JPH03208586A - Exchange method for terminal effector of manipulator - Google Patents

Exchange method for terminal effector of manipulator

Info

Publication number
JPH03208586A
JPH03208586A JP332590A JP332590A JPH03208586A JP H03208586 A JPH03208586 A JP H03208586A JP 332590 A JP332590 A JP 332590A JP 332590 A JP332590 A JP 332590A JP H03208586 A JPH03208586 A JP H03208586A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manipulator
effector
tip
detaching device
attachment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP332590A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0643037B2 (en
Inventor
Shinichi Miyagawa
信一 宮川
Masayuki Mukoda
向田 昌幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Electric Power Co Inc filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP332590A priority Critical patent/JPH0643037B2/en
Publication of JPH03208586A publication Critical patent/JPH03208586A/en
Publication of JPH0643037B2 publication Critical patent/JPH0643037B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

PURPOSE:To exchange a terminal effector p quickly, by starting the action of an effecotor detaching device, after moving the tip of a manipulator to a holdable position with a holding mechanism and also changing over the control state of the manipulator in a freely movable control by the external force, while under actioning of the effector detaching device. CONSTITUTION:In the case of the exchange of a terminal effector, a worker performs the operation of moving the tip of a manipulator 1 to a holdable approximate position by holding mechanisms 26a, 26b. In this state, an effector detaching device 10 is subjected to action starting and also the control state of the manipulator 1 is changed over to a freely movable control by the external force while under actioning of the effector detaching device 10. As a result, the manipulator 1 becomes to move by following up the movement of effector detaching device 10. On the other hand, the effector detaching device 10 operates the tip of the manipulator according to a preset program, without being disturbed by the control system of the manipulator 1 to perform the fitting and removal of the terminal effector p.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、マニピュレータの先端部に取り付けられる手
先効果器の交換方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Objective of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for exchanging a hand effector attached to the tip of a manipulator.

(従来の技術) マニビュレータは、たとえば原子力設備などのように、
人間が入ることのできない環境下で人間に代って作業を
行わせるときなどに広く使われている。マニピュレータ
には、操作側と作業側とに相似的なマニピュレータを配
置することによって操作性を向上させたものや、ジョイ
スティクなどで操作するものなどがある。
(Conventional technology) Manibulators, for example in nuclear equipment,
It is widely used to perform work on behalf of humans in environments where humans cannot enter. Some manipulators have improved operability by arranging similar manipulators on the operation side and the work side, and others that are operated using a joystick or the like.

ところで、このようなマニピュレータで作業を行なわせ
るには、作業内容に応じた手先、つまり作業内容に応じ
た手先効果器を使うことが望まれる。このような手先効
果器を使うには、作業内容か変る度に手先効果器を交換
する必要がある。この交換は、多くの場合、作業者の手
作業によって行われている。しかし、作業者の千作業に
よる交換では、たとえばマニピュレータが伸縮自在なブ
ームの先端部に取り付1ナられているような場合には、
手先効果器を交換する度にブームを縮ませてマニピュレ
ータを地上近くまで降ろさなければならず、交換に長時
間を要する問題がある。
By the way, in order to perform work with such a manipulator, it is desirable to use a hand that corresponds to the content of the work, that is, a hand effector that matches the content of the work. To use such a hand effector, it is necessary to replace the hand effector every time the work content changes. This replacement is often performed manually by an operator. However, if the manipulator is attached to the tip of a telescoping boom, it will take a thousand hours of work for the operator to replace it.
Each time the hand effector is replaced, the boom must be retracted to lower the manipulator close to the ground, which poses a problem in that it takes a long time to replace the hand effector.

そこで、最近では上述した不具合を解消するために、マ
ニピュレータの先端部に取り付けられる手先効果器を自
動交換できる効果器着脱装置が考えられている。この効
果器着脱装置は、作業者かマニピュレータを操作して、
マニピュレータの先端部か効果器着脱H i&に対して
予め定められた関係に正確に位置決めされたときに手先
効果器の着脱が行なわれるように構成されている。
Therefore, recently, in order to solve the above-mentioned problems, an effect device attaching/detaching device that can automatically replace the hand effect device attached to the tip of the manipulator has been considered. This effect device attachment/detachment device is operated by the operator or a manipulator.
The hand effector is attached and detached when the tip of the manipulator is accurately positioned in a predetermined relationship with respect to the effector attachment and detachment H i&.

しかしながら、このような効果器着脱装置を使用する方
注では、マニピュレータか低剛性で揺れ易い構造であっ
たり、あるいは外乱、すなわち風などによってマニピュ
レータが揺れたときには、マニピュレータの先端部を効
果器着脱装置に対して゛正確に位置決めすることが困難
となる。このため、マニピュレータの操作に高度の熟練
を要するばかりか、接続ミスによって手先効果器が落下
するなどの虞があった。
However, when using such an effect device attachment/detachment device, if the manipulator has a structure that has low rigidity and is easily shaken, or if the manipulator shakes due to external disturbances such as wind, the tip of the manipulator should be removed from the effect device attachment/detachment device. It becomes difficult to position accurately. For this reason, not only does it require a high degree of skill to operate the manipulator, but there is also a risk that the hand effector may fall due to a connection error.

(発明が解決しようとする課題) 上述の如く、従来の手法では、安全で、操作が容易で、
しかも短時間に手先効果器を交換することか困難であっ
た。
(Problem to be solved by the invention) As mentioned above, the conventional method is safe, easy to operate,
Moreover, it was difficult to replace the hand effector in a short period of time.

そこで本発明は、上述した不具合を解消でき、作業者の
精神的負担も軽減できるマニピュレータの手先効果器交
換方法を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method for replacing a hand effector of a manipulator, which can eliminate the above-mentioned problems and reduce the mental burden on the operator.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明方法では、マニピュ
レータの手先効゛果器を交換するに当り、少なくともマ
ニピュレータの先端部を把持可能な把持機椹と、二の把
持機構を移動させてマニピュレータの先端部を誘導する
誘導手段と、誘導されたマニピュレータの先端部に対し
て手先効果器を着脱する効果器着脱手段とを備えた効果
器着脱装置を用意しておき、マニピュレータの先端部を
前記把持機楕で把持可能な位置まで移動させた後に、前
記効果器着脱装置を動作開始させるとともに上記効果器
着脱装置が動作している間中、マニピュレータの制御形
態を外力によって自由に動き得る制御に切換えるように
したことを特徴としている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, in the method of the present invention, when replacing the hand effector of the manipulator, a gripper that can grip at least the tip of the manipulator is provided. A device for attaching and detaching an effect device, comprising a mechanism, a guide means for guiding the tip of the manipulator by moving a second gripping mechanism, and an effect device attaching and detaching device for attaching and detaching the hand effector to the tip of the guided manipulator. After preparing the device and moving the tip of the manipulator to a position where it can be gripped by the gripper oval, the effector attachment/detaching device is started to operate, and while the effector attachment/detachment device is in operation, It is characterized in that the control mode of the manipulator is switched to a control mode that allows the manipulator to move freely by external force.

(作 用) 手先効果器の交換に際し、作業者がマニピュレータの先
端部を把持機構で把持可能なおおよその位置まで移動さ
せる操作を行う。この状態で、効果器着脱装置を動作開
始させるとともに上記効果器着脱装置が動作している間
中、マニピュレータの制御形態を外力によって自由に動
き得る制御ニ切換える。この結果、マニピュレータは効
果器着脱装置の動きに追従して動くようになる。一方、
効果器着脱装置は、マニビ.ユレータの制御系に邪魔さ
れることなく、予め定められたプログラムにしたがって
マニピュレータの先端部を交換に必要な形態に自由に動
かしながら手先効果器の取り外し、あるいは取り付けを
行う。したがって、短時間に確実な交換か可能となる。
(Function) When replacing the hand effector, the operator performs an operation to move the tip of the manipulator to an approximate position where it can be gripped by the gripping mechanism. In this state, the effector attachment/detachment device is started to operate, and while the effector attachment/detachment device is in operation, the control form of the manipulator is switched to a control mode that allows the manipulator to move freely by external force. As a result, the manipulator moves in accordance with the movement of the effector attachment/detachment device. on the other hand,
The effect device attachment/detachment device is Manibi. To remove or attach a hand effector while freely moving the tip of the manipulator to a form required for replacement according to a predetermined program without being disturbed by the control system of the manipulator. Therefore, reliable replacement can be performed in a short time.

また、作業者の行う作業はマニピュレータの先端部を把
持機構で把持可能なおおよその位置まで移動させる操作
だけとなるので、熟練を必要としない。
Furthermore, the operator does not need to be skilled because the operator only needs to move the tip of the manipulator to an approximate position where it can be gripped by the gripping mechanism.

(実施例) 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。(Example) Examples will be described below with reference to the drawings.

第1閃には本発明方法を実施するためのマニピュレータ
システムの概略構成が示されている。
The first flash shows a schematic configuration of a manipulator system for carrying out the method of the present invention.

同図において、1は作業用のマニピュレータを示してい
る。このマニピュレータ1は、その基端部がベース2に
固定されている。マニピュレータ1の先端アーム3の先
端部には作業内容に応じた手先効果器を着脱自在に取り
付けるための接続部4が設けられている。そして、マニ
ピュレータ1の各関節は、マニピュレータ制御器5の出
力によって制御される。この制御器5は、たとえばマス
タスレーブマニピュレータの場合を例にとると、常時は
図示しないマスクマニピュレータに対応した動作を行わ
せる、いわゆる通常の制御モードでマニピュレータ1を
制御する。しかし、信号S1が導入されている間は、マ
ニピュレータ1に加えられた外力に合わせてマニピュレ
ータ1を移動させる制御モードに切換えるように構成さ
れている。
In the figure, 1 indicates a working manipulator. This manipulator 1 has its proximal end fixed to a base 2. A connecting portion 4 is provided at the tip of the tip arm 3 of the manipulator 1 for detachably attaching a hand effector depending on the content of the work. Each joint of the manipulator 1 is controlled by the output of the manipulator controller 5. For example, in the case of a master-slave manipulator, the controller 5 normally controls the manipulator 1 in a so-called normal control mode in which it performs operations corresponding to a mask manipulator (not shown). However, while the signal S1 is being introduced, the control mode is switched to a control mode in which the manipulator 1 is moved in accordance with the external force applied to the manipulator 1.

一方、図中10はベース2と同じベース上あるいは別の
ベース上に設置された効果器着脱装置を示している。こ
の効果器着脱装置10は、大きく別けて、位置検出装置
11と、この位置検出装置11の後方に配置された着脱
装置本体12と、着脱装置本体12を制御する制御器1
3とで構成されている。
On the other hand, numeral 10 in the figure indicates an effect device attachment/detachment device installed on the same base as the base 2 or on a different base. This effect device attachment/detachment device 10 is roughly divided into a position detection device 11, an attachment/detachment device main body 12 disposed behind the position detection device 11, and a controller 1 for controlling the attachment/detached device main body 12.
It is composed of 3.

位置検出装置11は、ベース2の上面に適度な可撓性を
有する柱体14を突設するとともに、この柱体14の一
側面に、第2図に示すように独立した小さい接触センサ
15を上下方向に3列に亘って複数個取り付けたものと
なっている。すなわち、この位置検出装置11は、第2
図中に2点鎖線で示すように、マニピュレータ1の先端
アーム3かセンサ取り付け面に触れたとき、この先端ア
ーム3に触れた接触センサ15から出力を送出させ、こ
の出力によって先端アーム3の位置を検出できるように
している。そして、各接触センサ15の出力は制御器1
3に導かれて解析される。
The position detection device 11 includes a column 14 having appropriate flexibility protruding from the upper surface of the base 2, and an independent small contact sensor 15 on one side of the column 14 as shown in FIG. A plurality of them are attached in three rows in the vertical direction. That is, this position detection device 11
As shown by the two-dot chain line in the figure, when the tip arm 3 of the manipulator 1 touches the sensor mounting surface, the contact sensor 15 that touched the tip arm 3 sends out an output, and this output causes the tip arm 3 to be positioned. It is possible to detect. The output of each contact sensor 15 is then output to the controller 1.
3 and will be analyzed.

着脱装置本体12は、支柱16と、この支柱16を第1
図中実線矢印17で示す方向および紙面と直交する方向
に移動させる駆動装置18と、支柱16に図中実線矢印
1つで示す方向に移動自在に支持された着脱機構20と
、この着脱機構20を駆動する図示しない駆動機構とで
構成されている。
The attachment/detachment device main body 12 includes a support 16 and a first
A drive device 18 that moves in the direction indicated by a solid line arrow 17 in the figure and a direction perpendicular to the plane of the paper, an attachment/detachment mechanism 20 supported by the support column 16 so as to be movable in the direction indicated by one solid line arrow in the figure, and this attachment/detachment mechanism 20 It is composed of a drive mechanism (not shown) that drives the.

着脱機構20は、概略第3図に示すように構成されてい
る。すなわち、開口部を位置検出装置11側に向けて支
柱16に実線矢印19で示す方向に移動自在に取り付け
られフレーム21と、このフレーム21内に効果器Pを
保持する保持機構22a.22bと、効果器Pとフレー
ム21の開口端との間に小径部側を効果器P側に位置さ
せて配置されたせっ如円錘状の軸合せ用位置検出器23
と、フレーム21に図中実線矢印24.25で示す方向
および紙面と直交する方向に移動自在に取り付けられた
一対の把持機構26a.26bとて構成゛されている。
The attachment/detachment mechanism 20 is configured as schematically shown in FIG. 3. That is, a frame 21 is attached to the support column 16 so as to be movable in the direction shown by the solid arrow 19 with the opening facing the position detection device 11 side, and a holding mechanism 22a. 22b, and a conical position detector 23 for alignment arranged between the effector P and the open end of the frame 21 with the small diameter side positioned on the effector P side.
and a pair of gripping mechanisms 26a., which are attached to the frame 21 so as to be movable in the directions indicated by solid line arrows 24 and 25 in the figure and in the direction orthogonal to the plane of the paper. 26b.

保持機構22a.22bは、たとえばブランジャ式のも
ので、制御器13から保持指令が与えられているときに
は互いのプランジャを接近させる方向に突出させて効果
器Pを挾持する。そして、保持指令の供給が停止される
と、互いのブランジャを後退させて扶持動作を停止する
ように構成されている。なお、効果器Pは、保持機構2
2a.22bによって挾持されるとき、その接続部Qが
軸合せ用位置検出器23の側に位置し、かつ接続部Qの
軸心線が軸合せ用位置検出器23の軸心線と一致するよ
うに保持される。
Retention mechanism 22a. 22b is of a plunger type, for example, and when a holding command is given from the controller 13, the effector P is held between the plungers by protruding in a direction in which the plungers approach each other. When the supply of the holding command is stopped, the plungers are configured to move backward and stop the supporting operation. In addition, the effector P has a holding mechanism 2.
2a. 22b, the connecting portion Q is located on the side of the alignment position detector 23, and the axis of the connecting portion Q is aligned with the axis of the alignment position detector 23. Retained.

軸合せ用位置検出器23は、第4図に模式的に示すよう
に、せっ頭円錘筒の内面に小さい接触センサ27を周方
向および軸方向に亘って複数配置したものとなっている
。これら接触センサ27は、軸方向に隣接するもの同志
が共通の支持板(図示せず。)によって支持されている
。すなわち、複数の支持板によってせっ頭円錘筒状の接
触センサ支持面が形成されている。各支持板の大径部側
に位置する端部は、ヒンジ28(第3図参照)を介して
フレーム21に回動自在に支持されている。
As schematically shown in FIG. 4, the alignment position detector 23 has a plurality of small contact sensors 27 arranged on the inner surface of a truncated conical cylinder in both the circumferential direction and the axial direction. These contact sensors 27 that are adjacent to each other in the axial direction are supported by a common support plate (not shown). That is, a contact sensor support surface having a truncated conical shape is formed by the plurality of support plates. The end portion of each support plate located on the large diameter side is rotatably supported by the frame 21 via a hinge 28 (see FIG. 3).

また、各支持板の小径部側に位置する端部は遊端となっ
ている。そして、各支持板の中間位置は、それぞれ1対
1の関係に設けられたアクチュエータ29に連結されて
いる。各アクチュエータ2つは、電磁プランジャや形状
記憶合金などで形成されたもので、非動作時に各支持板
の中間部に内側に向かう力を与える。この力の印加によ
って各支持板がヒンジ28を支点にしてそれぞれ内側に
回動し、結果として第4図に示すように、せっ頭円錘筒
の内面に接触センサ27を周方向および軸方向に亘って
複数配置した形態を形成する。また、各アクチュエータ
2つは、動作時に各支持板の中間部に外側に向かう力を
与える。この力の印加によって各支持板がヒンジ28を
支点にしてそれぞれ外側に回動し、結果として第5図に
示すように、効果器Pより人一径の円筒の内面に沿った
形態を形成する。このような各アクチュエータ29の制
御は制御器13からの指令によって行われる。また各接
触センサ27の出力は制御器13に導かれて解析される
Further, the end of each support plate located on the small diameter side is a free end. An intermediate position of each support plate is connected to an actuator 29 provided in a one-to-one relationship. Each of the two actuators is formed of an electromagnetic plunger, a shape memory alloy, or the like, and applies an inward force to the middle portion of each support plate when not in operation. By applying this force, each support plate rotates inward using the hinge 28 as a fulcrum, and as a result, as shown in FIG. A configuration in which a plurality of them are arranged is formed. Each two actuators also apply an outward force to the intermediate portion of each support plate during operation. By applying this force, each support plate rotates outward with the hinge 28 as a fulcrum, and as a result, as shown in FIG. . Each actuator 29 is controlled in accordance with a command from the controller 13. Further, the output of each contact sensor 27 is guided to the controller 13 and analyzed.

把持機構26a.26bの先端部には、第6図に示すよ
うに、掴み部31a,3lbか設けられている。そして
、梱み部31a,31bの梱み面32にはそれぞれ接触
センサ群33が取り付けられている。各梱み部31a,
31b内には、係合ピン34が出役自在に装着されてい
る。これら係合ピン34は、掴み部31a,31bにそ
れぞれ内蔵されたアクチュエータ35によって移動制御
される。各アクチュエータ35は制御器13の出力によ
って制御される。この例では先端アーム3の側面で対向
する部分に係止用の凹部36が形成されている場合を対
象にしている。制御器13は、掴み部31a,31bを
互いに接近させる方向に移動制御し、この制御によって
接触センサ群33か先端アーム3の側面に触れたとき、
接触センサ群33の出力から姐部36の位置を検出し、
この凹部36に係合ピン34が係合し得る位置へ把持機
構26a,26bを移動させた後、各アクチュエータ3
5を駆動して第7図に示すように係合ピン34を凹部3
6に係合させるようにしている。
Grasping mechanism 26a. As shown in FIG. 6, gripping portions 31a and 3lb are provided at the tip of 26b. Contact sensor groups 33 are attached to the packing surfaces 32 of the packing sections 31a and 31b, respectively. Each packing part 31a,
An engagement pin 34 is mounted in the interior of the pin 31b so as to be freely accessible. The movement of these engaging pins 34 is controlled by actuators 35 built into the gripping parts 31a and 31b, respectively. Each actuator 35 is controlled by the output of the controller 13. This example deals with a case where a locking recess 36 is formed in opposing sides of the distal arm 3. The controller 13 controls the movement of the gripping parts 31a and 31b in the direction of approaching each other, and when the contact sensor group 33 touches the side surface of the tip arm 3 by this control,
Detecting the position of the sister part 36 from the output of the contact sensor group 33,
After moving the gripping mechanisms 26a and 26b to a position where the engagement pin 34 can engage with the recess 36, each actuator 3
5 to move the engagement pin 34 into the recess 3 as shown in FIG.
6.

すなわち、この例では上記係合によって把持機構26a
,26bによる把持状態をより確かなものとしている。
That is, in this example, the gripping mechanism 26a is
, 26b is made more reliable.

マニピュレータ制御器5は、制御器13から信号S,が
与えられている間は、マニピュレータ1を外力によって
自由に動き得る制御モードに切換える。この制御は第8
図に示す制御系によって行われる。この図は任意の1つ
のアームについての制御系だけを示している。すなわち
、上記アームの関節に取り付けられた位置センサ41で
得られた位置信号R1と他のアームの関節に取り付けら
れた位置センサ群42で得られた位置信号群R2とを重
力補償演算部43に導入している。重力補償濱算部43
は、これらの人力ia号に基いてアームの姿勢角を求め
、この姿勢角と予め判明しているアームの物理定数、す
なわち重量、リンク長、重心長とを用いて重力、自重を
計算する。算出された重力信号R,は加算器44の一方
の入力端に導入される。加算器44の他方の人力端には
アームに取り付けられたカセンサ45で得られた力信号
R5が導入される。加算器44は、力信号R5から重力
信号R,分を差し引いた信号、つまり外力信号R0を出
力する。この外力信号R6はPID調節器46を介して
加算器47の一方の入力端に導入される。一方、重力補
償演算部43で算出された自重信号R4は加算器47の
他方の入力端に導入される。そして、加算器47におい
て、外力信号Rbと自重信号R4とが加算され、この加
算信号R7がドライバ47の駆動指令として与えられる
。したかって、アームに外力が加わると、この外力の通
りにアームの位置が制御されることになる。
While receiving the signal S from the controller 13, the manipulator controller 5 switches the manipulator 1 to a control mode in which the manipulator 1 can be freely moved by an external force. This control is the 8th
This is done by the control system shown in the figure. This figure shows only the control system for any one arm. That is, the position signal R1 obtained by the position sensor 41 attached to the joint of the arm and the position signal group R2 obtained by the position sensor group 42 attached to the joint of another arm are sent to the gravity compensation calculation unit 43. It has been introduced. Gravity compensation calculation unit 43
calculates the attitude angle of the arm based on these human power IA, and calculates gravity and self-weight using this attitude angle and the physical constants of the arm known in advance, that is, the weight, link length, and center of gravity length. The calculated gravity signal R, is introduced into one input terminal of the adder 44. A force signal R5 obtained by a force sensor 45 attached to the arm is introduced into the other end of the adder 44. The adder 44 outputs a signal obtained by subtracting the gravity signal R from the force signal R5, that is, an external force signal R0. This external force signal R6 is introduced into one input terminal of an adder 47 via a PID regulator 46. On the other hand, the dead weight signal R4 calculated by the gravity compensation calculating section 43 is introduced into the other input terminal of the adder 47. Then, in the adder 47, the external force signal Rb and the self-weight signal R4 are added, and this added signal R7 is given as a drive command to the driver 47. Therefore, when an external force is applied to the arm, the position of the arm is controlled according to this external force.

次に、上記のように構成されたマニビュレータシステム
において、マニピュビュレータ1の接続部4へ手先効果
器Pを装着する例を第9図がら第12図を適宜参照しな
から説明する。
Next, an example of attaching the hand effector P to the connecting portion 4 of the manipulator 1 in the manipulator system configured as described above will be described with reference to FIGS. 9 and 12 as appropriate.

まず、定常状態において、マニピュレータ制御器5は通
常制御モード、つまりマスタマニピュレータやジョイス
ティクに応じてマニピュレータ1を制御する形態にある
。このような状態において、たとえばマスタマニピュレ
ータを操作して、マニピュレータ1の先端アーム3の側
面を第9図に示すように位置検出装置11の接触センサ
15に接触させる。
First, in a steady state, the manipulator controller 5 is in a normal control mode, that is, in a form that controls the manipulator 1 according to the master manipulator or joystick. In this state, for example, the master manipulator is operated to bring the side surface of the tip arm 3 of the manipulator 1 into contact with the contact sensor 15 of the position detection device 11, as shown in FIG.

マニピュレータ1の先端アーム3の側面が位置検出装置
11に設けられたいずれかの接触センサ15に触れると
、その接触センサ15から出力S2が送出され、この出
力S2が制御器13に導入される。制御器13は、出力
S2を送出した接触センサ15の位置から先端アーム3
の現在位置を解析し、着脱装置本体12に駆動指令を与
える。
When the side surface of the tip arm 3 of the manipulator 1 touches one of the contact sensors 15 provided in the position detection device 11, an output S2 is sent from the contact sensor 15, and this output S2 is introduced into the controller 13. The controller 13 moves the tip arm 3 from the position of the contact sensor 15 that sent out the output S2.
The current position of the device is analyzed and a drive command is given to the attachment/detachment device main body 12.

同時に信号S1を立ち上げ、この信号S1をマニピュレ
ータ制御器5に与える。
At the same time, a signal S1 is raised and this signal S1 is applied to the manipulator controller 5.

マニピュレータ制御器5は、信号SIか与えられると、
通常制御モードから外力に応じてマニビュレータ1を自
由に動作させる制御モード、つまり第8図に示した制御
系を使う制御モードに切換わる。
When the manipulator controller 5 is given the signal SI,
The normal control mode is switched to a control mode in which the manibulator 1 is operated freely according to external force, that is, a control mode using the control system shown in FIG. 8.

一方、制御器】゛ウは盛脱装置本体12を次のように制
御する。すなわち、まず着脱機構20の軸心線が先端ア
ーム3の前方に位置するように着脱機構20を移動させ
た後、着脱機構20を一定距離前進させ、続いて把持機
構26a,26bを位置検出装置1]に対して一定距離
近くまで前進させる。次に、梱み部31a,31bを互
いに接近させる方向に移動させ、第10図に示すように
、掴み部31a,31bで先端アーム3を挾持させる。
On the other hand, the controller [C] controls the loading/unloading device main body 12 as follows. That is, first, the attaching/detaching mechanism 20 is moved so that the axial center line of the attaching/detaching mechanism 20 is located in front of the tip arm 3, and then the attaching/detaching mechanism 20 is advanced a certain distance, and then the gripping mechanisms 26a and 26b are moved to the position detection device. 1], move it forward to a certain distance. Next, the packing parts 31a and 31b are moved in a direction in which they approach each other, and as shown in FIG. 10, the tip arm 3 is held between the gripping parts 31a and 31b.

この挾持動作は第7図に示した条件を満たすように行わ
れる。
This clamping operation is performed so as to satisfy the conditions shown in FIG.

次に、制御器13は、位置検出装置11から先端アーム
3を一定距離たけ離す方向へ着脱機構20を移動させる
ように制御する。このときマニピュレータ制御器5は、
すてに外力に応じてマニピュレータ]を白山に動かす制
御モードに切換わっている。したかって、マニビュレー
タ1は、着脱機横20の動きに追従して動く。次に、制
御器13は、把持lm 6W 2 6 a ,  2 
6 bを後辺させるように制御する。このように、把持
機楕26a,26bを後退させると、先端アーム3がフ
レーム21に徐々に近付き、ついには接続部4が軸合せ
用位置検出器23内へと侵入する。このとき、効果器P
の軸心線と先端アーム3の軸心線とが一致していないと
きには、接続部4が軸合せ用位置検出器23を構成して
いるいずれかの接触センサ27に接触する。制御器13
は、出力を送出した接触センサ27の位置から先端アー
ム3の軸ずれ量を検出し、軸ずれ量を零にするように把
持機構26a,26bの位置を制御しながらさらに把持
機構26a,26bを後退させる。
Next, the controller 13 controls the attachment/detachment mechanism 20 to move in a direction that moves the distal end arm 3 a certain distance away from the position detection device 11 . At this time, the manipulator controller 5
It has switched to a control mode that moves the manipulator in response to external forces. Therefore, the manibulator 1 moves following the movement of the attachment/detachment machine lateral 20. Next, the controller 13 grips lm 6W 2 6 a , 2
6 Control so that b is on the rear side. In this way, when the gripper ellipses 26a and 26b are retreated, the tip arm 3 gradually approaches the frame 21, and finally the connecting portion 4 enters into the alignment position detector 23. At this time, effector P
When the axial center line and the axial center line of the distal end arm 3 do not match, the connecting portion 4 contacts one of the contact sensors 27 constituting the position detector 23 for alignment. Controller 13
detects the amount of axis deviation of the tip arm 3 from the position of the contact sensor 27 that sent out the output, and further controls the gripping mechanisms 26a, 26b while controlling the positions of the gripping mechanisms 26a, 26b so as to make the amount of axis deviation zero. make them retreat.

この後退誘導制御によって、ついには第11図に示すよ
うに、先端アーム3の接続部4が効果器Pの接続部Qに
接続される。制御器13は、接続部4か効果器Pの接続
部Qに接続された旨の信号を受けると、第12図に示す
ように、保持機構22a.2’)bのブランジャを後退
させるように制御し、さらに各アクチュエータ29を動
作状態に制御する。各アクチュエータ29が動作すると
、軸合せ用位置検出器23の接触センサ27を支持して
いる各支持板が第5図に示すように円錘筒の形態から円
筒に近い形態へと回動して効果器Pの道路を形成する。
By this backward guidance control, the connecting portion 4 of the distal arm 3 is finally connected to the connecting portion Q of the effector P, as shown in FIG. When the controller 13 receives a signal indicating that the connecting portion 4 is connected to the connecting portion Q of the effector P, the controller 13 moves the holding mechanism 22a. 2') The plunger b is controlled to be retracted, and each actuator 29 is controlled to be in an operating state. When each actuator 29 operates, each support plate supporting the contact sensor 27 of the alignment position detector 23 rotates from a cylindrical shape to a nearly cylindrical shape as shown in FIG. Form a road for effector P.

この状態で制御器13は、再び把持機横26a,26b
を前進させる。この前進によって、効果器Pの取り付け
られた先端アーム3は、フレーム21で囲まれた領域か
ら外部へと移行する。そして、把持機構26a,26b
が一定距離前進した時点において、制御器13は把持機
横26a.26bに把持動作を停止させる信号を与える
とともに着脱機構20を第12図中紙面と直交する方向
に一定距離移動させる信号を送出し、さらにマニピュレ
ータ制御器5への信号S,の供給を停止する。したがっ
て、ここに効果器Pの取り付けが終了し、以後、マニビ
ュレータ1は通常制御モードで制御されることになる。
In this state, the controller 13 again controls the gripper sides 26a, 26b.
advance. By this forward movement, the distal arm 3 to which the effector P is attached moves from the area surrounded by the frame 21 to the outside. And gripping mechanisms 26a, 26b
When the controller 13 moves forward a certain distance, the controller 13 moves the gripper side 26a. 26b to stop the gripping operation, a signal to move the attachment/detachment mechanism 20 a certain distance in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. Therefore, the installation of the effector P is completed at this point, and the manibulator 1 will be controlled in the normal control mode from now on.

なお、効果器Pを取り外すときには軸合せ用位置検出器
23および保持機購/)2,,22bの動作が上述の場
合とは逆の動作となり、他は同様の動作となる。
Note that when the effector P is removed, the operations of the alignment position detector 23 and the holding machines 2, 22b are reverse to those described above, and the other operations are the same.

このように、効果器着脱装置10を使ってマニビュレー
タ1の先端部に効果器Pを着脱するに際し、効果器着脱
装置10の把持機構26a,26bで把持可能な位置ま
でマニピ二レータ1の先端部を移動させた後に、効果器
着脱装置10を動作開始させるとともに効果器着脱装置
10が動作している間中、マニピュレータ1の制御形態
を外力によって自由に動き得る制御に切換えるようにし
ている。したがって、効果器Pを交換するに際し、作業
者はマニピュレータ1の先端部を効果器着脱装iifl
Oの把持機構26a,26bで把持可能な位置まで移動
させる操作を行うだけでよい。
In this way, when attaching and detaching the effector P to the tip of the manipulator 1 using the effector attaching and detaching device 10, the tip of the manipulator 1 is moved to a position where it can be gripped by the gripping mechanisms 26a and 26b of the effector attaching and detaching device 10. After moving, the effector attaching/detaching device 10 is started to operate, and the control form of the manipulator 1 is switched to a control mode that allows the manipulator 1 to move freely by external force while the effector attaching/detaching device 10 is operating. Therefore, when replacing the effector P, the operator must insert the tip of the manipulator 1 into the effector
It is only necessary to perform an operation to move it to a position where it can be gripped by the gripping mechanisms 26a and 26b of O.

そして、以・後はマニピュレータ1の制御系には一切邪
魔されることなく効果器着脱装置10が自動的に効果器
Pを交換することになる。このため、作業者の作業を大
幅に容易化でき、また安全かつ迅速に交換することが可
能となる。
Thereafter, the effector attaching/detaching device 10 automatically replaces the effector P without any interference with the control system of the manipulator 1. Therefore, the work of the operator can be greatly facilitated, and replacement can be performed safely and quickly.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

すなわち、効果器着脱装置の構成は実施例の構或に限ら
れるものではなく、自動着脱できるものであればよい。
That is, the structure of the effect device attachment/detachment device is not limited to the structure of the embodiment, and may be any device that can be automatically attached/detached.

また、位置検出装置11および軸合せ用位置検出器23
は接触センサ式のものに限らず光学式のものを用いても
よい。
In addition, the position detection device 11 and the alignment position detector 23
is not limited to the contact sensor type, but may also be an optical type.

[発明の効果] 以上説明したように、一本発明によれば、熟練を伴わな
い簡単な操作だけで、安全かつ迅速に手先効果器を交換
できるマニピュレータの手先効果器交換方法を提供でき
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for replacing a hand effector of a manipulator, which allows the hand effector to be replaced safely and quickly with only a simple operation that does not require skill.

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

第1図は本発明交換方法を適用したマニピュレータシス
テムの概略構成図、第2図は同システムの効果器着脱装
置に組込まれた位置検出装置の構成を説明するための図
、第3図は同効果器着脱装置に組込まれた着脱機構の構
成説明図、第4図は同効果器着脱装置に組込まれた軸合
せ用位置検出器を模式的に示す斜視図、第5図は同軸合
せ用位置検出器を後退させたときの斜祖図、第6図は効
果器着脱装置に組込まれた把持機構の拙み部の構成を示
す図、第7図は同佃み部の動作状態を示す図、第8図は
マニピュレータ制御器を外力に応じて動作させるモード
に切換えたときに制御系の概略構成を示す図、第9図か
ら第12図は効果器の取付け動作を順を追って示す図で
ある。 1・・・マニピュレータ、2・・・ベース、3・・・先
端アーム、4・・・接続部、5・・・マニピュレータ制
御器、10・・・効果器着脱装置、11・・・位置検出
装置、12・・・着脱装置本体、13・・・制御器、1
5.27・・・接触センサ、20・・・石脱機構、22
a,22b・・・保持機構、23・・・軸合せ用位置検
出器、26a,26b・・・把持機構、29・・・アク
チュエー夕、31a,3lb・・・掴み部、41・・・
位置センサ、43・・・重力補償項算部、45・・・カ
センサ、47・・・ドライバ、P・・・効果器、Q・・
・接続部。
Fig. 1 is a schematic configuration diagram of a manipulator system to which the replacement method of the present invention is applied, Fig. 2 is a diagram for explaining the configuration of a position detection device incorporated in the effect device attaching/detaching device of the same system, and Fig. 3 is the same. A configuration explanatory diagram of the attaching/detaching mechanism incorporated in the effect device attaching/detaching device, FIG. 4 is a perspective view schematically showing the axial alignment position detector incorporated in the effect device attaching/detaching device, and FIG. 5 shows the coaxial alignment position. A perspective view when the detector is retracted, FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a weak part of the gripping mechanism incorporated in the effect device attachment/detaching device, and FIG. 7 is a diagram showing the operating state of the same part. , Fig. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the control system when the manipulator controller is switched to a mode in which it is operated in accordance with an external force, and Figs. 9 to 12 are diagrams showing the installation operation of the effector in order. be. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Manipulator, 2... Base, 3... Tip arm, 4... Connection part, 5... Manipulator controller, 10... Effect device attachment/detaching device, 11... Position detection device , 12... attachment/detachment device main body, 13... controller, 1
5.27... Contact sensor, 20... Stone removal mechanism, 22
a, 22b... Holding mechanism, 23... Axis alignment position detector, 26a, 26b... Gripping mechanism, 29... Actuator, 31a, 3lb... Gripping portion, 41...
Position sensor, 43...Gravity compensation unit, 45...Motor sensor, 47...Driver, P...Effect device, Q...
・Connection part.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マニピュレータの手先効果器を交換するに当り、
少なくともマニピュレータの先端部を把持可能な把持機
構と、この把持機構を移動させてマニピュレータの先端
部を誘導する誘導手段と、誘導されたマニピュレータの
先端部に対して手先効果器を着脱する効果器着脱手段と
を備えた効果器着脱装置を用意しておき、マニピュレー
タの先端部を前記把持機構で把持可能な位置まで移動さ
せた後に、前記効果器着脱装置を動作開始させるととも
に上記効果器着脱装置が動作している間中、マニピュレ
ータの制御形態を外力によって自由に動き得る制御に切
換えるようにしたことを特徴とするマニピュレータの手
先効果器交換方法。
(1) When replacing the hand effect device of the manipulator,
A gripping mechanism capable of gripping at least the tip of the manipulator, a guiding means for moving the gripping mechanism to guide the tip of the manipulator, and an effector attaching/detaching device for attaching and detaching the hand effector to the guided tip of the manipulator. an effector attachment/detachment device is prepared, and after moving the tip of the manipulator to a position where it can be gripped by the gripping mechanism, the effector attachment/detachment device is started to operate, and the effector attachment/detachment device is activated. A method for replacing a hand effector of a manipulator, characterized in that the control mode of the manipulator is switched to a control mode that allows the manipulator to move freely by an external force while the manipulator is in operation.
(2)外力によって自由に動き得る制御は、マニピュレ
ータの各軸に加わる負荷トルクを検出する力センサの出
力を用いて行うことを特徴とする請求項1に記載のマニ
ピュレータの手先効果器交換方法。
(2) The method for replacing a hand effector of a manipulator according to claim 1, wherein the control to allow free movement by external force is performed using the output of a force sensor that detects a load torque applied to each axis of the manipulator.
JP332590A 1990-01-12 1990-01-12 How to replace the hand effector of the manipulator Expired - Fee Related JPH0643037B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP332590A JPH0643037B2 (en) 1990-01-12 1990-01-12 How to replace the hand effector of the manipulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP332590A JPH0643037B2 (en) 1990-01-12 1990-01-12 How to replace the hand effector of the manipulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03208586A true JPH03208586A (en) 1991-09-11
JPH0643037B2 JPH0643037B2 (en) 1994-06-08

Family

ID=11554208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP332590A Expired - Fee Related JPH0643037B2 (en) 1990-01-12 1990-01-12 How to replace the hand effector of the manipulator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0643037B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011086819A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 三菱重工業株式会社 Method for installing device for work in water chamber
JP2011145223A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device and method for working in water chamber
CN114052916A (en) * 2021-11-15 2022-02-18 山东大学 Handheld surgical robot based on rod transmission

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7354194B2 (en) 2003-01-06 2008-04-08 Covidien Ag Tympanic thermometer probe cover with film support mechanism

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011086819A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 三菱重工業株式会社 Method for installing device for work in water chamber
JP2011145224A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method of installing working device in water chamber
JP2011145223A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device and method for working in water chamber
US8973265B2 (en) 2010-01-15 2015-03-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Installation method of water-chamber working apparatus
US9341366B2 (en) 2010-01-15 2016-05-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Water-chamber working apparatus and water-chamber working method
CN114052916A (en) * 2021-11-15 2022-02-18 山东大学 Handheld surgical robot based on rod transmission
CN114052916B (en) * 2021-11-15 2023-08-08 山东大学 Handheld surgical robot based on rod transmission

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0643037B2 (en) 1994-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR890000716B1 (en) Industrial robot having a device for teaching a motor-driven arm with variable servo-control
JPH0253199B2 (en)
EP2359205A1 (en) Method and device for inputting commands into a control of a manipulator
JP2014176917A (en) Robot device
JPH0721510Y2 (en) Work vehicle operating device
JPH0731291U (en) Manipulator device
US11858133B2 (en) Articulated robot system, and driving method and control apparatus for articulate arm thereof
JPH03208586A (en) Exchange method for terminal effector of manipulator
JPH02180576A (en) Robot end working body exchange system
JPH1169545A (en) Manipulator equipment and its guidance and control method
CN109108607A (en) Yarn bar positioning device
US20220396437A1 (en) Robot system and method of operating the same
EP0171698A1 (en) Two-handed robot device
CN109789558B (en) End effector for workpiece conveyance and workpiece conveyance device
CN114551313A (en) Rewinding device, semiconductor process equipment and control method for opening and closing door body
JP5347705B2 (en) Robot controller
EP0062071B1 (en) Through double hand
JP3584352B2 (en) Touch panel type image display
JP2009028893A (en) Manipulator and power assist device equipped with a plurality of the manipulators
JP3971467B2 (en) Industrial robot turning range control device
JP3820422B2 (en) Manipulator teaching / reproducing apparatus and teaching / reproducing method thereof
JPS61124209A (en) Method of controlling robot for hot-line construction
JP7458338B2 (en) Robot Hand
EP4289529A1 (en) Sliding nozzle apparatus
JP2000308936A (en) Machine tool and tool replacing method

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees