JPH05111885A

JPH05111885A - マニピユレータ装置

Info

Publication number: JPH05111885A
Application number: JP33449291A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Matsumaru; 隆文松丸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-11-25
Publication date: 1993-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、組立て作業が容易で、自由度構成の
変更に伴うマニピュレ−タの駆動制御プログラムの書
換、変更に要する手間や時間を短縮できるマニピュレー
タ装置を提供する。【構成】３種類の取付部（２２，２４）、（２７，３
０）、（３２，３４）を備えてモジュール化された関節
部３ａを複数組合わせてマニピュレ−タ本体が構成され
る。各関節部３ａには、これら関節部の自由度方向を示
す識別信号を出力する識別信号発生器としての切換スイ
ッチ４１が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マニピュレータ装置に
係り、特に適用範囲の拡大および保守性の向上に寄与で
きるマニピュレータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、マニピュレータ装置のな
かには、各部がその作業専用に特別に設計されたマニピ
ュレータ本体を備えたものと、標準化されている複数の
関節部やアーム部を組合わせて構成されたマニピュレー
タ本体を備えたものとがある。後者は、マニピュレータ
装置の低価格化に寄与できるばかりか、保守の容易化に
も寄与できる利点を備えている。

【０００３】ところで、モジュール型マニピュレータに
組込まれる回転型の関節部モジュールは、通常、モータ
のロータに固定されてロータとともに回転する回転体の
回転軸に平行な周上と回転軸に垂直な端面の少なくとも
２箇所に他の関節と結合できる取付部を設け、またモー
タのステータに連動してロータと相対回転運動する回転
体の回転軸に平行な周上と回転軸に垂直な端面の少なく
とも２箇所に他の関節と結合できる取付部を設けた構造
となっている。そして、これら関節部モジュールを各取
付部を介して複数個連結し、これによって所望の作業を
実行できるマニピュレータ本体を実現している。

【０００４】しかしながら、上記のように構成されたモ
ジュール型のマニピュレータ装置にあっても次のような
問題があった。すなわち、上記のように構成されたモジ
ュール型のマニピュレータ装置にあっては、確かに１つ
の関節部モジュールをマニピュレータ本体における旋回
関節部としても、また屈曲関節部としても使用できる。
しかし、たとえば屈曲関節部として使用した場合を例に
とると、マニピュレータ本体の基準姿勢において、その
屈曲関節部の屈曲方向をある座標系におけるどの方向に
設定して組立てるか、という点については配慮されてい
ない。このため、マニピュレータ本体の組立て作業がし
難いと言う問題があった。また、作業現場で作業に適し
た自由度構成を考慮して関節部を自由に組立てたり、作
業内容の変更に伴わせて作業現場でマニピュレータの自
由度構成を変えたりするときには、マニピュレータを制
御するための制御演算ソフトウェア（ソース・プログラ
ム）を編集し直し（エディット）、このソース・プログ
ラムから実行するコマンド（実行形式）を作成するため
のリンクやコンパイルといったソフトウェア開発のため
の一連の操作を初めからやり直す必要があり、作業現場
において設置から作業を行わせるまでに多くの手間と時
間を要する問題もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のモ
ジュール型のマニピュレータ装置にあっては、組立て作
業がし難いばかりか、作業現場での組立や、自由度構成
の変更に伴うマニピュレータの駆動制御プログラムの書
換、変更に多くの手間や時間を要し、作業者に大きな負
担をかけるなどの問題があった。

【０００６】そこで本発明は、上述した不具合を解消で
き、保守性に富み、適用範囲の拡大化に寄与できるマニ
ピュレータ装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るマニピュレータ装置の代表的なもの
は、マニピュレータ本体が全体の自由度構成を選択でき
る複数種類の取付部をそれぞれ有した複数の関節部の組
合わせで構成されている。また、各関節部の自由度の方
向を示す識別信号、つまりある座標系のＸ軸回りの回転
か、Ｙ軸回りの回転か、Ｚ軸回りの回転かを示す識別信
号と、マニピュレータ本体の中で各関節部の接続順番が
何番目かを示す識別信号とを出力する識別信号発生手段
を備えている。さらに、これら識別信号発生手段の出力
を導入してマニピュレータ本体を駆動制御するために用
いるソフトウェアを自動的に書換える信号処理装置を備
えている。

【０００８】

【作用】全体の自由度構成を選択できる複数種類の取付
部をそれぞれ有した複数の関節部の組合わせでマニピュ
レータ本体が構成されている。したがって、取付部の種
類を選択するだけで、１つの関節部をある座標系におけ
るＸ軸回りの屈曲関節にも、Ｙ軸回りの屈曲関節にも、
Ｚ軸回りの旋回関節にも使用でき、組立てを容易化でき
る。また、各関節部のある座標系における自由度方向を
示す識別信号と各関節部の接続順番を示す識別信号とを
出力する識別信号発生手段を備えているので、この識別
信号発生手段の出力からマニピュレータの駆動制御に使
用するソフトウェアを書換えるのに必要な情報を得るこ
とができる。したがって、信号処理装置を使ってソフト
ウェアを自動書換えすることも可能となる。つまり、今
まで作業現場でおいてソフトウェアをエディットしてコ
ンパイルやリンクといったソフトウェア開発のために行
われていた一連の操作をなくすことができ、作業現場で
選択した自由度構成に合わせて、たとえば各関節部の位
置とハンド部の位置との関係のソフトウェア、各関節部
の速度とハンド部の速度との関係のソフトウェア、各関
節部の力とハンド部の力との関係のソフトウェアなどを
容易に作成することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【００１０】図１には本発明の一実施例に係るマニピュ
レータ装置におけるマニピュレータ本体１の概略構成が
示されている。

【００１１】このマニピュレータ本体１は、ベース２上
にモジュール化された６個の関節部３ａ〜３ｆを直列に
接続するとともに最先端に位置する関節部３ｆにハンド
部に相当する効果器４を取り付けた構成となっている。
各関節部３ａ〜３ｆは、図１に示されている直角座標上
において、図２に等価図として示される方向に自由度を
持つように互いに接続されている。

【００１２】各関節部３ａ〜３ｆは、この実施例の場
合、それぞれ同一寸法に形成されており、具体的には図
３(a) に示すように構成されている。すなわち、各関節
部３ａ〜３ｆは、減速機を含むモータ部１１と、このモ
ータ部１１に同軸的に直結されたフィードバックユニッ
ト１２と、このフィードバックユニット１２からモータ
部１１の回転中心線と同軸に外方へ向けて突出する関係
に設けられた固定軸１３と、モータ部１１からこのモー
タ部１１の回転中心線と同軸に外方へ向けて突出する関
係に設けられた回転軸１４と、一端側が固定軸１３に固
定されるとともに他端側が上記回転中心線と直交する方
向に延びた後に回転中心線と平行にフィードバックユニ
ット１２およびモータ部１１の外面に沿って延びたＬ字
型の連結部材１５と、一端側が回転軸１４に固定される
とともに他端側が上記回転中心線と直交する方向に延び
た後に回転中心線と平行にモータ部１１およびフィード
バックユニット１２の外面に沿って延びたＬ字型の連結
部材１６とで構成されている。そして、図示しない電力
供給ケーブルや信号線を使ってモータ部１１とフィード
バックユニット１２とを動作させることによって、連結
部材１５と連結部材１６とをモータ部１１の回転中心線
回りに相対的に回転させることができる構造となってい
る。

【００１３】連結部材１５，１６の上記回転中心線と直
交する部分１７，１８および平行する部分１９，２０に
は、次に述べるボルト挿入孔を兼用した３種類の取付部
が設けられている。すなわち、連結部材１５の部分１７
には、図３(c) に示すように、回転中心線を中心にし、
かつ長手辺が部分１７の延びる方向と直交するように描
かれる長方形の各頂点位置に４つの取付孔２１が設けら
れ、この４つの取付孔２１によって第１の取付部２２が
形成されている。同様に、連結部材１６の部分１８に
は、図３(d) に示すように、回転中心線を中心にし、か
つ長手辺が部分１８の延びる方向と直交するように描か
れる長方形の各頂点位置に４つの取付孔２３が設けら
れ、この４つの取付孔２３によって第１の取付部２２に
対応する第２の取付部２４が形成されている。一方、連
結部材１５の部分１９には、図３(e)に示すように、部
分１９の幅方向の中心の位置２５を中心にし、かつ長手
辺が回転中心線と直交するように描かれる長方形の各頂
点位置に４つの取付孔２６が設けられ、この４つの取付
孔２６によって第３の取付部２７が形成されている。ま
た、連結部材１８の部分２０には、図３(b) に示すよう
に、部分２０の幅方向の中心位置で、前記位置２５から
部分１８の外面までの距離と等しい位置２８を中心に
し、かつ長手辺が回転中心線と直交するように描かれる
長方形の各頂点位置に４つの取付孔２９が設けられ、こ
の４つの取付孔２９によって第３の取付部２７に対応す
る第４の取付部３０が形成されている。さらに、連結部
材１５の部分１９には、図３(e) に示すように、位置２
５を中心にし、かつ長手辺が回転中心線と平行するよう
に描かれる長方形の各頂点位置に４つの取付孔３１が設
けられ、この４つの取付孔３１によって第５の取付部３
２が形成されている。また、連結部材１８の部分２０に
は、図３(b) に示すように、位置２８を中心にし、かつ
長手辺が回転中心線と平行するように描かれる長方形の
各頂点位置に４つの取付け孔３３が設けられ、この４つ
の取付孔３３によって第５の取付部３２に対応する第６
の取付部３４が形成されている。ここで、第１〜第６の
取付部２２，２４，２７，３０，３２，３４を形成して
いる４つの取付孔の間隔を規定する長方形の縦横寸法
は、それぞれ等しい値に設定されている。

【００１４】上記のように構成された各関節部３ａ〜３
ｆは、実際に組込まれるとき、たとえば図４に示す直角
座標上で、Ｘ軸回りの回転を実現するときには同図(a)
に示すように第３の取付部２７と第４の取付部３０とが
選択され、Ｙ軸回りの回転を実現するときには同図(b)
に示すように第５の取付部３２と第６の取付部３４とが
選択され、またＺ軸回りの回転を実現するときには同図
(c) に示すように第１の取付部２２と第２の取付部２４
とが選択される。

【００１５】各関節部３ａ〜３ｆが上記のように構成さ
れているので、たとえば出力の異なる関節部でも、どの
ような順番に接続してもマニピュレータ本体を構成する
ことが可能であり、さらにすでに構成されたマニピュレ
ータ本体から関節部の接続順序を入れ換えることにより
マニピュレータ本体の自由度配置を変更できる。また、
関節部ごとに分割して作業現場まで運搬して、運搬した
その場で容易に組立てることができる。また、作業内容
が決まったときにその作業内容に適した自由度配置を選
択して、マニピュレータ本体を構成することができるの
で、マニピュレータ本体の関節の性能を効率的に効果器
の速度や力として伝達でき、さらに作業内容が変更され
たときにもその作業内容にふさわしい自由度構成にマニ
ピュレータ本体を容易に再構成できる。

【００１６】このように、１つの関節部を旋回関節とし
ても、屈曲関節としても使用でき、さらに屈曲関節の屈
曲方向を直交する２方向に選択できるように構成された
６個の関節部３ａ〜３ｆの組合わせによってマニピュレ
ータ本体１が構成されているのである。

【００１７】ところで、マニピュレータ本体１に組込ま
れた６つの関節部３ａ〜３ｆには、その関節部の自由度
の方向を示す識別信号を出力するための識別信号発生手
段が設けられている。この実施例では図５に示すよう
に、モータ部１１の外面に取付けられた切換スイッチ装
置４１を主体にして識別信号発生手段が構成されてい
る。

【００１８】切換スイッチ装置４１は、摘み４２を操作
して指示針を“Ｘ”の表示に合わせると、図６に示すよ
うに、可動接点４３が移動して出力端子４４，４５間の
抵抗値がＲｘとなり、指示針を“Ｙ”の表示に合わせる
と抵抗値がＲｙとなり、指示針を“Ｚ”の表示に合わせ
ると抵抗値がＲｚとなるように構成されている。そし
て、出力端子４４，４５は２本ピン式のコネクタ４６に
接続されている。

【００１９】このように、この実施例ではマニピュレー
タ本体１を構成している各関節部３ａ〜３ｆに設けられ
た切換スイッチ装置４１の摘み４２を組立て時に操作す
ることによって、その関節部がある直角座標上におい
て、Ｘ軸回りの関節として動作しているか、Ｙ軸回りの
関節として動作しているか、Ｚ軸回りの関節として動作
しているかを示す識別信号を抵抗値の大きさの形で出力
できるようにしている。

【００２０】この識別信号は、マニピュレータ本体１の
自由度を変更するための組立て終了後などにおいて、図
７に示す信号処理システム５１に導入される。

【００２１】信号処理システム５１では、各コネクタ４
６にそれぞれコネクタ５２を接続し、これらコネクタ５
２を介して測定装置５３で各関節部における抵抗値を測
定する。

【００２２】図１に示されるマニピュレータ装置１で
は、関節部３ａにおいては抵抗値Ｒｚ、関節部３ｂにお
いては抵抗値Ｒｘ、関節部３ｃにおいては抵抗値Ｒｘ、
関節部３ｄにおいては抵抗値Ｒｚ、関節部３ｅにおいて
は抵抗値Ｒｙ、関節部３ｆにおいては抵抗値Ｒｘである
と測定される。この抵抗値の測定は、図８に示すよう
に、測定線に基準抵抗Ｒ₀を直列に接続し、測定線の両
端に基準電圧Ｖｉを印加しておき、基準抵抗Ｒ₀の両端
電圧Ｖ₀を測定することにより行われる。この測定によ
って、関節部３ａ〜３ｆは、順にＺ軸回り、Ｘ軸回り、
Ｘ軸回り、Ｚ軸回り、Ｙ軸回り、Ｘ軸回りであることが
判る。

【００２３】得られた軸回り情報は、測定装置５３から
情報処理装置５４に送られて処理される。図７の場合に
は、測定装置５３からそれぞれの関節部に設けられたコ
ネクタ４６に対して抵抗値測定用コードが１対１の関係
に延びているので、何番目の関節部の信号を入力してい
るかを区別することができる。なお、ただ一本の抵抗値
測定用コードを使用するときには、操作者が抵抗値測定
用コードを各関節部上のコネクタ４６に接続する度に測
定装置５３に付属のキーボードから関節番号を入力する
などの方法により、何番目の関節部の信号を入力してい
るかを知ることができる。

【００２４】次に、このように構成されたマニピュレー
タ装置において、何番目の関節部がある直角座標系にお
いて何の軸回りの関節部かが判ったとき、その情報の利
用方法について詳しく述べる。

【００２５】マニピュレータの駆動制御に必要なプログ
ラムの一例として、各関節角度から手先の位置・姿勢へ
の座標変換をとりあげる。

【００２６】これは次のような手順で行われる。

【００２７】(1) 各リンクの姿勢を表す座標座標系 (i)のＸ軸の回りにθ回転した座標系を座標系
(i-1) とすれば、あるベクトルの、座標系 (i)による表
現［ｘ(i) ，ｙ(i) ，ｚ(i) ］^Tと、座標系 (i-1) に
よる表現［ｘ(i-1) ，ｙ(i-1) ，ｚ(i-1)］^Tとの関係
は次式のように表される。

【００２８】

【数１】Ｃi-1 ，i は、Ｘ軸回りの回転関節による座標変換の３
×３マトリクスであり、“Ｘ軸回りのＣ行列”と呼ばれ
る。

【００２９】同様に座標系 (i)のｙ軸の回りにθ回転し
た座標系を座標系 (i-1) とすれば、あるベクトルの座
標系 (i)による表現［ｘ(i) ，ｙ(i) ，ｚ(i) ］^Tと、
座標系 (i-1) による表現［ｘ(i-1) ，ｙ(i-1) ，ｚ(i
-1) ］^Tとの関係は次式のように表される。

【００３０】

【数２】Ｃi-1 ，i は、Ｙ軸回りの回転関節による座標変換の３
×３マトリクスであり、“Ｙ軸回りのＣ行列”と呼ばれ
る。

【００３１】同様に座標系 (i)のｚ軸の回りにθ回転し
た座標系を座標系 (i-1) とすれば、あるベクトルの座
標系 (i)による表現［ｘ(i) ，ｙ(i) ，ｚ(i) ］^Tと、
座標系 (i-1) による表現［ｘ(i-1) ，ｙ(i-1) ，ｚ(i
-1) ］^Tとの関係は、次式のように表される。

【００３２】

【数３】Ｃi-1 ，i は、Ｚ軸回りの回転関節による座標変換の３
×３マトリクスであり、“Ｚ軸回りのＣ行列”と呼ばれ
る。

【００３３】座標変換の合成は、上の漸化式を繰り返し
用いると、次式のように表される。

【００３４】

【数４】Ａi はある関節座標系 (i)で表示されたベクトルをベー
ス座標系(0) で表示するための３×３の合成変換マトリ
クスであり、“Ａ行列”と呼ばれる。

【００３５】このように、ベクトルをある関節座標系
(i)による表示からベース座標系(0)による表示へ座標変
換するには、ベース座標系からその関節までいくつ関節
があって、それぞれの関節が何の軸回りの回転関節かを
知り、それに対応するＣ行列を順々に掛けていくことに
よりＡ行列をつくればよい。

【００３６】(2) 位置の算出関節と関節の間のアームを示すベクトルＬｉは、マニピ
ュレータがどのような姿勢をとっていても、その関節座
標系（ｉ）ではアームがＺ軸上のマイナス方向にあると
して、次のように表現される。

【００３７】

【数５】マニピュレータがある姿勢をとったときの各アームを表
現するベクトルを、その関節座標系（ｉ）による表現か
らベース座標系 (0)による表現へ変換するために上のＡ
行列を利用して求める。

【００３８】

【数６】各関節の位置座標をＰｉをベース座標系 (0)により表現
したものは、ベース座標系で表現したアームベクトル
を、ベースからその関節の手前まですべて加えたもので
ある。

【００３９】

【数７】特に先端部の位置座標をベース座標系（0)により表現し
たものは、ベース座標系で表現したアームベクトルをす
べて加えたものである。

【００４０】

【数８】駆動制御ソフトウェアでは、各関節の角度から手先の位
置・姿勢を求める計算として、この(2) 式がプログラミ
ングされているが、この(2) 式はＡ行列の要素を使って
おり、Ａ行列は(1) 式で示したようにＣ行列を順次掛け
合わせたものであるから、構成されたマニピュレータが
何番目の関節が何の軸回りの関節かの情報を利用して、
３種類のＣ行列を選択して順次掛けることによってＡ行
列を作成し、各関節角度から手先の位置・姿勢を求める
計算を書換えることができる。

【００４１】情報処理装置５４ではマニピュレータの自
由度配置の変更に対応できるソフトウェアが用意されて
おり、マニピュレータ本体の駆動制御に使用するソフト
ウェアを自動的に書換えている。

【００４２】このように、全体の自由度構成を選択でき
る複数種類、つまり第１から第６のの取付部２２，２
４，２７，３０，３２，３４をそれぞれ有した複数の関
節部３ａ〜３ｆの組合わせでマニピュレータ本体１が構
成されている。したがって、取付部の種類を選択するだ
けで、１つの関節部をある座標系におけるＸ軸回りの屈
曲関節にも、Ｙ軸回りの屈曲関節にも、Ｚ軸回りの旋回
関節にも使用でき、組立てを容易化できる。また、各関
節部３ａ〜３ｆのある座標系における自由度方向を示す
識別信号を出力する識別信号発生手段を備えているの
で、この識別信号発生手段の出力からマニピュレータの
駆動制御に使用するソフトウェアを書換えるのに必要な
情報を得ることができる。したがって、信号処理システ
ム５１を使ってソフトウェアを自動書換えすることが可
能となる。この結果、作業現場においてソフトウェアを
エディットし、コンパイルやリンクといったソフトウェ
ア開発のために行われていた一連の操作をなくすことが
でき、作業現場で選択した自由度構成に合わせて、たと
えば各関節部の位置とハンド部の位置との関係のソフト
ウェア、各関節部の速度とハンド部の速度との関係のソ
フトウェア、各関節部の力とハンド部の力との関係のソ
フトウェアなどを容易に作成することが可能となる。

【００４３】なお、上述した実施例ではモジュール化さ
れた関節部だけを複数組み合わせてマニピュレータ本体
１を構成しているが、関節部間にアームを介在させてマ
ニピュレータ本体を構成しなければならない場合が往々
にしてある。このような場合には、図９に示すようにＸ
軸延長用アーム６１、Ｙ軸延長用アーム６２およびＺ軸
延長用アーム６３を用意しておく。そして、Ｘ軸延長用
アーム６１の一端側に前述した第１の取付部２２を構成
している取付孔と同じ配置に取付孔６４を設けて一方の
取付部６５とし、また他端側に前述した第２の取付部２
４を構成している取付孔と同じ配置に取付孔６６を設け
て他方の取付部６７とする。同様に、Ｙ軸延長用アーム
６２の一端側に第１の取付部２２を構成している取付孔
とは配列方向が９０度異なる取付孔６８を設けて一方の
取付部６９とし、また他端側に前述した第２の取付部２
４を構成している取付孔とは配列方向が９０度異なる取
付孔７０を設けて他方の取付部７１とする。さらに、Ｚ
軸延長用アーム６３の両端に第１の取付部２２および第
２の取付部２４を構成している取付孔と同じ配置に取付
孔７２，７４を設けて取付部７３，７５とする。

【００４４】図１０には上述したアームとモジュール化
された７個の関節部３ａ〜７ｇとを組合わせて構成され
たマニピュレータ本体１ａの例が示されており、図１１
には同マニピュレータ本体１ａにおける各関節部の自由
度の方向を示す等価図が示されている。そして、この例
においても、各関節部３ａ〜３ｇには、これら各関節部
３ａ〜３ｇのある直角座標系における自由度の方向を示
す識別信号を出力するための切換スイッチ装置が設けら
れている。各アームの長さは既知であるため、結局、前
記実施例と同様の効果を得ることができる。

【００４５】図１２には本発明の別の実施例に係るマニ
ピュレータ装置のマニピュレータ本体に組込まれた関節
部３が示されている。この例おいて、関節部３の本体部
分は先の実施例のものと同じ構成である。異なる点は関
節部３に付設されて関節部の自由度の方向を示す識別信
号を発生させる識別信号発生手段として重力スイッチ７
６を用いていることにある。

【００４６】重力スイッチ７６は、図１３に示すよう
に、金属材で有底角筒状に形成されたケース７７と、こ
のケース７７の開口部を蓋するように装着された絶縁材
７８と、一端部が絶縁材７８に固定され、他端側がケー
ス７７内に延びた横剛性を持つ針金７９と、この針金７
９の遊端部に固定された金属材製の接触子８０とで構成
されている。そして、針金７９とケース７７とがリード
線を介して２ピン式のコネクタ１２０に接続されてい
る。上記のように構成された重力スイッチ７６は、針金
７９が関節部３の回転中心線と平行するようにモータ部
１１の外面に固定されている。

【００４７】したがって、図１２に示されている関節部
３を図１３(a) 中Ｘ軸回りあるいはＹ軸回りの屈曲関節
として使用したときには、針金７９により片持ちに支え
られた接触子８０がその自重により導電性のケース７７
に接触し、コネクタ１２０の２本のピン間が導通状態と
なる。一方、関節部３を図１３(b) 中Ｚ軸回りの旋回関
節として使用したときには、接触子８０がケース７７に
接触することがなく、コネクタ１２０の２本のピン間が
非導通状態となる。

【００４８】上記説明から判るように、この例では関節
部３を複数個組合わせてマニピュレータ本体を構成した
ときに、各関節部が屈曲関節として動作しているか、旋
回関節として動作しているかを、コネクタ１２０の２本
のピン間の導通状態で外部に示すことができる。

【００４９】図１４には重力スイッチ７６を備えた６個
の関節部３を図１に示したように組合わせてマニピュレ
ータ本体を構成するとともに各重力スイッチ７６の情報
を信号処理システム５１ａに取り込んで制御に必要なソ
フトウェアを書換えしている図が示されている。

【００５０】各重力スイッチ７６の情報はそれぞれ専用
のコネクタ５２ａおよびリード線を介して測定装置５３
ａに導入される。この場合、関節部３ａにおいては非導
通、関節部３ｂにおいては導通、関節部３ｃにおいては
導通、関節部３ｄにおいては非導通、関節部３ｅにおい
ては導通、関節部３ｆにおいては導通と測定され、各関
節部３ａ〜３ｆは順に旋回関節、屈曲関節、屈曲関節、
旋回関節、屈曲関節、屈曲関節と判定される。そして、
この情報は情報処理装置５４ａに送られて、駆動制御に
必要なソフトウェアの書換え処理に供される。

【００５１】前記実施例に示した方法はマニピュレータ
の駆動制御に用いるソフトウェアを書換えるための必要
条件を満たしているが、この実施例に示した方法は旋回
関節か、屈曲関節かの情報だけなので必要条件ではある
が、マニピュレータの駆動制御に用いるソフトウェアの
自動書換えに使うことはできない。しかし、ソフトウェ
アを書換えるための情報を得るためには、少なくとも両
方から得られた情報に矛盾がないことが必要であるの
で、この実施例も先の実施例と併用することにより、安
全対策の２重チェック用として利用できる。

【００５２】図１５には本発明のさらに別の実施例に係
るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体に組込まれ
た関節部３が示されている。この例おいても関節部３の
本体部分は先の実施例のものと同じ構成である。異なる
点は関節部３に付設されて関節部の自由度の方向を示す
識別信号を発生させる識別信号発生手段にある。

【００５３】この例では関節部３を複数組合わせてマニ
ピュレータ本体を構成したとき、各関節部３の全てにつ
いて、ある直角座標上の何軸回りに装着されているかを
示す識別信号を自動的に発生させるようにしている。

【００５４】まず、この例では連結部材１５，１６が非
導電性部材で形成されている。そして、連結部材１５の
回転中心線と平行な部分１９で、第３の取付部２７を規
定する長方形の中心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置す
る上記長方形の短辺上に２本のピンを部分１９の図中下
面に露出させる関係にコネクタ８１を設けている。ま
た、連結部材１５の部分１９で、第５の取付部３２を規
定する長方形の中心から図中Ｘ軸上のプラス側に位置す
る上記長方形の短辺上に２本のピンを部分１９の図中下
面に露出させる関係にコネクタ８２を設けている。さら
に、連結部材１５の回転中心線と直交する部分１７で、
第１の取付部２２を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸
上のプラス側に位置する上記長方形の短辺上に２本のピ
ンを部分１７の図中左外面に露出させる関係にコネクタ
８３を設けている。各コネクタ８１，８２，８３内に
は、図１６に示すように、抵抗値がＲ₀、Ｒ₁、Ｒ₂の
抵抗体が収容されている。つまり、コネクタ８１の２本
のピンが短絡されると端子８４ａ，８４ｂ間の抵抗値が
Ｒ₀となり、コネクタ８２の２本のピンが短絡されると
端子８５ａ，８５ｂ間の抵抗値がＲ₁となり、コネクタ
８３の２本のピンが短絡されると端子８６ａ，８６ｂ間
の抵抗値がＲ₂となるように構成されている。そして、
各コネクタ８１，８２，８３の端子８４ａ，８４ｂ，８
５ａ，８５ｂ，８６ａ，８６ｂは対応するもの同志が共
通に接続されて２ピン式のコネクタ８７に接続されてい
る。

【００５５】一方、連結部材１６には、この連結部に連
結される関節部の自由度方向に対応させて、その関節部
に設けられている前記コネクタ８１，８２，８３のいず
れかのコネクタの２本のピンを短絡させるための導電体
が取付けられている。すなわち、連結部材１６の回転中
心線と平行な部分２０で、第４の取付部３０を規定する
長方形の中心から図中Ｙ軸上のプラス側およびマイナス
側に位置する上記長方形の短辺上に導電体８９，９０が
設けられている。また、連結部材１６の回転中心線と直
交する部分１８で、第２の取付部２４を規定する長方形
の中心から図中Ｙ軸上のプラス側およびマイナス側に位
置する上記長方形の短辺上に導電体９１，９２が設けら
れている。さらに、図１７に示すように、ベース２に
も、取付部３６を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上
のプラス側およびマイナス側に位置する上記長方形の短
辺上に導電体９３，９４が設けられている。

【００５６】図１８にはコネクタ８１，８２，８３およ
び導電体８９，９０，９１，９２の取付けられた関節部
３を６個組み合わせて図１に示したマニピュレータ本体
を構成したときの各コネクタと導電体との位置関係が示
されている。この図において、白抜き長方形はコネクタ
を示し、黒塗り長方形は導電体を示している。表１には
このときに各関節部に設けられたコネクタ８７から得ら
れた抵抗値およびその処理手法が示されている。

【００５７】

【表１】これらの図および表から判るように、関節部３ａは抵抗
値Ｒ₂，関節部３ｂは抵抗値Ｒ₀，関節部３ｃ抵抗値Ｒ
₀，関節部３ｄは抵抗値Ｒ₂，関節部３ｅは抵抗値
Ｒ₁，関節部３ｆは抵抗値Ｒ₁と測定される。

【００５８】そこで、図示しない測定装置は抵抗値Ｒ₂
が測定された関節部については無条件にＺ軸回りの回転
関節であると判定する。ここでは、関節部３ａと関節部
３ｄがＺ軸回りであると判定される。次に、抵抗値Ｒ₀
の関節部は識別記号“０”，抵抗値Ｒ₁の関節部は識別
記号“１”，抵抗値Ｒ₂の関節部は識別記号“２”，と
して、ベース部の“０”からハンド部に向かって２進数
の足し算として順次加えていく。そして、Ｚ軸回りと判
定された以外の関節部で、最下位の数字が０ならばＸ軸
回りの関節部、最下位の数字が１ならばＹ軸回りの関節
部であると判定する。ここでは、関節部３ｂと関節部３
ｃと関節部３ｆとがＸ軸回りであると判定され、関節部
３ｅがＹ軸回りであると判定される。

【００５９】以上の方法により、このマニピュレータ本
体の構成は、第１関節から順に、“（Base）−Ｚ−Ｘ−
Ｘ−Ｚ−Ｙ−Ｘ−（Hand）”であると判定される。そし
て、この情報は図示しない情報処理装置に導入されて駆
動制御のソフトウェアの自動書換えに供される。

【００６０】図１５に示される関節部３を用い、かつ図
１０に示すように途中にアームを介在させてマニピュレ
ータ本体を構成するときには、図１９に示すように、Ｘ
軸延長用アーム６１，Ｙ軸延長用アーム６２およびＺ軸
延長用アーム６３に設けられた取付部６５，６７，６
９，７１，７３，７５を規定する長方形の短辺上に導電
体１０１〜１１２を取付ければよい。

【００６１】図２０および図２１にはコネクタ８１，８
２，８３および導電体８９，９０，９１，９２の取付け
られた７個の関節部３と図１９に示されているＸ軸延長
用アーム６１およびＺ軸延長用アーム６３とを組み合わ
せて図１０に示したマニピュレータ本体１ａを構成した
ときの各コネクタと導電体との位置関係が示されてい
る。この図において、白抜き長方形はコネクタを示し、
黒塗り長方形は導電体を示している。表２にはこのとき
に各関節部に設けられたコネクタ８７から得られた抵抗
値およびその処理手法が示されている。

【００６２】

【表２】これらの図および表から判るように、関節部３ａは抵抗
値Ｒ₀，関節部３ｂは抵抗値Ｒ₁，関節部３ｃは非導
通，関節部３ｄは抵抗値Ｒ₀，関節部３ｅは抵抗値
Ｒ₂，関節部３ｆは抵抗値Ｒ₀，関節部３ｇは抵抗値Ｒ
₁と測定される。

【００６３】そこで、図示しない測定装置は、抵抗値Ｒ
₂の測定された関節部と、非導通であった関節部とを無
条件にＺ軸回りの回転関節であると判定する。ここで
は、関節部３ｃと関節部３ｅがＺ軸回りであると判定さ
れる。次に、抵抗値Ｒ₀の関節部は識別記号“０”，抵
抗値Ｒ₁の関節部は識別記号“１”，抵抗値Ｒ₂の関節
部は識別記号“２”，非導通の関節部は識別記号
“１”，として、ベース部の“０”からハンド部に向か
って２進数の足し算として順次加えていく。そして、Ｚ
軸回りと判定された以外の関節部で、最下位の数字が０
ならばＸ軸回りの関節部、最下位の数字が１ならばＹ軸
回りの関節部であると判定する。ここでは、関節部３ａ
と関節部３ｄと関節部３ｅとがＸ軸回りであると判定さ
れ、関節部３ｂと関節部３ｇとがＹ軸回りであると判定
される。

【００６４】以上の方法により、このマニピュレータ本
体１ａの構成が、第１関節から順に、“（Base）−Ｘ−
Ｙ−Ｚ−Ｘ−Ｚ−Ｘ−Ｙ−（Hand）”であると判定され
る。そして、この情報は図示しない情報処理装置に導入
されて駆動制御のソフトウェアの自動書換えに供され
る。

【００６５】図２２には本発明のさらに別の実施例に係
るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体に組込まれ
た関節部３が示されている。この例おいても関節部３の
本体部分は先の実施例のものと同じ構成である。

【００６６】この実施例が先の実施例と異なる点は、関
節部３に付設されて関節部の接続順番を示す識別信号と
自由度の方向を示す識別信号とを発生させる識別信号発
生手段にある。

【００６７】この例では、マニピュレータ本体を組み立
てると、ベース側から最先端の関節部に至るまで測定線
が自動接続されるようにするとともに、各関節部の接続
順番を示す識別信号とその関節部がある直角座標上の何
軸回りに装着されているかを示す識別信号とを発生させ
るようにしている。

【００６８】この例においても連結部材１５，１６が非
導電性部材で形成されている。そして、連結部材１５の
回転中心線と平行な部分１９で、第３の取付部２７を規
定する長方形の中心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置す
る上記長方形の短辺上に各ピンを部分１９の図中下面に
露出させる関係にコネクタ１２１を設けている。また、
連結部材１５の部分１９で、第５の取付部３２を規定す
る長方形の中心から図中Ｘ軸上のマイナス側に位置する
上記長方形の短辺上に各ピンを部分１９の図中下面に露
出させる関係にコネクタ１２２を設けている。さらに、
連結部材１５の回転中心線と直交する部分１７で、第１
の取付部２２を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上の
プラス側に位置する上記長方形の短辺上に各ピンを部分
１７の図中左外面に露出させる関係にコネクタ１２３を
設けている。

【００６９】一方、連結部材１６の回転中心線と直交す
る部分１８で、第２の取付部２４を規定する長方形の中
心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置する上記長方形の短
辺上に各ピンを部分１８の図中右外面に露出させる関係
にコネクタ１２４を設けている。また、連結部材１６の
回転中心線と平行する部分２０で、第６の取付部３４を
規定する長方形の中心から図中Ｘ軸上のマイナス側に位
置する上記長方形の短辺上に各ピンを部分２０の図中上
面に露出させる関係にコネクタ１２５を設けている。さ
らに、部分２０で、第４の取付部３０を規定する長方形
の中心から図中Ｙ軸上のプラス側に位置する上記長方形
の短辺上に各ピンを部分２０の図中上面に露出させる関
係にコネクタ１２６を設けている。

【００７０】この例の場合、各コネクタ１２１〜１２６
としては、９本のピンを備えたものが用いられている。
これらのピンのうちの１本にはグランドを示すＧの表示
が付されており、他の８本のピンにはそれぞれ１から８
までの表示が付されている。そして、各コネクタ１２１
〜１２６の対応するピン同志は、図２３および図２４に
も示すようにケーブル１２７によって共通に接続されて
いる。

【００７１】一方、モータ部１１の外面には切換スイッ
チ１２８，１２９が取付けられている。切換スイッチ１
２８は、図２４に示すように、全体で８個有した固定接
点群１３０と、この固定接点群１３０の中から１つの固
定接点を選択するための可動接点１３１とを備えてい
る。そして、摘み１３２を操作して指示針を文字盤上に
描かれている１から８の数字のいずれかに合わせると、
その数字に対応した接点番号の固定接点に可動接点１３
１が接触するようになっている。固定接点群１３０を構
成している各固定接点は、その番号に対応した番号のコ
ネクタピンに接続されている。切換スイッチ１２９は、
図２４に示すように、Ｘ固定接点１３３，Ｙ固定接点１
３４およびＺ固定接点１３５と、これらの中から１つの
固定接点を選択するための可動接点１３６とを備えてい
る。そして、摘み１３７を操作して指示針を文字盤上に
描かれているＸ，Ｙ，Ｚの文字のいずれかに合わせる
と、その文字に対応した固定接点に可動接点１３６が接
触するようになっている。可動接点１３６は切換スイッ
チ１２８の可動接点１３１に接続されている。Ｘ固定接
点１３３，Ｙ固定接点１３４およびＺ固定接点１３５に
は、それぞれ抵抗値がＲ_X，Ｒ_Y，Ｒ_Zの抵抗体の一端
側が接続されており、これら抵抗体の他端側は共通に接
続されて前述したコネクタのグランドピンＧに接続され
ている。

【００７２】さらに、図２５に示すようにベース２に
も、取付部３６を規定する長方形の中心から図中Ｙ軸上
のプラス側に位置する上記長方形の短辺上にコネクタ１
２１〜１２６と同一構成のコネクタ１３８が各ピンを露
出させて取り付けられている。コネクタ１３８にはケー
ブル１３９が接続されており、このケーブル１３９は図
２６に示す信号処理システム５１ｂに選択的に接続され
る。

【００７３】関節部３およびベース２が上記のように構
成されているので、この関節部３を複数組合わせてマニ
ピュレータ本体を構成すると、隣り合う関節部に設けら
れているコネクタ同志が自動的に接続される。なお、組
み立てるときには、その関節部３のベース２からの順番
と、その関節部３のある直角座標上の自由度方向とを確
認し、切換スイッチ１２８の指示針を順番数に合わせる
とともに切換スイッチ１２９の指示針を自由度を示す軸
に合せるようにする。

【００７４】図２６にはコネクタ１２１〜１２６および
切換スイッチ１２８，１２９の取付けられた６個の関節
部３を組み合わせて図１に示したマニピュレータ本体１
を構成したときの関節部３ａと関節部３ｂとの間の測定
用信号線の結線関係が示されている。

【００７５】この場合には、関節部３ａにおいては切換
スイッチ１２８の指示針が文字盤上の１の位置を指し、
切換スイッチ１２９の指示針が文字盤上のＺの位置を指
している。また、関節部３ｂにおいては切換スイッチ１
２８の指示針が文字盤上の２の位置を指し、切換スイッ
チ１２９の指示針が文字盤上のＸの位置を指している。
したがって、信号処理定システム５１ｂ側からケーブル
１３９を介してグランドピンと１番ピンとの間の抵抗値
を測定すると抵抗値Ｒ_Zが測定され、グランドピンと２
番ピンとの間の抵抗値を測定すると抵抗値Ｒ_Xが測定さ
れることになる。これらの抵抗値から関節部３ａはＺ軸
回りと判定でき、関節部３ｂはＸ軸回りと判定でき、以
下同様に各関節部の軸回り方向を判定できることにな
る。そして、判定結果は、情報処理装置５４ｂに送られ
て駆動制御のソフトウェアの自動書換えに供される。

【００７６】このような構成であると、測定時に引き回
す測定用ケーブルの数を少なくすることができるととも
に、各関節部の接続順番を間違えるような事態の発生を
少なくできる。

【００７７】なお、上記構成の関節部３を用い、かつ図
１０に示すように途中にアームを介在させてマニピュレ
ータ本体を構成するときには、図２７，図２８，図２９
に示すように、取付部６５，６７，６９，７１，７３，
７５を規定する長方形の短辺上に図示関係にコネクタ１
４０〜１４５を設け、これらを信号用のケーブル１４６
〜１４８で接続したＸ軸延長用アーム６１，Ｙ軸延長用
アーム６２およびＺ軸延長用アーム６３を用いればよ
い。

【００７８】図３０には本発明のさらに別の実施例に係
るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体に組込まれ
た関節部３が示されている。この例おいても関節部３の
本体部分は先の実施例のものと同じ構成である。また、
この図では図２２と同一部分が同一符号で示してある。

【００７９】この実施例が先の実施例と異なる点は、関
節部３に付設されて関節部の接続順番を示す識別信号と
自由度の方向を示す識別信号とを発生させる識別信号発
生手段にある。

【００８０】すなわち、この実施例では図２２に示す実
施例で用いていた切換スイッチ１２９をなくし、代わり
に図３１および図３２に示すように、コネクタ１２１の
グランドピンを除く８本のピンとコネクタ１２２のグラ
ンドピンを除く８本のピンとの間に抵抗値Ｒの抵抗を介
在させる抵抗体１５１を接続し、さらにコネクタ１２２
のグランドピンを除く８本のピンとコネクタ１２３のグ
ランドピンを除く８本のピンとの間に抵抗値Ｒの抵抗を
介在させる抵抗体１５２を接続している。また、コネク
タ１２３のグランドピンを含む９本のピンとコネクタ１
２４，１２５，１２６の９本のピンとを対応するピン毎
に共通に接続している。

【００８１】図３３にはコネクタ１２１〜１２６、切換
スイッチ１２８および抵抗体１５１，１５２の取付けら
れた６個の関節部３を組み合わせて図１に示したマニピ
ュレータ本体１を構成したときの関節部３ａと関節部３
ｂとの間の測定用信号線の結線関係が示されている。

【００８２】このような構成であると、その関節部がＸ
軸回りの回転関節として接続されていれば、その関節上
において全ての信号線で抵抗値が２Ｒ上昇し、またその
関節部がＹ軸回りの回転関節として接続されていれば、
その関節上において全ての信号線で抵抗値が１Ｒ上昇
し、さらにその関節部がＺ軸回りの回転関節として接続
されていれば、その関節上において全ての信号線で抵抗
値が０Ｒ上昇、つまり変化しないことになる。すなわ
ち、各関節部上で、その信号線にその関節の回転方向を
示す抵抗が直列に接続される。関節がそれ以上接続され
ていなければ、測定抵抗値は解放となり抵抗値の差が無
限大となるので、使用した関節モジュールの個数を知る
ことができる。したがって、ケーブル１３９を介してグ
ランドピンと各ピンとの間の抵抗値を測定し、その抵抗
値の差を第１の関節部から順に調べてゆけば、マニピュ
レータ本体の自由度の数とその構成（Ｘ方向か、Ｚ方向
か）を知ることができる。

【００８３】表３には図１に示したように組立てられた
マニピュレータ本体１に対して測定装置５３ｃで測定さ
れた測定結果と自由度構成の判定結果が示されている。

【００８４】

【表３】また、表４には図１０に示したように組立てられたマニ
ピュレータ本体１ａに対して測定装置５３ｃで測定され
た測定結果と自由度構成の判定結果が示されている。

【００８５】

【表４】このようにして測定および判定された結果は情報処理装
置５４ｃに導入されて駆動制御のソフトウェアの自動書
換えに供される。したがって、この実施例においても前
記実施例と同様の効果を得ることができる。

【００８６】図３４には本発明のさらに別の実施例に係
るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体に組込まれ
た関節部３が示されている。この例おいても関節部３の
本体部分は先の実施例のものと同じ構成である。また、
この例では関節部の接続順番を示す識別信号と自由度の
方向を示す識別信号とを発生させる信号発生手段につい
ては図３０に示された関節部と全く同じ手法を採用して
いる。

【００８７】この実施例が先の実施例と異なる点は、図
３５，図３６，図３７，図３８および図３９に示すよう
に、各コネクタ１６１〜１６６として、関節部の接続順
番と自由度の方向を測定するために供されるコネクタ部
１６７ａと、関節部のフィードバックユニット１２への
接続に供されるコネクタ部１６７ｂと、関節部のモータ
部１１へ電力を供給するために供されるコネクタ部１６
７ｃとを一体化させたものを使用している。また、図３
８に示すように、関節部の接続順番と自由度の方向を測
定するために供される切換スイッチ部１６８に連動し
て、その関節部のフィードバッユニット１２とモータ部
１１とを対応するコネクタ部のピンに接続する切換スイ
ッチ部１６９，１７０を有した切換スイッチ１７１を用
いている。

【００８８】このような構成を採用しても、先の実施例
と同様の作用効果を得ることができる。

【００８９】図４０には本発明のさらに別の実施例に係
るマニピュレータ装置のマニピュレータ本体に組込まれ
た関節部３が示されている。この例おいても関節部３の
本体部分は先の実施例のものと同じ構成である。また、
この図では図３０と同一部分が同一符号で示してある。

【００９０】この実施例が図３０に示した実施例と異な
る点は、関節部３に付設されて関節部の接続順番を示す
識別信号と自由度の方向を示す識別信号とを発生させる
識別信号発生手段にある。

【００９１】すなわち、この実施例では、コネクタ１２
１のグランドピンを除く８本のピンと中継コネクタ１８
１のグランドピンを除く８本のピンとの間にそれぞれ抵
抗値Ｒｘの抵抗を介在させる抵抗体１８２を接続し、ま
たコネクタ１２２のグランドピンを除く８本のピンと中
継コネクタ１８１のグランドピンを除く８本のピンとの
間にそれぞれ抵抗値Ｒｙの抵抗を介在させる抵抗体１８
３を接続し、さらにコネクタ１２３のグランドピンを除
く８本のピンと中継コネクタ１８１のグランドピンを除
く８本のピンとの間にそれぞれ抵抗値Ｒｚの抵抗を介在
させる抵抗体１８４を接続している。そして、コネクタ
１２１，１２２，１２３のグランドピンをそれぞれ中継
コネクタ１８１のグランドピンに共通に接続し、この中
継コネクタ１８１のグランドピンを含む９本のピンとコ
ネクタ１２４，１２５，１２６の９本のピンとを対応す
るピン毎に共通に接続している。

【００９２】図４１にはコネクタ１２１〜１２６、切換
スイッチ１２８および抵抗体１８２，１８３，１８４の
取付けられた６個の関節部３を組み合わせて図１に示し
たマニピュレータ本体１を構成したときの関節部３ａと
関節部３ｂとの間の測定用信号線の結線関係が示されて
いる。

【００９３】このような構成であると、その関節部がＸ
軸回りの回転関節として接続されていれば、その関節上
の全ての信号線で抵抗値がＲｘだけ上昇し、またその関
節部がＹ軸回りの回転関節として接続されていれば、そ
の関節上の全ての信号線で抵抗値がＲｙだけ上昇し、ま
たその関節部がＺ軸回りの回転関節として接続されてい
れば、その関節上の全ての信号線で抵抗値がＲｚだけ上
昇し、さらにその関節部がベース側に隣接している関節
部と同じ方向の屈曲関節としてアーム部などを介在させ
ずに直接接続されていれば、その関節上の全ての信号線
で抵抗値がＲｘとＲｙとを並列接続したときの抵抗値分
だけ上昇する。すなわち、各関節部上で、その信号線に
その関節の回転方向を示す抵抗値を持った抵抗が直列に
接続される。

【００９４】したがって、ケーブル１３９を介してグラ
ンドピンと各ピンとの間の抵抗値を測定し、その抵抗値
の差を第１の関節部から順に調べてゆけば、マニピュレ
ータ本体の自由度の数と構成を知ることができる。図４
２には図４０に示される関節部３を６個組み合わせて図
１に示したマニピュレータ本体１を構成したときの各コ
ネクタと抵抗体との接続関係が立体的に示されており、
図４３には同接続関係図が示されている。これらの図は
各関節部の接続状態に応じてＲｘ，Ｒｙ，Ｒｚのうちの
どの抵抗値が加算されるかを説明するためのもので、判
り易くするために単線で表示されている。

【００９５】図４２および図４３から判るように、ケー
ブル１３９を介してグランド線と１番ピンとの間の抵抗
値を測定するとＲｚが測定される。またグランド線と２
番ピンとの間の抵抗値を測定すると（Ｒｚ＋Ｒｘ）が測
定される。同様にグランド線と３番ピンとの間の抵抗
値、４番ピンとの間の抵抗値、以下同様に６番ピンとの
間の抵抗値を順次測定すると、｛Ｒｚ＋Ｒｘ＋（Ｒｘ・
Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）｝、｛Ｒｚ＋Ｒｘ＋（Ｒｘ・Ｒ
ｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）＋Ｒｚ｝、｛Ｒｚ＋Ｒｘ＋（Ｒｘ
・Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）＋Ｒｚ＋Ｒｙ｝、｛Ｒｚ＋Ｒ
ｘ＋（Ｒｘ・Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）＋Ｒｚ＋Ｒｙ＋Ｒ
ｘ｝と測定される。

【００９６】上位番号のピンで得られた抵抗値と１つ下
位のピンで得られた抵抗値との差を求めると、Ｒｚ、Ｒ
ｘ、（Ｒｘ・Ｒｙ）／（Ｒｘ＋Ｒｙ）、Ｒｚ、Ｒｙ、Ｒ
ｘとなる。したがって、このマニピュレータ本体１の自
由度構成は、そのマニピュレータ本体が設けられている
場に設定された座標系において、ベース２側から、“(
Base) −Ｚ−Ｘ−Ｘ−Ｚ−Ｙ−Ｘ−(Hand)”であると判
定される。

【００９７】この判定は、実際には図４１に示す測定装
置５３ｄで行われる。このようにして測定および判定さ
れた結果は情報処理装置５４ｄに導入されて駆動制御の
ソフトウェアの自動書換えに供される。したがって、こ
の実施例においても前記実施例と同様の効果を得ること
ができる。そして、この実施例の場合には、関節部がど
のような関係に接続されていても各関節部の接続順番お
よび自由度の方向を確実に検出できる。

【００９８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形することができる。

【００９９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、１つの
関節部を旋回関節としても、屈曲関節としても使用で
き、さらに屈曲関節の屈曲方向を直交する２方向で選択
できるので、複数の、たとえば出力の異なる関節部の場
合でも、またどのような順番に接続してもマニピュレー
タ本体を構成することが可能である。また、すでに構成
されたマニピュレータから、関節部の接続順序を入れ換
えることによりマニピュレータ本体の自由度配置を変更
できるので、関節部ごとに分割して作業現場まで運搬し
て、運搬したその場で作業内容に適した自由度配置のマ
ニピュレータ本体を構成できる。さらに、作業内容が変
更された場合でも、その作業内容にふさわしい自由度構
成のマニピュレータを容易に再構成できる。そして、関
節部の故障に対しても、故障した関節部のみを交換すれ
ばマニピュレータ本体を正常に動作させることができ
る。また、旋回関節として用いる場合も、屈曲関節とし
て用いる場合も、１種類の関節部を用意しておけばよい
ので、組立の容易化および保守の容易化を図ることがで
きる。さらに、それぞれの関節部が、ある座標系のＸ軸
回りの回転か、Ｙ軸回りの回転か、Ｚ軸回りの回転か、
を識別するための３種類の信号を発生できる識別信号発
生手段を有しているので、これらの識別信号を使ってマ
ニピュレータ本体の駆動制御に使用するソフトウェアを
書換える作業を容易化でき、自動書換えすることも可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るマニピュレータ装置に
おけるマニピュレータ本体の斜視図、

【図２】同マニピュレータ本体の等価図、

【図３】(a) は同マニピュレータ本体に組込まれた関節
部の正面図で、(b) は上面図、(c) は左側面図、(d) は
右側面図、(e) は下面図、

【図４】同関節部の自由度の方向を変える例を説明する
ための図、

【図５】同関節部の拡大斜視図、

【図６】同関節部に搭載された識別信号発生器の回路
図、

【図７】各関節部に搭載された識別信号発生器と信号処
理システムとの接続状態を示す図、

【図８】識別信号発生器から情報を取出す手段を示す
図、

【図９】３種類の延長用アームを示す図、

【図１０】同延長用アームと関節部とを組み合わせて構
成されたマニピュレータ本体の別の例を示す斜視図、

【図１１】同マニピュレータ本体の等価図、

【図１２】本発明の別の実施例に係るマニピュレータ装
置におけるマニピュレータ本体に組込まれた関節部の拡
大斜視図、

【図１３】同関節部に搭載された識別信号発生器の構成
説明図、

【図１４】各関節部に搭載された識別信号発生器と信号
処理システムとの接続状態を示す図、

【図１５】本発明のさらに別の実施例に係るマニピュレ
ータ装置におけるマニピュレータ本体に組込まれた関節
部の拡大斜視図、

【図１６】同関節部に搭載された識別信号発生器の回路
図、

【図１７】同関節部を使用するマニピュレータ本体のベ
ースを示す斜視図、

【図１８】同関節部を組合わせてマニピュレータ本体を
構成したときの識別信号発生器の動作関係を説明するた
めの図、

【図１９】同関節部を組合わせてマニピュレータ本体を
構成するときに用いる３種類の延長用アームを示す斜視
図、

【図２０】同関節部と同延長用アームとを組合わせてマ
ニピュレータ本体を構成したときの識別信号発生器の動
作関係の一部を説明するための図、

【図２１】同識別信号発生器の動作関係の残りを説明す
るための図、

【図２２】本発明のさらに異なる実施例に係るマニピュ
レータ装置におけるマニピュレータ本体に組込まれた関
節部の拡大斜視図、

【図２３】同関節部に搭載された識別信号発生器の接続
例を示す図、

【図２４】同接続例の具体的回路図、

【図２５】同関節部を使用するマニピュレータ本体のベ
ースを示す斜視図、

【図２６】各関節部に搭載された識別信号発生器と信号
処理システムとの接続状態を示す図、

【図２７】同関節部と組合わせてマニピュレータ本体を
構成するときに用いるＸ軸延長用アームを示す斜視図、

【図２８】同関節部と組合わせてマニピュレータ本体を
構成するときに用いるＹ軸延長用アームを示す斜視図、

【図２９】同関節部と組合わせてマニピュレータ本体を
構成するときに用いるＺ軸延長用アームを示す斜視図、

【図３０】本発明のさらに別の実施例に係るマニピュレ
ータ装置におけるマニピュレータ本体に組込まれた関節
部の拡大斜視図、

【図３１】同関節部に搭載された識別信号発生器の接続
例を示す図、

【図３２】同接続例の具体的回路図、

【図３３】各関節部に搭載された識別信号発生器と信号
処理システムとの接続状態を示す図、

【図３４】本発明の異なる実施例に係るマニピュレータ
装置におけるマニピュレータ本体に組込まれた関節部の
拡大斜視図、

【図３５】同関節部に搭載されたコネクタの斜視図、

【図３６】同関節部に搭載された識別信号発生器の接続
例を示す図、

【図３７】同関節部に付設された配線系統の一部を示す
図、

【図３８】同関節部に付設された配線系統のＢ−Ｂ線か
らＣ−Ｃ線までの範囲を示す図、まで示す図、

【図３９】同関節部に付設された配線系統のＣ−Ｃ線以
降の範囲を示す図。

【図４０】本発明のさらに異なる実施例に係るマニピュ
レータ装置におけるマニピュレータ本体に組込まれた関
節部の拡大斜視図、

【図４１】同関節部に搭載された識別信号発生器の接続
例を示す図、

【図４２】同関節部を６個組合わせて図１に示されるマ
ニピュレータ装置本体を構成したときの各コネクタと抵
抗体との接続例を立体的に示す図、

【図４３】同接続例の回路図。

【符号の説明】

１，１ａ…マニピュレータ本体、３，３ａ〜３
ｇ…関節部、４…効果器、
１１…モータ部、１２…フィードバックユニット、
１３…固定軸、１４…回転軸、
１５，１６…連結部材、２２…第１の取付部、
２４…第２の取付部、２７…第３の取
付部、３０…第４の取付部、３２…
第５の取付部、３４…第６の取付
部、４１…識別信号発生器として切換スイッチ装置、５
１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ…信号処理システ
ム、６１…Ｘ軸延長用アーム、６２…Ｙ
軸延長用アーム、６３…Ｚ軸延長用アーム、７６…識別
信号発生器として重力スイッチ、８１，８２，８３…識
別信号発生器の一部をなすコネクタ、８９〜９４，１０
１〜１１１…識別信号発生器の一部をなす導電体、１２
１〜１２６…コネクタ、１２８，１２９…識別信号発生
器を構成する切換スイッチ、１５１，１５２，１８２，
１８３，１８４…識別信号発生器の一部を構成する抵抗
体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】全体の自由度構成を選択できる複数種類の
取付部をそれぞれ有した複数の関節部を組合わせて構成
されたマニピュレータ本体と、このマニピュレータ本体
を構成している各関節部の少なくとも自由度方向を示す
識別信号を出力する識別信号発生手段とを具備してなる
ことを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項２】全体の自由度構成を選択できる複数種類の
取付部をそれぞれ有した複数の関節部を組合わせて構成
されたマニピュレータ本体と、このマニピュレータ本体
を構成している各関節部の少なくとも自由度方向を示す
識別信号を出力する識別信号発生手段と、この識別信号
発生手段の出力を導入して前記マニピュレータ本体を駆
動制御するために用いるソフトウェアを自動的に書換え
る信号処理装置とを具備してなることを特徴とするマニ
ピュレータ装置。
【請求項３】前記識別信号発生手段は、各関節部の自由
度方向を示す識別信号と、各関節部の接続順番を示す識
別信号とを出力するものであることを特徴とする請求項
１または２に記載のマニピュレータ装置。
【請求項４】前記識別信号発生手段は、前記マニピュレ
ータ本体の組立てにより自動的に前記識別信号を出力す
るものであることを特徴とする請求項１，２，３のいず
れか１項に記載のマニピュレータ装置。