JPH04176583A - マニピュレータ - 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、外装品を把持して航空機等の機体に取付ける
のに用いられるマニピュレータに係り、特に把持された
外装品に過度な力が加わらないように改善されたマニピ
ュレータに関する。

〔従来の技術〕

第２図は従来の外装品搭載用のマニピュレータの構造を
示す斜視図である。搬送用台車１上に設置されたマニピ
ュレータ２のロボットアーム３に外装品４（この例では
ミサイル）を把持して、外装品４を取付けるべき航空機
（この例では戦闘機）の機体位置まで搬送し、マニピュ
レータ２を操作して搭載を行っていた。

このような従来のマニピュレータを用いて航空機の機体
に機外外装品を搭載するにあたっては、一般に次に示す
（１）〜（４）の手順に従って主に人手により行ってい
た。

（１）　まず外装品倉庫から外装品を取出し、これを搬
送用の台車にのせる。

（２）　次にこの搬送台車を操作しながら地表面を走行
し、機体の格納庫である航空機格納庫内に設置されてい
る航空機の近傍まで搬送する。

（３）　台車に設置されているマニピュレータを操作し
て、外装品を持ち上げ、さらに台車およびマニピュレー
タを操作して外装品を機体の嵌合位置まで移動させ、搭
載物三次元位置を微調整し、位置決めを行う。

（４）　最後に外装品を機体の懸下機構に装着し搭載を
完了する。

〔発明を解決しようとする課題〕

以上説明した従来の外装品搭載用のマニピュレータでは
、肉眼で外装品の装着位置を確認しながらマニピュレー
タを操作していた。そこで高価な機体や外装品の損傷を
招かないように大きな力か加わることを防止するために
は、外装品の装着位置からずれないように、正確に機体
と外装品との嵌合位置合わせをしなければならないため
、多人数でしかも時間のかかる作業を必要とした。

本発明は上述した問題点を解消するためになされたもの
で、人手によることなくしかも動作か確実で迅速な外装
品装着用のマニピュレータを提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、基部かロボットフランジに装着され、頭部に
外装品を把持するロボ・ソト／Ｘンドを有するマニピュ
レータにおいて、前記ロボットフランジに装着され、前
記ロボットハンドに加わる力を検出する力覚センサと、
前記ロボ・ソトフランジと前記ロボットハンドとの間に
介在し、前記ロボットハンドに加わる力が所定の大きさ
になるまでは前記ロボットハンドの回動を禁止し、所定
の大きさを超えると回動自在とする機構を有するコンプ
ライアンス装置とを設けたものである。

なお前記コンプライアンス装置は前記ロボットハンドに
加わる力から前記所定の大きさの力だけを差し引いた力
を前記力覚センサに加える手段を設けるのがよい。さら
に前記力覚センサを６軸センサとするのが望ましい。

〔作　用〕

本発明ではマニピュレータを上記のように構成したため
、コンプライアンス装置は外装品を装着した時にロボッ
トハンドに加わる力が所定の値より大きくなると回動自
在となる。従って外装品に過大な力が加わることなく逃
げの動きができる。

また外装品が取外されて荷重がなくなればロボットハン
ドの回動は禁止される。このように高価な外装品を破損
することなく安全な作業が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すマニピュレータの要部
断面図を示したものである。本図においてはマニピュレ
ータの先端のロボットハンドの部分を取出して示してい
る。ロボットハンド３は外装品４を把持するために使用
されるもので、図示しない制御機構により図に示すよう
に左右から外装品４を把持するような構成となっている
。マニピュレータの基部はロボットフランジ３０に装着
されており、頭部にこのロボットハンド３が設けられて
いる。またロボットハンド３の近傍には距離センサ４０
が取付けられており、外装品４の機体への取付は時にロ
ボットハンド３が機体へ異常接近をするのを検知して、
ロボットハンド３の操作を停止させるために用いられる
。

なお距離センサ４０の形式は限定されるものではなく超
音波式、光学式あるいは接触式のいずれの形式でも必要
に応じて採用することができる。

一方ロボットフランジ３０の上には力覚センサ２０が取
付けられている。この力覚センサ２０は後述するように
ロボットハンド３が把持する外装品４の重さを検出する
ために使用される。なおり覚センサ２０としては、６軸
力覚センサを用い、すべての方向からの力を検出できる
ようにするのがよい。

ロボットフランジ３０とロボットハンド３との間にはコ
ンプライアンス装置１０が設けられている。このコンプ
ライアンス装置１０はロボットフランジ３０の表面に一
端が支持され他端が支持台１１に取付けられたバネ１２
を有している。このバネ１２は通常はそのスプリング力
によって支持台１１を上方へ所定の力で押し上げるよう
に構成されており、これによって上蓋１３と下蓋１４の
係合部１５か密着状態となり、ロボットハンド３の回動
を禁止するような構造となっている。したがってロボッ
トハンド３が所定の力以上の外力を受けた場合、上蓋１
３のほぼ中央部に設けられた押圧部１６が支持台１１を
押し下げバネ１２を下方へスプリング力に抗して押し下
げるため係合部１５の係合がはずれロボットハンド３の
回動が自在となる。

次に第１図に示すマニピュレータの動作について説明す
る。いま、ロボットハンド３と、これに把持される外装
品４との合計重量が２００ｋｇであったと仮定する。こ
こでコンプライアンス装置１０か存在していなければ、
力覚センサ２０には総組ｆｆｉ　２００　ｋｇ重の力か
加わる。さらに外装品４の機体への取付は時にこの外装
品４に１）ｃｇ重の力が加われば、力覚センサ２０で検
出される力は２０１ｋｇ重となり、２０１−２００−１
　（ｋｇ）で１ｋｇ重の力か加わったことが検出される
。そこでコンプライアンス装置１０を用いない場合には
力覚センサ２０として大きな力かはかれるものを用いる
必要かあり、この場合微小な力の変化を検出することが
できなくなる。

そこで本発明のようにコンプライアンス装置１０を組み
込み、バネ１２により２２０ｋｇ重の力を上向きに加え
たとする。これによりバネ力は外装品４と、ハンド３と
の合計重量１００ｋｇを支えるとともに、力覚センサ２
０に上向きに２０ｋｇ重の引っ張り力を加えることにな
る。この状態で外装品４に１ｋｇ重の力が加われば力覚
センサ２０への引っ張り力は１９ｋｇ重に減り、１ｋｇ
重の力が加わったことが検出される。

このようにコンプライアンス装置１０を用いることによ
り力覚センサ２０として小さな力を測定できる構造のも
のを使用することができ、かつ微小な力の変化を検出す
ることができる。

ハンド３が外装品４を把持していないときには、ハンド
３だけの重量の力が力覚センサ２０に加わる。かりにハ
ンド３の重量を２０ｋｇとすれば、バネ力２２０ｋｇ重
からハンドの重量圧２０）ｃｇ重を差し引いた２００ｋ
ｇ重の引っ張り力が力覚センサ２０に加わることになる
。この状態では力覚センサ２０のレンジをオーバーする
ことになるが、この場合にはマニピュレータは外装品４
を搭載していないのであるから、力を測る必要はない。

さらに力覚センサ２０にはレンジを超えた力が加わって
いるが、力は測定できないもののセンサそのものが壊れ
てしまうことはない。

次にコンプライアンス装置１０の動作を説明する。上述
したような構造では、外装品４に加わる力が２０ｋｇ重
を超えると、すべての力がバネ１２に加わりバネをスプ
リング力に抗して撓ませることになる。バネ１２が下方
に撓むと、このバネ１２に連動して下蓋１４が下方に下
がり、支持台１１との係合部１５が係合状態を解かれ、
それまで支持台１１で拘束されていた外装品４とハンド
３の動きがフリーとなり、このハンド３は回動自在とな
る。したがって仮に外装品４に機体からの過大な力が加
わっていたとしても、この力が加わらないように逃げの
動きができることになる。したがって、外装品４や機体
を傷める事無く装着ができるのである。そして外装品４
に加わる力が抜けると、バネ１２は再び上昇し、下蓋１
４も上昇するため、再び係合部１５で係合が行われハン
ド３の回動は禁止される。

以上説明したように本発明では外装品に加わる微小な力
の変化を検出することのできる力覚センサを用いること
ができるため、このセンサの出力信号をロボット操作レ
バーの間接回転軸に結合されたアクチュエータにフィー
ドバックし、マニピュレータが外装品４から受ける反力
を操縦レバー経由で操作者に知らせ、外装品４に過度な
力が加わらないように制御することができる。

また外装品４が機体に接触する直前のロボット姿勢にお
ける力覚センサ２０の６軸出力を記憶しておき、この値
を０点として、接触後の変動分を検出するようにするこ
ともできる。また上述した実施例では外装品４に加わる
力が所定の大きさを越えるとロボットハンド３の回動を
自在となるようにしたが、それと同時に瞬時にロボット
を停止させ、メカニカルブレーキを作動させるようにす
ることもできる。

Ｃ発明の効果〕 以上実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明で
は力覚センサとコンプライアンス装置とを組合せて用い
ているため、肉眼によって確認して操作する従来のマニ
ピュレータに比べ動作が確実で迅速な操作が可能となる
。また外装品に加わる力を制限することができるため、
外装品や機体を破損することなく、安全に操作すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すマニピュレータの要部
断面図、第２図は従来のマニピュレータを示す斜視図で
ある。 ３・・・ロボットハンド、４・・・外装品、１０・・・
コンプライアンス装置、１１・・・支持台、１２・・・
バネ、１３・・・上蓋、１４・・・下蓋、１５・・・係
合部、１６・・・押圧部、３０・・・ロボットフランジ
、４０・・・距離センサ。 出願人代理人　　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基部がロボットフランジに装着され、頭部に外装品
   を把持するロボットハンドを有するマニピュレータにお
   いて、 前記ロボットフランジに装着され、前記ロボットハンド
   に加わる力を検出する力覚センサと、前記ロボットフラ
   ンジと前記ロボットハンドとの間に介在し、前記ロボッ
   トハンドに加わる力が所定の大きさになるまでは前記ロ
   ボットハンドの回動を禁止し、所定の大きさを超えたと
   きには回動自在となる機構を有するコンプライアンス装
   置とを設けたことを特徴とするマニピュレータ。 ２、前記コンプライアンス装置は、前記ロボットハンド
   に加わる力から前記所定の大きさの力だけ差し引いた力
   を前記力覚センサに加える手段を有することを特徴とす
   る請求項１記載のマニピュレータ。 ３、前記力覚センサを６軸センサとした事を特徴とする
   請求項１または２記載のマニピュレータ。