JP3316462B2 - 重量体感装置 - Google Patents
重量体感装置Info
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- JP3316462B2 JP3316462B2 JP37157698A JP37157698A JP3316462B2 JP 3316462 B2 JP3316462 B2 JP 3316462B2 JP 37157698 A JP37157698 A JP 37157698A JP 37157698 A JP37157698 A JP 37157698A JP 3316462 B2 JP3316462 B2 JP 3316462B2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の重量を体感
することができるようにした重量体感装置に関する。
することができるようにした重量体感装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】重量体感装置は、たとえば従来からの製
品と、試作品との重量の相違を、設計者の感覚として判
りやすく、したがって従来からの製品の修正などを行い
やすくなり、これによってさらに設計を行う作業の効率
化を図ることができるようにするために、必要になる。
従来から、コンピュータによる３次元設計装置である３
ＤＣＡＤ（3 Dimension Computer Aided Design）の技
術が進歩しており、設計から試作までの工程を３ＤＣＡ
Ｄ、ラピッドプロトタイピングを用いて効率のよい製品
開発を行う状況となっている。３次元設計装置を用いる
ことによって、コンピュータ上で設計したものを立体視
表示させることにより、設計したものがどんな形になる
かが判り、さらにこの３次元設計装置によって作成され
た物体の３次元形状データを用いて試作品を自動的に製
造することができ、これによってその物体の形状につい
ての実物の確認が可能となっている。しかし試作品の重
量は材質を決めることで、計算上、測定できるが、人が
その重量を体感できるものではない。
品と、試作品との重量の相違を、設計者の感覚として判
りやすく、したがって従来からの製品の修正などを行い
やすくなり、これによってさらに設計を行う作業の効率
化を図ることができるようにするために、必要になる。
従来から、コンピュータによる３次元設計装置である３
ＤＣＡＤ（3 Dimension Computer Aided Design）の技
術が進歩しており、設計から試作までの工程を３ＤＣＡ
Ｄ、ラピッドプロトタイピングを用いて効率のよい製品
開発を行う状況となっている。３次元設計装置を用いる
ことによって、コンピュータ上で設計したものを立体視
表示させることにより、設計したものがどんな形になる
かが判り、さらにこの３次元設計装置によって作成され
た物体の３次元形状データを用いて試作品を自動的に製
造することができ、これによってその物体の形状につい
ての実物の確認が可能となっている。しかし試作品の重
量は材質を決めることで、計算上、測定できるが、人が
その重量を体感できるものではない。
【０００３】典型的な先行技術は、特開平９−１１４３
６０に開示された仮想物体の操作に応じた反力を発生す
る装置を開示する。この装置は、小形ディスプレイおよ
びマニピュレータを含む。マニピュレータは、能動回転
軸を３つ含む。能動回転軸は、超音波モータから成り、
これによって、反力を発生する。仮想物体に対し操作を
施す際には、小形ディスプレイに仮想物体を映し出す。
小形ディスプレイを、回転させたり平行移動させたりす
る。このような小形ディスプレイの平行移動や回転に応
じて、小形ディスプレイに表示された仮想物体が回転ま
たは移動する。以上のようにすることで、簡単な構成
（すなわち構造・機構）で、反力を発生することがで
き、仮想物体に対して、操作を施す操作者は、あたかも
実際に物体を持っているかのような重量を感じることが
できる。
６０に開示された仮想物体の操作に応じた反力を発生す
る装置を開示する。この装置は、小形ディスプレイおよ
びマニピュレータを含む。マニピュレータは、能動回転
軸を３つ含む。能動回転軸は、超音波モータから成り、
これによって、反力を発生する。仮想物体に対し操作を
施す際には、小形ディスプレイに仮想物体を映し出す。
小形ディスプレイを、回転させたり平行移動させたりす
る。このような小形ディスプレイの平行移動や回転に応
じて、小形ディスプレイに表示された仮想物体が回転ま
たは移動する。以上のようにすることで、簡単な構成
（すなわち構造・機構）で、反力を発生することがで
き、仮想物体に対して、操作を施す操作者は、あたかも
実際に物体を持っているかのような重量を感じることが
できる。
【０００４】この先行技術では、３ＤＣＡＤと、反力発
生装置との連携が実現されておらず、また仮想物体の操
作に対して反力を発生するものであるが、物体の材質な
どに依存して力を発生するものではなく、さらに試作品
の設計を補助するための働きは存在しない。
生装置との連携が実現されておらず、また仮想物体の操
作に対して反力を発生するものであるが、物体の材質な
どに依存して力を発生するものではなく、さらに試作品
の設計を補助するための働きは存在しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、試作
品などの材質に対応した重量を、人が体感することがで
きるようにした重量体感装置を提供することである。
品などの材質に対応した重量を、人が体感することがで
きるようにした重量体感装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）３次元
の第１物体の形状をストアするメモリと、 （ｂ）メモリにストアされた形状を読出して、第１物体
の体積を演算し、この体積によって第１物体の重量Ｍ１
・ｇを演算する手段と、 （ｃ）重量体感用第２物体と、 （ｄ）力発生装置であって、第２物体が固定される支持
手段を有し、第２物体と支持手段とによって体感用組立
体を構成し、重量演算手段の出力に応答し、体感用組立
体に、第２物体の重量をＭ２・ｇとし、支持手段の重量
をＭ３・ｇとするとき、重量（Ｍ１・ｇ−Ｍ２・ｇ−Ｍ
３・ｇ）に等しい鉛直方向の力を与える力発生手段とを
有する力発生装置とを含むことを特徴とする重量体感装
置である。
の第１物体の形状をストアするメモリと、 （ｂ）メモリにストアされた形状を読出して、第１物体
の体積を演算し、この体積によって第１物体の重量Ｍ１
・ｇを演算する手段と、 （ｃ）重量体感用第２物体と、 （ｄ）力発生装置であって、第２物体が固定される支持
手段を有し、第２物体と支持手段とによって体感用組立
体を構成し、重量演算手段の出力に応答し、体感用組立
体に、第２物体の重量をＭ２・ｇとし、支持手段の重量
をＭ３・ｇとするとき、重量（Ｍ１・ｇ−Ｍ２・ｇ−Ｍ
３・ｇ）に等しい鉛直方向の力を与える力発生手段とを
有する力発生装置とを含むことを特徴とする重量体感装
置である。
【０００７】本発明に従えば、メモリには第１物体の３
次元形状がストアされており、これによってその第１物
体の体積を演算することができ、第１物体を構成する材
料の比重を用いて、第１物体の重量Ｍ１・ｇを演算する
ことができる。第２物体は、人体に装着し、もしくは接
触するためのもの物体であってもよく、たとえば靴のよ
うに人体の足に装着する物体であってもよく、または手
で把んで接触するための物体であってもよく、または人
体に装着したり接触する物体以外であってもよい。力発
生装置は、第１物体の重量Ｍ１・ｇを、第２物体に鉛直
方向に与える。こうして第２物体に、重力を鉛直方向に
発生されることができ、第１物体の重量を体感すること
ができる。
次元形状がストアされており、これによってその第１物
体の体積を演算することができ、第１物体を構成する材
料の比重を用いて、第１物体の重量Ｍ１・ｇを演算する
ことができる。第２物体は、人体に装着し、もしくは接
触するためのもの物体であってもよく、たとえば靴のよ
うに人体の足に装着する物体であってもよく、または手
で把んで接触するための物体であってもよく、または人
体に装着したり接触する物体以外であってもよい。力発
生装置は、第１物体の重量Ｍ１・ｇを、第２物体に鉛直
方向に与える。こうして第２物体に、重力を鉛直方向に
発生されることができ、第１物体の重量を体感すること
ができる。
【０００８】
【０００９】本発明に従えば、第２物体を支持手段に固
定して体感用組立体を構成し、力発生手段は、たとえば
複数軸ロボットであってもよく、体感用組立体に重力を
作用させ、その重力は、第１物体の重量Ｍ１・ｇから、
第２物体および支持手段の重量Ｍ２・ｇ，Ｍ３・ｇを減
算した値である。こうして操作者は、第２物体を装着
し、または接触することによって、第１物体の重量Ｍ１
・ｇを体感することができる。
定して体感用組立体を構成し、力発生手段は、たとえば
複数軸ロボットであってもよく、体感用組立体に重力を
作用させ、その重力は、第１物体の重量Ｍ１・ｇから、
第２物体および支持手段の重量Ｍ２・ｇ，Ｍ３・ｇを減
算した値である。こうして操作者は、第２物体を装着
し、または接触することによって、第１物体の重量Ｍ１
・ｇを体感することができる。
【００１０】また本発明は、力発生装置は、第２物体に
人体が接触したことを検出するセンサをさらに有し、力
発生手段は、センサの出力に応答して体感用組立体に力
を与えることを特徴とする。
人体が接触したことを検出するセンサをさらに有し、力
発生手段は、センサの出力に応答して体感用組立体に力
を与えることを特徴とする。
【００１１】本発明に従えば、第２物体に人体が接触し
たことをセンサによって検出し、体感用組立体に力が与
えられ、したがって第１物体の重量を、さらに現実感を
伴って、体感することができる。センサは、たとえば人
の手が接触したことを検出する構成であってもよく、ま
たは操作者の手などによる力が作用したとき、その力を
検出する構成であってもよく、さらに操作者が第２物体
に力を与えたとき、その変位を検出する構成を有しても
よく、さらに第２物体付近をテレビカメラによって撮像
し、手の指などが第２物体に、またはセンサに直接に、
接触したことを検出するように構成してもよい。
たことをセンサによって検出し、体感用組立体に力が与
えられ、したがって第１物体の重量を、さらに現実感を
伴って、体感することができる。センサは、たとえば人
の手が接触したことを検出する構成であってもよく、ま
たは操作者の手などによる力が作用したとき、その力を
検出する構成であってもよく、さらに操作者が第２物体
に力を与えたとき、その変位を検出する構成を有しても
よく、さらに第２物体付近をテレビカメラによって撮像
し、手の指などが第２物体に、またはセンサに直接に、
接触したことを検出するように構成してもよい。
【００１２】本発明の実施の他の形態では、図８に関連
して後述されるように２次元表示面に操作領域３０を設
定し、その表示面上に配置された透明な操作スイッチを
操作することによって、力発生手段が力を発生するよう
に構成されてもよい。
して後述されるように２次元表示面に操作領域３０を設
定し、その表示面上に配置された透明な操作スイッチを
操作することによって、力発生手段が力を発生するよう
に構成されてもよい。
【００１３】また本発明は、３次元の第１物体の形状を
ストアするメモリと、メモリにストアされた形状を読出
して、第１物体の体積を演算し、この体積によって第１
物体の重量Ｍ１・ｇを演算する手段と、重量体感用第２
物体と、複数軸を有し、手首端を有するロボットと、第
２物体が固定される支持手段であって、第２物体ととも
に体感用組立体を構成する支持手段と、体感用組立体と
手首端との間に介在され、複数軸の外力を検出する力セ
ンサと、重量演算手段と力センサとの出力に応答し、第
２物体に、前記重量Ｍ１・ｇに等しい鉛直方向の力と、
検出された外力ｆの方向に、その外力と等しい力を与え
るように、ロボットの各軸を駆動する駆動制御手段とを
含むことを特徴とする重量体感装置である。
ストアするメモリと、メモリにストアされた形状を読出
して、第１物体の体積を演算し、この体積によって第１
物体の重量Ｍ１・ｇを演算する手段と、重量体感用第２
物体と、複数軸を有し、手首端を有するロボットと、第
２物体が固定される支持手段であって、第２物体ととも
に体感用組立体を構成する支持手段と、体感用組立体と
手首端との間に介在され、複数軸の外力を検出する力セ
ンサと、重量演算手段と力センサとの出力に応答し、第
２物体に、前記重量Ｍ１・ｇに等しい鉛直方向の力と、
検出された外力ｆの方向に、その外力と等しい力を与え
るように、ロボットの各軸を駆動する駆動制御手段とを
含むことを特徴とする重量体感装置である。
【００１４】本発明に従えば、たとえばロボットである
マニピュレータの手首端に、力センサを取付け、このセ
ンサには、体感用組立体の支持手段を取付ける。支持手
段には、第２物体が固定され、操作者は、この第２物体
を人体に装着し、または接触して、第１物体の慣性を体
感することができる。第２物体に、たとえば人の手が接
触したとき、その力が力センサによって検出され、この
力に対応したモーメントが、ロボットによって発生され
る。このようにして、いかにも手に第１物体を持ったよ
うな感覚を与えることができる。ロボットの複数軸と、
力センサが検出する複数軸とは、たとえば６軸であって
等しい値であってもよいけれども、異なった軸数であっ
てもよい。
マニピュレータの手首端に、力センサを取付け、このセ
ンサには、体感用組立体の支持手段を取付ける。支持手
段には、第２物体が固定され、操作者は、この第２物体
を人体に装着し、または接触して、第１物体の慣性を体
感することができる。第２物体に、たとえば人の手が接
触したとき、その力が力センサによって検出され、この
力に対応したモーメントが、ロボットによって発生され
る。このようにして、いかにも手に第１物体を持ったよ
うな感覚を与えることができる。ロボットの複数軸と、
力センサが検出する複数軸とは、たとえば６軸であって
等しい値であってもよいけれども、異なった軸数であっ
てもよい。
【００１５】また本発明は、支持手段の重心と、第２物
体の重心とは、ほぼ一致することを特徴とする。
体の重心とは、ほぼ一致することを特徴とする。
【００１６】本発明に従えば、体感用組立体を構成する
支持体の重心と、第２物体の重心とをほぼ一致させ、こ
れによって操作者が第２物体を人体に装着しまたは手で
把むなどして接触したときに操作者に与える慣性を発生
して、操作者が第１物体を操作した感覚にさらに一層類
似した感覚を与えることができるようになる。
支持体の重心と、第２物体の重心とをほぼ一致させ、こ
れによって操作者が第２物体を人体に装着しまたは手で
把むなどして接触したときに操作者に与える慣性を発生
して、操作者が第１物体を操作した感覚にさらに一層類
似した感覚を与えることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示すブロック図である。３ＤＣＡＤなどの
コンピュータによる３次元設計装置１によって、たとえ
ば靴などの製品である第１物体の３次元形状が、表示手
段２に、立体視画像３で表示される。表示手段２は、液
晶または陰極線管などによって実現され、２次元表示面
４を有する。画像３によって表示される第１物体の設計
が終了した後、その第１物体の重量Ｍ１・ｇを演算して
求め、本発明に従って、その重量Ｍ１・ｇを体感する。
重量の体感のために、複数軸（たとえば６軸）のロボッ
ト５が用いられる。ロボット５は、コントローラ６と、
マニピュレータであるロボット本体７とを含む。ロボッ
ト５は、力発生手段を構成する。
全体の構成を示すブロック図である。３ＤＣＡＤなどの
コンピュータによる３次元設計装置１によって、たとえ
ば靴などの製品である第１物体の３次元形状が、表示手
段２に、立体視画像３で表示される。表示手段２は、液
晶または陰極線管などによって実現され、２次元表示面
４を有する。画像３によって表示される第１物体の設計
が終了した後、その第１物体の重量Ｍ１・ｇを演算して
求め、本発明に従って、その重量Ｍ１・ｇを体感する。
重量の体感のために、複数軸（たとえば６軸）のロボッ
ト５が用いられる。ロボット５は、コントローラ６と、
マニピュレータであるロボット本体７とを含む。ロボッ
ト５は、力発生手段を構成する。
【００１８】ロボット本体７のエンドエフェクタである
手首端８には、体感用組立体９が着脱自在に取付けられ
る。体感用組立体９は、手首端８に取付けられる支持手
段１１と、この支持手段１１に着脱自在に固定される前
記第１物体の試作品である第２物体１２とを有する。こ
うしてロボット５と体感用組立体９とは、力発生装置１
３を構成する。ロボット５は、体感用組立体９に、鉛直
方向の力を与えて力を発生する。
手首端８には、体感用組立体９が着脱自在に取付けられ
る。体感用組立体９は、手首端８に取付けられる支持手
段１１と、この支持手段１１に着脱自在に固定される前
記第１物体の試作品である第２物体１２とを有する。こ
うしてロボット５と体感用組立体９とは、力発生装置１
３を構成する。ロボット５は、体感用組立体９に、鉛直
方向の力を与えて力を発生する。
【００１９】本発明の実施の他の形態では、ロボット５
に代えて、体感用組立体９に鉛直方向に力を与える機械
装置１４が用いられてもよい。このようにして３次元設
計装置１で作成されたデータを、ロボット５のコントロ
ーラ６に与え、体感用組立体９、したがって物体１２に
鉛直方向の力を作用し、画像３の第１物体の重量を体感
することができる。
に代えて、体感用組立体９に鉛直方向に力を与える機械
装置１４が用いられてもよい。このようにして３次元設
計装置１で作成されたデータを、ロボット５のコントロ
ーラ６に与え、体感用組立体９、したがって物体１２に
鉛直方向の力を作用し、画像３の第１物体の重量を体感
することができる。
【００２０】第２物体１２は、画像３で示される第１物
体と同一または類似の形状を有していてもよいけれど
も、異なる形状を有していてもよい。第２物体１２は、
人体に装着することができるたとえば靴であってもよい
けれども、手などで接触することができる形状を有して
いてもよい。こうして第２物体１２の重量を体感するこ
とができるので、３次元設計装置１と、ロボット５とを
連携することによって、画像３で表示されている第１物
体の設計を補助することができ、また第１物体の修正を
行うことが容易であり、そのような設計の変更を効率よ
く行うことができるようになる。
体と同一または類似の形状を有していてもよいけれど
も、異なる形状を有していてもよい。第２物体１２は、
人体に装着することができるたとえば靴であってもよい
けれども、手などで接触することができる形状を有して
いてもよい。こうして第２物体１２の重量を体感するこ
とができるので、３次元設計装置１と、ロボット５とを
連携することによって、画像３で表示されている第１物
体の設計を補助することができ、また第１物体の修正を
行うことが容易であり、そのような設計の変更を効率よ
く行うことができるようになる。
【００２１】図２は、図１に示される実施の形態におけ
る体感用組立体９を具体的に示す斜視図である。たとえ
ば靴である第２物体１２は、支持手段１１に着脱可能に
固定される。支持手段１１は、第２物体１２が固定され
る平板上の取付台１５と、この取付台１５を、手首端８
に連結する枠体１６とを有し、支持手段１１は剛性であ
る。
る体感用組立体９を具体的に示す斜視図である。たとえ
ば靴である第２物体１２は、支持手段１１に着脱可能に
固定される。支持手段１１は、第２物体１２が固定され
る平板上の取付台１５と、この取付台１５を、手首端８
に連結する枠体１６とを有し、支持手段１１は剛性であ
る。
【００２２】図３に示される本発明の実施の他の形態で
は、体感用組立体９の支持手段１１は、鉛直方向に延び
る２本の棒状体から成り、剛性であり、この支持手段１
１の下端部に、物体１２が固定される。支持手段１１
は、鉛直方向に延びる。取付台１５は、水平面を有し、
この水平面に物体１２が前述のように固定される。
は、体感用組立体９の支持手段１１は、鉛直方向に延び
る２本の棒状体から成り、剛性であり、この支持手段１
１の下端部に、物体１２が固定される。支持手段１１
は、鉛直方向に延びる。取付台１５は、水平面を有し、
この水平面に物体１２が前述のように固定される。
【００２３】図４は、第２物体１２の分解斜視図であ
る。第２物体１２は、製品となる第１物体の試作品であ
り、偏平な薄いシートから成る多数の部材１７が積層さ
れて、靴などの第２物体１２の全体の形状を、形成す
る。各部材１７は、３次元設計装置１の第１物体の３次
元形状データを用い、ＮＣ（数値制御）機械加工装置を
用い、いわゆるラピッドプロトタイピングツールで作成
することができる。
る。第２物体１２は、製品となる第１物体の試作品であ
り、偏平な薄いシートから成る多数の部材１７が積層さ
れて、靴などの第２物体１２の全体の形状を、形成す
る。各部材１７は、３次元設計装置１の第１物体の３次
元形状データを用い、ＮＣ（数値制御）機械加工装置を
用い、いわゆるラピッドプロトタイピングツールで作成
することができる。
【００２４】図５は、本発明の実施の他の形態における
第２物体１２の他の形状を示す斜視図である。第２物体
１２は、前述のように第１物体の形状と同一または類似
した形状を有してもよいけれども、そのほかの形状を形
状を有してもよく、たとえば図５（１）に示されるよう
に、球であってもよく、図５（２）に示されるように直
円柱であってもよく、さらに図５（３）に示されるよう
に直方体であってもよい。これらの第２物体１２は、支
持手段１１に固定され、体感用組立体９を構成する。
第２物体１２の他の形状を示す斜視図である。第２物体
１２は、前述のように第１物体の形状と同一または類似
した形状を有してもよいけれども、そのほかの形状を形
状を有してもよく、たとえば図５（１）に示されるよう
に、球であってもよく、図５（２）に示されるように直
円柱であってもよく、さらに図５（３）に示されるよう
に直方体であってもよい。これらの第２物体１２は、支
持手段１１に固定され、体感用組立体９を構成する。
【００２５】図６は、図１〜図５に示される本発明の実
施の形態の電気的構成を示すブロック図１である。３次
元設計装置１は、マイクロコンピュータなどによって実
現される処理回路２１を有し、キーボードなどの入力手
段２２を操作することによって、第１物体の３次元立体
視画像３を表示手段２によって表示する。第１物体の３
次元データは、メモリ２３にストアされる。操作者は、
入力手段２２を操作し、第１物体の３次元形状の設計、
修正などを行うことができる。
施の形態の電気的構成を示すブロック図１である。３次
元設計装置１は、マイクロコンピュータなどによって実
現される処理回路２１を有し、キーボードなどの入力手
段２２を操作することによって、第１物体の３次元立体
視画像３を表示手段２によって表示する。第１物体の３
次元データは、メモリ２３にストアされる。操作者は、
入力手段２２を操作し、第１物体の３次元形状の設計、
修正などを行うことができる。
【００２６】ロボット５において、コントローラ６に備
えられる演算回路２４は、処理回路２１に接続される。
演算回路２４には、メモリ２３にストアされている画像
３の第１物体の３次元形状のデータが転送される。演算
回路２４には、入力手段２５が接続され、第１物体の各
部品の寸法形状などおよびその部品を構成する材料の比
重μなどのデータが入力される。演算回路２４は、第１
物体の３次元データによって、その第１物体の体積Ｖを
演算し、比重μを掛算して、第２物体１２の質量Ｍ１
（＝μ・Ｖ）を演算し、この質量Ｍ１に、重力加速度ｇ
を掛算して、第１物体の重量Ｍ１・ｇを演算して求め
る。さらに演算回路２４は、ロボット本体７によって、
体感用組立体９に発生すべき力Ｗを演算する。演算回路
２４は、たとえばマイクロコンピュータなどによって実
現される。
えられる演算回路２４は、処理回路２１に接続される。
演算回路２４には、メモリ２３にストアされている画像
３の第１物体の３次元形状のデータが転送される。演算
回路２４には、入力手段２５が接続され、第１物体の各
部品の寸法形状などおよびその部品を構成する材料の比
重μなどのデータが入力される。演算回路２４は、第１
物体の３次元データによって、その第１物体の体積Ｖを
演算し、比重μを掛算して、第２物体１２の質量Ｍ１
（＝μ・Ｖ）を演算し、この質量Ｍ１に、重力加速度ｇ
を掛算して、第１物体の重量Ｍ１・ｇを演算して求め
る。さらに演算回路２４は、ロボット本体７によって、
体感用組立体９に発生すべき力Ｗを演算する。演算回路
２４は、たとえばマイクロコンピュータなどによって実
現される。
【００２７】演算回路２４の出力は、制御回路２６に与
えられ、サーボ手段２８によってロボット本体７の各軸
毎の駆動手段であるモータが駆動制御される。このよう
な力の発生は、センサ２９が、第２物体１２に人体が接
触したことを検出したとき、発生される。センサ２９
は、（ａ）第２物体１２に設けられ、人体が接触するこ
とによってたとえば静電容量が変化して人体の接触を検
出する構成であってもよく、（ｂ）第２物体１２である
靴を人が履いて装着することによって、操作されてスイ
ッチング状態がオンからオフにまたはその逆に切換わる
マイクロスイッチによって実現されてもよく、または
（ｃ）体感用組立体９に力が作用することによって、そ
の体感用組立体９の支持手段１１と手首端８との間に力
または変位を検出するために設けられたセンサであって
もよく、さらにまた（ｄ）テレビカメラの出力を画像処
理する手段を備え、第２物体１２である靴を人が履いた
ことを検出する構成であってもよく、（ｅ）そのほかの
構成であってもよい。
えられ、サーボ手段２８によってロボット本体７の各軸
毎の駆動手段であるモータが駆動制御される。このよう
な力の発生は、センサ２９が、第２物体１２に人体が接
触したことを検出したとき、発生される。センサ２９
は、（ａ）第２物体１２に設けられ、人体が接触するこ
とによってたとえば静電容量が変化して人体の接触を検
出する構成であってもよく、（ｂ）第２物体１２である
靴を人が履いて装着することによって、操作されてスイ
ッチング状態がオンからオフにまたはその逆に切換わる
マイクロスイッチによって実現されてもよく、または
（ｃ）体感用組立体９に力が作用することによって、そ
の体感用組立体９の支持手段１１と手首端８との間に力
または変位を検出するために設けられたセンサであって
もよく、さらにまた（ｄ）テレビカメラの出力を画像処
理する手段を備え、第２物体１２である靴を人が履いた
ことを検出する構成であってもよく、（ｅ）そのほかの
構成であってもよい。
【００２８】図７は、本発明の実施の一形態における演
算回路２４の動作を説明するためのフローチャートであ
る。ステップａ１からステップａ２に移り、演算回路２
４は、３次元設計装置１におけるメモリ２３にストアさ
れた第１物体の３次元形状のデータを、処理回路２１を
介して読出す。ステップａ３では、この第１物体の体積
Ｖを演算する。ステップａ４では、入力手段２５によっ
て入力された第１物体の材料の比重μを表す信号を受信
して入力が行われる。これによってステップａ５では、
第１物体の質量Ｍ１（＝μ・Ｖ）を演算し、その重量Ｍ
１・ｇを、次のステップａ５で求める。
算回路２４の動作を説明するためのフローチャートであ
る。ステップａ１からステップａ２に移り、演算回路２
４は、３次元設計装置１におけるメモリ２３にストアさ
れた第１物体の３次元形状のデータを、処理回路２１を
介して読出す。ステップａ３では、この第１物体の体積
Ｖを演算する。ステップａ４では、入力手段２５によっ
て入力された第１物体の材料の比重μを表す信号を受信
して入力が行われる。これによってステップａ５では、
第１物体の質量Ｍ１（＝μ・Ｖ）を演算し、その重量Ｍ
１・ｇを、次のステップａ５で求める。
【００２９】ステップａ６では、演算回路２４は、ロボ
ット本体７によって体感用組立体９に発生すべき力Ｗを
演算する。試作品である第２物体１２の既知の重量をＭ
２・ｇとし、支持手段１１の既知の重量をＭ３・ｇとす
るとき、体感用組立体９の重量Ｗ１は、Ｗ１＝（Ｍ２・
ｇ＋Ｍ３・ｇ）であり、したがって第１物体の重量Ｍ１
・ｇから、この体感用組立体９の重量Ｗ１を減算し、発
生すべき力Ｗを演算して求める。 Ｗ ＝ Ｍ１・ｇ−Ｍ２・ｇ−Ｍ３・ｇ …（１）
ット本体７によって体感用組立体９に発生すべき力Ｗを
演算する。試作品である第２物体１２の既知の重量をＭ
２・ｇとし、支持手段１１の既知の重量をＭ３・ｇとす
るとき、体感用組立体９の重量Ｗ１は、Ｗ１＝（Ｍ２・
ｇ＋Ｍ３・ｇ）であり、したがって第１物体の重量Ｍ１
・ｇから、この体感用組立体９の重量Ｗ１を減算し、発
生すべき力Ｗを演算して求める。 Ｗ ＝ Ｍ１・ｇ−Ｍ２・ｇ−Ｍ３・ｇ …（１）
【００３０】ステップａ７において、第２物体１２が人
体に装着され、または人体に接触されたことがセンサ２
９によって検出されたとき、そのセンサ２９の出力によ
って、演算回路２４は、力Ｗを発生すべき信号を、制御
回路２６に与える。したがってサーボ手段２８は、ステ
ップａ８においてロボット本体７の各軸のモータを駆動
して、力Ｗを、体感用組立体９に発生する。こうしてス
テップａ９では一連の動作を終了する。
体に装着され、または人体に接触されたことがセンサ２
９によって検出されたとき、そのセンサ２９の出力によ
って、演算回路２４は、力Ｗを発生すべき信号を、制御
回路２６に与える。したがってサーボ手段２８は、ステ
ップａ８においてロボット本体７の各軸のモータを駆動
して、力Ｗを、体感用組立体９に発生する。こうしてス
テップａ９では一連の動作を終了する。
【００３１】前述のセンサ２９に代えて、本発明の実施
の他の形態では、図８のようにたとえば３次元設計装置
１に備えられた表示手段２によって表示される表示面４
の予め定める操作領域に、操作スイッチ３０が表示さ
れ、この表示面４上に設けられた透明なタッチパネルで
あるスイッチング手段によって、操作スイッチ３０の操
作領域が接触または押圧されたことを検出するようにし
てもよい。こうしてロボット本体７は、体感用組立体９
に、鉛直方向の力Ｗ１を発生する。操作スイッチ３０の
操作による信号は、処理回路２１から演算回路２４に与
えられる。本発明の実施の他の形態では、演算回路２４
に、操作スイッチが設けられてもよい。
の他の形態では、図８のようにたとえば３次元設計装置
１に備えられた表示手段２によって表示される表示面４
の予め定める操作領域に、操作スイッチ３０が表示さ
れ、この表示面４上に設けられた透明なタッチパネルで
あるスイッチング手段によって、操作スイッチ３０の操
作領域が接触または押圧されたことを検出するようにし
てもよい。こうしてロボット本体７は、体感用組立体９
に、鉛直方向の力Ｗ１を発生する。操作スイッチ３０の
操作による信号は、処理回路２１から演算回路２４に与
えられる。本発明の実施の他の形態では、演算回路２４
に、操作スイッチが設けられてもよい。
【００３２】図９は、本発明の実施の他の形態の電気的
構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述
の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符
を付す。特にこの実施の形態では、第２物体１２に、第
１物体の慣性を発生して与えるために、複数軸（たとえ
ば６軸）の力を検出する力センサ３１が設けられる。こ
の力センサ３１は、手首端８と体感用組立体９の支持手
段１１との間に介在される（前述の図１〜図３および後
述の図１１参照）。図１〜図３では、この実施の形態に
おける力センサ３１は図示されていない。ロボット本体
７の手首端８に、上述のように力センサ３１を取付け、
さらに体感用組立体９の支持手段１１に、前述のラピッ
ドプロトタイピングツールで作成した試作品である第２
物体１２を固定する。
構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述
の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符
を付す。特にこの実施の形態では、第２物体１２に、第
１物体の慣性を発生して与えるために、複数軸（たとえ
ば６軸）の力を検出する力センサ３１が設けられる。こ
の力センサ３１は、手首端８と体感用組立体９の支持手
段１１との間に介在される（前述の図１〜図３および後
述の図１１参照）。図１〜図３では、この実施の形態に
おける力センサ３１は図示されていない。ロボット本体
７の手首端８に、上述のように力センサ３１を取付け、
さらに体感用組立体９の支持手段１１に、前述のラピッ
ドプロトタイピングツールで作成した試作品である第２
物体１２を固定する。
【００３３】図１０は、ロボット本体７の手首端８に、
第２物体１２を取付ける状態を説明するための簡略化し
た図である。体感用組立体９は、支持手段１１とその支
持手段１１に固定された第２物体１２とから成り、支持
手段１１の重心と第２物体１２の重心とは、参照符３２
で示されるように、一致して取付けられる。第２物体１
２の重心の位置は、３次元設計装置１の処理回路２１の
働きによって、メモリ２３にストアされた第１物体の３
次元データに基づいて、演算して求めることができる。
この第１物体の重心の位置を、第２物体１２の重心の位
置とする。
第２物体１２を取付ける状態を説明するための簡略化し
た図である。体感用組立体９は、支持手段１１とその支
持手段１１に固定された第２物体１２とから成り、支持
手段１１の重心と第２物体１２の重心とは、参照符３２
で示されるように、一致して取付けられる。第２物体１
２の重心の位置は、３次元設計装置１の処理回路２１の
働きによって、メモリ２３にストアされた第１物体の３
次元データに基づいて、演算して求めることができる。
この第１物体の重心の位置を、第２物体１２の重心の位
置とする。
【００３４】第２物体１２が、たとえば前述のように靴
であり、人がその靴を履いて装着し、または人の手によ
って第２物体１２が接触されると、力センサ３１は、そ
の外力を、各軸毎に検出する。演算回路２４は、こうし
てセンサ３１によって検出された各軸毎の力ｆと、第２
物体１２の重力Ｍ１・ｇとを加えた力ｆ１（＝ｆ＋Ｍ１
・ｇ）から、ロボット本体７の複数の各軸毎の関節トル
クｔを求め、ロボット本体７の各軸のモータにトルクを
発生させる。
であり、人がその靴を履いて装着し、または人の手によ
って第２物体１２が接触されると、力センサ３１は、そ
の外力を、各軸毎に検出する。演算回路２４は、こうし
てセンサ３１によって検出された各軸毎の力ｆと、第２
物体１２の重力Ｍ１・ｇとを加えた力ｆ１（＝ｆ＋Ｍ１
・ｇ）から、ロボット本体７の複数の各軸毎の関節トル
クｔを求め、ロボット本体７の各軸のモータにトルクを
発生させる。
【００３５】図１１は、ロボット本体７の具体的な構成
を示す斜視図である。このロボット本体７は、図１１に
示されるように合計６軸Ｊ１〜Ｊ６を備え、手首端８
に、前述のようにセンサ３１を介して、体感用組立体９
の支持手段１１が取外し可能に連結される。
を示す斜視図である。このロボット本体７は、図１１に
示されるように合計６軸Ｊ１〜Ｊ６を備え、手首端８
に、前述のようにセンサ３１を介して、体感用組立体９
の支持手段１１が取外し可能に連結される。
【００３６】センサ３１によって検出される外力ｆは、
ｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸を鉛直上向きとすると
き、次式が成立する。
ｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸を鉛直上向きとすると
き、次式が成立する。
【００３７】 ｆ ＝（ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ，Ｍｇ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）T …（２） ここでＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚは、ｘ，ｙ，ｚの各軸まわりの
モーメントである。
モーメントである。
【００３８】センサ３１によって検出された力ｆと第２
物体１２の重力Ｍ１・ｇを加えた力ｆ１は、次式で表さ
れる。
物体１２の重力Ｍ１・ｇを加えた力ｆ１は、次式で表さ
れる。
【００３９】 ｆ１ ＝（ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ−Ｍｇ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ） …（３） したがって ｔ ＝ ＪTｆ …（４） ここで、Ｊはヤコビ行列である。このようにして、第２
物体１２を持つことによって、いかにも手に３次元の第
１物体を持つような感覚を与える。
物体１２を持つことによって、いかにも手に３次元の第
１物体を持つような感覚を与える。
【００４０】図１２は、ロボット本体７の関節トルクを
説明するための簡略化した図である。力センサ３１によ
って検出された外力ｆと等しい力を、各軸Ｊ１〜Ｊ６の
関節に設けられたモータによってトルクを発生するため
の演算回路２４において達成される手法を説明する。手
首端８における力と各関節における駆動力トルクとの関
係を、ヤコビ行列を用いて表すことができる。
説明するための簡略化した図である。力センサ３１によ
って検出された外力ｆと等しい力を、各軸Ｊ１〜Ｊ６の
関節に設けられたモータによってトルクを発生するため
の演算回路２４において達成される手法を説明する。手
首端８における力と各関節における駆動力トルクとの関
係を、ヤコビ行列を用いて表すことができる。
【００４１】いま、図１２のようにロボットアームの先
端の手首端８に外力ｆ＝［ｆｘ ｆｙ ｆｚ Ｍｘ Ｍ
ｙ Ｍｚ］Tが加わり、ｄｘ［ｄｘ ｄｙ ｄｚ ｄα
ｄβ ｄγ］Tの微小変位、回転が発生したとする。こ
のときの微小仕事δＷは、 δＷ ＝ ｆTｄｘ …（５） となり、仮に回転関節のみとして、これが各関節におけ
るトルク τ ＝［τ１ τ２ τ３ τ４ τ５ τ６］T …（６） とそのための微小回転 ｄｑ ＝［ｄｑ１ ｄｑ２ ｄｑ３ ｄｑ４ ｄｑ５ ｄｑ６］T …（７） による仕事と等しくなるので、 ｆTｄｘ ＝ τTｄｑ …（８） となる。したがって、 ｘT ＝ ｆTｄｘ／ｄｑ ＝ ｆTＪ …（９） τ ＝ ＪTｆ …（10） このようにして、手首端８の力ｆをＪTを用いて関節ト
ルクに変換することができる。
端の手首端８に外力ｆ＝［ｆｘ ｆｙ ｆｚ Ｍｘ Ｍ
ｙ Ｍｚ］Tが加わり、ｄｘ［ｄｘ ｄｙ ｄｚ ｄα
ｄβ ｄγ］Tの微小変位、回転が発生したとする。こ
のときの微小仕事δＷは、 δＷ ＝ ｆTｄｘ …（５） となり、仮に回転関節のみとして、これが各関節におけ
るトルク τ ＝［τ１ τ２ τ３ τ４ τ５ τ６］T …（６） とそのための微小回転 ｄｑ ＝［ｄｑ１ ｄｑ２ ｄｑ３ ｄｑ４ ｄｑ５ ｄｑ６］T …（７） による仕事と等しくなるので、 ｆTｄｘ ＝ τTｄｑ …（８） となる。したがって、 ｘT ＝ ｆTｄｘ／ｄｑ ＝ ｆTＪ …（９） τ ＝ ＪTｆ …（10） このようにして、手首端８の力ｆをＪTを用いて関節ト
ルクに変換することができる。
【００４２】力センサ３１の出力によって、ロボット本
体７の各軸に作用する力とモーメントとを演算する手法
について説明する。まず、力の座標変換について、異な
る座標系間における微小移動と微小回転とを述べる。い
ま、基準座標系とある座標系の間に変換行列Ａが求めら
れているとする。
体７の各軸に作用する力とモーメントとを演算する手法
について説明する。まず、力の座標変換について、異な
る座標系間における微小移動と微小回転とを述べる。い
ま、基準座標系とある座標系の間に変換行列Ａが求めら
れているとする。
【００４３】
【数１】
【００４４】基準座標系で ｄ＝［ｄｘ ｄｙ ｄｚ］T …（12） δ ＝［δｘ δｙ δｚ］T …（13） だけ微小変化したとき、Ａ座標系での変化Aｄと、Aδと
の間は先のベクトル関係でつぎのように表される。
の間は先のベクトル関係でつぎのように表される。
【００４５】 Aｄｘ＝δ・（ｐ×ｎ）＋ｄ・ｎ Aｄｙ＝δ・（ｐ×ｏ）＋ｄ・ｏ Aｄｚ＝δ・（ｐ×α）＋ｄ・α Aδｘ＝δ・ｎ Aδｙ＝δ・ｏ Aδｚ＝δ・α …（14） これをマトリックス表現すると、
【００４６】
【数２】
【００４７】ただし、
【００４８】
【数３】
【００４９】である。
【００５０】この変換マトリックスをＪｗとおくと、 Ｄ ＝ Ｊｗ-1・AＤ …（18） となる。座標ｉのｚ軸回転に対する変化は、δｚがかか
るＪｗ-1の第６列である。また、ｚ軸平行移動に対する
変化は、ｄｚがかかる第３列であり、これがヤコビ行列
のＪ１となっているのである。ただし、ｚベクトルはα
ベクトルとなっている。
るＪｗ-1の第６列である。また、ｚ軸平行移動に対する
変化は、ｄｚがかかる第３列であり、これがヤコビ行列
のＪ１となっているのである。ただし、ｚベクトルはα
ベクトルとなっている。
【００５１】
【数４】
【００５２】次に、或る座標系に加えられた力AＦと、
基準座標系での力との関係を仮想仕事の原理から求める
と、 δＷ ＝ AＦT・AＤ ＝ ＦT・Ｄ …（20） であるから、 Ｆ ＝ ＪｗT・AＦ …（21） となり、任意の座標系間の力の変換ができる。逆の関係
は次のようになる。 AＦ＝ （ＪｗT）-1・Ｆ …（22）
基準座標系での力との関係を仮想仕事の原理から求める
と、 δＷ ＝ AＦT・AＤ ＝ ＦT・Ｄ …（20） であるから、 Ｆ ＝ ＪｗT・AＦ …（21） となり、任意の座標系間の力の変換ができる。逆の関係
は次のようになる。 AＦ＝ （ＪｗT）-1・Ｆ …（22）
【００５３】たとえば図１２に示したような６軸ロボッ
トのハンド先端部である手首端８にかかる力とモーメン
トEＦを手首の第５関節に取付けた６軸力センサの情報
Ｆｓから求める必要がでてくる。このときには、５番目
の座標系から手首端８までの変換行列を用いて5Ｊｗを
求めておけば、力とモーメントの検出値を変換すること
ができる。 EＦ ＝ 5Ｊｗ・Ｆｓ …（23）
トのハンド先端部である手首端８にかかる力とモーメン
トEＦを手首の第５関節に取付けた６軸力センサの情報
Ｆｓから求める必要がでてくる。このときには、５番目
の座標系から手首端８までの変換行列を用いて5Ｊｗを
求めておけば、力とモーメントの検出値を変換すること
ができる。 EＦ ＝ 5Ｊｗ・Ｆｓ …（23）
【００５４】図１３は、図９〜図１２に示される本発明
の実施の形態におけるロボット５の演算回路２４の動作
を説明するためのフローチャートである。第２物体１２
の慣性を発生させて、いかにも人の手に３次元の第１物
体を持つような感覚を与えるために、図１３のステップ
ｂ１からステップｂ２に移り、メモリ２３にストアされ
る第１物体の３次元形状のデータを、処理回路２１の働
きによって読出し、ステップｂ３において、その第１物
体の体積Ｖを演算する。ステップｂ４では、入力手段２
５によって入力された第１物体の比重μを受信して入力
処理し、こうして第１物体の質量Ｍ１（＝μ・Ｖ）を演
算して求める。したがってステップｂ５では、第１物体
の重量Ｍ１・ｇが演算して求められる。ステップｂ１〜
ｂ５は、前述の図１７に関連して述べた実施例における
ステップａ１〜ａ５と同様である。
の実施の形態におけるロボット５の演算回路２４の動作
を説明するためのフローチャートである。第２物体１２
の慣性を発生させて、いかにも人の手に３次元の第１物
体を持つような感覚を与えるために、図１３のステップ
ｂ１からステップｂ２に移り、メモリ２３にストアされ
る第１物体の３次元形状のデータを、処理回路２１の働
きによって読出し、ステップｂ３において、その第１物
体の体積Ｖを演算する。ステップｂ４では、入力手段２
５によって入力された第１物体の比重μを受信して入力
処理し、こうして第１物体の質量Ｍ１（＝μ・Ｖ）を演
算して求める。したがってステップｂ５では、第１物体
の重量Ｍ１・ｇが演算して求められる。ステップｂ１〜
ｂ５は、前述の図１７に関連して述べた実施例における
ステップａ１〜ａ５と同様である。
【００５５】本発明では特に、ステップｂ６において、
力センサ３１の出力があるかどうかが判断される。力セ
ンサ３１によって外力が検出されたとき、ステップｂ７
に移る。
力センサ３１の出力があるかどうかが判断される。力セ
ンサ３１によって外力が検出されたとき、ステップｂ７
に移る。
【００５６】ステップｂ７では、力センサ３１によって
検出された外力ｆと同一の力が、ロボット本体７の関節
に備えられたモータによって発生されるべきトルクｔを
演算する。ステップｂ８では、演算回路２４は、各関節
毎の発生すべきトルクｔを表す信号を、制御回路２６に
与え、サーボ手段２８の働きによってロボット本体７の
各関節のモータを駆動し、ステップｂ８でトルクを発生
する。
検出された外力ｆと同一の力が、ロボット本体７の関節
に備えられたモータによって発生されるべきトルクｔを
演算する。ステップｂ８では、演算回路２４は、各関節
毎の発生すべきトルクｔを表す信号を、制御回路２６に
与え、サーボ手段２８の働きによってロボット本体７の
各関節のモータを駆動し、ステップｂ８でトルクを発生
する。
【００５７】本発明の実施の他の形態では、６軸以外の
複数軸を有する産業用ロボットが、前述のロボット５に
代えて用いられてもよい。３次元設計装置１に代えて、
第１物体の３次元形状のデータをストアするそのほかの
構成が用いられてもよい。３次元設計装置１の処理回路
２１において、第１物体の体積Ｖ、質量Ｍ１および重量
Ｍ１・ｇを演算するように構成されてもよく、そのよう
にすれば、前述の図７におけるステップａ１〜ａ５およ
び図１３におけるステップｂ１〜ｂ５を、演算回路２４
が演算処理する必要がなくなる。
複数軸を有する産業用ロボットが、前述のロボット５に
代えて用いられてもよい。３次元設計装置１に代えて、
第１物体の３次元形状のデータをストアするそのほかの
構成が用いられてもよい。３次元設計装置１の処理回路
２１において、第１物体の体積Ｖ、質量Ｍ１および重量
Ｍ１・ｇを演算するように構成されてもよく、そのよう
にすれば、前述の図７におけるステップａ１〜ａ５およ
び図１３におけるステップｂ１〜ｂ５を、演算回路２４
が演算処理する必要がなくなる。
【００５８】
【発明の効果】請求項１の本発明によれば、第２物体を
人体に装着し、または接触することによって、第１物体
の重量を体感することができ、したがって第１物体とは
材料が異なり、かつ外形が同一である第２物体を試作品
として作成し、この試作品を、操作者が装着したり接触
したりすることによって、実際の製品である第１物体の
重量を体感することができるので、第１物体の製品の設
計、修正などを行いやすくなる。メモリには、たとえば
コンピュータによる３次元設計装置である３ＤＣＡＤ
（3 Dimension Computer Aided Design）によって、第
１物体の３次元形状をストアし、その形状の変形、修正
などを行うことができる。
人体に装着し、または接触することによって、第１物体
の重量を体感することができ、したがって第１物体とは
材料が異なり、かつ外形が同一である第２物体を試作品
として作成し、この試作品を、操作者が装着したり接触
したりすることによって、実際の製品である第１物体の
重量を体感することができるので、第１物体の製品の設
計、修正などを行いやすくなる。メモリには、たとえば
コンピュータによる３次元設計装置である３ＤＣＡＤ
（3 Dimension Computer Aided Design）によって、第
１物体の３次元形状をストアし、その形状の変形、修正
などを行うことができる。
【００５９】また、体感用組立体の第２物体が固定され
た支持手段を、複数軸のロボットなどのマニピュレータ
である力発生手段に取付けて、この力発生手段は、体感
用組立体に、第１物体の重量Ｍ１・ｇから、第２物体お
よび支持手段の重量Ｍ２・ｇ，Ｍ３・ｇを減算した鉛直
方向の力を与えるので、第２物体を装着しまたは接触し
た操作者は、第２物体に、第１物体の重量が作用してい
る仮想的な重量を正確に体感することができる。
た支持手段を、複数軸のロボットなどのマニピュレータ
である力発生手段に取付けて、この力発生手段は、体感
用組立体に、第１物体の重量Ｍ１・ｇから、第２物体お
よび支持手段の重量Ｍ２・ｇ，Ｍ３・ｇを減算した鉛直
方向の力を与えるので、第２物体を装着しまたは接触し
た操作者は、第２物体に、第１物体の重量が作用してい
る仮想的な重量を正確に体感することができる。
【００６０】請求項２の本発明によれば、力発生装置が
体感用組立体、したがって第２物体に力を与える時点
は、センサによって第２物体に人体が接触したことを検
出した時点であり、すなわ力発生手段に取付けられてい
る第２物体に操作者が触れたことを、いわばトリガとし
て、第２物体に力が発生されるので、操作性が良好であ
るとともに、第１物体の重量の体感を、さらに現実感を
高めて体感することができる。
体感用組立体、したがって第２物体に力を与える時点
は、センサによって第２物体に人体が接触したことを検
出した時点であり、すなわ力発生手段に取付けられてい
る第２物体に操作者が触れたことを、いわばトリガとし
て、第２物体に力が発生されるので、操作性が良好であ
るとともに、第１物体の重量の体感を、さらに現実感を
高めて体感することができる。
【００６１】請求項３の本発明によれば、第２物体に、
第１物体の慣性を発生させることができ、操作者が、い
かにも手に３次元の第１物体を持った感覚を与えること
ができる。
第１物体の慣性を発生させることができ、操作者が、い
かにも手に３次元の第１物体を持った感覚を与えること
ができる。
【００６２】請求項４の本発明によれば、体感用組立体
の支持手段と第２物体との各重心をほぼ一致させること
によって、第２物体を人体に装着し、または接触したと
きにおける第１物体の慣性を発生して、現実感をさらに
一層高めて、第１物体を体感させることができる。
の支持手段と第２物体との各重心をほぼ一致させること
によって、第２物体を人体に装着し、または接触したと
きにおける第１物体の慣性を発生して、現実感をさらに
一層高めて、第１物体を体感させることができる。
【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】図１に示される実施の形態における体感用組立
体９を具体的に示す斜視図である。
体９を具体的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の他の形態の体感用組立体９を具
体的に示す斜視図である。
体的に示す斜視図である。
【図４】第２物体１２の分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の他の形態における第２物体１２
の他の形状を示す斜視図である。
の他の形状を示す斜視図である。
【図６】図１〜図５に示される本発明の実施の形態の電
気的構成を示すブロック図１である。
気的構成を示すブロック図１である。
【図７】本発明の実施の一形態における演算回路２４の
動作を説明するためのフローチャートである。
動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の他の形態における操作スイッチ
３０を示す図である。
３０を示す図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の電気的構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１０】ロボット本体７の手首端８に、第２物体１２
を取付ける状態を説明するための簡略化した図である。
を取付ける状態を説明するための簡略化した図である。
【図１１】ロボット本体１１の具体的な構成を示す斜視
図である。
図である。
【図１２】ロボット本体７の関節トルクを説明するため
の簡略化した図である。
の簡略化した図である。
【図１３】図９〜図１２に示される本発明の実施の形態
におけるロボット５の演算回路２４の動作を説明するた
めのフローチャートである。
におけるロボット５の演算回路２４の動作を説明するた
めのフローチャートである。
１ ３次元設計装置 ２ 表示手段 ３ 立体視画像 ４ ２次元表示面 ５ ロボット ６ コントローラ ７ ロボット本体 ８ 手首端 ９ 体感用組立体 １１ 支持手段 １２ 第２物体 １３ 力発生装置 １４ 機械装置 ２１ 処理回路 ２３ メモリ ２４ 演算回路 ２６ 制御回路 ２８ サーボ手段 ２９ センサ ３０ 操作スイッチ ３１ ６軸力センサ
フロントページの続き (72)発明者 永松 宣雄 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 澤井 恒義 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 松井 健一郎 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平９−114360（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G09B 9/00 G06F 17/00 B25J 13/08
Claims (4)
- 【請求項１】 （ａ）３次元の第１物体の形状をストア
するメモリと、 （ｂ）メモリにストアされた形状を読出して、第１物体
の体積を演算し、この体積によって第１物体の重量Ｍ１
・ｇを演算する手段と、 （ｃ）重量体感用第２物体と、 （ｄ）力発生装置であって、 第２物体が固定される支持手段を有し、 第２物体と支持手段とによって体感用組立体を構成し、 重量演算手段の出力に応答し、体感用組立体に、第２物
体の重量をＭ２・ｇとし、支持手段の重量をＭ３・ｇと
するとき、重量（Ｍ１・ｇ−Ｍ２・ｇ−Ｍ３・ｇ）に等
しい鉛直方向の力を与える力発生手段とを有する力発生
装置とを含むことを特徴とする重量体感装置。 - 【請求項２】 力発生装置は、第２物体に人体が接触し
たことを検出するセンサをさらに有し、 力発生手段は、センサの出力に応答して体感用組立体に
力を与えることを特徴とする請求項１記載の重量体感装
置。 - 【請求項３】 ３次元の第１物体の形状をストアするメ
モリと、 メモリにストアされた形状を読出して、第１物体の体積
を演算し、この体積によって第１物体の重量Ｍ１・ｇを
演算する手段と、 重量体感用第２物体と、 複数軸を有し、手首端を有するロボットと、 第２物体が固定される支持手段であって、第２物体とと
もに体感用組立体を構成する支持手段と、 体感用組立体と手首端との間に介在され、複数軸の外力
を検出する力センサと、 重量演算手段と力センサとの出力に応答し、第２物体
に、前記重量Ｍ１・ｇに等しい鉛直方向の力と、検出さ
れた外力ｆの方向に、その外力と等しい力を与えるよう
に、ロボットの各軸を駆動する駆動制御手段とを含むこ
とを特徴とする重量体感装置。 - 【請求項４】 支持手段の重心と、第２物体の重心と
は、ほぼ一致することを特徴とする請求項３記載の重量
体感装置。
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|---|---|---|---|
| JP37157698A JP3316462B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 重量体感装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37157698A JP3316462B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 重量体感装置 |
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| JP2000190267A JP2000190267A (ja) | 2000-07-11 |
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|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-12-25 JP JP37157698A patent/JP3316462B2/ja not_active Expired - Fee Related
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