JPH0445305B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

この発明は、オペレータが操作する指令信号に
応じて、任意の作業を行わせるマニプレータに関
する。

【従来技術とその問題点】

この種の操作形マニプレータとして、ジヨイス
テイツク方式とマスタ・スレーブマニプレータ方
式が知られている。 第５図にジヨイステイツクの原理図を示す。図
において、レバー１を左右に傾けるとシヤフト３
が回転し、これをポテンシヨメータ５で検出す
る。レバー１の前後の動きはフレーム６全体が傾
き、シヤフト７が回転してポテンシヨメータ９で
検出される。レバー１を回転させると、直接ポテ
ンシヨメータ２が動作し、この角度を検出する。
４，８はそれぞれシヤフト３，７の軸受部であ
り、フレーム１０は適当なところに固定して使わ
れる。 このように、レバーの前後方向の動きとこれに
直交する左右方向の動きを別個にポテンシヨメー
タあるいはエンコーダなどで検出し、さらに必要
に応じてレバーの回転を付加することにより３自
由度の信号を発生する。またレバーの傾きに応じ
て、マニプレータの先端位置の速度あるいはマニ
プレータを駆動するモータなどの回転速度を操作
することが多い。これによつて操作されるマニプ
レータは、手首位置の３次元空間の位置決めと、
先端手首部の姿勢制御のためにそれぞれ３自由度
を必要とする。衝突回避などのため冗長度を有す
る７自由度以上のマニプレータもあるが、ジヨイ
ステイツク方式の場合はほとんどが６自由度以下
に限られる。最も一般的な６自由度の場合には、
前述したジヨイステイツクを２組使用することに
なる。 ジヨイステイツク方式の場合、一定角度に傾け
ておけば、その間の時間に応じて、厳密には傾き
角の積分量に比例してマニプレータがその指示さ
れた方向に移動する。具体的には、マニプレータ
方程式を解くことにより、各軸のモータ回転角と
マニプレータ先端位置、姿勢の関係が決まるの
で、それぞれのモータ回転数を時間の関数として
制御することにより実行される。 従つて、オペレータはジヨイステイツクを傾け
るだけで、あまり手を動かさないでもマニプレー
タの到達できる空間内でマニプレータの位置、姿
勢を操作することができるので、操作に要する力
も小さくてすみ、疲労度も少ない。 一方、ジヨイステイツクで与える信号は速度基
準であり、実際に制御したいマニプレータの動き
は位置であるから、この間の対応が直感では得に
くく、ある程度の熟練を必要とする。このこと
は、換言すれば空間的直感性に欠けることを意味
し、例えばマニプレータ先端で円弧を描く場合な
どは、かなりむずかしいことになる。また速度信
号のために、後述する力感覚をジヨイステイツク
機構にもどしても、位置と力の関係がつかみにく
いため、マニプレータが対象物に接触したことを
オペレータに感知させたり、マニプレータで遠隔
的にワーク間のハメアイやクランク回しなどの動
作を行わせたりすることが困難である、という欠
点を有する。 次に第６図で、運動機能の図記号を表したマニ
プレータの構成図を示す。例えば、マスタマニプ
レータとスレーブマニプレータを同形状に作り、
さらに簡単のために同一寸法、同一構造をとらせ
た場合を考える。第６図でマニプレータは、胴部
の回転のための関節１１により下胴部１８に対し
て上胴部１９が回転し、肩部の関節１２により上
腕部２０が紙面にそつて上、下に揺動される。ま
た、肘部の関節１３により、さらに下腕部２１が
紙面にそつて揺動する。これにより、先端部１７
の位置が全空間に対して位置決めされる。さらに
手首部の関節１４，１５，１６により、手首の姿
勢が決定される。 前述した内容の具体的構造を第７図に示す。こ
こでは、肘部についてのみ説明する。なお、同図
ａはマニプレータ腕部構造の上面図、同図ｂは別
のマニプレータ腕部構造の上面図、同図ｃは前図
ａ，ｂに共通な同じく側面図である。また、同じ
機能の部材には同じ符号を付してある。 第７図において、上腕部２０と下腕部２１の関
節１３はモータ２２の動きにより位置決めされ
る。２３は速度センサであるタコジエネレータ
で、ダンピング効果を付与したりするために用い
られ、２４は角度センサとしてのエンコーダ、２
５はモータにとりつけられる減速機である。また
場合によつては、２６のポテンシヨメータにより
角度を検出することもある。２７は力センサ部で
あり、例えば図のように、モータ軸とアーム部の
間に歪を発生させるための梁部を設け、ストレン
ゲージにより関節部に作用する力を検出する。 前述した部材を用いて、第８図のように制御系
を作ることにより、マスタ・スレーブとしての位
置制御が行われる。すなわち、マスタ側の操作部
３１を動かすと、この動きθ₁はマスタ側のエンコ
ーダ３２で検出され、コントローラ３３に位置信
号として与えられる。これによりスレーブ側のモ
ータ３４が回転し、この動きθ₂はスレーブ側のエ
ンコーダ３５で検出され、フイードバツクされて
エンコーダ３２からの信号とつき合わされる。な
おT₂はスレーブ側の負荷トルクである。 このように、オペレータがマスタ側の操作部を
にぎり、所望の方向に移動させ、かつ手首姿勢の
位置決めを行う。つまり、各関節部にポテンシヨ
メータあるいはエンコーダなどの角度センサをお
き、これを指令信号としてスレーブ側におかれた
モータ回転角を制御してやることにより、マスタ
とスレーブとに同一動作を行わせることができ
る。この場合、マスタとスレーブの対応が明確な
ため、空間的直感性にすぐれた操作性の良さを有
する。しかし実際には、マニプレータ重量が直接
オペレータに作用するので、この重量を支える必
要がある。もちろん、機構的に重量のバランスを
とることも可能だが、これにより機構は極めて複
雑になる。また、必要な空間範囲に手を伸ばして
操作しなけれならないこともオペレータの負担と
なり、疲労の原因となる。しかしマスタ・スレー
ブマニプレータ方式には、先に述べたように、力
感覚をオペータに与える、いわゆる力フイードバ
ツクをとることが容易な利点がある。 次に、位置制御と共に力のフイードバツクを付
加したマスタ・スレーブマニプレータのバイラテ
ラル制御について説明する。第９図の構成で、マ
スタ側の操作部３１を動かすと、エンコーダ３２
によりその角度θ₁が検出され、この値が位置信号
としてコントローラ３３に与えられる。これによ
り、スレーブ側のモータ３４が回転し、この動き
θ₂をスレーブ側のエンコーダ３５が検出し、コン
トローラ３３にフイードバツクされて位置制御が
行われる。このときスレーブ側に力が作用する
と、この力の大きさを力センサ３８が検出し、力
の指令信号T₂としてコントローラ３９に与えら
れる。これによりマスタ側のモータ３６が動作
し、指令値になるまで回転する。この力の大きさ
をマスタ側の力センサ３７により検出する（検出
値T₁）ことで、スレーブ側の力をマスタ側に伝
えることができる。 すなわち、オペレータがマスタ側の操作部を持
ち、手首位置および姿勢を操作すると、それぞれ
の関節の動きが角度センサで検出され、これを指
令信号としてスレーブ側の対応する軸のモータの
回転角を制御する。なお、スレーブの角度センサ
の出力でフイードバツクをとる。これにより、ス
レーブ側のマスタ側と同一の手首の位置および姿
勢をとることになる。このとき、スレーブ側が、
その動きを阻害するような障害物に当たると、ス
レーブ関節のモータの回転が抑制される。これは
トルクセンサによりトルク（あるいは力）として
検出されるので、このトルクの値を指令信号とし
て対応するマスタ側のモータを回転させ、このモ
ータのトルクがスレーブ側のそれと同一になるよ
うに制御させる。オペレータはこのトルクすなわ
ち力を受けるので、スレーブ側での障害物との接
触を知り、力を弱める方向にマスタ側を動かすこ
とになる。これによりスレーブ側の位置も変化し
接触をさけることが可能となる。 しかし、この力感覚を付加したことにより、常
にオペレータにはスレーブ側の力が作用すること
になる。つまり、スレーブで重量物を扱うと、こ
れをオペレータが直接負担することになる。ま
た、スレーブの位置、姿勢が変わることにより、
重力変化を生じ、この結果もオペレータにフイー
ドバツクされることになる。これら重力の影響に
よつて、直接知りたい、接触などによる力との区
別がつきにくく、したがつて感度が低下すること
になる。この重力の影響を除くためコンピユータ
を利用する方法もあるが、スレーブマニプレータ
の位置、姿勢により補正をする必要があり、これ
には極めて複雑な計算を要し、コンピユータは大
容量のものが必要となる。 以上の説明は、簡単にするため同一形状、同一
寸法のものについておこなつたが、オペータへの
負担を減らすため、トルクあるいは力の感度を変
えるとか、マスタとスレーブの寸法を変えるとか
するのが普通である。さらに形状まで変える場合
もあるが、コンピユータで計算して対応をとる必
要があり、さらに複雑なものとなる。しかし、マ
スタとスレーブの比は余り大きくとることはでき
ず、マスタ自身が大形にならざるを得ない。この
ため、空間的に制約のある場合は障害になる。 以上のように、操作形マニプレータの代表的な
２方式には、それぞれの利点と欠点がある。

【発明の目的】

この発明は、これら２方式の有する欠点をのぞ
き、両者の利点の組合わせによる優れた操作形マ
ニプレータを提供することを目的とする。

【発明の要点】

操作形マニプレータによる作業を分析すると、
広い空間の全域にわたり、任意の軌道を描かせる
必要がある場合よりも、むしろマニプレータ先端
を空間のかなり限定された位置にアプローチし、
その近傍で、しかも限られた空間内で一連の作
業、例えばマニプレータ先端で円弧を描いたり、
クランク回しなどをすることの方が多い。 この発明は、マニプレータ先端の作業点への位
置決めは、ジヨイステイツク方式、すなわち速度
指令による方式を採用し、実際の作業を行うため
の、限定された空間内での位置決めは、マスタ・
スレーブ方式、すなわち位置指令によつて行うよ
うに、同一の操作器の信号を選択的に切換えて行
い、かつ位置指令のときのみ、操作器に力フイー
ドバツクをかけて操作者に力感覚が付与される操
作形マニピレータの構成に関し、 スレーブマニプレータに、その手首部先端部
に、このスレーブマニプレータの手首部の位置を
規定する直交座標系の３軸方向それぞれの力を検
出する３軸力センサを 操作器に、前記直交座標系の３軸のいずれか一
個に対応して設けられた第１スライド部と、この
第１スライド部に沿つて直線的に移動可能に設け
られた第１スライダと、前記３軸の他のいずれか
一個に対応して設けられ第１スライダに接続され
第１スライド部に垂直に延在する第２スライド部
と、この第２スライド部に沿つて移動可能に設け
られた第２スライダと、前記３軸の残りの一個に
対応して設けられ第２スライダに接続され第２ス
ライド部に垂直に延在する第３スライド部と、こ
の第３スライド部に沿つて移動可能に設けられた
第３スライダと、この第３スライダに設けられた
ハンドル部と、第１、第２、第３の各スライダに
それぞれ結合され、３軸力センサのそれぞれ対応
する各軸方向の出力によつて制御され、スレーブ
マニピレータの前記手首部に作用する前記３軸方
向それぞれの力を各軸方向に対応するスライダに
フイードバツクするアクチユエータと、第１、第
２、第３の各スライダにそれぞれ結合され、これ
ら第１、第２、第３の各スライダの移動量をそれ
ぞれ検出して、それぞれの検出量に対応した速度
指令あるいは位置指令を出力する移動量センサ
と、をそれぞれ備えさせたものである。 まず、操作器をスレーブマニプレータの手首部
の位置を規定する直交座標系の３軸方向にそれぞ
れに対応する直交配置されたスライド部と、この
スライド部に沿つて移動可能なスライダとから構
成して直交としたことにより、空間的直感性に優
れ、かつ変換の計算が単純化されて制御系の応答
が速い操作形マニプレータが得られる。 また、手首姿勢を絶対空間に対して変更しない
で、手首位置をかえながら作業を行う要求は多い
が、この場合には、スレーブマニプレータの関節
部には力センサを付けないで、単にスレーブマニ
プレータ手首先端にＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸力セン
サをとりつけ、この力センサの出力に応じて、操
作器内のアクチユエータを駆動することにより、
簡単な構造でしかも複雑な計算なしに操作者に力
感覚を付与することが可能である。 すなわち、この種の作業では、目視により作業
対象機器近傍までマニプレータ先端をジヨイステ
イツク方式で位置決め、あるいは教示再現させる
ことは容易であり、しかも手首あるいは手首にも
たせた工具などのエンドエフエクタが何らかの物
体に接触した場合は力センサで検出して、ただち
に警報を発するとか、停止させれば良く、必ずし
も操作者に力感覚としてフイードバツクさせる必
要はない。そして、限定された空間内の作業を行
うときのみマスタ・スレーブ方式に切換えて、空
間感覚を与え、かつ力感覚を付加して微妙な作業
をさせることが出来れば十分である。この限られ
た空間内ではスレーブマニプレータの位置そのも
のは大きく変化しないように限定してやればマニ
プレータ位置の変化による重力の変化分はほとん
ど無視できるので、計算機により重力補償をする
必要もなく、作業対象物との接触による力の変化
分のみをとり出してやることにより、十分な感度
で操作者に力感覚を付与できる利点がある。 なお、本発明による操作形マニプレータの一つ
の発展として、手首姿勢をかえながら手首位置を
移動させる必要がある場合は、前記操作器にスレ
ーブと同形状の手首機構を付与し、これにマス
タ・スレーブともアクチユエータと共に位置セン
サ、力センサを設けることにより、バイラテラル
の力フイードバツクを手首姿勢の変更においても
働かせることが可能である。 本発明による操作形マニプレータのもう一つの
発展として、これら速度指令から位置指令への切
換え、さらに速度指令への復帰に際し、あるいは
位置指令中に対象空間の限界に到達したときのマ
スタ・スレーブの位置指令感度の変更や、対象空
間の延長に際し、制御対象であるスレーブマニプ
レータに異常指令が入らないようにすることがで
きる。このため、操作器には中立平衡位置に機械
的に復帰するようにスプリングを設けると共に、
中立平衡位置においてのみジヨイステイツク方式
とマスタ・スレーブ方式の切換えや感度変更、動
作域の修正までが可能なようにインターロツクを
付与するようにしたものである。 ここで、機械的なスプリングによる復帰方式を
説明したが、その目的は、操作器を操作しないと
き、すなわち操作者が中立位置以外で手を離した
ときや、あやまつて切換スイツチを操作したとき
に起りうる暴走を防止するためである。例えば、
グリツプ部にリミツトスイツチなどを設け、手を
離したときには自動的に中立位置に復帰するよう
にアクチユエータを制御しても良い。また、あや
まつてスイツチを操作したときも、いつたん中立
位置に復帰させて信号を受けつければ良い。

【発明の実施例】

第１図は、この発明の実施例の一つを示すもの
で、同図ａのこの実施例における操作器の斜視
図、同図ｂは同じく下面図、同図ｃは前図ｂにお
けるＡ−Ａ断面図である。操作器がＸ軸スライド
部４１、Ｙ軸スライド部４２、Ｚ軸スライド部４
３が組合わされて３自由度の直交座標系を構成す
るので、それぞれにモータ４４，４５，４６を有
し、スライダ４７とＹ軸スライド部４２が、スラ
イダ４８とＺ軸スライド部４３がそれぞれ接続さ
れ、スライダ４９にはハンドル５０が設けられて
いる。スライド部４１では、フレーム５７内にプ
ーリ５３がモータ４４と組合わされ、他端に別の
プーリ５４が軸受５６で保持され、２つのプーリ
５３，５４がタイミングベルトすなわち歯付ベル
ト５２などで直結される。そして、これにスライ
ダ４７が取り付けられる。モータ４４にはエンコ
ーダ５１を組合わせる。さらに、力フイードバツ
クを行う場合には、図示してない力センサ（トル
クセンサ）がモータ出力部、例えばプーリ５３に
組込まれる。スライダ４７は、フレーム５７の内
に設けられた軌道にそい、それぞれローラ５８，
５９によりスムーズにガイドされる。例えば、ロ
ーラ５９は３個以上設け、平行な軌道の各側にそ
れぞれ接するようにしてガイドをなくす構成にな
つている。 このような構成において、ハンドル５０を把持
して動かすことにより、これらの移動量はエンコ
ーダ５１，５５で検出される。ジヨイステイツク
方式の場合は、これらの移動量は、これに応じて
スレーブマニプレータ先端のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の
速度信号として与えられる。これに応じて、コン
トローラでマニプレータ方程式に基づいて、各軸
のモータ４４，４５，４６の回転速度が制御され
る。なお、手首の姿勢は、図示してない別の３自
由度ジヨイステイツクで位置決めされる。これに
より作業対象機器の近傍に位置決めされるから、
ハンドル５０を元へもどす。この点では、後述す
る中立平衡位置にあるので、マスタ・スレーブ方
式に切換える。これによりハンドル５０を動かす
と、この移動量は位置信号として直接エンコーダ
５１で検出される。したがつて、マスタとスレー
ブの移動比を適当に選ぶことにより、この比に応
じて今度はスレーブマニプレータ先端のＸ，Ｙ，
Ｚ軸の位置信号として与えられるので、これら位
置信号に基づいてコントローラは各軸のモータの
回転角を制御する。 このとき、スレーブの先端が何かにぶつかる
と、図示してない、３次元力センサによりＸ，
Ｙ，Ｚ軸の力の分力が検出されるので、この力を
一定の比で拡大し、縮小して、操作器側に設けら
れたコントローラの力信号とすると、この値に応
じて操作器側のモータが回転させられ、その力を
やはり図示してない操作器内の力センサで検出し
て力を制御する。この力はオペレータのハンドル
に直接かえつてくるため、オペレータは力が減る
方向にハンドルを動かすと、位置信号が変化して
スレーブマニプレータの接触がなくなる方向に、
スレーブマニプレータが動かされることになる。 第２図は、第１図のハンドル部に３自由度のジ
ヨイステイツク６０を設けたもので、直接これに
より手首の姿勢を操作する。その他の構成は第１
図と全く同じであり、同一部材は符号も同一にし
てある。これにより片方の手だけで操作すること
が可能である。この場合も、従来例を示した第６
図の場合と同じように、手首の姿勢を制御すると
きにはジヨイステイツク方式のみで、力のフイー
ドバツクはとれない。 第３図は本発明の別の実施例を示す。これは第
１図のハンドル部にスレーブマニプレータとほぼ
同形状の手首部６２をとりつけたものであり、軸
６３，６４，６５はそれぞれ直交しており、それ
ぞれの軸はモータ、力センサ、エンコーダなどで
構成される。この場合はスレーブ側の手首部にも
力センサが必要である。手首先端位置決め系は手
首先端の３次元力センサで代用しても良い。この
場合、オペレータがハンドルを操作するとき、手
首の姿勢と手首先端位置を同時に変更することが
可能である。なお、この方式では、手首姿勢をジ
ヨイステイツク方式に切換えることは、実際の作
業を考えたときは余り意味がないので、手首位置
決めのみをジヨイステイツク方式とマスタ・スレ
ーブ方式に切換え、手首姿勢は常にマスタ・スレ
ーブ方式とする方が良い。この辺については全く
第１図と重複することになるので説明は省略す
る。 次に第４図において、本実施例のジヨイステイ
ツク方式、マスタ・スレーブ方式の切換えに関す
る例を説明する。第４図の構成は第１図のものと
ほぼ同じであり、同じ部材は同一符号で示してあ
る。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸スライド部にそれぞれ新たに取
付板６６が設けられ、中央のものはスライダ４８
に両端のものはフレーム５７（第１図ｃ参照）に
直接とりつけられ、その間にスプリング６９が平
衡位置でバランスするように選ばれ設けられてい
る。６７は平衡位置を検出する近接センサであ
り、高周波発振型センサでも機械的なマイクロス
イツチでも良い。６８はタイミングベルト５２に
設けられたドグで、平衡位置でセンサ６７に検出
されるように取り付けられる。７０はハンドル５
０に設けられた把持スイツチであり、オペレータ
がハンドル５０から手をはずしたことを検出す
る。 図の構成のとき、ジヨイステイツクで操作し、
平衡位置から移動させ必要なところに位置決めさ
れると、必ず平衡位置にもどされるので、この点
でマスタ・スレーブ方式へと図示してないスイツ
チを切換える。そして、一連の動作が終了したら
またアームを元の位置へもどす。しかし、このと
き必ずしも平衡点にある訳でないので、その点で
ジヨイステイツク方式にすると暴走することが考
えられる。従つて、ジヨイステイツク方式に切換
えてしまつてもコントローラ内に、いつたん平衡
位置へ戻して、この点を検出してからジヨイステ
イツク方式で動作するようにインターロツク機能
をつける。これは、センサとモータで自動的に行
わせることも出来るし、または、いつたん手を離
して、把持スイツチ７０で検出し、モータにより
平衡位置に戻して切換スイツチを操作できるよう
にしても良い。また、図のように機械的にスプリ
ングで復帰させても良い。いずれにしろ、平衡点
検出センサがONのときのみ切換えることが可能
とする必要がある。これは、マスタ・スレーブ方
式で操作中に限界位置に達して、新たな平衡点を
設定して操作を続けるとか、位置の比を変更する
とかの場合でも必ず必要である。

【発明の効果】

この発明によれば、操作器をスレーブニプレー
タの手首部の位置を規定する直交座標系に対応さ
せて直交座標系としたことにより、空間的直感性
に優れ、変換処理も簡単になり、制御系の応答を
高速化できる。 そうして、操作器の指令信号を速度指令として
スレーブマニプレータの手首位置を作業対象の近
傍に位置決めし、作業対象の限定された空間では
位置信号に切換えて、操作器とスレーブマニプレ
ータの空間的直感性を付与し、同時に力フイード
バツクによりオペレータに力感覚を付与すること
を可能ならしめることにより、操作性を向上する
と共に、マスタ・スレーブ方式のオペレータにか
かる負担を軽減したり、限定された空間では平衡
位置の力を基準として、変化分のみをフイードバ
ツクすることにより、スレーブマニプレータの位
置変化に伴う重力補正を不要として、複雑な計算
なしに力の感度保持をすることが可能となる。 また、スレーブ手首におかれた３軸力センサ信
号によりスレーブ手首位置の位置決め用操作器の
アクチユエータを制御して力フイードバツクを行
うことにより、スレーブ各軸のアクチユエータ部
に力センサをとりつけた場合よりも簡単な構成で
力感覚を付与することが可能となる。 さらに、操作器ハンドル部にジヨイステイツク
を設けることにより、片手で手首姿勢および手首
位置の制御が可能となる。同様に、ハンドル部に
手首を設け、スレーブ手首部と同様にそれぞれア
クチユエータ、力、位置各センサで構成すること
により、手首姿勢、手首位置を片手で制御し、か
つすべてに力感覚を付加することが可能である。 また、操作器の平衡位置センサ、ハンドル部の
把持センサにより、オペレータが不用意に手を離
したり、あやまつて操作方式を選択したり、変更
したりしたときでも、必ずハンドル部がいつたん
平衡位置に来るようにすることにより、スレーブ
マニプレータが暴走したりすることを防止するこ
とが可能である。 なお、本発明の操作器としては直交座標形の例
を示したが、必ずしもこの座標系に限定されるも
のでなく、極座標形でも、円筒座標形でもそれぞ
れコントローラで計算する式の差はあるものの、
いずれに適用しても本発明の効果を制約するもの
ではない。 また、アクチユエータはモータとタイミングベ
ルトの組合わせのものを示したが、これについて
も例えば、油圧シリンダとサーボ弁の組合わせ
で、流量、圧力を制御して位置決めおよび力フイ
ードバツクを行うことができる。その他空気圧で
も、またリニアアクチユエータとしてフオースコ
イル形（動電形）としても同様な効果がある。 また、操作器側の力センサとして３軸のモータ
部それぞれに力センサあるいはトルクセンサを設
ける構成について説明したが、操作器ハンドル部
にスレーブ手首におかれた３軸力センサを設け、
これを介してハンドルを操作する構成とすること
も可能で、同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の操作器を示し、同図ａはその
斜視図、同図ｂはその下面図、同図ｃは前図ｂの
Ａ−Ａ断面図、第２図は本発明の別の実施例であ
る操作器の斜視図、第３図は本発明のさらに別の
実施例を示す操作器の斜視図、第４図は本発明の
またさらに別の実施例を示す操作器の構成図、第
５図は従来のジヨイステイツクを示し、同図ａは
その平面図、同図ｂはその側面図、第６図は従来
のマニプレータの、運動機能の図記号で表した構
成図、第７図は従来のマニプレータの腕部構造を
示し、同図ａは一マニプレータの腕部構造の上面
図、同図ｂは別のマニプレータの腕部構造の上面
図、同図ｃは前図ａ，ｂに共通な側面図、第８図
は従来のマスタ・スレーブのユニラテラル制御の
構成図、第９図は従来のマスタ・スレーブのバイ
ラテラル制御の構成図である。 符号説明、４１，４２，４３……スライド部、
４４，４５，４６……モータ、４７，４８，４９
……スライダ、５０，６１……ハンドル、５１，
５５……エンコーダ、５２……タイミングベル
ト、５３，５４……プーリ、５７……フレーム、
５８，５９……ローラ、６０……ジヨイステイツ
ク、６２……手首部、６３……回転軸、６４，６
５……揺動軸、６６……取付台、６７……近接セ
ンサ、６８……ドグ、６９……スプリング、７０
……把持スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 操作器からの指令信号によつてスレーブマニ
   ピレータに作業を行わせる操作形マニプレータで
   あつて、前記指令信号が速度指令あるいは位置指
   令に選択的に切り換えられ、前記指令信号が位置
   指令のとき前記スレーブマニプレータに作用する
   力が前記操作器にフイードバツクされるものにお
   いて、 前記スレーブマニプレータは、 その手首部先端部に、このスレーブマニプレー
   タの手首部の位置を規定する直交座標系の３軸方
   向それぞれの力を検出する３軸力センサを備え、 前記操作器は、 前記３軸のいずれか一個に対応して設けられた
   第１スライド部と、この第１スライド部に沿つて
   直線的に移動可能に設けられた第１スライダと、 前記３軸の他のいずれか一個に対応して設けら
   れ前記第１スライダに接続され前記第１スライド
   部に垂直に延在する第２スライド部と、この第２
   スライド部に沿つて移動可能に設けられた第２ス
   ライダと、 前記３軸の残りの一個に対応して設けられ前記
   第２スライダに接続され第２スライド部に垂直に
   延在する第３スライド部と、この第３スライド部
   に沿つて移動可能に設けられた第３スライダと、 この第３スライダに設けられたハンドル部と、 前記第１、第２、第３の各スライダにそれぞれ
   結合され、前記３軸力センサのそれぞれ対応する
   各軸方向の出力によつて制御され、スレーブマニ
   プレータの前記手首部に作用する前記３軸方向そ
   れぞれの力を前記各軸方向に対応するスライダに
   フイードバツクするアクチユエータと、 前記第１、第２、第３の各スライダにそれぞれ
   結合され、これら第１、第２、第３の各スライダ
   の移動量をそれぞれ検出して、それぞれの検出量
   に対応した速度指令あるいは位置指令を出力する
   移動量センサと、を備えた、 ことを特徴とする操作形マニプレータ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の操作形マニプレ
   ータにおいて、操作器のハンドル部に手首姿勢制
   御用の３自由度ジヨイステイツクを設けたことを
   特徴とする操作形マニプレータ。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の操作形マニプレ
   ータにおいて、操作器のハンドル部にスレーブマ
   ニプレータ手首部と同様の構成であつて、少なく
   ともアクチユエータと位置センサとを具備した３
   自由度の手首部を設けたことを特徴とする操作形
   マニプレータ。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の操作形マニプレ
   ータにおいて、第１、第２、第３の各スライダの
   平衡位置検出センサを前記各スライダの対応する
   各スライド部に、把持センサを操作器のハンドル
   部にそれぞれ設け、前記把持センサの出力がON
   あるいはOFFのときは、前記各スライダをそれ
   ぞれの平衡位置に復帰させ、かつ前記平衡位置検
   出センサが前記各スライダがいずれも平衡位置に
   あることを検出したときのみ、マニプレータの動
   作範囲、力センサの感度切換え、あるいは指令信
   号の速度信号と位置信号の切換えが行えるように
   なしたことを特徴とする操作形マニプレータ。