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 |