JPH04146091A - マニピュレータシステム - 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〕 本発明はマニピュレータシステムに関し、特にグラップ
ルフィクスチャとエンドエフェクタとの把持ｉ横を改良
したマニピュレータシステムに関する。

〔従来の技術〕

従来、マニピュレータシステムにおける把持機構は、把
持すべき対象物に取付けられるグラップルフイクスチ’
ｒ　（Ｇｒａｐｐｌｅ　Ｆｉｘｔｕｒｅ）と、ラッチ機
構を内蔵しアームの先端に取付けられるエンドエフェク
タ（Ｅｎｄ　Ｅｆｆｅｃｔｏｒ）とから構成されている
。

第３図は、この従来の把持機構を用いたマニピュレータ
システムの構成図である。

第３図において、対象物１０にはグラツプルフィクスチ
ャ１が取り付けられている。マニピュレータ１は、それ
を操作するための操作卓５．操作卓５によって制御され
るアーム制御部４．アーム制御部４によって駆動される
アーム＠横部６．アーム ェクタ２．アーム機構部６の手首に取り付けられた手先
カメラ９，瞼曵カメラ７、手先カメラ９および一献カメ
ラ７が撮像した画像をモニタするモニタテレビ８を有し
ている。

対象物１０は、マニピュレータ１１の作業領域全体を捉
える哨啄カメラ７によって撮像され、その画像はモニタ
テレビ８上に映し出される．操作員１２がこの画像を見
ながら操作卓５から指令を入力すると、アーム制御部４
から制御信号が送出され、その制御信号に従ってアーム
機構部６がその関節を駆動し、エンドエフェクタ２を対
象物１０の近傍にまで持ってくる０次にモニタテレビ８
の画像は、アーム機構部６の手首に取付けられた手先カ
メラ９の画像に切換えられる。モニタテレビ８上に映し
出された対象物１０及びグラップルフィクスチャ１の近
接画像を見ながら、再び操作員１２はエンドエフェクタ
２とグラップルフィクスチャ１との先端をさらに接近さ
せるべくアーム機構部６を動かすための指令を操作卓５
から入力する。この時操作員１２は、エンドエフェクタ
２とグラップルフィクスチャ１の先端位置を合わせるだ
けでなく、両者を嵌合させるために両者の軸方向をも合
わせることを考慮して指令を入力しなければならない．
その際、グラップルフィクスチャ１の位置及び軸方向を
、操作員１２がモニタテレビ８上で視認し易くするため
のマーキングが、グラップルフィクスチャ１のエンドエ
フェクタ２に対向する取付面に施されることが多い．こ
のようにしてエンドエフェクタ２とグラップルフィクス
チャ１の先端位置及び軸方向が合わせられた後、再び操
作員１２が指令を入力することによって両者を嵌合せし
めると、エンドエフェクタ２の取付面である円孔内に入
ってきたグラップルフィクスチャ１をエンドエフェクタ
２内のラッチ機構が捕捉し、マニピュレータ１１による
対象物１０の把持が完了する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のマニピュレータシステムにおいては、マ
ニピュレータのエンドエフェクタを対象物に取り付けら
れたグラップルフィクスチャに近づける指令、そしてエ
ンドエフェクタとグラップルフィクスチャの先端位置及
び軸方向を合わせて両者を嵌合させるようにアーム機構
部を動かすための指令を、すべて操作員がマニピュレー
タに入力しなければならない，その指令は、モニタテレ
ビ上の画像を視認することにより、操作員が逐次作成す
る必要がある．従って、エンドエフェクタとグラップル
フィクスチャの軸合せ及び嵌合のような細かい作業にお
いては、成功するまで何度も試行錯誤的に繰り返すこと
もあり、作業の確実性に欠は作業効率が良くないという
問題点がある。

本発明の目的は上述した問題点を解決し、エンドエフェ
クタとグラップルフィクスチャの軸合せを操作員の指令
によらず自動的に行わせることにより、マニピュレータ
による対象物把持の確実性を増し、作業効率を向上させ
得るマニピュレータシステムを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のマニピュレータシステムは、グラップルフィク
スチャを有する対象物とアーム制御部の制御によって変
形自在とされるアーム機構部の先端に取り付けられたエ
ンドエフェクタを有するマニピュレータとを有し前記エ
ンドエフェクタのラッチ機構により前記グラップルフィ
クスチャを把持することによって前記対象物を位置自在
に取扱うマニピュレータシステムにおいて、中心軸が判
別可能なマーキングが施されたグラップルフィクスチャ
と、前記マーキングから放射される光を二次元検出する
光学センサを有するエンドエフェクタと前記光学センサ
から出力された前記二次元検出データを演算処理して前
記グラップルフィクスチャの中心軸と前記エンドエフェ
クタの中心軸との軸合せ情報を作成し前記アーム制御部
に送出するセンサデータ処理部とを含むマニピュレータ
とを有する。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第１図
（ａ）、（ｂ）は、本発明によるマニピュレータシステ
ムの一実施例の把持機構を示す構成図である。第１図（
ａ）の構造図（正面図および側面図）に示されるグラツ
ブルフイクスチャ１は把持される対象物に取付けられる
ものである。そして、複数のマーキング１０１がマニピ
ュレータのエンドエフェクタ２に対向する面に同心円の
帯状に設けられ、光の反射率が他の面とは異なる状態と
されている。第１図（ｂ）の構造図（正面図および一部
載欠した側面図）に示されるエンドエフェクタ２は、マ
ニピュレータのアーム先端に取付けられ、グラツプルフ
イクスチャ１と嵌合するものである。エンドエフェクタ
２は、グラップルフィクスチャ１との軸合せ用に用いら
れる光を二次元検出する光学センサ２０１とマーキング
１０１に光を照射する照明２０２とを有し、またグラッ
プルフィクスチャ１の先端部の鉤を捕捉するためのラッ
チ機構２０３を内蔵している。

ここで、光学センサ２０１はＣＣＤ撮像素子等が用いら
れ、複数の受光窓からグラツブルフイクスチャ１から放
射される光を取り入れている。また、照明２０２もグラ
ップルフィクスチャ１からの放射光を均等にするため複
数個設けられている。光学センサ２０１によって検出さ
れたデータは後述するセンタデータ処理部に出力される
。

第２図は第１図の本発明によるマニピュレータシステム
の一実施例の構成図である。

第１図（ｂ）に示されたエンドエフェクタ２から出力さ
れる、光学センサ２０１が二次元検出したデータは、セ
ンサデータ処理部３に入力される。センサデータ処理部
３は、このデータを演算処理してグラップルフィクスチ
ャ１の中心軸とエンドエフェクタ２の中心軸との軸合せ
を行なうための軸合せ情報を作成し、軸合せのためのフ
ィードバックデータとしてこれをアーム制御部４に送出
する。他の構成要素については、第３図に示された従来
例と同様の構成・機能を有しており、説明は省略する。

・以下、本実施例の動作について説明する。操作員１２
が噛噺功メラ７の画像をモニタテレビ８上で見て、操作
卓５から指令を入力すると、その指令に従ってアーム制
御部４から制御信号がアーム機構部６に送出される。制
御信号に従ってアーム機構部６の関節が駆動され、その
先端に取り付けられているエンドエフェクタ２が対象物
１０の近傍に移動する８次に、モニタテレビ８の画像を
手先カメラ９の近接画像に切り換える。操作員１２はこ
の画像を見ながらエンドエフェクタ２とグラップルフィ
クスチャ１との先端位置を合わせるための指令と操作卓
５から入力する。この時、両者の軸方向は考慮しなくて
もよいので、比較的容易に指令することが可能である。

両者の先端位置が合うと、エンドエフェクタ２内の光学
センサ２０１がグラップルフィクスチャ１及びそのマー
キング１０１を捉えてセンサデータ処理部３にセンサさ
れたデータを送出する。センサデータ処理部３はこのデ
ータからグラップルフィクスチャ１とエンドエフェクタ
２の軸方向のずれを検出し、これを補正するためのフィ
ードバックデータをアーム制御部４に送出する。これに
基づいてアーム制御部４はアーム機構部６を動かし、自
動的にエンドエフェクタ２とグラップルフィクスチャ１
の軸合せが行われる。引き続き自動的に両者を嵌合せし
めるようにアーム機構部６が動き、エンドエフェクタ２
内のラッチ機構２０３が作動してグラップルフィクスチ
ャ１を捕捉し、対象物１０の把持が達成される。エンド
エフェクタ２とグラップルフィクスチャ１の先端位置合
せ達成の後は操作員１２の指令を投入する必要はなく、
モニタテレと８上の手先カメラ９の画像によってマニピ
ュレータ１１によって自動的に行われる対象物１０を取
扱う一連の過程を監視することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のマニピュレータシステムは
、マニピュレータのエンドエフェクタと対象物に取り付
けられているグラップルフィクスチヤとの軸合せ及び嵌
合を操作員の指令入力なしに自動的に行うことができる
ので、マニピュレータによる対象物の把持を迅速かつ確
実なものにし作業の効率を向上させ得る効果がある。

特に対象物として宇宙空間の無動環境で浮遊している物
体を扱う場合のように、対象物が固定されておらず対象
物に対して不要な外力を与えぬようにマニピュレータが
対象物を把持する必要がある場合に、本発明のマニピュ
レータシステムは効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明によるマニピュレータシ
ステムの一実施例の把持機構を示す構成図、第２図は本
発明の一実施例の構成図、第３図は従来の実施例の構成
図である。 １・・・グラップルフィクスチャ、２・・・エンドエフ
ェクタ、３・・・センサデータ処理部、４・・・アーム
制御部、５・・・操作卓、６・・・アーム機構部、７・
・・喚１１ｊＫカメラ、８・・・モニタテレビ、９・・
・手先カメラ、１０・・・対象物、１１・・・マニピュ
レータ、１２・・・操作員、１０１・・・マーキング、
２０１・・・光学センサ、２０２・・・照明、２０３・
・・ラッチ機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、グラップルフィクスチャを有する対象物とアーム制
   御部の制御によって変形自在とされるアーム機構部の先
   端に取り付けられたエンドエフェクタを有するマニピュ
   レータとを有し前記エンドエフェクタのラッチ機構によ
   り前記グラップルフィクスチャを把持することによつて
   前記対象物を位置自在に取扱うマニピュレータシステム
   において、中心軸が判別可能なマーキングが施されたグ
   ラップルフィクスチャと、前記マーキングから放射され
   る光を二次元検出する光学センサを有するエンドエフェ
   クタと前記光学センサから出力された前記二次元検出デ
   ータを演算処理して前記グラップルフィクスチャの中心
   軸と前記エンドエフェクタの中心軸との軸合せ情報を作
   成し前記アーム制御部に送出するセンサデータ処理部と
   を含むマニピュレータとを有することを特徴とするマニ
   ピュレータシステム。２、請求項１記載のグラップルフ
   ィクスチャ。 ３、請求項１記載のマニピュレータ。