JPH01140977A - マスタースレーブマニプレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 ゛　本発明は、動作部として手首部とその手首部を支持
するアーム部とを備えるスレーブ装置に対して、前記手
首部を操作するための手首用操作具と前記アーム部を操
作するためのアーム用操作具とを備えるマスター装置を
設けたマスタースレーブマニプレータに関する。

〔従来の技術〕

従来、上記の如きマスタースレーブマニプレータとして
は、手首部の操作については、手首部をマスター装置側
の手首用操作具の操作方向に応じた方向へ、かつ、手首
用操作具の操作量に応じた量だけ動作させる制御型式を
採用し、それに対し、アーム部の操作については、手首
部と同様に、アーム部をマスター装置側のアーム用操作
具の操作方向に応じた方向へ、かつ、アーム用操作具の
操作量に応じた量だけ動作させるようにする制御型式を
採用したものと、それに代えて、アーム部をアーム用操
作具が操作状態にある間、その操作方向に応じた方向へ
継続して動作させるようにする制御型式を採用したもの
とがあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、スレーブ装置において手首部は一般にアーム部
に比して動作範囲が小さいことから、手首部については
前述の如く手首部を手首用操作具の操作量に応じた量だ
け動作させる制御型式を採用しても、手首用操作具の操
作範囲をあまり大きくすること無く、かつ、手首用操作
具の操作量に対する手首部の動作量の倍率をもあまり大
きくすること無く、手首用操作具の操作範囲に対して手
首部の全動作範囲を対応させることができ、その結果、
操作範囲があまり大きくないことから手首用操作具をそ
の全操作範囲にわたって楽に操作でき、しかも、操作量
に対する動作量の倍率があまり大きくないことから手首
部を精度良く操作できるものの、アーム部については、
アーム部をアーム用操作具の操作量に応じた量だけ動作
させる制御型式を採用した場合、アーム部の動作範囲が
手首部に比して大きいことから、アーム用操作具の操作
を楽にするためにアーム用操作具の操作範囲を小さくす
るとアーム用操作具の操作量に対するアーム部の動作量
の倍率が大とならざるをえず、そのために、アーム部を
精度良く操作することが難しくなり、かといって、操作
量に対する動作量の倍率を小さくするとアーム用操作具
の操作範囲が大きくなって操作具操作が行いづらいもの
となる問題があった。

他方、アーム部について、アーム部をアーム用操作具が
操作状態にある間、その操作方向に応じた方向へ継続し
て動作させる制御型式を採用したものでは、アーム用操
作具の小量操作でアーム部をその全動作範囲にわたって
動作させることができるものの、アーム用操作具の操作
量とアーム部の動作量との対応が無いために、つまり、
アーム部が予定停止位置近くに達した時にアーム部の実
際の停止位置を予測した状態でアーム用操作具を中立位
置に復帰操作してアーム部の動作を停止操作しなければ
ならないために、アーム部が予定停止位置をオーバーラ
ンしてしまったり、予定停止位置の手前で停止してしま
ったりするようなことを招き易く、その意味で、やはり
、アーム部を精度良く操作することが難しい問題があっ
た。

本発明の目的は、上述実情に鑑みて制御型式の合理的な
改良により、マスター装置における手首用及びアーム用
の再操作具をともに楽に操作できるものとしながらも、
スレーブ装置における手首部及びアーム部の夫々を精度
良く操作できるマスタースレーブマニプレータを提供す
る点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるマスタースレーブマニプレータの特徴構成
は、スレーブ装置側動作部としての手首部及びアーム部
の夫々を対応するマスター装置側操作具の操作方向に応
じた方向へ、がっ、対応するマスター装置側操作具の操
作量に応じた量だけ動作させる制御手段を設け、前記制
御手段によるスレーブ装置側動作部とマスター装置側操
作具との連係のうち前記アーム部とアーム用操作具との
連係のみを断続操作する操作スイッチをマスター装置に
付設したことにあり、その作用効果は次の通りである。

〔作　用〕

つまり、基本的には、手首部及びアーム部ともに、それ
ら動作部を対応するマスター装置側操作具の操作方向に
応じた方向へ、かつ、操作量に応じた量だけ動作させる
制御型式とするのであるが、アーム用操作具とアーム部
との連係のみを継続操作する操作スイッチを設けること
によりアーム部について次の如き操作形態を採ることが
できる。

すなわち（第５図参照）、先ず、操作スイッチに対する
操作によりアーム用操作具（１１）とアーム部（１０）
との連係を維持した状態でアーム用操作具（１１）をａ
点からｂ点まで操作すると、それに対し、アーム部（１
０）はアーム用操作具（１１）の操作方向に応じた方向
へ、かつ、操作量に応じた量だけ動作してＡ点からＢ点
へ至る。

次に、アーム部（１０）をＢ点から例えば前回の操作と
同じ方向へ動作させようとする場合、その動作操作に先
立って操作スイッチに対する操作によりアーム用操作具
（１１）とアーム部（１０）との連係を断った状態でア
ーム用操作具（１１）をａ点側へ復帰操作（図中破線で
示す）する。

この復帰操作の際、アーム部（１０）はアーム用操作具
（１１）との連係が断たれていることからＢ点に停止し
たままとなる。

そして、復帰操作の後、操作スイッチに対する操作によ
りアーム用操作具（１１）とアーム部（１０）との連係
を再び維持した状態でアーム用操作具（１１）をａ点側
復帰位置からｂ点まで操作すると、それに対し、アーム
部（１０）は前回の動作停止位置であるＢ点を動作起点
としてアーム用操作具（１１）の操作方向に応じた方向
へ、かつ、操作量に応じた量だけ動作してＢ点から０点
へ至る。

要するに、アーム部の動作起点を更新させるような操作
形態を採ることができるのであり、その結果、アーム用
操作具の操作範囲に対してアーム部の全動作範囲を対応
付ける必要が無くなり、アーム用操作具の操作範囲がア
ーム部動作範囲中の一部範囲にしか対応しないような連
係関係を採用しても、上述の如き動作起点を更新させな
がらのアーム部操作を行うことによりアーム部をその全
動作範囲にわたって操作することが可能となる。

換言すれば、アーム用操作具の操作量に応じた量だけア
ーム部を動作させる型式でありながらも、アーム用操作
具とアーム部との連係を断続操作する操作スイッチを設
けることにより、アーム用操作具の操作範囲をアーム部
動作範囲中の一部範囲にしか対応させない連係関係の採
用が可能となるのであり、そして、そのような連係関係
の採用により、アーム用操作具の操作範囲を小さいもの
としながらも、アーム用操作具の操作量に対するアーム
部動作量の倍率を小さいものとすることができる。

〔発明の効果〕

本発明においては、 （イ）手首部については、手首部を手首用操作具の操作
方向に応じた方向へ、かつ、操作量に応じた量だけ動作
させる従前と同様の制御型式とするが、〔発明が解決し
ようとする問題点〕の項で説明したように、アーム部に
比して動作範囲が小さい手首部については、その制御型
式を採用しても、手首用操作具の操作範囲を小さいもの
にすることができ、かつ、手首用操作具の操作量に対す
る手首用操作具の倍率をも小さいものとすることができ
るから、手首用操作具の操作が楽で、又、手首部を精度
良く操作できるという利点は受は継がれる。

（Ｅｌ）　　アーム部についても基本的には、アーム部
をアーム用操作具の操作方向に応じた方向へ、かつ、操
作量に応じた量だけ動作させる制御型式とするから、ア
ーム部をアーム用操作具が操作状態にある間、その操作
方向に応じた方向へ継続して動作させる異型式のものに
おいて生じる問題、すなわち、アーム部が予定停止位置
をオーバーランしたり、予定停止位置の手前で停止して
しまったりする問題は無い。

（ハ）又、前述〔作　用〕の項で説明したように、アー
ム用操作具の操作量に応じた量だけ動作させる制御型式
ではあるが、アーム用操作具とアーム部との連係を断続
操作する操作スイッチの付加により、アーム用操作具の
操作範囲を小さいものとしながらアーム用操作具の操作
量に対するアーム部動作量の倍率を小さいものとするこ
とができるから、アーム用操作具をその全操作範囲にわ
たって楽に操作でき、かつ、アーム部を精度良く操作で
きるようになる。

そして、上記（イ）、（０）、（ハ）の結果、マスター
装置における手首用及びアーム用の両操作具をともに楽
に操作でき、しかも、手首部の操作精度が高いことと、
その手首部を支持するアーム部の操作精度も高いことと
の相乗により全体としての操作精度が極めて高い優れた
マスタースレーブマニプレータを提供し得るに至った。

〔第１実施例〕 次に本発明の第１実施例を第１図ないし第６図に基づい
て説明する。

第１図ないし第３図はマスタースレーブマニプレータに
おけるマスター装置（１）を示し、第４図はスレーブ装
置（９）を示し、又、第６図は制御ブロックを示し、マ
スター装置（１）において、基台（２）に第１ガイド機
構（３）による案内で水平Ｘ軸方向にのみ移動自在な第
１可動部（４）を設け、その第１可動部（４）に対して
第２可動部（５）を、第２ガイド機構（６）による案内
でＸ軸とは直交する水平ｙ軸方向にのみ移動自在に連設
し、更に、第２可動部（５）に対して上下Ｚ軸方向に移
動自在に連接したロッド（７）の上端に第３可動部（８
）を連結しである。

そして、第４図において示すスレーブ装置（９）のアー
ム部（１０）を操作するためのアーム用操作具（１１）
を第３可動部（８）に付設し、第１ないし第３可動部（
４）　、　（５）　、　（８）夫々の移動によりアーム
用操作具（１１）のＸ軸方向、ｙ軸方向、及びＺ軸方向
への移動操作を許容するようにしである。

又、第３可動部（８）には、スレーブ装置（９）におい
てアーム部（ｌＯ）に支持された手首部（１２）を操作
するための手首用操作具（１３）を、自在継手機構（１
４）を介してθ１軸、θ２軸、及びθ３軸夫々の周りで
回転操作自在に連設しである。

図中（Ｌ）、　（Ｌ）　、（Ｍ３）は、所謂カフィード
バックとしてスレーブ装置（９）の動作負荷に応じた操
作反力をアーム用操作具（１１）に付与するためのサー
ボモータであり、第１サーボモータ（Ｍｌ）は第１可動
部（４）に作用してＸ軸方向における操作反力を与え、
第２サーボモータ（Ｍ２）は第２可動部（５）に作用し
てｙ軸方向における操作反力を与え、第３サーボモータ
（Ｍ３）は第３可動部（８）に作用してｚ軸方向におけ
る操作反力を与えるものである。

そして、それらサーボモータ側＋）　、　（Ｍ２）　、
　（Ｍ３）の夫々には、各可動部（４）　、　（５）　
、　（８）の移動に伴い回転するサーボモータ（Ｍｌ）
、　（Ｍ２）　、　（Ｍ３）の回転数検出に基づきアー
ム用操作具（１１）のＸ軸方向、ｙ軸方向、及び、Ｚ軸
方向についての移動操作量を各別に検出するロータリエ
ンコーダ（ＥＩ）。

（Ｅｚ）　、　（Ｅｌ）を付設しである。

又、手首用操作具（１３）を支持する自在継手機構（１
４）には、手首用操作具（１３）のθ１軸周り、θ２軸
周り、及び、θ、軸周りでの回転操作量を各別に検出す
るロータリエンコーダ（Ｅ４）　、　（Ｅｓ）　。

（Ｅ６）を付設しである。

更に、図中（１５）は第３可動部（８）（具体的にはロ
ッド（７））を上方向きに付勢する重力補償用のシリン
ダである。

一方、第４図に示すように、スレーブ装置（９）におい
てアーム部（１０）は、縦軸ＣＰ”）周りで駆動回転自
在な旋回台（１０ａ）と、その旋回台（１０ａ）に対し
て横軸（Ｑ）周りで駆動揺動自在に連設した基部アーム
（１０ｂ）と、その基部アーム（１０ｂ）に対して横軸
（Ｒ）周りで駆動揺動自在に連設した先端アーム（１０
ｃ）とにより構成してあり、又、手首部（１２）は、先
端アーム（１０ｃ）の先端にθ１゛軸周りで駆動回転自
在に取付けた第１部材（１２ａ）と、その第１部材（１
２ａ）に対してθ２゛軸周りで駆動揺動自在に連設した
第２部材（１２ｂ）と、その第２部材（１２ｂ）に対し
てθ３°軸周りで駆動回転自在に連設した第３部材（１
２ｃ）とにより構成しである。

尚、具体的配設箇所は図示はしないが、上記の如き構成
のアーム部（１０）及び手首部（１２）には、アーム部
（１０）の各部（１０ａ）　、　（１０ｂ）　、　（１
０ｃ）、及び手首部（１２）の各部（１２ａ）　、　（
１２ｂ）　、　（１２ｃ）を各別に駆動操作するサーボ
モータ（ｍＩ）、　（ｍｚ）　、　（ｍ、）　、　（ｍ
４）　。

（ｍ、）　、　（Ｉ１１６）、並びに、それら各部（１
０ａ）　、　（１０ｂ）　。

（１０ｃ）　、　（１２ａ）　、　（１２ｂ）　、　（
１２ｃ）の動作量を各別に検出するロークリエンコーダ
（ｅ＋）、（ｅｚ）　、　（ｅ＋）　、　（ｅ−）　。

（ｅ＝）　、　（ｅ６）を装備しである。

−マスター装置側の各操作具（１１）　、　（１３）と
スレーブ装置側の各動作部（アーム部（１０）及び工首
部（１２））との連係については、マスター装置側の各
操作具（１１）　、　（１３）の操作に対してスレーブ
装置側の各動作部（１０）　、　（１２）を、対応する
マスター装置側操作具（１１）　、　（１３）の操作方
向に応じた方向へ、かつ、対応するマスター装置側操作
具（１１）　、　（１３）の操作量に応じた量だけ動作
させるように、マスター装置（１）とスレーブ装置（９
）とを制御装置（１６）を介して連係させてあり、具体
的には、 （イ）　　アーム部（１０）については、アーム用操作
具（１１）が操作されて、その際にマスター装置側の各
ロークリエンコーダ（Ｅｌ）　、　（Ｅ２）　、　（Ｅ
３）により読み取られる操作開始位置からの操作量がｘ
軸方向についてΔＸ１ｙ軸方向についてΔｙ、ｚ軸方向
についてΔ２であったとき、アーム部（１０）の先端が
スレーブ装置（９）の周りで仮想的に設定した直交Ｘ′
ｙ′ｚ゛座標系において動作起点からＸ゛軸方向へに・
ΔＸ、ｙ’軸方向へに・Δｙ、、Ｚｌ軸方向へに・ΔＺ
だけ移動するように、制御装置（１６）によりアーム部
（ｌＯ）の各部（１０ａ）　、　（１０ｂ）　、　（１
０ｃ）が動作制御される。　（には定数） （υ）　又、手首部（１２）については、手首用操作具
（１３）が操作され、その際のマスター装置側の各ロー
タリエンコーダ（Ｅ４）　、　（Ｅ５）　、　（Ｅ６）
の読み取り結果として、手首用操作具（１３）の操作位
置が手首用操作具（１３）の中立位置に対しθ１軸周り
で角θ３、θ２軸周りで角θ２、θ３軸周りで角θ３を
成したとき、手首部（１２）における第１部材（１２ａ
）がその中立位置に対し角θ。

を成す位置まで回転し、第２部材（１２ｂ）がその中立
位置に対し角θ２を成す位置まで回転し、第３部材（１
２ｃ）がその中立位置に対し角θ３を成す位置まで回転
するように、それら手首部（１２）の各部（１２ａ）　
、　（１２ｂ）　、　（１２ｃ）が制御装置（１６）に
より動作制御される。

尚、上述の如き制御装置（１６）による動作制御におい
ては、アーム部（１０）及び手首部（１２）のい　　　
　　。

ずれについても制御装置（１６）はスレーブ装置側の各
ロータリエンコーダ（ｅ、）、　（ｅ−）　、　（ｅ３
）　、　（ｅ４）　。

（ｅｓ）　、　（ｅ、）による各部（１０ａ）　、　（
１０ｂ）　、　（１０ｃ）　、　（１２ａ）　。

（１２ｂ）　、　（１２ｃ）の動作量検出に基づいたフ
ィードバック制御を実行する。

又、アーム部（１０）の動作制御においてアーム用操作
具（１１）の操作状態を直交ｘｙｚ座標系上で把握する
のに対し、アーム部（１０）は縦軸（Ｐ）周りでの旋回
台（１０ａ）の回転、横軸（Ｑ）周りでの基部アーム（
１０ｂ）の揺動、及び、横軸（Ｒ）周りでの先端アーム
（１０ｃ）の揺動をもって動作するものであることから
、制御装置（１６）には、マスター装置側の各ロータリ
エンコーダ（Ｅｌ）、　（Ｅ２）　。

（Ｅ、）により検出されたアーム用操作具（１１）の操
作量が各軸方向についてΔＸ、Δｙ、ΔＺであるのに対
し、アーム部（１０）の先端を仮想直交Ｘ”ｙｌ　ｚＩ
座標系上で各軸方向にに・ΔＸ、に・Δｙ、に・Δ２だ
け移動させるに要する旋回台（１０ａ）の回転角度α、
基部アーム（１０ｂ）の揺動角β、及び、先端アーム（
１０ｃ）の揺動角Ｔを算出する座標変換回路（１６Ａ）
を設けてあり、アーム部（１０）の各部（１０ａ）　、
　（１０ｂ）　、　（１０ｃ）に対する動作制御は、そ
の座標変換回路（１６Ａ）での算出結果に基づいて実行
させるようにしである。

更に、スレーブ装置（９）（具体的にはアーム部（１０
））の動作負荷に応じた操作反力をアーム用操作具（１
１）に付与するカフィードバックについては、先端アー
ム（１０ｃ）における手首部（１２）の支持部に作用す
る力を先端アーム（１０ｃ）上で固定的に設定した直交
Ｘ“ｙ”２“′座標系において各軸方向について検出す
る力センサ−（Ｓ　Ｉ）　。

（Ｓｚ）　、（Ｓ３）を先端アーム（１０ｃ）の手首支
持部に付設すると共に、それら力センサ−（Ｓ＋）　、
　（Ｓｚ）　。

（Ｓ３）により検出された力をその時の旋回台回転角α
、基部アーム揺動角β、及び、先端アーム揺動角γに基
づきマスター装置側の直交ｘｙｚ座標系上に置換して、
アーム用操作具（１１）に付与すべき操作反力をｙ軸、
ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向について算出するカフィードバッ
ク用変換回路（１６Ｂ）を制御装置（１６）に設けてあ
り、もって、そのカフィードバック用変換回路（１６Ｂ
）の算出結果に基づいたマスター装置側サーボモータ（
Ｌ）、　（Ｍｚ）　、（Ｍ２）に対する制御によりアー
ム部（１０）の動作負荷に応じた操作反力をアーム用操
作具（１１）に付与するようにしである。

マスター装置側の各操作具（１１）　、　（１３）とス
レーブ装置側の動作部（１０）　、　（１２）との連係
について更に詳述すると、スレーブ装置側の各動作部（
１０）　、　（１２）を対応するマスター装置側操作具
（１１）。

（１３）の操作方向に応じた方向へ、かつ、その操作量
に応じた量だけ動作させる制御において、マスター装置
側操作具（１１）、　（１３）夫々の操作方向及び操作
量を検出するに、手首用操作具（１３）については、先
の（υ）項でも述べた如く、手首用操作具（１３）の操
作位置が手首用操作具（１３）の中立位置に対し各軸（
θ１）、（θ２）、（θ３）周りで成す角度角θ１、角
θ２、角θ３を検出する型式、すなわち、手首用操作具
（１３）の各回の操作状態を絶対的な基準位置である手
首用操作具（１３）の中立位置を基準として把握させる
型式を採用し、一方、アーム用操作具（１１）について
は、（イ）項でも述べた如く、アーム用操作具（１１）
の操作開始位置からの各軸（ｘ）、（ｙ）、（ｚ）方向
への操作量ΔＸ、Δｙ、Δ２を検出する型式、すなわち
アーム用操作具（１１）の各回の操作状態を、各回ごと
に異なるその回の操作開始位置を基準として把握させる
型式を採用しである。

そして、そのように手首用操作具（１３）とアーム用操
作具（１１）とで操作方向及び操作量の検出型式を異な
らせることに加えて、マスター装置（１）には、制御装
置（１６）によるマスター装置側操作具（１１）　、　
（１３）とスレーブ装置側動作部（１０）。

（１２）との連係のうち、アーム用操作具（１１）とア
ーム部（１０）との連係のみを断続操作する操作スイッ
チ（１７）を設けである。

具体的には、その操作スイッチ（１７）を押ボタン弐の
スイッチで構成してアーム用操作具（１１）における握
り部の一端部に付設し、そして、操作スイッチ（１７）
がＯＮ操作状態にあるときのみ、アーム用操作具（１１
）とアーム部（１０）との連係を維持して、アーム用操
作具（１１）に関するロータリエンコーダ（Ｅ＋）、（
Ｅｚ）　、　（Ｉｉ３）からの入力情報に基づいたアー
ム部（１０）に対する動作制御を制御装置（１６）に実
行させ、他方、操作スイッチ（１７）がＯＦＦ操作状態
にあるときには、アーム用操作具（１１）の操作にかか
わらず、アーム用操作具（１１）に関するロークリエン
コーダ（Ｌ）、　（Ｅｚ）。

（Ｅ３）からの入力を無視する状態（ΔＸ、Δｙ、Δｚ
＝０）でアーム用操作具（１１）とアーム部（１０）と
の連係を断って、アーム部（１０）をその時点の動作位
置に保持する制御を制御装置（１６）に実行させるよう
にしである。

つまり手首部（１２）については手首用捏持具（１３）
と手首部（１２）の連係を常に維持して、手首用操作具
（１３）の操作に対し手首部（１２）を常に追従動作さ
せるようにしであるが、それに対し、アーム部（１０）
については、操作スイッチ（１７）がＯＮ操作された時
点におけるアーム用操作具（１１）の位置を実質的に操
作開始位置（操作状態検出の基準位置）とし、かつ、操
作スイッチ（１７）がＯＮ操作された時点におけるアー
ム部（１０）の位置を動作起点として、操作スイッチ（
１７）がＯＮ操作状態にある状態でのアーム用操作具（
１１）の操作に対してのみアーム部（１０）を追従動作
させるようにしてあり、それによって、アーム部（１０
）について下記（ｉ）〜（ｉｊ　）の如き操作形態（第
５図参照）を採れるようにしである。

（ｉ）先ず操作スイッチ（１７）に対するＯＮ操作によ
りアーム用操作具（１１）とアーム部（１０）との連係
を維持した状態でアーム用操作具（１１）をａ点からｂ
点まで操作すると、それに対し、アーム部（１０）はア
ーム用操作具（１１）の操作方向に応じた方向へ、かつ
、操作量に応じた量だけ動作してＡ点からＢ点へ至る。

（ｉｉ　）次にアーム部（１０）をＢ点から例えば前回
の操作と同じ方向へ動作させようとする場合、その動作
操作に先立って操作スイッチ（１７）に対するＯＦＦ操
作によりアーム用操作具（１１）とアーム部（１０）と
の連係を断った状態でアーム用操作具（１１）をａ点側
へ復帰操作する　（図中破線で示す）する。

尚、この復帰操作の際、アーム部（１０）はア−ム用操
作具（１１）との連係が断たれていることからＢ点に停
止したままとなる。

（ｉｊ）そして、復帰操作の後、操作スイッチ（１７）
に対するＯＮ操作によりアーム用操作具（１１）とアー
ム部（１０）との連係を再び維持した状態でアーム用操
作具（１１）をａ点側復帰位置からｂ点まで操作すると
、アーム部（１０）は前回の動作停止位置であるＢ点を
動作起点としてアーム用操作具（１１）の操作方向に応
じた方向へ、かつ、操作量に応じた量だけ動作してＢ点
から０点へ至る。

一方、マスター装置側操作具（１１）　、　（１３）の
操作範囲とスレーブ装置側動作部（１０）　、　（１２
）の動作範囲との対応関係としては、手首部（１２）に
ついては、手首用操作具（１３）と手首部（１２）との
連係を前述の如く常時維持することから、手首用操作具
（１２）の操作範囲に対し手首部（１２）の全動作範囲
を対応付け（手首用操作具（１３）をその操作範囲の一
端から他端まで操作すると手首部（１２）がその動作範
囲の一端から他端まで動作する）しであるが、アーム部
（１０）については、前述の如き操作スイッチ（１７）
の付加により、アーム用操作具（１１）の操作範囲に対
しアーム部（１０）の全動作範囲が対応していなくても
動作起点を更新させながらの動作操作によりアーム部（
１０）をその全動作範囲にわたって動作させることがで
きることから、アーム用操作具（１１）の操作範囲がア
ーム部動作範囲の１部範囲にしか対応しないような対応
付け（１回の操作でアーム用操作具（１１）をその操作
範囲の全中にわたって操作してもアーム部（１０）がそ
の全動作範囲中の１部しか動作しない）としである。

つまり、手首部（１２）の動作範囲はアーム部（１０）
に比して小さいことから、手首用操作具（１３）の操作
範囲に対し手首部（１２）の全動作範囲を対応付けても
、手首用操作具（１３）の操作範囲は比較的小さいもの
とすることができ、かつ、手首用操作具（１３）の操作
量に対する手首用操作具の倍率も比較的小さいものとす
ることができるが、アーム部（１０）の動作範囲は手首
部（１２）に比してかなり大きいことから、アーム用操
作具（１１）の操作範囲に対し単にアーム部（１０）の
全動作範囲を対応付けると、アーム用操作具（１１）の
操作範囲が大きくなって操作がしづらくなるか、あるい
は、アーム用操作具（１１）の操作量に対するアーム部
動作量の倍率が大きくなって操作精度が低下してしまう
。

そこで、前述の如き操作スイッチ（１７）の付加を裏付
けとして、アーム用操作具（１１）の操作範囲がアーム
部動作範囲の１部にしか対応しないような対応付けとす
ることにより、アーム用操作具（１１）の操作範囲を小
さくして操作を楽に行えるようにしながらも、操作量に
対する動作量の倍率をも小さ（できて、精度の良い操作
を行えるようにしである。

〔第２実施例〕 次に本発明の第２実施例を第４図、第６図及び第７図に
基づいて説明する。

第４図はスレーブ装置（９）を示し、第６図は制御ブロ
ックを示し、又、第７図は操作座標系に円筒座標を用い
たマスター装置（０１）を示し、マスター装置（０１）
において、基台（０２）に縦向きのＴ軸周りで回動自在
な第１可動部（０３）を設け、その第１可動部（０３）
に対して第２可動部（０４）を上下Ｚ軸方向に移動に連
設し、更に、第２可動部（０４）に対して第３可動部（
０５）を、上下Ｚ軸方向に直交する水平方向で第２可動
部（０４）の長手方向（Ｗ軸方向）に移動自在に連設し
、そして、その第３可動部（０５）に、スレーブ装置（
９）のアーム部（１０）を操作するためのアーム用操作
具（１１）　（操作グリップ）を付設しである。

一方、スレーブ装置（９）の手首具（１２）を操作する
ための手首用操作具（１３）は、基台（０２）に並べて
立設した支柱（０６）の上端部に、３個の回転継手機構
（０７）　、　（０８）　、　（０９）を介してθ、軸
、θ２軸、及び、θ３軸夫々の回りで回転操作自在に垂
下支持しである。

（Ｍ＋）　、　０＋ｚ）　、　（Ｍ３）は、第１可動部
（０３）、第２可動部（０４）、及び、第３可動部（０
５）夫々の移動に対し、スレーブ装Ｗ（９）の動作負荷
（スレーブ装置（９）に付設の力センサ−（ｓｔ）　、
　（ｓｚ）　、　（Ｓ３）より検出される）に応じた操
作反力を与えるサーボモータであり、又、それらサーボ
モータ（島）。

（町）　、　（Ｍ：ｌ）には、それらの回転数検出に基
づき、第１ないし第３可動部（０３，０４，０５）夫々
の移動量、すなわち、アーム用操作具（工１）のＴ軸周
りでの回動操作角、上下Ｚ軸方向への移動操作量、並び
に、Ｗ軸方向への移動操作量を各別に検出するロークリ
エンコーダ（Ｅ　ｔ　）　、　（Ｅ２）　、　（Ｅｅｌ
）を付設しである。

手首用操作具（１３）を支持する回転継手機構（０７）
　、　（０８）　、　（０９）の夫々には、手首用操作
具（１３）のθ、軸周り、θ２軸周り、及びθ３軸周り
での回転操作量を各別に検出するロークリエンコーダ（
Ｅ、）　、　（ＥＳ）　、　（Ｅ６）を付設しである。

尚、図中（０１０）は第２可動部（０４）に対するバラ
ンスウェイト、（０１１）は手首用操作具（１３）に対
するバランスウェイトである。

スレーブ装置（９）は前述第１実施例におけるものと同
構成であり、構成説明は省略する。

マスター装置側の各操作具（１１）、　（１３）とスレ
ーブ装置側の各動作部との制御装置（１６）を介しての
連係については、　　・ （ｉ）アーム部（１０）に関しては、アーム用操作具（
１１）が操作されて、その際にマスター装置側の各ロー
タリエンコーダ（Ｅｌ）、　（Ｅｚ）　、　（Ｅ：＋）
により読み取られる操作開始位置からの操作量がＴ軸周
りで角α、上下Ｚ軸方向についてΔ２、第２可動部（０
４）の長手方向であるＷ軸方向についてΔＷであったと
き、アーム部（１０）の先端が動作起点から、旋回台（
１０ａ）の旋回により縦軸（Ｐ）周りで角αだけ移動し
、かつ、基部アーム（１０ｂ）及び先端アーム（１０ｃ
）の揺動により、上下方向にに・Δ２だけ移動すると共
に両アーム（１０ｂ）　、　（１０ｃ）の連設方向で水
平方向にに・ΔＷだけ移動するように、制御装置（１６
）によりアーム部（１０）の各部（１０ａ）　、　（１
０ｂ）　。

（１０ｃ）が動作制御される。　（には定数）（ｉｉ　
）又、手首部（１２）に関しては、前述第１実施例のも
のと同様に、手首用操作具（１３）が操作され、その際
のマスター装置側の各ロークリエンコーダ（Ｅ４）　、
　（ＥＳ）　、　（Ｅ６）の読み取り結果として、手首
用操作具（１３）の操作位置が手首用操作具（１３）の
中立位置に対しθ１軸周りで角θ１、θ２軸周りで角θ
２、θ３軸周りで角θ。

を成したとき、手首部（１２）における第１部材（１２
ａ）がその中立位置に対して角θ、を成す位置まで回転
し、第２部材（１２ｂ）がその中立位置に対して角θ２
を成す位置まで回転し、第３部材（１２ｃ）がその中立
位置に対して角θ３を成す位置まで回転するように、そ
れら手首部（１２）の各部（１２ａ）　、　（１２ｂ）
　、　（１２ｃ）が制御装置（１６）により動作制御さ
れる。

つまり、手首用操作具（１３）については上述（ｉｉ　
）項の如く、手首用操作具（１３）の操作位置が手首用
操作具（１３）の中立位置に対し各軸（θ、）。

（θ２）、（θ３）周りで成す角度角θ１、角θ２、角
θ３を検出する型式、すなわち、手首用操作具（１３）
の各回の操作状態を絶対的な基準位置である手首用操作
具（１３）の中立位置を基準として把握させる型式を採
用するのに対し、一方、アーム用操作具（１１）につい
ては上述（ｉ）項の如く、アーム用操作具（１１）の操
作開始位置からのＴ軸周りでの回動操作角角α、Ｚ軸方
向への移動操作量Δ２、及び、Ｗ軸方向への移動操作量
ΔＷを検出する型式、すなわち、アーム用操作具（１１
）の各回の操作状態を、各回ごとに異なるその回の操作
開始位置を基準として把握させる型式を採用しである。

又、そのように手首用操作具（１３）とアーム用操作具
（１１）とで操作状態の検出型式を異ならせることに加
えて、アーム用操作具（１１）の握り部類部には、制御
装置（１６）によるマスター装置側操作具（１１）、（
１３）とスレーブ装置側動作部（１０）。

（１２）との連係のうち、アーム用操作具（１１）とア
ーム部（１０）との連係のみ断続操作する押ボタン式の
操作スイッチ（１７）を設けである。

以上要するに、上述の如き構成により、マスター装置（
０１）に円筒座標を用いた本第２実施例のマスタースレ
ーブ装置においても、前述第１実施例のマスタースレー
ブ装置と同様に、手首部（１２）については手首用操作
具（１３）と手首部（１２）の連係を常に維持して、手
首用操作具（１３）の操作に対し手首部（１２）を常に
追従動作させるのに対し、アーム部（１０）については
、操作スイッチ（１７）がＯＮ操作された時点における
アーム用操作具（１１）の位置を実質的な操作開始位置
（操作状態検出の基準位置）とし、かつ、操作スイッチ
（１７）がＯＮ操作された時点におけるアーム部（１０
）の位置を動作起点として、操作スイッチ（１７）がＯ
Ｎ操作状態にある状態でのアーム用操作具（１１）の操
作に対してのみアーム部（１０）を追従動作させるよう
にしである。

〔別実施例］ 次に本発明の別実施例を列記する。

（ａ）　　動作部として手首部とアーム部とを備えるス
レーブ装置において、手首部の具体的構造、アーム部の
具体的構造、並びに、その他の部分の具体的構造は、前
記第１及び第２実施例の如き構造に限定されるものでは
無く、本発明は種々の型式の構造を有するスレーブ装置
に対して適用できる。

（ｂ）　　又、マスター装置についても、手首用操作具
、及びアーム用操作具夫々の具体的支持構造、並びに、
それら操作具そのものの形状、構造は前述筒１及び第２
実施例の如き構造に限定されるものでは無く、本発明は
種々の型式の構造を有するマスター装置に対して適用で
きる。

（Ｃ）　　マスター装置側操作具とスレーブ装置側動作
部との連係のうちアーム用操作具とアーム部との連係の
みを断続操作する操作スイッチの具体的構造並びにマス
ター装置に対する具体的付設構造は種々の改良が可能で
あり、又、操作スイッチの操作に対し、マスター装置と
スレーブ装置とを結ぶ制御系上において具体的にどのよ
うな手法をもってアーム用操作具とアーム部との連係を
断続するかについても種々の構成変更が可能である。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例を示し、第１
図はマスター装置の斜視図、第２図及び第３図は同一部
破断拡大図、第４図はスレーブ装置の斜視図、第５図は
アーム用操作具とアーム部との連係形態を説明するため
の図、第６図は制御ブロック図である。第７図は本発明
の第２実施例を示すマスター装置の斜視図である。 （１）・・・・・・マスター装置、（９）・・・・・・
スレーブ装置、（１０）・・・・・・アーム部、（１１
）・・・・・・アーム用操作具、（１２）・・・・・・
手首部、（１３）・・・・・・手首用操作具、（１６）
・・・・・・制御手段、（１７）・・・・・・操作スイ
ッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動作部として手首部（１２）とその手首部（１２）を支
   持するアーム部（１０）とを備えるスレーブ装置（９）
   に対して、前記手首部（１２）を操作するための手首用
   操作具（１３）と前記アーム部（１０）を操作するため
   のアーム用操作具（１１）とを備えるマスター装置（１
   ）を設けたマスタースレーブマニプレータであって、前
   記手首部（１２）及びアーム部（１０）の夫々を対応す
   るマスター装置側操作具（１３）、（１１）の操作方向
   に応じた方向へ、かつ、対応するマスター装置側操作具
   （１３）、（１１）の操作量に応じた量だけ動作させる
   制御手段（１６）を設け、前記制御手段（１６）による
   スレーブ装置側動作部（１０）、（１２）とマスター装
   置側操作具（１１）、（１３）との連係のうち前記アー
   ム部（１０）と前記アーム用操作具（１１）との連係の
   みを断続操作する操作スイッチ（１７）を前記マスター
   装置（１）に付設したマスタースレーブマニプレータ。