a normal stimulus intensity setting mode when the load by the working medium is acceptable,
    前記通常刺激強度設定モードにおいては、前記警告刺激強度設定モード時よりも低い一定強度の刺激強度信号を設定し、前記刺激発生手段に出力することを特徴とする請求項3に記載された遠隔操作装置。 In the normal stimulation intensity setting mode, the warning stimulus intensity setting mode to set the stimulation intensity signal constant low intensity than, remote control according to claim 3, characterized in that the output to the stimulation generation unit apparatus.
  5. 前記刺激強度設定手段は、前記作業手段による荷重が許容範囲である場合の通常刺激強度設定モードをさらに有し、 The stimulation intensity setting means further includes a normal stimulus intensity setting mode when the load by the working medium is acceptable,
    前記通常刺激強度設定モードにおいては、前記力センサが検出した荷重に比例した強度の刺激強度信号を設定し、前記刺激発生手段に出力することを特徴とする請求項3に記載された遠隔操作装置。 Wherein in the normal stimulation intensity setting mode, wherein the force sensor is set the stimulation intensity signal intensity proportional to the load detected, the remote operation device according to claim 3, characterized in that the output to the stimulation generation unit .
  6. 前記刺激発生手段は、低周波振動を発生する手段であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかの請求項に記載された遠隔操作装置。 The stimulus generating means, remote control device according to any one of claims 1 to claim 5, characterized in that a means for generating a low-frequency vibration.
  7. 前記刺激発生手段は、熱を発生する手段であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかの請求項に記載された遠隔操作装置。 The stimulus generating means, remote control device according to any one of claims 1 to claim 5, characterized in that a means for generating heat.
  8. 前記刺激発生手段は、気体または液体による圧力を発生する手段であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかの請求項に記載された遠隔操作装置。 The stimulus generating means, remote control device according to any one of claims 1 to claim 5, characterized in that a means for generating a pressure by gas or liquid.
  9. 前記刺激発生手段は、気体または液体による圧力を発生する手段と熱を発生する手段であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかの請求項に記載された遠隔操作装置。 The stimulus generating means, remote control device according to any one of claims 1 to claim 5, characterized in that a means for generating means and heat generated pressure by the gas or liquid.
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