JP3329443B2 - Parallel link type haptic input / output device - Google Patents

Parallel link type haptic input / output device

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JP3329443B2
JP3329443B2 JP14583199A JP14583199A JP3329443B2 JP 3329443 B2 JP3329443 B2 JP 3329443B2 JP 14583199 A JP14583199 A JP 14583199A JP 14583199 A JP14583199 A JP 14583199A JP 3329443 B2 JP3329443 B2 JP 3329443B2
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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、可動体の作動に際
し操作される、パラレルリンク型力覚入出力装置等の入
出力装置に関し、より詳しくは、油圧シリンダ、空気圧
シリンダ等のアクチュエータを利用した入出力装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input / output device such as a parallel link type force input / output device which is operated when a movable body is actuated, and more particularly to an actuator using a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder or the like. It relates to an input / output device.

【0002】[0002]

【従来の技術】油、空気等の流体を運動伝達に使うこと
は従来より広く知られており、その具体例として、油圧
シリンダ、空気圧シリンダ等がある。多くの場合、これ
らは、建設機械をはじめとする多くの産業用機械等にお
いて、力を出力するアクチュエータとして使用されてい
る。このタイプのアクチュエータは、いずれも油圧回
路、空気圧回路等の流体圧回路の途中に設けられたシリ
ンダと、そのシリンダ内部の油、空気等の流体の圧力に
応じて往復動(直線運動)するピストンとを備えてい
る。流体圧回路にはシリンダ以外に、流体のタンク、ポ
ンプ、制御弁等が配置されている。また、アクチュエー
タから離れた箇所に、制御盤のスイッチ、ジョイスティ
ック等からなる入出力装置が配置されている。そして、
アクチュエータの駆動の際には、人手により入出力装置
が操作される。この操作にともない制御弁が作動し、ピ
ストンに作用する流体の圧力が調整されて、そのピスト
ンが移動する。このように、アクチュエータが人手によ
り直接操作されることはなく、離れた箇所で操作される
のが通例である。
2. Description of the Related Art The use of fluids such as oil and air for motion transmission has been widely known, and specific examples thereof include hydraulic cylinders and pneumatic cylinders. In many cases, these are used as actuators for outputting force in many industrial machines including construction machines. This type of actuator is a cylinder that is provided in the middle of a hydraulic circuit such as a hydraulic circuit or a pneumatic circuit, and a piston that reciprocates (linearly moves) according to the pressure of a fluid such as oil or air inside the cylinder. And In addition to the cylinder, a fluid tank, a pump, a control valve, and the like are arranged in the fluid pressure circuit. Further, an input / output device including a switch of a control panel, a joystick, and the like is disposed at a location away from the actuator. And
When driving the actuator, the input / output device is manually operated. With this operation, the control valve operates, the pressure of the fluid acting on the piston is adjusted, and the piston moves. As described above, the actuator is not directly operated manually, and is usually operated at a remote location.

【0003】ところで、前記アクチュエータの用途とし
ては、前述したもののほかに種々考えられる。その1つ
に、通常の使い方では、手で力を加えて移動(直線運
動)させるもの、例えば工具、台車等の可動体をピスト
ンに取付けるというものがある。この場合、流体圧回
路、タンク、ポンプ、制御弁等に関しては前述したもの
と同様に設ける。この用途は、可動体が、ピストンと同
様に直線運動をすることに着目してなされたものであ
る。この用途によれば、手のみで操作する場合に可動体
に加えられる力の一部をアクチュエータに負担させるこ
とにより、アクチュエータを用いない場合よりも、可動
体の操作に必要な力が小さくてすむ。また、可動体から
離れた位置で操作するのではなく、直接的、感覚的に操
作することが可能になるものと期待できる。
[0003] By the way, there are various applications of the actuator in addition to those described above. As one of the methods, in a normal usage, there is a method of moving (linear movement) by applying a force by hand, for example, a method of attaching a movable body such as a tool or a truck to a piston. In this case, the fluid pressure circuit, tank, pump, control valve, and the like are provided in the same manner as described above. This application is made by paying attention to the fact that the movable body makes a linear motion like a piston. According to this application, the force required for operating the movable body can be smaller than when the actuator is not used, by allowing the actuator to bear a part of the force applied to the movable body when operating only with the hand. . In addition, it is expected that the operation can be performed directly and intuitively, instead of being operated at a position away from the movable body.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、可動体を単に
ピストンに取付けた場合、制御弁の構造からくる限界
や、シリンダとピストンとの摩擦が大きいこと等によ
り、人の手で加えた程度の力ではピストンを動かすこと
が困難である。例えば、ブロックセンタ型の制御弁を用
い、可動体を動かす際にこの制御弁を中立状態に保持す
ることが考えられる。しかし、中立状態では油の出入口
が全て閉じた状態となり、油の流動が不能となるため、
ピストンを動かすことは難しい。これに対し、中立状態
では油の出入口が開く、いわゆるオープンセンタ型の制
御弁を用いたとしても、シリンダ及びピストン間の摩擦
が大きく、すなわち、ピストンに作用する静止摩擦力も
動摩擦力も高く、人の手ではピストンを動かすことが難
しい。このため、前記の用途はアイデアの段階でとどま
り、実現されていないのが実情である。
However, when the movable member is simply attached to the piston, the movable member is merely attached to the piston due to the limit of the structure of the control valve and the large friction between the cylinder and the piston. It is difficult to move the piston with force. For example, it is conceivable to use a block center type control valve and hold the control valve in a neutral state when moving the movable body. However, in the neutral state, the oil inlet and outlet are all closed and the oil cannot flow,
It is difficult to move the piston. On the other hand, even when a so-called open center type control valve is used, in which the oil inlet / outlet opens in the neutral state, the friction between the cylinder and the piston is large, that is, both the static friction force and the dynamic friction force acting on the piston are high, and human It is difficult to move the piston by hand. For this reason, the above-mentioned applications remain at the idea stage and are not actually realized.

【0005】そこで、本発明の課題は、人が加える程度
の力でもピストンを動かすことができ、また、その力に
応じたピストン移動により、可動体を直接的かつ感覚的
に操作して作動させることのできる、パラレルリンク型
力覚入出力装置等の入出力装置を提供することである。
[0005] Therefore, an object of the present invention is to move a piston with a force applied by a person, and to operate the movable body directly and intuitively by moving the piston according to the force. And an input / output device such as a parallel link type haptic input / output device.

【0006】[0006]

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】 請求項1に記載の第1の
発明は、 可動体の作動に際し遠隔操作されるパラレルリ
ンク型力覚入出力装置であって、並列状態で配置され、
かつ各々流体が出入りする複数のシリンダと、内端部に
おいて前記各シリンダ内に往復動可能に収容された複数
のピストンとを有する複数のアクチュエータと、前記全
アクチュエータにおけるシリンダ及びピストンのいずれ
か一方に自在継手を介して取付けられた共通の台座と、
前記全アクチュエータにおけるシリンダ及びピストンの
うち、前記台座とは異なる側の部材に自在継手を介して
取付けられた共通の入力操作部と、前記入力操作部の操
作に際し前記各アクチュエータのピストンに加わる力を
検出する操作力検出手段と、少なくとも前記操作力検出
手段の検出結果と、前記可動体の作動にともない生ずる
作業対象物からの反力とに応じて、前記各ピストンの内
端部に加わる流体の圧力を調整し、操作者が力を加えた
方向と略同一方向に前記各ピストンを移動させる圧力調
整手段とを備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided the first method according to the first aspect.
The present invention is a parallel link type haptic input / output device that is remotely operated upon operation of a movable body, and is arranged in a parallel state,
And a plurality of cylinders each having a fluid in and out, a plurality of actuators having a plurality of pistons reciprocally housed in the respective cylinders at the inner end, and any one of the cylinders and pistons in all the actuators A common pedestal mounted via a universal joint ,
Of the cylinders and pistons in all of the actuators, a common input operation unit attached via a universal joint to a member on the side different from the pedestal, and a piston of each of the actuators when operating the input operation unit Operating force detecting means for detecting a force applied to the inner end portion of each of the pistons according to at least a detection result of the operating force detecting means and a reaction force from a work object generated by operation of the movable body. The pressure of the fluid applied to the
Pressure adjusting means for moving the pistons in substantially the same direction as the direction .

【0013】上記第1の発明において、可動体の遠隔操
作に際し、操作者が入力操作部を操作しようとすると、
その力は各アクチュエータのピストンに加わる。これら
の力は操作力検出手段によって検出される。一方、可動
体が作動して作業対象物に対し何らかの作業を行うと、
その作業対象物から反力を受ける。圧力調整手段では、
少なくとも操作力検出手段による操作力と、可動体が作
業対象物から受ける反力とに基づき、例えば操作力から
反力を差引いた値に基づき、各ピストンの内端部に加わ
る流体の圧力が調整される。
[0013] In the first aspect of the present invention, when the operator attempts to operate the input operation unit when remotely operating the movable body,
The force is applied to the piston of each actuator. These forces are detected by operating force detecting means. On the other hand, when the movable body operates and performs some work on the work object,
A reaction force is received from the work object. In the pressure adjusting means,
The pressure of the fluid applied to the inner end of each piston is adjusted based on at least the operation force detected by the operation force detection means and the reaction force received by the movable body from the work target, for example, based on a value obtained by subtracting the reaction force from the operation force. Is done.

【0014】これらの圧力調整により各ピストンが移動
する、すなわち、各アクチュエータが伸縮する。この
際、圧力調整による各ピストンの移動方向が、操作者が
力を加えた方向と同一又は略同一であることから、操作
者にはあたかも自分の力で各ピストンを直接動かしてい
るように感じられる。また、各ピストンを前記方向へ動
かそうとする流体圧が高くなるに従い、入力操作部に加
える操作力は小さくてすむ。そして、前記の伸縮により
各アクチュエータの長さや傾きが変化し、入力操作部の
位置、傾き(姿勢)等は、操作者が意図したものと同じ
になる。
Each piston moves due to these pressure adjustments, that is, each actuator expands and contracts. At this time, since the moving direction of each piston due to the pressure adjustment is the same or substantially the same as the direction in which the operator applies a force, the operator feels as if he / she is directly moving each piston with his / her own force. Can be In addition, as the fluid pressure for moving each piston in the above direction increases, the operating force applied to the input operation unit can be reduced. The length and inclination of each actuator change due to the expansion and contraction, and the position, inclination (posture), and the like of the input operation unit become the same as those intended by the operator.

【0015】また、入力操作部の操作に応じて可動体が
作動する。この際、反力を考慮した流体圧がピストンに
作用し、入力操作部を動かそうとする力に対する抵抗が
変化する。この抵抗を、反力が大きくなるに従い増大さ
せれば、操作者は、可動体が反力を受けていることや、
その反力がどの程度のものなのかを、前記抵抗の大きさ
によって知覚する。このように、可動体が受けている反
力が、その可動体から離れた箇所にいる操作者にフィー
ドバックされ、反力感覚(力覚)として提示される。
The movable body operates in response to the operation of the input operation unit. At this time, the fluid pressure in consideration of the reaction force acts on the piston, and the resistance to the force for moving the input operation unit changes. If this resistance is increased as the reaction force increases, the operator can confirm that the movable body is receiving the reaction force,
The magnitude of the reaction is perceived by the magnitude of the resistance. In this manner, the reaction force received by the movable body is fed back to the operator at a location away from the movable body, and presented as a reaction force sensation (force sense).

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
具体化した第1実施形態を、図1に従って説明する。こ
こでの入出力装置1は、可動体としての工具2を油圧に
より直線運動させてワーク(被加工物)Wに対し加工を
施す際に操作されるものである。工具2としては、例え
ば穴あけ用切削工具が挙げられる。この工具2は、ドリ
ル、リーマ等の長尺状の回転切削刃2aを回転させなが
ら、回転切削刃2aの長さ方向(図1の左右方向)へ直
線運動させることにより、ワークWの一部を切削して穴
をあけようとするものである。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The input / output device 1 here is operated when the tool 2 as a movable body is linearly moved by hydraulic pressure to perform processing on a work (workpiece) W. Examples of the tool 2 include a drilling cutting tool. This tool 2 makes a part of the work W by linearly moving in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 1) of the rotary cutting blade 2a while rotating the long rotary cutting blade 2a such as a drill and a reamer. To make holes.

【0017】入出力装置1は、シリンダ3及びピストン
4からなるアクチュエータ5を備えている。ピストン4
の内端部(図1の右端部)は他の箇所よりも大径状をな
し(以下、この部分を「受圧部4a」という)、この受
圧部4aがシリンダ3内に左右方向への往復動可能に収
容されている。この受圧部4aにより、シリンダ3の内
部が第1圧力室6及び第2圧力室7に仕切られている。
各圧力室6,7には、流体としての油8の出入口6a,
7aが設けられている。ポンプ9によりタンク11から
汲み上げられた油8は、これらの出入口6a,7aを通
じて各圧力室6,7に供給される。また、各圧力室6,
7内の油8はこれらの出入口6a,7aを通じてタンク
11に戻される。
The input / output device 1 has an actuator 5 composed of a cylinder 3 and a piston 4. Piston 4
The inner end portion (the right end portion in FIG. 1) has a larger diameter than other portions (hereinafter, this portion is referred to as a "pressure receiving portion 4a"), and the pressure receiving portion 4a reciprocates in the cylinder 3 in the left-right direction. It is movably housed. The inside of the cylinder 3 is partitioned into a first pressure chamber 6 and a second pressure chamber 7 by the pressure receiving portion 4a.
Each of the pressure chambers 6, 7 has an inlet / outlet 6a for an oil 8 as a fluid.
7a is provided. The oil 8 pumped from the tank 11 by the pump 9 is supplied to each of the pressure chambers 6, 7 through these ports 6a, 7a. In addition, each pressure chamber 6,
The oil 8 in 7 is returned to the tank 11 through these ports 6a, 7a.

【0018】ピストン4においてシリンダ3から露出す
る部分には、入力操作部としての操作ハンドル12が取
付けられている。ピストン4に対する操作ハンドル12
の取付け位置は特に限定されないが、ここではピストン
4の外端部(図1の左端部)が取付け位置とされてい
る。アクチュエータ5には、操作力検出手段としての力
センサ13が取付けられている。力センサ13は、操作
ハンドル12の操作にともないピストン4に加わる力を
検出するためのものであり、例えば、金属等の材質の伸
縮量を、電気抵抗等の変化としてとらえるようにした、
いわゆる歪みゲージが用いられる。また、ここでは、力
センサ13はピストン4の外端部と操作ハンドル12と
の間に配置されている。そして、工具2は、その移動方
向をピストン4の往復動方向に合致させた状態で、操作
ハンドル12に取付けられている。この工具2は、操作
ハンドル12に代えてピストン4に取付けられてもよ
い。
An operation handle 12 as an input operation unit is attached to a portion of the piston 4 exposed from the cylinder 3. Operating handle 12 for piston 4
The mounting position is not particularly limited, but here, the outer end (the left end in FIG. 1) of the piston 4 is the mounting position. A force sensor 13 is attached to the actuator 5 as operating force detecting means. The force sensor 13 is for detecting a force applied to the piston 4 in response to the operation of the operation handle 12. For example, the amount of expansion and contraction of a material such as a metal is taken as a change in electric resistance or the like.
A so-called strain gauge is used. Here, the force sensor 13 is arranged between the outer end of the piston 4 and the operation handle 12. The tool 2 is attached to the operation handle 12 in a state where the moving direction matches the reciprocating direction of the piston 4. This tool 2 may be attached to the piston 4 instead of the operation handle 12.

【0019】さらに、入出力装置1は、ピストン4の受
圧部4aに加わる流体の圧力(ここでは油圧)を調整す
るための圧力調整手段を備えている。この圧力調整手段
は、シリンダ3及びポンプ9間に設けられた制御弁14
と、その制御弁14を駆動制御する制御装置15とから
なる。ここでは、制御弁14として、入力電流に応じて
スプール(図示略)を変位させることにより、弁開度を
変化させ、ポンプ9からの油8の流量及び圧力を高い応
答速度でもって制御する比例電磁弁、いわゆるサーボ弁
を用いているが、これに限られない。前記力センサ13
及び制御弁14は制御装置15に接続されている。制御
装置15は、力センサ13の検出結果に応じて制御弁1
4の通電状態を制御する。この制御により各圧力室6,
7の油圧が調整される。
Further, the input / output device 1 is provided with pressure adjusting means for adjusting the pressure (here, the oil pressure) of the fluid applied to the pressure receiving portion 4a of the piston 4. This pressure adjusting means is controlled by a control valve 14 provided between the cylinder 3 and the pump 9.
And a control device 15 for controlling the drive of the control valve 14. Here, as the control valve 14, a spool (not shown) is displaced in accordance with an input current to change the valve opening and control the flow rate and pressure of the oil 8 from the pump 9 with a high response speed. Although an electromagnetic valve, a so-called servo valve, is used, it is not limited to this. The force sensor 13
The control valve 14 is connected to a control device 15. The control device 15 controls the control valve 1 according to the detection result of the force sensor 13.
4 is controlled. With this control, each pressure chamber 6,
7, the hydraulic pressure is adjusted.

【0020】上記入出力装置1によれば、ワークWの穴
あけの際に、操作者が操作ハンドル12を握り、ワーク
W側(図1の左側)へ移動させようとすると、その操作
にともなう力(操作力)が力センサ13によって検出さ
れる。制御装置15は、力センサ13の検出結果(力の
大きさ)に基づき制御弁14の通電状態を制御する。制
御弁14では、入力電流に応じてスプールが移動して弁
開度が変化する。これにともないアクチュエータ5で
は、受圧部4aに加わる油圧が変化し、ピストン4が、
操作者が力を加えた方向に移動する。操作ハンドル12
及び工具2もピストン4と一緒になって移動する。この
際、油圧調整によるピストン4の移動方向が、操作者が
力を加えた方向と同一であり、また操作ハンドル12が
工具2と同じ距離だけ変位することから、油圧調整によ
りピストン4が動かされているにもかかわらず、操作者
にはあたかも自分の力で直接ピストン4を動かしている
ように感じられる。そして、ピストン4が上記のように
移動すると、その動きに応じて工具2も移動し、回転切
削刃2aによりワークWに穴があけられる。
According to the input / output device 1, when the operator grips the operation handle 12 and moves the work W toward the work W (left side in FIG. 1) when drilling the work W, the force accompanying the operation is required. (Operation force) is detected by the force sensor 13. The control device 15 controls the energization state of the control valve 14 based on the detection result (magnitude of the force) of the force sensor 13. In the control valve 14, the spool moves according to the input current, and the valve opening changes. Accordingly, in the actuator 5, the hydraulic pressure applied to the pressure receiving portion 4a changes, and the piston 4
The operator moves in the direction in which the force is applied. Operation handle 12
And the tool 2 moves together with the piston 4. At this time, the moving direction of the piston 4 due to the hydraulic adjustment is the same as the direction in which the operator applies a force, and the operating handle 12 is displaced by the same distance as the tool 2, so that the piston 4 is moved by the hydraulic adjustment. However, the operator feels as if he / she is directly moving the piston 4 with his / her own force. When the piston 4 moves as described above, the tool 2 also moves according to the movement, and a hole is drilled in the work W by the rotary cutting blade 2a.

【0021】操作者はアクチュエータ5の力を借りて工
具2を動かすことになるが、その際のアクチュエータ5
の力を大きく設定することにより、工具2を動かすのに
必要な操作者の力を小さくすることができる。すなわ
ち、ピストン4に加わる油圧のうち、操作者が加えた力
の方向と同じ方向の油圧が高くなるように制御弁14を
駆動制御することにより、わずかな操作力を操作ハンド
ル12に加えるだけでも、工具2を動かすこともでき、
操作感が軽くなる。このように、本実施形態の入出力装
置1によれば、力センサ13によって操作者の操作力を
検出し、その検出結果に基づきピストン4を能動的に動
かすようにしている。このため、非常に簡単な構成であ
りながら、人が加える程度の力でもピストン4を動かす
ことができる。また、操作力に応じたピストン4の移動
により、工具2を直接的かつ感覚的に操作して移動させ
ることができる。
The operator moves the tool 2 by using the power of the actuator 5.
The force of the operator required to move the tool 2 can be reduced by setting the force of the operator large. That is, by controlling the drive of the control valve 14 so that the hydraulic pressure in the same direction as the direction of the force applied by the operator among the hydraulic pressures applied to the piston 4 becomes high, even if a slight operating force is applied to the operation handle 12 , You can also move tool 2,
The operation feeling becomes lighter. As described above, according to the input / output device 1 of the present embodiment, the operating force of the operator is detected by the force sensor 13 and the piston 4 is actively moved based on the detection result. For this reason, the piston 4 can be moved with a force that can be applied by a person with a very simple configuration. In addition, by moving the piston 4 according to the operating force, the tool 2 can be operated and moved directly and intuitively.

【0022】(第2実施形態)次に、本発明の第2実施
形態を図2に従って説明する。第2実施形態は、可動体
が、アクチュエータ5から離れた箇所に位置し、かつ操
作ハンドル12の操作により遠隔操作されて、作業対象
物19に対し作業を行うもの(以下「遠隔操作体16」
という)である点と、その作業に際し、遠隔操作体16
が作業対象物19から受ける反力を制御弁14の制御に
反映させている点とにおいて、第1実施形態と大きく異
なっている。反力は、遠隔操作体16及び作業対象物1
9間の物理的干渉にともなうものである。以下に、この
相違点を中心に説明するが、第1実施形態と同様の部材
については同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the movable body is located at a position distant from the actuator 5 and is remotely operated by operating the operation handle 12 to perform work on the work object 19 (hereinafter referred to as “remote operation body 16”).
And that the remote control 16
Is greatly different from the first embodiment in that the reaction force received from the work object 19 is reflected in the control of the control valve 14. The reaction force is applied to the remote operation body 16 and the work 1
9 due to physical interference between them. Hereinafter, description will be made focusing on this difference, but the same members as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0023】ここでの遠隔操作体16は、1軸に沿って
往復運動するものに限られる。これは、1つのアクチュ
エータ5を用いているのみであり、操作ハンドル12に
加えることのできる方向が1軸に沿う方向に制限される
からである。この遠隔操作体16は、制御装置15から
制御弁14へ送出される駆動信号等に基づき作動する。
また、遠隔操作体16は、シリンダ3に対するピストン
4の変位量、あるいは遠隔操作体16の変位量、もしく
はその両方の変位量に基づき作動してもよい。ただし、
この場合には、ピストン4や遠隔操作体16の変位量を
検出するセンサが必要となる。さらに、遠隔操作体16
が作業対象物19から受ける反力を検出するために、力
センサ21が設けられている。この力センサ21の検出
結果は、遠隔操作体16に関する情報として制御装置1
5に入力される。なお、図示はしないが、遠隔操作体1
6による作業対象物19に対する作業状態はカメラによ
って撮影され、ヘッドマウントディスプレイ、CRT等
のディスプレイに映し出されることにより、操作者に視
覚情報として提示されるようになっている。
The remote controller 16 here is limited to the one that reciprocates along one axis. This is because only one actuator 5 is used, and the direction that can be applied to the operation handle 12 is limited to a direction along one axis. The remote control 16 operates based on a drive signal or the like sent from the control device 15 to the control valve 14.
Further, the remote control 16 may be operated based on the displacement of the piston 4 with respect to the cylinder 3 or the displacement of the remote control 16 or both. However,
In this case, a sensor for detecting the displacement amount of the piston 4 or the remote operation body 16 is required. Further, the remote control 16
A force sensor 21 is provided to detect a reaction force received from the work object 19. The detection result of the force sensor 21 is used as information on the remote operation body 16 by the control device 1.
5 is input. Although not shown, the remote control 1
The work state of the work object 19 by the camera 6 is photographed by a camera and displayed on a display such as a head-mounted display or a CRT, so as to be presented to the operator as visual information.

【0024】上記入出力装置17によれば、遠隔操作体
16の遠隔操作に際し、操作者がディスプレイを見なが
ら、操作ハンドル12を操作してピストン4を伸縮させ
ようとすると、その操作にともなう力(操作力)が力セ
ンサ13によって検出される。一方、遠隔操作体16が
作業対象物19との物理的干渉にともなう反力を受ける
と、その反力が力センサ21によって検出される。制御
装置15は、力センサ13による操作力と力センサ21
による反力とに基づき、例えば、操作力から反力を差引
いた値に基づき、制御弁14に対する通電を制御する。
反力が検出されない場合は、第1実施形態と同様にし
て、力センサ13の検出結果のみに基づいて制御弁14
を通電制御する。
According to the input / output device 17, when the operator operates the operating handle 12 to extend and retract the piston 4 while looking at the display during the remote operation of the remote operation body 16, the force accompanying the operation is required. (Operation force) is detected by the force sensor 13. On the other hand, when the remote operation body 16 receives a reaction force due to physical interference with the work object 19, the reaction force is detected by the force sensor 21. The control device 15 controls the operation force of the force sensor 13 and the force sensor 21.
The energization of the control valve 14 is controlled based on, for example, a value obtained by subtracting the reaction force from the operation force.
When the reaction force is not detected, the control valve 14 is controlled based on only the detection result of the force sensor 13 as in the first embodiment.
Is controlled.

【0025】そして、これらの制御に応答して制御弁1
4が作動し、各圧力室6,7において受圧部4aに加わ
る油圧が変化する。ピストン4が、操作者が力を加えた
方向に移動し、そのピストン4と一緒に操作ハンドル1
2が移動する。また、操作ハンドル12の操作に応じて
遠隔操作体16が作動する。この際、反力を考慮した油
圧が受圧部4aに作用し、操作ハンドル12を動かそう
とする力に対する抵抗が変化する。この抵抗は、反力が
大きくなるに従い増大する。操作者は、遠隔操作体16
が反力を受けていることや、その反力がどの程度のもの
なのかを、前記抵抗の大きさによって知覚することがで
きる。
The control valve 1 responds to these controls.
4 operates, and the hydraulic pressure applied to the pressure receiving portion 4a in each of the pressure chambers 6 and 7 changes. The piston 4 moves in the direction in which the operator applies a force, and the piston 4 moves together with the operating handle 1.
2 moves. Further, the remote operation body 16 operates in response to the operation of the operation handle 12. At this time, the hydraulic pressure considering the reaction force acts on the pressure receiving portion 4a, and the resistance to the force for moving the operation handle 12 changes. This resistance increases as the reaction force increases. The operator operates the remote control 16
Can be perceived by the magnitude of the resistance.

【0026】従って、第2実施形態によっても、第1実
施形態と同様の作用及び効果を奏する。そのほかにも、
視覚情報だけでなく、遠隔操作体16が受けている反力
を、その遠隔操作体16から離れた箇所にいる操作者に
フィードバックし、反力感覚(力覚)として提示するこ
とができる。操作者は、遠隔操作を行っているにもかか
わらず、現実に近い高い臨場感をもって、直感的に入力
操作を行うことができる。
Therefore, according to the second embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. Besides that,
Not only the visual information but also the reaction force received by the remote operation body 16 can be fed back to an operator at a location away from the remote operation body 16 and presented as a reaction force sensation (force sense). The operator can intuitively perform an input operation with a high sense of reality close to reality, even though the operator is performing a remote operation.

【0027】(第3実施形態)次に、本発明をパラレル
リンク型力覚入出力装置に具体化した第3実施形態を、
図3,4に従って説明する。第3実施形態のパラレルリ
ンク型力覚入出力装置(以下単に「入出力装置」とい
う)22は、三次元情報を入力する際に用いられるもの
であり、複数本のアクチュエータ5を用い、これらを並
列に配置している点、アクチュエータ5毎に力センサ1
3及び制御弁14を設けている点等において前記第2実
施形態と異なっている。以下に、この相違点を中心に説
明するが、第2実施形態と同様の部材については同一の
符号を付して説明を省略する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment in which the present invention is embodied in a parallel link type haptic input / output device will be described.
This will be described with reference to FIGS. The parallel link type haptic input / output device (hereinafter, simply referred to as “input / output device”) 22 of the third embodiment is used when inputting three-dimensional information, and uses a plurality of actuators 5. The point that they are arranged in parallel, the force sensor 1 for each actuator 5
3 and the control valve 14 are different from the second embodiment. Hereinafter, description will be made focusing on this difference, but the same members as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0028】入出力装置22は共通の台座23と、共通
の入力操作部と、それらの台座23及び入力操作部を接
続する複数本(例えば6本)のアクチュエータ5とを備
えている。入力操作部は支持台24と、その上に取付け
られたハンドル25とからなる。各アクチュエータ5は
第1実施形態で説明したものと同様の構造をなしてお
り、シリンダ3が下側に位置し、ピストン4が上側に位
置するように配置されている。そして、各シリンダ3の
下端部が自在継手26により台座23に揺動可能に取付
けられ、各ピストン4の上端部が自在継手27により支
持台24に揺動可能に取付けられている。なお、シリン
ダ3とピストン4の上下位置を逆にして、すなわちシリ
ンダ3を上側にし、ピストン4を下側にした状態で、各
アクチュエータ5を配置してもよい。この入出力装置2
2では、各アクチュエータ5を伸縮させることにより、
ハンドル25を三次元空間における複数自由度(6自由
度)の全てに関して自在に動かすことができる。
The input / output device 22 includes a common pedestal 23, a common input operation unit, and a plurality of (for example, six) actuators 5 for connecting the pedestal 23 and the input operation unit. The input operation unit includes a support 24 and a handle 25 mounted thereon. Each actuator 5 has the same structure as that described in the first embodiment, and is arranged such that the cylinder 3 is located on the lower side and the piston 4 is located on the upper side. The lower end of each cylinder 3 is swingably attached to the pedestal 23 by the universal joint 26, and the upper end of each piston 4 is swingably attached to the support base 24 by the universal joint 27. Note that the actuators 5 may be arranged with the vertical position of the cylinder 3 and the piston 4 reversed, that is, with the cylinder 3 on the upper side and the piston 4 on the lower side. This input / output device 2
In 2, by expanding and contracting each actuator 5,
The handle 25 can be freely moved in all of a plurality of degrees of freedom (six degrees of freedom) in a three-dimensional space.

【0029】各力センサ13は、各アクチュエータ5に
おけるピストン4と自在継手27との間に介在されてい
る。これに代えて、各力センサ13がシリンダ3と自在
継手26との間に介在されてもよい。さらに、各アクチ
ュエータ5には、前記力センサ13に加え、シリンダ3
に対するピストン4の変位量を検出するための変位セン
サ28と、各圧力室6,7内の流体圧(ここでは油圧)
を検出するための一対の圧力センサ29とが設けられて
いる。変位センサ28としては、例えばポテンショメー
タを用い、ピストン4の変位量を直接検出することがで
きるが、それ以外にも流量計を用い、その検出値(流
量)からピストン4の変位量を間接的に求めてもよい。
これらのアクチュエータ5毎の力センサ13、変位セン
サ28及び両圧力センサ29は制御装置15に接続され
ている。なお、ここで説明したセンサは一例にすぎず、
適宜の変更が可能である。例えば、遠隔操作体16の変
位量を検出するセンサを追加したり、圧力センサ29を
省略したりしてもよい。
Each force sensor 13 is interposed between the piston 4 of each actuator 5 and the universal joint 27. Instead, each force sensor 13 may be interposed between the cylinder 3 and the universal joint 26. Further, each actuator 5 has a cylinder 3 in addition to the force sensor 13.
Sensor 28 for detecting the amount of displacement of the piston 4 with respect to the pressure, and the fluid pressure (here, the hydraulic pressure)
And a pair of pressure sensors 29 for detecting the pressure. As the displacement sensor 28, for example, a potentiometer can be used to directly detect the amount of displacement of the piston 4, but in addition, a flow meter is used, and the amount of displacement of the piston 4 is indirectly determined from the detected value (flow rate). You may ask.
The force sensor 13, displacement sensor 28 and both pressure sensors 29 for each of the actuators 5 are connected to the control device 15. Note that the sensors described here are only examples,
Appropriate changes are possible. For example, a sensor for detecting the amount of displacement of the remote operation body 16 may be added, or the pressure sensor 29 may be omitted.

【0030】上記入出力装置22によれば、遠隔操作体
16の遠隔操作に際し、操作者がディスプレイを見なが
らハンドル25を動かそうとすると、その力は支持台2
4及び自在継手27を介してアクチュエータ5毎の力セ
ンサ13に伝わり、それらの力センサ13によって検出
される。一方、遠隔操作体16が作業対象物19との物
理的干渉にともなう反力をその作業対象物19から受け
ると、その反力が力センサ21によって検出される。さ
らに、各シリンダ3に対する各ピストン4の変位量が変
位センサ28によって検出され、各圧力室6,7の油圧
が圧力センサ29によって検出される。制御装置15
は、前述した種々のセンサ13,21,28,29によ
る、操作力、反力、変位量、油圧に基づき各制御弁14
に対する通電を制御する。そして、これらの制御に応答
して各制御弁14が作動し、各圧力室6,7において受
圧部4aに加わる油圧が変化し、各アクチュエータ5が
伸縮する。
According to the input / output device 22, when the operator attempts to move the handle 25 while looking at the display during the remote operation of the remote controller 16, the force is applied to the support base 2.
The force is transmitted to the force sensors 13 of the respective actuators 5 via the universal joint 4 and the universal joint 27, and is detected by those force sensors 13. On the other hand, when the remote operation body 16 receives a reaction force from the work object 19 due to physical interference with the work object 19, the reaction force is detected by the force sensor 21. Further, the displacement amount of each piston 4 with respect to each cylinder 3 is detected by a displacement sensor 28, and the oil pressure of each pressure chamber 6, 7 is detected by a pressure sensor 29. Control device 15
Each control valve 14 is controlled based on the operating force, reaction force, displacement, and oil pressure by the various sensors 13, 21, 28, 29 described above.
Is controlled. Each control valve 14 operates in response to these controls, the hydraulic pressure applied to the pressure receiving portion 4a in each of the pressure chambers 6 and 7 changes, and each actuator 5 expands and contracts.

【0031】従って、第3実施形態によると、第1及び
第2実施形態と同様の作用及び効果を奏するほか、前記
の伸縮により各アクチュエータ5の長さや傾きが変化
し、ハンドル25の位置、傾き(姿勢)等は、操作者が
意図したものと同じになる。ハンドル25を自然な操作
感で操作し、しかも三次元位置及び姿勢を高精度で入力
することが可能である。加えて、反力感覚(力覚)がハ
ンドル25を通じて操作者に提示される。
Therefore, according to the third embodiment, the same operation and effect as those of the first and second embodiments can be obtained. In addition, the length and inclination of each actuator 5 change due to the expansion and contraction. The (posture) and the like are the same as those intended by the operator. It is possible to operate the handle 25 with a natural operation feeling and to input a three-dimensional position and orientation with high accuracy. In addition, a reaction force sense (force sense) is presented to the operator through the handle 25.

【0032】そのため、この入出力装置22は、ロボッ
トの遠隔操作やバーチャルリアリティ(VR)空間での
オブジェクトの操作等、三次元の位置情報と反力感覚
が、操作を行ううえで重要な手掛りとなるような、すな
わち、操作者の微妙な力感覚を必要とするような、より
複雑で難易度の高い操作が要求される場合に特に有用で
ある。ロボットによる遠隔操作の作業としては、例え
ば、研磨、組立て、ねじの取付け・取外し、バルブの操
作、各種検査、清掃、医療手術、医療検査等が挙げられ
る。VR空間でのオブジェクトの操作としては、例え
ば、プラント制御、災害対策等の各種シミレーションが
挙げられる。また、この入出力装置22を三次元CA
D、CG(コンピュータグラフィックス)の入力装置と
して用いれば、オブジェクト等との干渉をフィードバッ
クすることにより、三次元的な位置関係を把握でき、複
雑な三次元の位置入力作業が容易になるものと期待でき
る。さらに、入出力装置22は、災害復旧時における各
種機械の遠隔操作、例えば瓦礫撤去、負傷者救助、物資
運搬等の入力装置としても使用できる。
For this reason, the input / output device 22 can provide three-dimensional position information and reaction force sensation, such as remote operation of a robot and operation of an object in a virtual reality (VR) space, as important clues in performing the operation. This is particularly useful when a more complicated and difficult operation is required, such as one that requires a subtle force sensation of the operator. The remote control operation by the robot includes, for example, polishing, assembling, attaching and removing screws, operating valves, various inspections, cleaning, medical surgery, medical inspection, and the like. Examples of the operation of the object in the VR space include various simulations such as plant control and disaster countermeasures. The input / output device 22 is connected to a three-dimensional CA.
If it is used as an input device for D and CG (computer graphics), it is possible to grasp a three-dimensional positional relationship by feeding back interference with an object or the like and to facilitate complicated three-dimensional position input work. Can be expected. Further, the input / output device 22 can be used as an input device for remote control of various machines at the time of disaster recovery, for example, for removing rubble, rescuing the injured, transporting goods, and the like.

【0033】本実施形態は前述した事項以外にも次の特
徴を有する。
This embodiment has the following features in addition to the items described above.

【0034】(a)反力感覚(力覚)を提示する別のタ
イプの入出力装置として、例えば、パンタグラフ型の可
動部を有するものが考えられる。これは、台座と、ハン
ドルとを、パンタグラフ型の可動部によって接続すると
ともに、その可動部を電動モータ等によって駆動しよう
とするものである。しかし、構造が複雑で、可動部の強
度が十分に高くなく、電動モータの回転運動を直線運動
に変換するための機構が別途必要となる等の不具合を有
する。
(A) As another type of input / output device for presenting a reaction force sensation (force sensation), for example, a device having a pantograph-type movable portion can be considered. In this technique, the pedestal and the handle are connected by a pantograph-type movable portion, and the movable portion is driven by an electric motor or the like. However, there is a problem that the structure is complicated, the strength of the movable portion is not sufficiently high, and a mechanism for converting the rotational motion of the electric motor into a linear motion is separately required.

【0035】これに対し、第3実施形態での入出力装置
22は、台座23及び支持台24間に、油圧シリンダか
らなる複数本(6本)のアクチュエータ5を並列に配置
している。アクチュエータ5の作動に際しては各ピスト
ン4が直線運動するのみである。このため、パンタグラ
フ型の可動部を有するものに比べ、入出力装置22は十
分に高い強度・剛性を有し、ハンドル25に大きな力が
加えられても十分に耐え、故障しにくい。また、並列に
配置された複数本のアクチュエータ5をそれぞれ台座2
3及び支持台24に取付けるだけでよく、運動の方向を
変換するための機構が不要であり、構造が簡単である。
また、油圧式の並列機構を用いていることから、電動式
(パンタグラフ式又は並列式)に比べ、格段に高精度の
位置決め、高速駆動が可能となる。
On the other hand, in the input / output device 22 in the third embodiment, a plurality of (six) actuators 5 composed of hydraulic cylinders are arranged in parallel between the base 23 and the support 24. When the actuator 5 operates, each piston 4 only moves linearly. For this reason, the input / output device 22 has a sufficiently high strength and rigidity as compared with a device having a pantograph-type movable portion, sufficiently withstands even when a large force is applied to the handle 25, and is less likely to fail. Also, the plurality of actuators 5 arranged in parallel are mounted on the pedestal 2 respectively.
It only needs to be attached to the support 3 and the support 24, and no mechanism for changing the direction of movement is required, and the structure is simple.
In addition, since a hydraulic parallel mechanism is used, extremely high-precision positioning and high-speed driving can be performed as compared with an electric type (pantograph type or parallel type).

【0036】(b)反力感覚(力覚)を提示する別のタ
イプの入力装置として、油圧を駆動源としたものが従来
より提案されている(例えば、特開平5−216583
号公報参照)。これは、台座及びハンドル間に6本の油
圧シリンダが並列に配置されたもので、通常の状態では
電磁弁が開かれ、全ての油圧シリンダが伸縮自在とな
る。一方、力覚を提示する場合には、油圧に基づき電磁
弁が制御され、油圧シリンダの長さが固定される。この
入出力装置では、受動的なピストンを有していることか
ら、使用できる油圧シリンダが、シリンダ及びピストン
間の摩擦の低いものに制限される。また、操作感も一定
である。これに対し、第3実施形態では、既に第1実施
形態で説明したように、力センサ13による操作者の操
作力に基づきアクチュエータ5を能動的に動かしてい
る。このため、特別な機構を有するアクチュエータ、例
えば低摩擦シリンダ等を使用しなくてもすむ。また、制
御弁を制御してピストン4に加わる油圧を調整すること
により、操作感の軽重を種々変更することができる。
(B) As another type of input device for presenting a reaction force sensation (force sensation), a device using hydraulic pressure as a drive source has been conventionally proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-216584).
Reference). This is a configuration in which six hydraulic cylinders are arranged in parallel between the pedestal and the handle. In a normal state, the electromagnetic valves are opened, and all the hydraulic cylinders can be extended and contracted. On the other hand, when presenting a sense of force, the solenoid valve is controlled based on the hydraulic pressure, and the length of the hydraulic cylinder is fixed. Since this input / output device has a passive piston, usable hydraulic cylinders are limited to those having low friction between the cylinder and the piston. In addition, the operational feeling is constant. On the other hand, in the third embodiment, the actuator 5 is actively moved based on the operation force of the operator by the force sensor 13 as already described in the first embodiment. Therefore, it is not necessary to use an actuator having a special mechanism, for example, a low friction cylinder. Further, by controlling the control valve to adjust the hydraulic pressure applied to the piston 4, it is possible to variously change the lightness of the operational feeling.

【0037】なお、本発明は次に示す別の実施形態に具
体化することができる。
The present invention can be embodied in another embodiment described below.

【0038】(1)第1実施形態における可動体として
は、作動に際し1軸に沿って直線運動するものであれば
よい。このようなものとしては、工具2以外にも、例え
ば、図5に示すような台車31が挙げられる。この場合
には、台車31の移動方向(図5では左右方向)をピス
トン4の往復動方向に合致させた状態で、その台車31
をピストン4に取付ける。このようにしても第1実施形
態と同様に、人の力で台車31を直接的かつ感覚的に動
かすことができる。なお、この場合、台車31が剛体で
あれば、力センサ13は操作ハンドル12及び台車31
間に配置されてもよいし、台車31及びピストン4間に
配置されてもよい。
(1) The movable member in the first embodiment may be any member that can move linearly along one axis during operation. Such a thing other than the tool 2 is, for example, a cart 31 as shown in FIG. In this case, in a state where the moving direction (the left-right direction in FIG. 5) of the cart 31 matches the reciprocating direction of the piston 4, the cart 31
Is attached to the piston 4. Also in this case, similarly to the first embodiment, the carriage 31 can be directly and intuitively moved by human power. In this case, if the carriage 31 is a rigid body, the force sensor 13 is controlled by the operation handle 12 and the carriage 31.
It may be arranged between them, or may be arranged between the carriage 31 and the piston 4.

【0039】(2)ピストン4を作動させるためのシリ
ンダ3内の流体として、油以外のものを用いてもよい。
その代表的なものとしては空気が挙げられるが、他の液
体、気体を用いてもよい。
(2) A fluid other than oil may be used as the fluid in the cylinder 3 for operating the piston 4.
A typical example thereof is air, but other liquids and gases may be used.

【0040】(3)第3実施形態において、アクチュエ
ータ5の数を適宜変更してもよい。図6は3本のアクチ
ュエータ5を用いた場合を示している。ただし、アクチ
ュエータ5の数が少なくなるに従い、ハンドル25の動
きの自由度が制限を受けやすくなる。
(3) In the third embodiment, the number of the actuators 5 may be appropriately changed. FIG. 6 shows a case where three actuators 5 are used. However, as the number of actuators 5 decreases, the degree of freedom of movement of the handle 25 is more likely to be restricted.

【0041】(4)第3実施形態において、アクチュエ
ータ5毎に力センサ13を設ける代りに、図7に示すよ
うに、ハンドル25と支持台24との間に多軸型(アク
チュエータが6本の場合は6軸型、3本の場合は3軸
型)の力センサ13を1つ取付けてもよい。
(4) In the third embodiment, instead of providing the force sensor 13 for each actuator 5, as shown in FIG. 7, a multi-axis type (with six actuators) is provided between the handle 25 and the support 24. In this case, one force sensor 13 of a six-axis type and three in the case of three) may be attached.

【0042】(5)制御装置15による制御弁14の制
御に際し、力センサ13の検出値にかけるゲインを調整
することにより、操作力の大きさに対するピストン4の
駆動速度の比率を変え、操作感を重くしたり軽くしたり
できる。また、前記の操作感を、作業の作業対象物19
に合せて操作者が作業しやすいものに調整・設定するこ
とができる。
(5) In controlling the control valve 14 by the control device 15, by adjusting the gain applied to the detection value of the force sensor 13, the ratio of the driving speed of the piston 4 to the magnitude of the operating force is changed to provide an operational feeling. Can be made heavier or lighter. In addition, the operation feeling described above is changed to the work object 19 of the work.
Can be adjusted and set to one that is easy for the operator to work with.

【0043】(6)第3実施形態において、第1実施形
態と同様に、制御弁14の制御に際し力センサ21によ
る反力の反映を省略してもよい。
(6) In the third embodiment, as in the first embodiment, the reflection of the reaction force by the force sensor 21 in controlling the control valve 14 may be omitted.

【0044】(7)前記各実施形態において、シリンダ
3の各圧力室6,7内の流体圧を検出するための一対の
圧力センサ(図3では圧力センサ29が相当)を設け、
これらの圧力センサを操作力検出手段としてもよい。こ
の場合には、両圧力センサによる流体圧の差圧を、入力
操作にともないピストン4に加わる力とする。
(7) In each of the above embodiments, a pair of pressure sensors (corresponding to the pressure sensor 29 in FIG. 3) for detecting the fluid pressure in each of the pressure chambers 6 and 7 of the cylinder 3 is provided.
These pressure sensors may be used as operating force detecting means. In this case, the pressure difference between the fluid pressures by the two pressure sensors is the force applied to the piston 4 in accordance with the input operation.

【0045】[0045]

【0046】[0046]

【0047】[0047]

【0048】[0048]

【発明の効果】 以上のように、第1の発明によれば、
次元位置及び姿勢を高精度で入力する際、人が加える程
度の力でもピストンを動かすことができ、また、その力
に応じたピストン移動により、可動体を直接的かつ感覚
的に操作して作動させることができる。さらに、操作者
に、遠隔操作を行っているにもかかわらず、現実に近い
高い臨場感をもって、直感的に入力操作を行わせること
ができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, when inputting a three-dimensional position and orientation with high accuracy, the piston can be moved with a force applied by a person. The movable body can be directly and intuitively operated and operated by the corresponding piston movement. Furthermore, the operator can intuitively perform an input operation with a high sense of reality close to reality, even though the operator is performing a remote operation.

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

【図1】本発明の第1実施形態の入出力装置を示す概念
構成図である。
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram illustrating an input / output device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施形態の入出力装置を示す概念
構成図である。
FIG. 2 is a conceptual configuration diagram illustrating an input / output device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施形態のパラレルリンク型力覚
入出力装置を示す概念構成図である。
FIG. 3 is a conceptual configuration diagram showing a parallel link type haptic input / output device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】第3実施形態のパラレルリンク型力覚入出力装
置を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a parallel link type haptic input / output device of a third embodiment.

【図5】入出力装置の別の実施形態を示す概念構成図で
ある。
FIG. 5 is a conceptual configuration diagram showing another embodiment of the input / output device.

【図6】パラレルリンク型力覚入出力装置の別の実施形
態を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of the parallel link type haptic input / output device.

【図7】パラレルリンク型力覚入出力装置の別の実施形
態を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of the parallel link type haptic input / output device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,17 入出力装置 2 可動体としての工具 3 シリンダ 4 ピストン 4a ピストンの内端部を構成する受圧部 5 アクチュエータ 8 流体としての油 12 入力操作部としての操作ハンドル 13 操作力検出手段としての力センサ 14 圧力調整手段の一部を構成する制御弁 15 圧力調整手段の一部を構成する制御装置 16 可動体としての遠隔操作体 19 作業対象物 22 パラレルリンク型力覚入出力装置 23 台座 24 入力操作部の一部を構成する支持台 25 入力操作部の一部を構成するハンドル 31 可動体としての台車 Reference Signs List 1, 17 Input / output device 2 Tool as movable body 3 Cylinder 4 Piston 4a Pressure receiving unit constituting inner end of piston 5 Actuator 8 Oil as fluid 12 Operating handle as input operating unit 13 Force as operating force detecting means Sensor 14 Control valve constituting a part of pressure regulating means 15 Control device constituting a part of pressure regulating means 16 Remote control body as movable body 19 Work target 22 Parallel link type force sense input / output device 23 Pedestal 24 Input A support base constituting a part of the operation unit 25 A handle constituting a part of the input operation unit 31 A carriage as a movable body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 唐 強 (56)参考文献 特開 平2−292193(JP,A) 特開 昭62−162479(JP,A) 特開 平3−230210(JP,A) 特開 平6−328940(JP,A) 特開 平6−156083(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 15/14 B25J 3/00 G06F 3/033 310 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued from the front page Examiner Tang Qiang (56) References JP-A-2-292193 (JP, A) JP-A-62-162479 (JP, A) JP-A-3-230210 (JP, A) JP-A-6-328940 (JP, A) JP-A-6-156083 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F15B 15/14 B25J 3/00 G06F 3/033 310

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 可動体の作動に際し遠隔操作される入出
力装置であって、 並列状態で配置され、かつ各々流体が出入りする複数の
シリンダと、内端部において前記各シリンダ内に往復動
可能に収容された複数のピストンとを有する複数のアク
チュエータと、 前記全アクチュエータにおけるシリンダ及びピストンの
いずれか一方に自在継手を介して取付けられた共通の台
座と、 前記全アクチュエータにおけるシリンダ及びピストンの
うち、前記台座とは異なる側の部材に自在継手を介して
取付けられた共通の入力操作部と、 前記入力操作部の操作に際し前記各アクチュエータのピ
ストンに加わる力を検出する操作力検出手段と、 少なくとも前記操作力検出手段の検出結果と、前記可動
体の作動にともない生ずる作業対象物からの反力とに応
じて、前記各ピストンの内端部に加わる流体の圧力を調
し、操作者が力を加えた方向と略同一方向に前記各ピ
ストンを移動させる圧力調整手段とを備えることを特徴
とするパラレルリンク型力覚入出力装置。
1. An input / output device which is remotely operated when a movable body is actuated, wherein said input / output device is arranged in a side-by-side state and is capable of reciprocating in said plurality of cylinders at respective inner ends thereof. A plurality of actuators having a plurality of pistons accommodated in, a common pedestal attached via a universal joint to one of the cylinders and pistons in all of the actuators, and of the cylinders and pistons in all of the actuators, A common input operation unit attached via a universal joint to a member on a side different from the pedestal, and operation force detection means for detecting a force applied to a piston of each actuator when operating the input operation unit And at least a detection result of the operating force detecting means and a reaction force from the work object generated by the operation of the movable body. Then, the pressure of the fluid applied to the inner end of each piston is adjusted, and each of the pistons is moved in substantially the same direction as the direction in which the operator applies a force.
And a pressure adjusting means for moving the ston.
【請求項2】 前記操作力検出手段は、前記各アクチュ2. The operating force detecting means according to claim 1, wherein
エータにおける前記ピストンと前記自在継手との間、まBetween the piston and the universal joint in the eta,
たは前記シリンダと前記自在継手との間に介在された複Or a compound interposed between the cylinder and the universal joint.
数の力センサからなることを特徴とする請求項1に記載2. The method according to claim 1, comprising a number of force sensors.
のパラレルリンク型力覚入出力装置。Parallel link type haptic input / output device.
【請求項3】 前記入力操作部は、支持台と、その上に3. The input operation unit includes a support base and a support base on the support base.
取付けられたハンドルとからなり、Consisting of a mounted handle, 前記操作力検出手段は、前記ハンドルと前記支持台とのThe operating force detecting means is provided between the handle and the support base.
間に取付けられた多軸型の力センサからなることを特徴It consists of a multi-axis type force sensor installed between
とする請求項1に記載のパラレルリンク型力覚入出力装The parallel link type haptic input / output device according to claim 1,
置。Place.
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