JPH04122583A - マスタアーム - Google Patents
マスタアームInfo
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- JPH04122583A JPH04122583A JP24505190A JP24505190A JPH04122583A JP H04122583 A JPH04122583 A JP H04122583A JP 24505190 A JP24505190 A JP 24505190A JP 24505190 A JP24505190 A JP 24505190A JP H04122583 A JPH04122583 A JP H04122583A
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- Pending
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 210000003323 beak Anatomy 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
人間が操作するロボット制御のマスクスレーブ方式でダ
イレクトドライブモータ（ＤＤモータ）を駆動源とする
マスタアームに関し、 駆動源のＤＤモータが必要とするトルクの縮小を図り、
使用するＤＤモータの大形化を防止したマスタアームの
提供を目的とし、 人間がマスタアームを操作した場合に直動するアームと
、マスクアームを操作した場合に或る一方向θ３に直動
するアームと該アームの直動を駆動するＤＤモータと該
アームの動きを該動きに直角の方向θ２に伝達するＤＤ
モータと該アームの動きに連動して位置を移動するオモ
リとを具え、該ＤＤモータにマスタアームの自重によっ
て加わるトルクが該オモリによって打消され取除かれる
ように構成する。又、実施態様として前記アームとオモ
リの連動のために、該アームの駆動にはラックとピニオ
ンを用い、該オモリの駆動にはワイヤロープとプーリを
用いて、夫々の回転部のピニオンとプーリの駆動に前記
ダイレクトドライブモータからの動力をタイミングベル
トを用いて伝達するように構成する。
イレクトドライブモータ（ＤＤモータ）を駆動源とする
マスタアームに関し、 駆動源のＤＤモータが必要とするトルクの縮小を図り、
使用するＤＤモータの大形化を防止したマスタアームの
提供を目的とし、 人間がマスタアームを操作した場合に直動するアームと
、マスクアームを操作した場合に或る一方向θ３に直動
するアームと該アームの直動を駆動するＤＤモータと該
アームの動きを該動きに直角の方向θ２に伝達するＤＤ
モータと該アームの動きに連動して位置を移動するオモ
リとを具え、該ＤＤモータにマスタアームの自重によっ
て加わるトルクが該オモリによって打消され取除かれる
ように構成する。又、実施態様として前記アームとオモ
リの連動のために、該アームの駆動にはラックとピニオ
ンを用い、該オモリの駆動にはワイヤロープとプーリを
用いて、夫々の回転部のピニオンとプーリの駆動に前記
ダイレクトドライブモータからの動力をタイミングベル
トを用いて伝達するように構成する。
（産業上の利用分野）
本発明は人間にとって危険な場所において、人間の代り
に２人間に監視されたロボットにより、遠隔操作により
該ロボットを操作して作業を行わせる所謂オペレータ操
作のマスタアームの動きに従ってスレーブアームが動作
する制御系を備え、スレーブアーム側の力センサで検出
した反力に応じてマスタアームの操作力を変えることで
、オペレータの操作性を高めたマスタスレーブ方式に係
り、特に其のマスタアームに関する。
に２人間に監視されたロボットにより、遠隔操作により
該ロボットを操作して作業を行わせる所謂オペレータ操
作のマスタアームの動きに従ってスレーブアームが動作
する制御系を備え、スレーブアーム側の力センサで検出
した反力に応じてマスタアームの操作力を変えることで
、オペレータの操作性を高めたマスタスレーブ方式に係
り、特に其のマスタアームに関する。
従来のマスタアームは、図示しないが、オペレータが操
作するマスタアームの駆動部に、減速比の大きな所謂ハ
ーモニックドライブなどの減速機を使っていた。そのた
め、反対方向へのバックドライブは不可能であり、オペ
レータは操作時に重さを感じていた。そこで、駆動部に
バックドライブも可能なダイレクトドライブモータ（Ｄ
Ｄモータ）を使うことが考えられ、そこで駆動部をＤＤ
モータに代えると、該ＤＤモータは、マスクアーム自身
の重さによって発生するトルクを支えるため。
作するマスタアームの駆動部に、減速比の大きな所謂ハ
ーモニックドライブなどの減速機を使っていた。そのた
め、反対方向へのバックドライブは不可能であり、オペ
レータは操作時に重さを感じていた。そこで、駆動部に
バックドライブも可能なダイレクトドライブモータ（Ｄ
Ｄモータ）を使うことが考えられ、そこで駆動部をＤＤ
モータに代えると、該ＤＤモータは、マスクアーム自身
の重さによって発生するトルクを支えるため。
大きなトルクのＤＤモータを必要としていた。
しかし、マスタアームに大きなトルクのＤＤモータを使
うと、マスタアームの形状が大きくなり、又、其の重量
も大きくなるという問題があった。
うと、マスタアームの形状が大きくなり、又、其の重量
も大きくなるという問題があった。
本発明の課題は、駆動源のＤＤモータが必要とするトル
クの縮小を図り、使用するＤＤモータの大形化を防止し
たマスタアームの提供にある。
クの縮小を図り、使用するＤＤモータの大形化を防止し
たマスタアームの提供にある。
この課題は、第１図ａ、ｂの原理図の如く、操作者が例
えばグリップｌを握りマスタアームを操作した場合に直
線状に動くアーム２と該アームの動きを司るθ３軸用の
ＤＤモータ５と該アームの動きに直角のθ２軸のＤＯモ
ータ４と該アームの動きに連動し位置を移動するオモリ
３とを具え、該ＤＤモータ４，５に加わるマスタアーム
の自重によって発生する回転トルクが該オモリ３によっ
て打ち消され取り除かれるように構成した本発明の第１
発明によって達成される。
えばグリップｌを握りマスタアームを操作した場合に直
線状に動くアーム２と該アームの動きを司るθ３軸用の
ＤＤモータ５と該アームの動きに直角のθ２軸のＤＯモ
ータ４と該アームの動きに連動し位置を移動するオモリ
３とを具え、該ＤＤモータ４，５に加わるマスタアーム
の自重によって発生する回転トルクが該オモリ３によっ
て打ち消され取り除かれるように構成した本発明の第１
発明によって達成される。
また、前記アーム２とオモリ３の連動のために該アーム
の駆動にはラック８とピニオン７を用い、該オモリの駆
動にはワイヤロー１１０とブー１月１を用いて、夫々の
回転部のピニオン７とブー１月１の駆動に前記ＤＤモー
タ４，５からの動力をタイミングベルト６．９を用いて
伝達するようにした第２発明によって達成される。
の駆動にはラック８とピニオン７を用い、該オモリの駆
動にはワイヤロー１１０とブー１月１を用いて、夫々の
回転部のピニオン７とブー１月１の駆動に前記ＤＤモー
タ４，５からの動力をタイミングベルト６．９を用いて
伝達するようにした第２発明によって達成される。
本発明の第１発明では、第１図ａ、ｂの如く、グリップ
１を握ってマスタアームを操作した場合、アーム２の直
動を司るθ３軸用のＤＤモータ５と其のアームの動きに
直角のθ２軸のＤＤモータ４に対してオモリ３の位置が
連動して動き、ＤＤモータ４，５に加わるマスタアーム
の自重によって発生するトルクが取り除かれる。従って
６ｏモータ４゜５が必要とするトルクの減少が図られ、
ＤＤモータ４．５の小形化が可能となる。アーム２とオ
モリ３の連動の基本構成を示す第１図すにおいて、マス
タアームがアーム２の動きに直角の上下方向θ２軸で、
第１図ａの様な水平状態から、或る傾きαを持った場合
、第２図の説明回の如く、アーム２がスライドしようと
する力ａとオモリ３が動こうとする力すが、ＤＤモータ
５の軸上で互に方向が反対のトルクａｌとトルクｂ１と
なって釣り合う、従って、この機構を用いると、アーム
２とオモリ３が連動して、θ２軸の釣合いを取ると共に
、ＤＤモータ５の回転軸のトルクの釣合いも取るため、
ＤＤモータ４，５が必要とするトルクの減少が図られ、
ＤＤモータ４，５の小形化が可能となる。
１を握ってマスタアームを操作した場合、アーム２の直
動を司るθ３軸用のＤＤモータ５と其のアームの動きに
直角のθ２軸のＤＤモータ４に対してオモリ３の位置が
連動して動き、ＤＤモータ４，５に加わるマスタアーム
の自重によって発生するトルクが取り除かれる。従って
６ｏモータ４゜５が必要とするトルクの減少が図られ、
ＤＤモータ４．５の小形化が可能となる。アーム２とオ
モリ３の連動の基本構成を示す第１図すにおいて、マス
タアームがアーム２の動きに直角の上下方向θ２軸で、
第１図ａの様な水平状態から、或る傾きαを持った場合
、第２図の説明回の如く、アーム２がスライドしようと
する力ａとオモリ３が動こうとする力すが、ＤＤモータ
５の軸上で互に方向が反対のトルクａｌとトルクｂ１と
なって釣り合う、従って、この機構を用いると、アーム
２とオモリ３が連動して、θ２軸の釣合いを取ると共に
、ＤＤモータ５の回転軸のトルクの釣合いも取るため、
ＤＤモータ４，５が必要とするトルクの減少が図られ、
ＤＤモータ４，５の小形化が可能となる。
また、本発明の第２発明では、アーム２とオモリ３の連
動のために該アームの駆動にはラック８とピニオン７が
用いられ、該オモリの駆動にはワイヤロープｌＯとブー
１月１が用いられる。そして、夫々の回転部のピニオン
７とプーリ１１の駆動のために前記ＤＤモータ４，５か
らの動力がタイミングベルト６．９を用いて伝達される
。
動のために該アームの駆動にはラック８とピニオン７が
用いられ、該オモリの駆動にはワイヤロープｌＯとブー
１月１が用いられる。そして、夫々の回転部のピニオン
７とプーリ１１の駆動のために前記ＤＤモータ４，５か
らの動力がタイミングベルト６．９を用いて伝達される
。
第３図は本発明の実施例のマスタアームの構成を示す構
造図であり、アーム２とオモリ３の連動機構を示す。ア
ーム２を矢印ａの方向に、水平のθ３軸に沿って動かし
た場合、アーム２上のラック８は、ピニオン７に回転を
与え、この回転運動をタイミング調整のベルト６とベル
ト９による伝達機構を介して、ワイヤロープ１０に伝え
、オモリ３を矢印すの方向に動かす。そして、上下方向
のθ２軸において、位置の釣合いを取っている。また、
マスタアームが、第１図に示す様な水平状態から、上下
方向のθ２軸において或る傾きを持った場合、図示しな
いグリップ部が矢印ａの方向にスライドしようとする力
と、オモリ３が矢印すの方向にスライドしようとする力
とが、ＤＤモータ５の軸上で右回りトルクと左回りトル
クとして釣り合う。従って上下方向の０２軸用のＤＤモ
ータ４と水平方向のθ３軸用のＤＤモータ５の小形化が
可能となる。
造図であり、アーム２とオモリ３の連動機構を示す。ア
ーム２を矢印ａの方向に、水平のθ３軸に沿って動かし
た場合、アーム２上のラック８は、ピニオン７に回転を
与え、この回転運動をタイミング調整のベルト６とベル
ト９による伝達機構を介して、ワイヤロープ１０に伝え
、オモリ３を矢印すの方向に動かす。そして、上下方向
のθ２軸において、位置の釣合いを取っている。また、
マスタアームが、第１図に示す様な水平状態から、上下
方向のθ２軸において或る傾きを持った場合、図示しな
いグリップ部が矢印ａの方向にスライドしようとする力
と、オモリ３が矢印すの方向にスライドしようとする力
とが、ＤＤモータ５の軸上で右回りトルクと左回りトル
クとして釣り合う。従って上下方向の０２軸用のＤＤモ
ータ４と水平方向のθ３軸用のＤＤモータ５の小形化が
可能となる。
第４図はマスタアームのθ２軸（水平のθ３軸に直角の
上下方向の軸）の構成図、第５図はマスタアームの０１
軸（θ３軸に直角の水平方向の軸）の構成図であって、
何れもＤＤモータ４の軸とＤＤモータ５の軸が一致しな
い場合の例で、この場合は、一致する場合よりも必要と
するオモリ３の重さが小さくて済み且つグリップ１との
間の距離を大きく取れて、操作がより楽になる。そして
、第６図はマスタアームの全体の構成図である。
上下方向の軸）の構成図、第５図はマスタアームの０１
軸（θ３軸に直角の水平方向の軸）の構成図であって、
何れもＤＤモータ４の軸とＤＤモータ５の軸が一致しな
い場合の例で、この場合は、一致する場合よりも必要と
するオモリ３の重さが小さくて済み且つグリップ１との
間の距離を大きく取れて、操作がより楽になる。そして
、第６図はマスタアームの全体の構成図である。
〔発明の効果］
以上説明した如く、本発明によれば、マスタア−４のＤ
ｌｌモータの小形化が図れ、ＤＤモータの使用によりバ
ンクドライブも可能となり、マスタアームの操作性が大
幅に向上する効果が得られる。
ｌｌモータの小形化が図れ、ＤＤモータの使用によりバ
ンクドライブも可能となり、マスタアームの操作性が大
幅に向上する効果が得られる。
第１図ａ、ｂは本発明のマスクアームの基本構成を示す
原理図、 第２回は本発明のマスタアームのアームとオモリの連動
の説明図、 第３図は本発明の実施例のマスタアームのθ３軸の構成
図、 第４図は本発明の実施例のマスクアームのθ２軸の構成
図、 第５図は本発明の実施例のマスタアームのθ１軸の構成
図、 第６図は本発明の実施例のマスクアームの全体の構成図
である。 図において、ｌはグリンブ、２はアーム、３はオモリ、
４はθ２軸用ＤＤモータ、５はθ３軸用ＤＤモータ、６
，９はタイミングベルト、７はピニオン、８はラック、
１０はワイヤロープ、１１はプーリ、１２はアームスラ
イド機構、１３はワイヤロープ・オモリ結合具、１４は
オモリスライド用レールである。 末ｉｉｌ明θマ又り７−ム／）基末楕へ裂かＪ厘埋図（
α） 午 図 （Ｊｆ／）１） 、５ＤＤｔ−り（ｅ３軸用） （ｂ） 鳴 図 （−’！−／）２） 木嘴＜ｇ月Ｉつ賽カイ手を６Ｄバｊ う たぬのアーム
と才七り／）−動の８地ｇ￥４回第２図 本発明の実施例のマスタア ムの０１ 軸の構成図 第 図
原理図、 第２回は本発明のマスタアームのアームとオモリの連動
の説明図、 第３図は本発明の実施例のマスタアームのθ３軸の構成
図、 第４図は本発明の実施例のマスクアームのθ２軸の構成
図、 第５図は本発明の実施例のマスタアームのθ１軸の構成
図、 第６図は本発明の実施例のマスクアームの全体の構成図
である。 図において、ｌはグリンブ、２はアーム、３はオモリ、
４はθ２軸用ＤＤモータ、５はθ３軸用ＤＤモータ、６
，９はタイミングベルト、７はピニオン、８はラック、
１０はワイヤロープ、１１はプーリ、１２はアームスラ
イド機構、１３はワイヤロープ・オモリ結合具、１４は
オモリスライド用レールである。 末ｉｉｌ明θマ又り７−ム／）基末楕へ裂かＪ厘埋図（
α） 午 図 （Ｊｆ／）１） 、５ＤＤｔ−り（ｅ３軸用） （ｂ） 鳴 図 （−’！−／）２） 木嘴＜ｇ月Ｉつ賽カイ手を６Ｄバｊ う たぬのアーム
と才七り／）−動の８地ｇ￥４回第２図 本発明の実施例のマスタア ムの０１ 軸の構成図 第 図
Claims (2)
- （１）人間が操作するロボット制御のマスタスレーブ方
式でダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ）を駆動源
とするマスタアームにおいて、 該マスタアームを操作した場合に或る一方向に直線に動
くアーム（２）と該アームを直線に（θ３）駆動するＤ
Ｄモータ（５）と該アームの動きを該動きに直角の方向
（θ２）に伝達するＤＤモータ（４）と該アームの動き
に連動して位置を移動するオモリ（３）とを具え、 該マスタアームの自重によって該ＤＤモータ（４、５）
に加わるトルクが該オモリ（３）によって打消され取除
かれることを特徴としたマスタアーム。 - （２）前記アーム（２）とオモリ（３）の連動のために
、該アームの駆動にはラック（８）とピニオン（７）を
用い、該オモリの駆動にはワイヤロープ（１０）とプー
リ（１１）を用いて、夫々の回転部のピニオン（７）と
プーリ（１１）の駆動に前記ダイレクトドライブモータ
（４、５）からの動力をタイミングベルト（６、９）を
用いて伝達することを特徴とした第１項に記載のマスタ
アーム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24505190A JPH04122583A (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | マスタアーム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24505190A JPH04122583A (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | マスタアーム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04122583A true JPH04122583A (ja) | 1992-04-23 |
Family
ID=17127853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24505190A Pending JPH04122583A (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | マスタアーム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04122583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013187469A1 (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | オリンパス株式会社 | 自重補償付き直動機構、操作入力装置、及び手術支援システム |
-
1990
- 1990-09-13 JP JP24505190A patent/JPH04122583A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013187469A1 (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | オリンパス株式会社 | 自重補償付き直動機構、操作入力装置、及び手術支援システム |
| JP2013255966A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Olympus Corp | 自重補償付き直動機構、操作入力装置、及び手術支援システム |
| CN104364060A (zh) * | 2012-06-13 | 2015-02-18 | 奥林巴斯株式会社 | 带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统 |
| EP2862680A4 (en) * | 2012-06-13 | 2016-04-06 | Olympus Corp | GRAVITY-COMPENSATED LINEAR MOTION MECHANISM, OPERATING INPUT DEVICE, AND SURGICAL ASSISTANCE SYSTEM |
| US9737996B2 (en) | 2012-06-13 | 2017-08-22 | Olympus Corporation | Linear driving mechanism with self-weight compensation, operation input device, and surgery assistance system |
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