JPH05216583A - 6自由度情報入力装置 - Google Patents
6自由度情報入力装置Info
- Publication number
- JPH05216583A JPH05216583A JP1800292A JP1800292A JPH05216583A JP H05216583 A JPH05216583 A JP H05216583A JP 1800292 A JP1800292 A JP 1800292A JP 1800292 A JP1800292 A JP 1800292A JP H05216583 A JPH05216583 A JP H05216583A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 6自由度情報入力装置に関し、直観的な3次
元情報の入力が可能で、構造が強くて簡単で、かつ、安
全なものとすることを目的とする。 【構成】 ハンドル1と、ハンドル1と台座3の間を接
続する、シリンダ6とピストン7よりなる6本のシリン
ダロッド8と、その流路に電磁弁11と圧力検出手段1
2を有する油圧回路20と、ピストン7の変位を計測す
る変位計測手段13,14と、ハンドル位置・角度、シ
リンダロッド8の向き、シリンダ油圧に応じたフィード
バックを求める情報処理装置19により構成する。
元情報の入力が可能で、構造が強くて簡単で、かつ、安
全なものとすることを目的とする。 【構成】 ハンドル1と、ハンドル1と台座3の間を接
続する、シリンダ6とピストン7よりなる6本のシリン
ダロッド8と、その流路に電磁弁11と圧力検出手段1
2を有する油圧回路20と、ピストン7の変位を計測す
る変位計測手段13,14と、ハンドル位置・角度、シ
リンダロッド8の向き、シリンダ油圧に応じたフィード
バックを求める情報処理装置19により構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3次元空間における6
自由度情報を入力する6自由度情報入力装置に関する。
3次元CADなどにおける3次元情報入力装置として
は、磁気センサによる3次元ディジタイザがあるが、力
のフィードバックが無いために、直観的な作業が難し
い。
自由度情報を入力する6自由度情報入力装置に関する。
3次元CADなどにおける3次元情報入力装置として
は、磁気センサによる3次元ディジタイザがあるが、力
のフィードバックが無いために、直観的な作業が難し
い。
【0002】力のフィードバックを実現する3次元情報
入力装置として、パンタグラフ型の可動部を持つ6自由
度入力装置が提案されているが、構造が簡単でかつ強度
の高く、誤動作のないものが求められている。このた
め、直観的な3次元情報操作を実現するものとして、6
自由度ハンドルによる入力装置が注目される。
入力装置として、パンタグラフ型の可動部を持つ6自由
度入力装置が提案されているが、構造が簡単でかつ強度
の高く、誤動作のないものが求められている。このた
め、直観的な3次元情報操作を実現するものとして、6
自由度ハンドルによる入力装置が注目される。
【0003】
【従来の技術】力のフィードバックの機能を持つ3次元
情報入力装置として、パンタグラフ型の可動部を持つ6
自由度情報入力装置が提案されている。これは、台座と
ハンドル部およびこれらを接続するパンタグラフ型の構
造を持つ可動部からなり、サーボモータによって可動部
を駆動することにより、ハンドル部に対する力のフィー
ドバックを実現している。
情報入力装置として、パンタグラフ型の可動部を持つ6
自由度情報入力装置が提案されている。これは、台座と
ハンドル部およびこれらを接続するパンタグラフ型の構
造を持つ可動部からなり、サーボモータによって可動部
を駆動することにより、ハンドル部に対する力のフィー
ドバックを実現している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】直観的な3次元情報の
入力を実現するためには、操作対象となる空間における
物体との物理的干渉を操作者に知覚させるための、力の
フィードバックが必要である。これを実現する手段とし
ては、台座とハンドル部を可動部によって接続した構造
の装置が考えられるが、従来の、パンタグラフ型の可動
部を持つ6自由度情報入力装置にあっては、可動部の強
度が不足しており、ハンドルに大きな力が加えられる
と、これに耐えることができず、また、構造も複雑であ
った。
入力を実現するためには、操作対象となる空間における
物体との物理的干渉を操作者に知覚させるための、力の
フィードバックが必要である。これを実現する手段とし
ては、台座とハンドル部を可動部によって接続した構造
の装置が考えられるが、従来の、パンタグラフ型の可動
部を持つ6自由度情報入力装置にあっては、可動部の強
度が不足しており、ハンドルに大きな力が加えられる
と、これに耐えることができず、また、構造も複雑であ
った。
【0005】また、サーボモータ等の能動的手段によっ
て可動部を直接駆動していたため、誤動作が生じた場合
の安全性が充分でなかった。本発明は、このような従来
の問題点に鑑みてなされたものであって、直観的な3次
元情報の入力が可能で、構造が強くて簡単で、かつ、安
全な6自由度情報入力装置を提供することを目的として
いる。
て可動部を直接駆動していたため、誤動作が生じた場合
の安全性が充分でなかった。本発明は、このような従来
の問題点に鑑みてなされたものであって、直観的な3次
元情報の入力が可能で、構造が強くて簡単で、かつ、安
全な6自由度情報入力装置を提供することを目的として
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図である。図1において、1はハンドル、8は該ハンド
ル1と台座3の間を接続する、シリンダ6とピストン7
よりなる6本のシリンダロッド、20はその流路に電磁
弁11と圧力検出手段12を有し前記シリンダ6に油圧
を供給する油圧回路、13,14は前記シリンダ6に対
する前記ピストン7の変位を計測する変位計測手段、1
9は前記圧力検出手段12および前記変位計測手段1
3,14の各出力に基づいてハンドル位置・角度、シリ
ンダロッド8の向きを求めるとともに、シリンダ油圧に
応じたフィードバックを求める情報処理手段である。
図である。図1において、1はハンドル、8は該ハンド
ル1と台座3の間を接続する、シリンダ6とピストン7
よりなる6本のシリンダロッド、20はその流路に電磁
弁11と圧力検出手段12を有し前記シリンダ6に油圧
を供給する油圧回路、13,14は前記シリンダ6に対
する前記ピストン7の変位を計測する変位計測手段、1
9は前記圧力検出手段12および前記変位計測手段1
3,14の各出力に基づいてハンドル位置・角度、シリ
ンダロッド8の向きを求めるとともに、シリンダ油圧に
応じたフィードバックを求める情報処理手段である。
【0007】
【作用】本発明においては、通常は電磁弁を開いておく
ことにより、シリンダロッドが自由に伸縮するようにし
ておくので、ハンドルが3次元空間における6自由度全
てについて自由に動く。このとき、各シリンダロッドの
変位を検出することにより、ハンドルの位置および角
度、シリンダロッドの向きを求める。
ことにより、シリンダロッドが自由に伸縮するようにし
ておくので、ハンドルが3次元空間における6自由度全
てについて自由に動く。このとき、各シリンダロッドの
変位を検出することにより、ハンドルの位置および角
度、シリンダロッドの向きを求める。
【0008】また、ハンドルの反力を返すことによっ
て、ハンドルと物体との干渉をフィードバックする。力
のフィードバックは、油圧を検出し、電磁弁を制御する
ことでシリンダロッドの長さを固定することにより行
う。こうして、直観的な3次元情報の入力を実現するこ
とができる。また、シリンダロッドを直線構造とするこ
とにより、大きな力がハンドルに加えられても耐えるこ
とができ、充分な強度を有する構造とした。また、構造
が簡単になった。
て、ハンドルと物体との干渉をフィードバックする。力
のフィードバックは、油圧を検出し、電磁弁を制御する
ことでシリンダロッドの長さを固定することにより行
う。こうして、直観的な3次元情報の入力を実現するこ
とができる。また、シリンダロッドを直線構造とするこ
とにより、大きな力がハンドルに加えられても耐えるこ
とができ、充分な強度を有する構造とした。また、構造
が簡単になった。
【0009】さらに、反力を返す手段をシリンダロッド
の制動のみに限定し、ピストンを完全に受動的なものと
したため、誤動作を防止することができ、安全性を確保
することができる。
の制動のみに限定し、ピストンを完全に受動的なものと
したため、誤動作を防止することができ、安全性を確保
することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図2〜図7は本発明の一実施例を示す図である。
図2において、1は支持台2を有するハンドル、3は後
述する油圧回路20を内蔵した台座である。ハンドル1
と台座3の間を自在継手4,5を介してシリンダ6とピ
ストン7よりなる6本のシリンダロッド8で接続してい
る。シリンダロッド8を油圧により制御し、ハンドル1
を6自由度で可動とし、また、油圧によりハンドル1を
固定するようにしている。
する。図2〜図7は本発明の一実施例を示す図である。
図2において、1は支持台2を有するハンドル、3は後
述する油圧回路20を内蔵した台座である。ハンドル1
と台座3の間を自在継手4,5を介してシリンダ6とピ
ストン7よりなる6本のシリンダロッド8で接続してい
る。シリンダロッド8を油圧により制御し、ハンドル1
を6自由度で可動とし、また、油圧によりハンドル1を
固定するようにしている。
【0011】ハンドル1は、図2および図3に示すよう
な形状としても良い。これにより片手での操作性を向上
させることができる。台座3内に収納される油圧回路2
0は、図5に示される。図5において、9はリザーバタ
ンクであり、リザーバタンク9は流路10を介してシリ
ンダ6に接続されている。流路10の途中には電磁弁1
1が設けられ、電磁弁11は後述する電磁弁制御部17
からの制御信号により、流路10を開閉する。
な形状としても良い。これにより片手での操作性を向上
させることができる。台座3内に収納される油圧回路2
0は、図5に示される。図5において、9はリザーバタ
ンクであり、リザーバタンク9は流路10を介してシリ
ンダ6に接続されている。流路10の途中には電磁弁1
1が設けられ、電磁弁11は後述する電磁弁制御部17
からの制御信号により、流路10を開閉する。
【0012】また、電磁弁11とシリンダ6との間の流
路10の途中には圧力検出手段としての圧力センサ12
が設けられる。圧力センサ12は油圧を検出して油圧情
報を後述する圧力算出部16に送る。13は変位計測手
段としてのポテンショメータであり、ポテンショメータ
13は、シリンダ6に対するピストン7の変位を直接的
に求めて、変位情報を後述するハンドル位置算出部15
に送る。なお、変位計測手段としては、ポテンショメー
タ13に限らず、図6に示すように、シリンダ6に対す
るピストン7の変位を間接的に求める流量計14を用い
ても良い。流量計14は流路10に設けられる。
路10の途中には圧力検出手段としての圧力センサ12
が設けられる。圧力センサ12は油圧を検出して油圧情
報を後述する圧力算出部16に送る。13は変位計測手
段としてのポテンショメータであり、ポテンショメータ
13は、シリンダ6に対するピストン7の変位を直接的
に求めて、変位情報を後述するハンドル位置算出部15
に送る。なお、変位計測手段としては、ポテンショメー
タ13に限らず、図6に示すように、シリンダ6に対す
るピストン7の変位を間接的に求める流量計14を用い
ても良い。流量計14は流路10に設けられる。
【0013】次に、制御部を図7に基づいて説明する。
図7において、15はハンドル位置算出部であり、ハン
ドル位置算出部15は、ポテンショメータ13や流量計
14より得られた変位情報に基づいてハンドル1の6自
由度の値(位置および向き)およびシリンダロッド8の
方向を求め、その結果を外部インタフェース制御部18
を通して3次元情報処理装置(情報処理手段)19に送
る。16は圧力算出部であり、圧力算出部16は、圧力
センサ12からの情報に基づいてシリンダ圧力を求め、
外部インタフェース制御部18を通して3次元情報処理
装置19に送る。
図7において、15はハンドル位置算出部であり、ハン
ドル位置算出部15は、ポテンショメータ13や流量計
14より得られた変位情報に基づいてハンドル1の6自
由度の値(位置および向き)およびシリンダロッド8の
方向を求め、その結果を外部インタフェース制御部18
を通して3次元情報処理装置(情報処理手段)19に送
る。16は圧力算出部であり、圧力算出部16は、圧力
センサ12からの情報に基づいてシリンダ圧力を求め、
外部インタフェース制御部18を通して3次元情報処理
装置19に送る。
【0014】3次元情報処理装置19は、外部インタフ
ェース制御部18を通して送られてきた情報と、アプリ
ケーションに応じた3次元情報とを照らし合わせ、ハン
ドル1の位置・角度、シリンダロッド8の向き、シリン
ダ油圧に応じたフィードバックを求める。次に、動作を
説明する。
ェース制御部18を通して送られてきた情報と、アプリ
ケーションに応じた3次元情報とを照らし合わせ、ハン
ドル1の位置・角度、シリンダロッド8の向き、シリン
ダ油圧に応じたフィードバックを求める。次に、動作を
説明する。
【0015】通常は全ての電磁弁11を開いておくこと
により、シリンダロッド8が自由に伸縮するようにして
おき、ハンドル1が3次元空間における6自由度全てに
ついて自由に動くようにする。このとき、各シリンダロ
ッドの8の長さを検出することにより、ハンドル1の位
置および向きを求める。また、ハンドル1に反力を返す
ことによって、ハンドル1と物体との干渉をフィードバ
ックする。
により、シリンダロッド8が自由に伸縮するようにして
おき、ハンドル1が3次元空間における6自由度全てに
ついて自由に動くようにする。このとき、各シリンダロ
ッドの8の長さを検出することにより、ハンドル1の位
置および向きを求める。また、ハンドル1に反力を返す
ことによって、ハンドル1と物体との干渉をフィードバ
ックする。
【0016】ここで求めるフィードバックとは、ハンド
ル1を動かそうとする力に対する抵抗であり、例えばハ
ンドル1が指示する空間に何も存在しない場合はフィー
ドバックは0であり、ハンドル1を動かそうとする方向
に抵抗となる物体が存在する場合は、外部インタフェー
ス制御部18を通して電磁弁11に制御信号を送って電
磁弁11を閉じることにより、ハンドル1を固定する。
ハンドル1が固定されているとき、圧力センサ12から
の値とシリンダロッド8の向きから、ハンドル1に加え
られた力が抵抗を増大させる向きか抵抗を減少させる向
きかを判断し、抵抗が減少する向きに力が加えられた場
合には電磁弁11を開いてシリンダロッド8が可動とな
るようにする。
ル1を動かそうとする力に対する抵抗であり、例えばハ
ンドル1が指示する空間に何も存在しない場合はフィー
ドバックは0であり、ハンドル1を動かそうとする方向
に抵抗となる物体が存在する場合は、外部インタフェー
ス制御部18を通して電磁弁11に制御信号を送って電
磁弁11を閉じることにより、ハンドル1を固定する。
ハンドル1が固定されているとき、圧力センサ12から
の値とシリンダロッド8の向きから、ハンドル1に加え
られた力が抵抗を増大させる向きか抵抗を減少させる向
きかを判断し、抵抗が減少する向きに力が加えられた場
合には電磁弁11を開いてシリンダロッド8が可動とな
るようにする。
【0017】このように、既に定義された物体と新たに
入力しようとする物体あるいは座標値の干渉をハンドル
1にフィードバックすることによって、直観的な入力を
可能にする。すなわち、直観的な3次元情報入力を実現
することができる。また、このハンドル1に加えられる
可能な力の限界値を実用化に耐え得るレベルまで向上さ
せた。
入力しようとする物体あるいは座標値の干渉をハンドル
1にフィードバックすることによって、直観的な入力を
可能にする。すなわち、直観的な3次元情報入力を実現
することができる。また、このハンドル1に加えられる
可能な力の限界値を実用化に耐え得るレベルまで向上さ
せた。
【0018】すなわち、シリンダロッドを直線構造とす
ることにより、大きな力がハンドル1に加えられても耐
えるようにした。このように、充分強い構造を有し、ま
た、構造が簡単になっている。さらに、反力を返す手段
をシリンダロッド8の制御のみに限定し、ピストン7を
完全に受動的なものにしたため、誤動作を防止すること
ができ、安全性を確保することができる。
ることにより、大きな力がハンドル1に加えられても耐
えるようにした。このように、充分強い構造を有し、ま
た、構造が簡単になっている。さらに、反力を返す手段
をシリンダロッド8の制御のみに限定し、ピストン7を
完全に受動的なものにしたため、誤動作を防止すること
ができ、安全性を確保することができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ハンドルと物体との干渉をフィードバックすること
ができ、直感的な3次元情報を入力することができる。
また、構造が簡単で、充分な強度を得ることができる。
さらに、誤動作を防止することができ、安全性を確保す
ることができる。
ば、ハンドルと物体との干渉をフィードバックすること
ができ、直感的な3次元情報を入力することができる。
また、構造が簡単で、充分な強度を得ることができる。
さらに、誤動作を防止することができ、安全性を確保す
ることができる。
【図1】本発明の原理説明図
【図2】本発明の一実施例を示す斜視図
【図3】ハンドルを示す図
【図4】他のハンドルを示す図
【図5】油圧回路図
【図6】他の油圧回路図
【図7】制御部を示す図
1:ハンドル 2:支持台 3:台座 4,5:自在継手 6:シリンダ 7:ピストン 8:シリンダロッド 9:リザーバタンク 10:流路 11:電磁弁 12:圧力センサ(圧力検出手段) 13:ポテンショメータ(変位計測手段) 14:流量計(変位計測手段) 15:ハンドル位置算出部 16:圧力算出部 17:電磁弁制御部 18:外部インタフェース制御部 19:3次元情報処理装置(情報処理手段) 20:油圧回路
Claims (1)
- 【請求項1】ハンドル(1)と、該ハンドル(1)と台
座(3)の間を接続する、シリンダ(6)とピストン
(7)よりなる6本のシリンダロッド(8)と、その流
路に電磁弁(11)と圧力検出手段(12)を有し前記
シリンダ(6)に油圧を供給する油圧回路(20)と、
前記シリンダ(6)に対する前記ピストン(7)の変位
を計測する変位計測手段(13),(14)と、前記圧
力検出手段(12)および前記変位計測手段(13),
(14)の各出力に基づいてハンドル位置・角度、シリ
ンダロッド(8)の向きを求めるとともに、シリンダ油
圧に応じたフィードバックを求める情報処理手段(1
9)を備えたことを特徴とする6自由度情報入力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1800292A JPH05216583A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 6自由度情報入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1800292A JPH05216583A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 6自由度情報入力装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05216583A true JPH05216583A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11959496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1800292A Withdrawn JPH05216583A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 6自由度情報入力装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05216583A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100515208B1 (ko) * | 1997-03-14 | 2005-12-06 | 아빅스 가부시끼가이샤 | 맨-머신인터페이스를개선하는입력장치 |
JP2011090707A (ja) * | 2002-04-12 | 2011-05-06 | Henry K Obermeyer | 多軸ジョイスティックおよびそのためのトランスデューサー手段 |
WO2013157295A1 (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | 国立大学法人 東京工業大学 | 外力算出方法 |
CN103674385A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-03-26 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种新型六维力传感器装置 |
-
1992
- 1992-02-04 JP JP1800292A patent/JPH05216583A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100515208B1 (ko) * | 1997-03-14 | 2005-12-06 | 아빅스 가부시끼가이샤 | 맨-머신인터페이스를개선하는입력장치 |
US7167157B2 (en) | 1997-03-14 | 2007-01-23 | Avix Inc. | Input device for improving man-machine interface |
JP2011090707A (ja) * | 2002-04-12 | 2011-05-06 | Henry K Obermeyer | 多軸ジョイスティックおよびそのためのトランスデューサー手段 |
JP2011100478A (ja) * | 2002-04-12 | 2011-05-19 | Henry K Obermeyer | 多軸ジョイスティックおよびそのためのトランスデューサー手段 |
WO2013157295A1 (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | 国立大学法人 東京工業大学 | 外力算出方法 |
CN103674385A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-03-26 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种新型六维力传感器装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |