JPH0557645A - Operating device - Google Patents
Operating deviceInfo
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- JPH0557645A JPH0557645A JP22305691A JP22305691A JPH0557645A JP H0557645 A JPH0557645 A JP H0557645A JP 22305691 A JP22305691 A JP 22305691A JP 22305691 A JP22305691 A JP 22305691A JP H0557645 A JPH0557645 A JP H0557645A
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- axis
- rotation angle
- rotating mechanism
- grip
- posture
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- Mechanical Control Devices (AREA)
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、操縦装置に係り、特
に、ロボットやパワーショベルやブーム等の位置や姿勢
を操縦する操縦装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device, and more particularly to a control device for controlling the position and posture of a robot, a power shovel, a boom or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ロボットやパワーショベルやブーム等を
操縦する場合、これらの位置や姿勢を制御する必要があ
り、一般に多自由度の制御を必要とする。自由度が３以
下の場合の制御には一般的にジョイスティックと呼ばれ
る操縦装置がよく用いられ、自由度が４以上の場合に
は、複数個のジョイスティックを用いて操作されてい
る。2. Description of the Related Art When operating a robot, a power shovel, a boom or the like, it is necessary to control the position and posture of these, and generally control with multiple degrees of freedom is required. A control device generally called a joystick is often used for control when the degree of freedom is 3 or less, and a plurality of joysticks are used when the degree of freedom is 4 or more.
【０００３】また最近の飛行機等では、親指で容易に操
作できるジョイスティックを１個のジョイスティックの
上にさらに積層して構成される６自由度を有するジョイ
スティックが利用されている。このような６自由度のジ
ョイスティックは、ロボットなどを速度制御で操作する
場合にも非常に有効である。しかし、ロボットのアーム
の手先姿勢が基準姿勢から大きく変化している場合に
は、ジョイスティックの操作グリップの姿勢とアーム手
先姿勢とが対応しにくいため、操作に混乱が生じやすい
という危険がある。なお、航空機の場合は、操縦者は航
空機と共に姿勢が変化するので、操作に混乱は生じにく
い。In recent airplanes and the like, a joystick having six degrees of freedom, which is formed by further stacking a joystick which can be easily operated with a thumb on a single joystick, is used. Such a 6-degree-of-freedom joystick is also very effective when operating a robot or the like by speed control. However, when the hand posture of the arm of the robot is largely changed from the reference posture, the posture of the operation grip of the joystick and the hand posture of the arm are difficult to correspond to each other, and there is a danger that the operation is likely to be confused. In the case of an aircraft, the attitude of the operator changes along with the aircraft, so operation is less likely to be confused.
【０００４】一方、ロボットの位置と姿勢を操縦者の動
きに対応しやすくできるマスタスレーブ方式のロボット
操縦装置が知られている。この操縦装置は、マスタアー
ムとよばれるロボットを操縦者が操作し、このマスタア
ームの位置と姿勢をスレーブアームが追従するものであ
る。図１７にマスタアーム１００の一例を示す。図１７
におけるマスタアーム１００は、直交する３軸の回りの
姿勢を制御する姿勢制御部１０１と、この直交３軸に沿
って並進移動するロボットの位置を制御する位置制御部
１０２と、操作グリップ１０３とを備えている。操作者
は手１０４で操作グリップ１０３を握り、３個の回転と
３個の並進との計６個の自由度を制御する。On the other hand, there is known a master-slave type robot control device capable of easily adapting the position and posture of the robot to the movement of the operator. In this control device, an operator operates a robot called a master arm, and a slave arm follows the position and posture of the master arm. FIG. 17 shows an example of the master arm 100. FIG. 17
The master arm 100 includes a posture control unit 101 that controls postures around three orthogonal axes, a position control unit 102 that controls the position of a robot that translates along the three orthogonal axes, and an operation grip 103. I have it. The operator grips the operation grip 103 with the hand 104 and controls a total of 6 degrees of freedom including 3 rotations and 3 translations.
【０００５】さらにマスタスレーブ方式の一つとして、
スレーブアームに加わった外力をマスタアームを介して
操縦者に伝達するバイラテラル方式という操縦方式もあ
り、ロボットの操作方式として極めて望ましい方式とさ
れている。Further, as one of the master-slave system,
There is also a control method called a bilateral method in which the external force applied to the slave arm is transmitted to the operator via the master arm, and it is considered to be an extremely desirable method for operating the robot.
【０００６】これらのマスタスレーブ方式は、操作グリ
ップの操作方向がロボットの運動の方向と対応しやすい
ので、多自由度であっても直感的に操作しやすく、操作
上の違和感が生じにくい。In these master-slave systems, since the operating direction of the operating grip easily corresponds to the direction of movement of the robot, even if there are multiple degrees of freedom, the operation is intuitive and easy to operate, and a sense of discomfort in operation does not easily occur.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】マスタスレーブ方式に
おいては、一般にマスタアームが６自由度を有するロボ
ットの形態をとる。そして、ロボットの並進移動を制御
するにあたり、実際にマスタアームを並進移動させて制
御信号を発生させるため、操縦装置の専有スペースが大
きくなるとともに重量も重くなるという問題があった。
またマスタスレーブ方式においては、複雑な制御装置を
必要とするのでコストが高くなるという問題も有してい
た。In the master-slave system, the master arm generally takes the form of a robot having six degrees of freedom. In controlling the translational movement of the robot, the master arm is actually translated to generate the control signal, which causes a problem that the space occupied by the control device becomes large and the weight becomes heavy.
Further, in the master-slave system, there is also a problem that the cost becomes high because a complicated control device is required.
【０００８】また、複数個のジョイスティックを用いる
ことは、操作が直感的にできないために、熟練を要し、
作業効率が悪いという問題があった。Further, using a plurality of joysticks requires skill because the operation is not intuitive.
There was a problem that work efficiency was poor.
【０００９】そこで本発明の目的は、上記従来技術が有
する問題点を解消し、ロボット等の操作対象の位置と姿
勢を直感的に操作でき、簡易な構成でかつ小型の操縦装
置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a small-sized control device which has a simple structure and can intuitively operate the position and orientation of an operation target such as a robot. Is.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、操作グリップと、この操作グリップを保
持するとともに少なくとも１軸回りに回転自在の回転機
構と、この回転機構を支持する支持体とを備え、前記回
転機構に各軸回りの回転角を検出する回転角検出手段を
設け、前記回転機構または前記支持体のいずれかに弾性
体を介在させ、この弾性体に弾性体の弾性変形を検出す
る弾性変形検出手段を設けたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides an operating grip, a rotating mechanism that holds the operating grip and is rotatable about at least one axis, and supports the rotating mechanism. And a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle around each axis is provided in the rotation mechanism, and an elastic body is interposed in either the rotation mechanism or the support body. An elastic deformation detecting unit for detecting elastic deformation is provided.
【００１１】また、操作グリップと、この操作グリップ
を弾性体を介在させて保持するとともに少なくとも１軸
回りに回転自在の回転機構と、この回転機構を支持する
支持体とを備え、前記弾性体に弾性変形検出手段を取付
け、外部からの信号を前記回転機構に伝達するとともに
前記回転機構の各軸に前記弾性変形検出手段からの信号
により各軸を駆動する駆動手段と、各軸の回転角を検出
する検出手段を取り付けたことを特徴とする。The elastic body is provided with an operating grip, a rotating mechanism that holds the operating grip with an elastic body interposed therebetween, and is rotatable about at least one axis, and a support body that supports the rotating mechanism. An elastic deformation detecting means is attached, a drive means for transmitting a signal from the outside to the rotating mechanism and driving each axis to each axis of the rotating mechanism by a signal from the elastic deformation detecting means, and a rotation angle of each axis. It is characterized in that a detecting means for detecting is attached.
【００１２】[0012]
【作用】ロボット等の操作対象の位置と姿勢をモニター
しながら操作対象の目標位置および姿勢を定めるととも
に、これに対応させて操作グリップを操作する。操作グ
リップは回転機構に保持されているので、操作グリップ
の姿勢を変えることにより回転機構を作動させることが
できる。回転機構は少なくとも１軸回りに回転自在であ
るので、各軸回りに設けられた回転角検出器によって回
転角を検出し操作対象の姿勢を制御する。また、支持体
は回転機構を支持しているので、回転機構に保持された
操作グリップに力を加えるとこの動作は支持体に伝達す
る。回転機構または支持体のいずれかに弾性体を介在さ
せて設けた弾性変形検出手段によって、操作グリップの
操作により生じるこの弾性体の弾性変形を検出すること
ができ、操作対象の位置を制御する。The target position and the posture of the operation target are determined while monitoring the position and the posture of the operation target such as the robot, and the operation grip is operated correspondingly. Since the operating grip is held by the rotating mechanism, the rotating mechanism can be operated by changing the posture of the operating grip. Since the rotation mechanism is rotatable about at least one axis, the rotation angle detector provided around each axis detects the rotation angle and controls the posture of the operation target. Further, since the support body supports the rotation mechanism, when a force is applied to the operation grip held by the rotation mechanism, this operation is transmitted to the support body. Elastic deformation of the elastic body caused by the operation of the operation grip can be detected by the elastic deformation detecting means provided with the elastic body interposed in either the rotating mechanism or the support body, and the position of the operation target is controlled.
【００１３】また、操作グリップは弾性体を介在させて
回転機構に保持されているので、操作グリップを操作す
ると弾性体に力が加わる。この力は弾性体に取付けられ
た弾性変形検出手段で検出され、この検出信号が外部か
らの信号を回転機構に伝達するとともに外部からの信号
を回転機構に伝達するとともに回転機構の各軸を駆動す
る駆動手段に送られて、駆動手段が各軸を回転駆動し、
この各軸の回転は各軸に取付けられた回転角検出手段に
より検出される。Further, since the operating grip is held by the rotating mechanism with the elastic body interposed, a force is applied to the elastic body when the operating grip is operated. This force is detected by elastic deformation detecting means attached to the elastic body, and this detection signal transmits an external signal to the rotating mechanism and also transmits an external signal to the rotating mechanism and drives each axis of the rotating mechanism. Sent to the driving means, which drives the respective shafts to rotate,
The rotation of each shaft is detected by the rotation angle detecting means attached to each shaft.
【００１４】[0014]
【実施例】以下本発明による操縦装置の実施例を図１乃
至図１６を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a control device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１５】まず本発明による操縦装置の第１の実施例
を図１乃至図３を参照して説明する。図１において、符
号１は操作グリップを示し、この操作グリップ１は、こ
の回転機構２を介して支持体３に連結されている。First, a first embodiment of the control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In FIG. 1, reference numeral 1 indicates an operating grip, and the operating grip 1 is connected to a support body 3 via the rotating mechanism 2.
【００１６】回転機構２は、直交する３軸に平行な軸で
ある軸Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚの回りに回転する機構を有する。
なお、軸Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚは、一点交差している必要はな
いが、操作グリップ１の中心近傍で一点交差していれば
操作性が向上する。The rotating mechanism 2 has a mechanism for rotating around an axis X, an axis Y and an axis Z which are axes parallel to the three orthogonal axes.
The axes X, Y, and Z do not need to intersect at one point, but if they intersect at one point near the center of the operation grip 1, operability is improved.
【００１７】操作グリップ１は棒状の第１支持部材４ａ
に固着されている。この第１支持部材４ａは、Ｌ字状の
第２支持部材４ｂの端部に設けられたベアリング等で構
成される第１回転部５ａに軸支され、Ｚ軸の回りに回転
する。第２支持部材４ｂの他の端部は、Ｌ字状の第３支
持部材４ｃの端部に設けられた第２回転部５ｂに軸支さ
れ、Ｙ軸の回りに回転する。第３支持部材４ｃの他の端
部は、支持体３の端部に取付けられた図示しない第３回
転部５ｃに軸支され、Ｘ軸の回りに回転する。The operating grip 1 is a rod-shaped first supporting member 4a.
Is stuck to. The first support member 4a is pivotally supported by a first rotating portion 5a formed of a bearing or the like provided at the end of the L-shaped second support member 4b and rotates about the Z axis. The other end of the second support member 4b is pivotally supported by the second rotating portion 5b provided at the end of the L-shaped third support member 4c and rotates about the Y axis. The other end of the third support member 4c is pivotally supported by a third rotating portion 5c (not shown) attached to the end of the support body 3 and rotates about the X axis.
【００１８】また、第１回転部５ａ、第２回転部５ｂ、
第３回転部５ｃの底部には、それぞれ軸Ｚ、軸Ｙ、軸Ｘ
の回りの回転角θｚ、θｙ、θｘを検出する第１回転角
検出器６ａ、第２回転角検出器６ｂ、第３回転角検出器
６ｃが設けられている。Further, the first rotating portion 5a, the second rotating portion 5b,
An axis Z, an axis Y, and an axis X are provided on the bottom of the third rotating portion 5c, respectively.
A first rotation angle detector 6a, a second rotation angle detector 6b, and a third rotation angle detector 6c for detecting rotation angles θz, θy, and θx around the are provided.
【００１９】支持体３は、板状部３ａと半球部３ｂとか
らなり、板状部３ａは半球部３ｂの周縁で連結されてい
る。また半球部３ｂは、伸縮自在のじゃばら７を介して
機台８に連結されている。じゃばら７は、半球部３ｂの
内部を外部の塵や水等から保護する防塵、防滴機能を有
する。The support 3 is composed of a plate-shaped portion 3a and a hemispherical portion 3b, and the plate-shaped portion 3a is connected at the peripheral edge of the hemispherical portion 3b. The hemispherical portion 3b is connected to the machine base 8 via a telescopic bellows 7. The bellows 7 has a dustproof and dripproof function of protecting the inside of the hemispherical portion 3b from outside dust and water.
【００２０】次に支持体３の内部を、図２および図３に
より説明する。Next, the inside of the support 3 will be described with reference to FIGS.
【００２１】半球部３ｂの内側の中心部には、Ｚ軸方向
に降りる棒状の移動体１０が垂設されている。また、基
台８には角柱状の固定体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１
ｄが立設されている。A rod-shaped moving body 10 descending in the Z-axis direction is vertically provided at the center of the inside of the hemispherical portion 3b. Further, the base 8 has prismatic fixed bodies 11a, 11b, 11c, 11
d is erected.
【００２２】移動体１０と固定体１１ａ、１１ｂ、１１
ｃ、１１ｄとの間、および固定体１１ａ、１１ｂ、１１
ｃ、１１ｄと半球部３ｂの内壁との間には、各々スプリ
ング等の弾性体９が架設されている。Moving body 10 and fixed bodies 11a, 11b, 11
c, 11d, and fixed bodies 11a, 11b, 11
An elastic body 9 such as a spring is installed between c and 11d and the inner wall of the hemispherical portion 3b.
【００２３】なお、移動体１０と固定体１１ａ〜１１ｄ
との間には、衝突等の干渉を避けるために移動体１０の
所定の最大変位よりも大きい隙間が形成されている。同
様に半球部３ｂと固定体１１ａ〜１１ｄとの間にも、移
動体１０の所定の最大変位よりも大きい隙間が形成され
ている。Incidentally, the moving body 10 and the fixed bodies 11a to 11d.
A gap larger than the predetermined maximum displacement of the moving body 10 is formed between the moving body 10 and the moving body 10 in order to avoid interference such as collision. Similarly, a gap larger than a predetermined maximum displacement of the moving body 10 is formed between the hemispherical portion 3b and the fixed bodies 11a to 11d.
【００２４】基台８の中心部およびこれに対向する移動
体１０の下端部には、弾性変形検出手段である一対の変
位検出器１２ａ、１２ｂが設けられている。この変位検
出器１２ａ、１２ｂはＺ軸方向の並進変位を測定するも
のである。ここで、変位検出器１２ａと１２ｂを結ぶ線
はＺ軸に一致している。また、固定体１１ｃおよびこれ
に対向する移動体１０の側部には、Ｙ軸方向の並進変位
を測定する一対の変位検出器１３ａ、１３ｂが設けら
れ、固定体１１ａおよびこれに対向する移動体１０の側
部には、Ｘ軸方向の並進変位を測定する一対の変位検出
器１４ａ、１４ｂが設けられている。A pair of displacement detectors 12a and 12b, which are elastic deformation detecting means, are provided at the center of the base 8 and at the lower end of the moving body 10 facing the base. The displacement detectors 12a and 12b measure translational displacement in the Z-axis direction. Here, the line connecting the displacement detectors 12a and 12b coincides with the Z axis. Further, a pair of displacement detectors 13a and 13b for measuring translational displacement in the Y-axis direction are provided on the side of the fixed body 11c and the moving body 10 facing the fixed body 11c and the moving body facing the fixed body 11a. A pair of displacement detectors 14a and 14b for measuring translational displacement in the X-axis direction are provided on the side of 10.
【００２５】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について説明する。Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be described.
【００２６】操縦者は直接あるいは操作画面でロボット
等の操作対象の位置と姿勢をモニターしながら操作対象
の目標位置および姿勢を定めるとともに、これに対応さ
せて操作グリップを操作する。操作グリップ１を軸Ｚの
回りに回転角θｚだけ回転させると、この回転角θｚは
第１回転角検出器６ａによって検出され、この信号は、
第１回転角検出器６ａに設けられた図示しない信号通信
手段により操作対象の制御部に送信される。軸Ｙ、軸Ｘ
の回りの回転角θｙ、θｘについても同様である。The operator determines the target position and orientation of the operation target while monitoring the position and orientation of the operation target such as the robot directly or on the operation screen, and operates the operation grip corresponding to this. When the operating grip 1 is rotated about the axis Z by the rotation angle θz, this rotation angle θz is detected by the first rotation angle detector 6a, and this signal is
The signal is transmitted to the control unit to be operated by the signal communication means (not shown) provided in the first rotation angle detector 6a. Axis Y, axis X
The same applies to the rotation angles θy and θx around.
【００２７】また、操作グリップ１を軸Ｘ、軸Ｙまたは
軸Ｚの方向に押したり引いたりすると、操作グリップ１
の動きは回転機構２を介して支持体３に伝わる。この支
持体３は、弾性体９によって固定体１１ａ〜１１ｄに連
結されているので、操作グリップ１の並進力に対応して
弾性体９が弾性変形し、この結果、移動体１０が基台８
あるいは固定体１１ａ〜１１ｄに対して変位する。この
移動体１０のＺ方向の並進変位は、変位検出器１２ａ、
１２ｂによって検出される。同様に、Ｙ方向およびＸ方
向の並進変位は、各々変位検出器１３ａ、１３ｂおよび
変位検出器１４ａ、１４ｂによって検出される。そし
て、これらの変位検出器による検出信号は変位検出器に
設けられた図示しない信号通信手段により操作対象の制
御部に送信される。そしてこの検出信号の値にもとづい
て操作対象の位置信号に応じた速度信号を指令する。When the operating grip 1 is pushed or pulled in the directions of the axis X, the axis Y or the axis Z, the operating grip 1
Is transmitted to the support 3 via the rotation mechanism 2. Since the support body 3 is connected to the fixed bodies 11a to 11d by the elastic body 9, the elastic body 9 elastically deforms in response to the translational force of the operation grip 1, and as a result, the moving body 10 moves to the base 8.
Alternatively, it is displaced with respect to the fixed bodies 11a to 11d. The translational displacement of the moving body 10 in the Z direction is detected by the displacement detector 12a,
Detected by 12b. Similarly, translational displacements in the Y direction and the X direction are detected by displacement detectors 13a and 13b and displacement detectors 14a and 14b, respectively. Then, the detection signals from these displacement detectors are transmitted to the control unit to be operated by the signal communication means (not shown) provided in the displacement detector. Then, a speed signal corresponding to the position signal of the operation target is commanded based on the value of the detection signal.
【００２８】なお、操縦者が操作グリップに加力してい
る手を離すと、図示しないロック機構で操作グリップ１
をロックしない限り、弾性体９の長さが自然長に戻って
移動体１０は元の基準位置に復元することになる。When the operator releases the hand exerting force on the operation grip, the operation grip 1 is operated by a lock mechanism (not shown).
Unless is locked, the length of the elastic body 9 returns to the natural length and the moving body 10 is restored to the original reference position.
【００２９】上述のように本実施例の構成によれば、複
数のジョイスティックを用いなくとも、操作対象の３個
の回転角と３個の並進速度を操作することができる。As described above, according to the configuration of this embodiment, it is possible to operate the three rotation angles and the three translation speeds of the operation target without using a plurality of joysticks.
【００３０】また、弾性体９の変位量を検出して並進変
位の量そのものを操作するのでなく、弾性体９の変位量
を検出して操作対象の並進速度を操作する信号を得てい
るので、図１７に示すマスタアームの位置制御部１０２
のように実際にアームを並進変位させる空間を確保しな
くともよい。この結果、操縦装置を小型にすることがで
きる。Since the displacement amount of the elastic body 9 is not detected to operate the translational displacement amount itself, the displacement amount of the elastic body 9 is detected to obtain a signal for operating the translational speed of the operation target. The position control unit 102 of the master arm shown in FIG.
It is not necessary to secure a space for actually translating and displacing the arm. As a result, the control device can be downsized.
【００３１】また、標準位置における操作グリップ１の
姿勢がＺ軸に一致するので、操作者は軸Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚ
を直感的に想起しやすく並進速度の操作を円滑にするこ
とができる。Further, since the posture of the operation grip 1 at the standard position coincides with the Z axis, the operator is required to set the axes X, Y and Z.
It is easy to recall intuitively and the operation of translational speed can be made smooth.
【００３２】また、軸Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚを操作グリップ１
の中心近傍に一点交差させることができるので、操作対
象の直感的な操作が容易になる。Further, the operation grip 1 for the axes X, Y and Z
Since one point can be crossed in the vicinity of the center of, the intuitive operation of the operation target becomes easy.
【００３３】次に図４および図５を参照して本発明の第
２の実施例を説明する。本実施例においては、回転機構
は第１の実施例と同様であり、操作対象の位置すなわち
並進速度の操作のみが異なる。第１の実施例と同じ部分
については説明を省略する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the rotation mechanism is the same as that of the first embodiment, and only the position of the operation target, that is, the operation of the translation speed is different. Description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.
【００３４】図４において符号３は図示しない回転機構
を支持する支持体である。支持体３の下側部には、Ｚ方
向の操作力または並進速度の検出に関する直方体状の外
形を有する第１歪みブロック２１が取付けられている。
この第１歪みブロック２１には、通り抜けの開口２２が
あけられており、この開口２２と第１歪みブロック２１
の外周には、４個の薄肉部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２
３ｄが形成されている。これらの薄肉部２３ａ、２３
ｂ、２３ｃ、２３ｄのＺ方向の幅は等しい大きさを有す
る。また、これらの薄肉部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２
３ｄに対応する第１歪みブロック２１の外壁の各々の一
点には弾性変形検出手段としての歪みゲージ２４ａ、２
４ｂ、２４ｃ、２４ｄが固着されている。第１歪みブロ
ック２１と歪みゲージ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ
とは、平行板バネ式ロードセルを形成する。薄肉部２３
ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが弾性変形すると、これら
の歪みの量に比例して歪みゲージ２４ａ、２４ｂ、２４
ｃ、２４ｄの電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化を
図示しないブリッジ回路により検出することにより、Ｚ
方向の操作力または並進速度の量が求められる。In FIG. 4, reference numeral 3 is a support for supporting a rotating mechanism (not shown). A first strain block 21 having a rectangular parallelepiped outer shape for detecting the Z-direction operating force or the translational speed is attached to the lower side of the support 3.
The first strain block 21 has an opening 22 for passing through, and the opening 22 and the first strain block 21.
On the outer periphery of the four thin-walled portions 23a, 23b, 23c, 2
3d is formed. These thin portions 23a, 23
The widths of b, 23c, and 23d in the Z direction have the same size. Also, these thin-walled portions 23a, 23b, 23c, 2
Strain gauges 24a, 2 as elastic deformation detecting means are provided at one point on each outer wall of the first strain block 21 corresponding to 3d.
4b, 24c and 24d are fixed. First strain block 21 and strain gauges 24a, 24b, 24c, 24d
And form a parallel leaf spring type load cell. Thin part 23
When a, 23b, 23c, and 23d elastically deform, strain gauges 24a, 24b, and 24 are proportional to the amount of these strains.
The electric resistances of c and 24d change, and the change in the electric resistance is detected by a bridge circuit (not shown).
The amount of directional manipulating force or translational velocity is determined.
【００３５】また、第１歪みブロック２１の側部に固着
された連結部２５を有する第２歪みブロック２６が第１
歪みブロック２１の下方に設けられている。第２歪みブ
ロック２６には第１歪みブロック２１と同様に通り抜け
の開口２６があけられ、この開口２６のブロック２６の
外周との間には４個の同等の薄肉部２８ａ、２８ｂ、２
８ｃ、２８ｄが形成されている。また、薄肉部２８ａ、
２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの弾性変形を検出するための歪
みゲージ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄが同様に固着
されている。第２歪みブロック２６と歪みゲージ２９
ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄとは同様に平行板バネ式ロ
ードセルを形成している。これらの歪みゲージ２９ａ、
２９ｂ、２９ｃ、２９ｄの検出データからＸ方向の操作
力または並進速度の量を求める。Further, the second strain block 26 having the connecting portion 25 fixed to the side portion of the first strain block 21 is the first strain block.
It is provided below the distortion block 21. Similar to the first strain block 21, the second strain block 26 has a through hole 26, and four equivalent thin portions 28a, 28b, 2 are provided between the opening 26 and the outer periphery of the block 26.
8c and 28d are formed. In addition, the thin portion 28a,
Strain gauges 29a, 29b, 29c and 29d for detecting elastic deformation of 28b, 28c and 28d are similarly fixed. Second strain block 26 and strain gauge 29
Similarly, a, 29b, 29c and 29d form a parallel leaf spring type load cell. These strain gauges 29a,
From the detection data of 29b, 29c, and 29d, the amount of operation force or translational velocity in the X direction is obtained.
【００３６】同様にして、Ｙ方向の操作力または並進速
度の量を求めるために、第３歪みブロック３０、開口３
１、薄肉部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、歪みゲー
ジ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが設けられている。Similarly, in order to obtain the amount of the operation force or translational velocity in the Y direction, the third strain block 30 and the opening 3
1, thin portions 32a, 32b, 32c, 32d and strain gauges 33a, 33b, 33c, 33d are provided.
【００３７】このようにして、３個の平行板バネ式ロー
ドセルにより３軸力センサが形成されている。In this way, a three-axis force sensor is formed by the three parallel leaf spring type load cells.
【００３８】また、これらの歪みブロック２１、２６、
３０は一端が支持体３に連結されているケース３５に収
納されている。このケース３５の底部と機台８との間に
は隙間３５ａが設けられており、歪みブロック２１、２
６、３０が変形したときにケース３５の底部と機台８と
が干渉しないようになっている。Further, these distortion blocks 21, 26,
30 is housed in a case 35 whose one end is connected to the support 3. A gap 35 a is provided between the bottom of the case 35 and the machine base 8, and the strain blocks 21, 2
The bottom of the case 35 and the machine base 8 do not interfere with each other when 6 and 30 are deformed.
【００３９】本実施例によれば、弾性体として歪みブロ
ック２１、２６、３０、弾性変形検出手段として歪みゲ
ージを用いているので、並進速度の検出応答速度を高く
することができると同時に操縦装置を小型にすることが
できる。According to the present embodiment, since the strain blocks 21, 26, 30 are used as the elastic body and the strain gauge is used as the elastic deformation detecting means, the translation speed detection response speed can be increased and at the same time the control device can be used. Can be made smaller.
【００４０】次に図６乃至図８を参照して本発明の第３
の実施例を説明する。本実施例は、第１の実施例と操作
対象の回転機構は同じであり、第２実施例で示した３軸
力センサの変形例に相当する３軸力センサを並進速度の
操作に適用したものである。Next, referring to FIGS. 6 to 8, the third embodiment of the present invention will be described.
An example will be described. This embodiment has the same rotation mechanism as the operation target in the first embodiment, and a three-axis force sensor corresponding to a modification of the three-axis force sensor shown in the second embodiment is applied to translation speed operation. It is a thing.
【００４１】図６に本実施例に用いる３軸力センサ４０
の組み立て状態を示す。また、図７および図８は３軸力
センサ４０の各々平面図および側面図である。この３軸
力センサ４０は特願平２ー１４７４７６に開示されてい
る６軸力センサと類似の構成となっている。FIG. 6 shows a triaxial force sensor 40 used in this embodiment.
The assembled state of is shown. 7 and 8 are a plan view and a side view of the triaxial force sensor 40, respectively. The three-axis force sensor 40 has a similar structure to the six-axis force sensor disclosed in Japanese Patent Application No. 2-147476.
【００４２】図６において、３軸力センサ４０は３個の
歪みブロック４１、４２、４３が力の伝達経路に直列に
連結されている。各歪みブロック４１、４２、４３に
は、図示しない歪みゲージが４個ずつ固着されている。
各４個の歪みゲージからの検出信号はブリッジ回路を形
成し、このブリッジ回路からの出力信号としてＸ、Ｙ、
Ｚ方向の並進変位の量を検出する。In FIG. 6, in the triaxial force sensor 40, three strain blocks 41, 42 and 43 are connected in series to a force transmission path. Four strain gauges (not shown) are fixed to each of the strain blocks 41, 42 and 43.
The detection signals from each of the four strain gauges form a bridge circuit, and X, Y, and
The amount of translational displacement in the Z direction is detected.
【００４３】本実施例によれば、弾性変形検出手段とし
て歪みゲージを用いているので、並進速度の検出応答速
度を高くすることができると同時に操縦装置を小型にす
ることができる。According to the present embodiment, since the strain gauge is used as the elastic deformation detecting means, the response speed for detecting the translational speed can be increased, and at the same time, the control device can be downsized.
【００４４】次に本発明による操縦装置の第４実施例を
図９を参照して説明する。Next, a fourth embodiment of the control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００４５】図９において、操作グリップ５１は棒状の
第１支持部材５２ａに固着されている。この第１支持部
材５２ａは、軸Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚの３方向の力と回転トル
クを検出する６軸力センサ５３に固着されるとともに、
Ｌ字状の第２支持部材５２ｂの端部に設けられたベアリ
ング等によって構成される図示しない第１回転部５６ａ
に軸支されＸ軸の回りに回転自在となっている。第２支
持部材５２ｂの他の端部は、Ｌ字状の第３支持部材５２
ｃの端部に設けられた第２回転部５６ｂに軸支されＹ軸
の回りに回転自在となっている。第３支持部材５２ｃの
他の端部は支持体５７の端部に取付けられた第３回転部
５６ｃに軸支されＺ軸の回りに回転自在となっている。
支持体５７の他の端部は機台５８に取り付けられてい
る。In FIG. 9, the operation grip 51 is fixed to a rod-shaped first support member 52a. The first support member 52a is fixed to a 6-axis force sensor 53 that detects a force and a rotational torque in the three directions of the axis X, the axis Y, and the axis Z, and
A first rotating portion 56a (not shown) configured by a bearing or the like provided at the end of the L-shaped second support member 52b
It is rotatably supported by and is rotatable around the X axis. The other end of the second support member 52b has an L-shaped third support member 52.
It is rotatably supported around a Y axis by a second rotating portion 56b provided at the end of c. The other end of the third support member 52c is rotatably supported by a third rotating portion 56c attached to the end of the support 57 and is rotatable about the Z axis.
The other end of the support 57 is attached to the machine base 58.
【００４６】また、第２支持部材５２ｂの端部には、６
軸力センサ５３からの信号に基づいて第１支持部材５２
ａを回転駆動する第１姿勢駆動手段５４ａと、軸Ｘの回
りの回転角θｘを検出する第１回転角検出器５５ａとが
固着されている。Further, at the end of the second supporting member 52b, 6
Based on a signal from the axial force sensor 53, the first support member 52
A first attitude driving means 54a for rotationally driving a and a first rotation angle detector 55a for detecting a rotation angle θx around the axis X are fixed.
【００４７】同様に第３支持部材５２ｃの端部には、第
２支持部材５２ｂを回転駆動する第２姿勢駆動手段５４
ｂと、軸Ｙの回りの回転角θｙを検出する第２回転角検
出器５５ｂとが固着されている。また、支持体５７に
は、第３支持部材５２ｃを回転駆動する第３姿勢駆動手
段５４ｃと、軸Ｚの回りの回転角θｚを検出する第３回
転角検出器５５ｃとが固着されている。Similarly, at the end of the third supporting member 52c, second attitude driving means 54 for rotationally driving the second supporting member 52b.
b and the second rotation angle detector 55b that detects the rotation angle θy about the axis Y are fixed. Further, a third posture driving means 54c for rotationally driving the third support member 52c and a third rotation angle detector 55c for detecting a rotation angle θz about the axis Z are fixed to the support body 57.
【００４８】この姿勢駆動手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃ
は、外部環境からの情報を操作グリップへ伝達するため
に設けられている。例えば、操作対象であるスレープ側
ロボットの手首姿勢に外力が加わった場合に、これらの
姿勢駆動手段により操作グリップへこの外力に比例する
回転トルクを与えるように構成されている。The attitude driving means 54a, 54b, 54c
Is provided for transmitting information from the external environment to the operating grip. For example, when an external force is applied to the wrist posture of the slave robot to be operated, the posture driving means applies a rotational torque proportional to the external force to the operation grip.
【００４９】また軸Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚは操作グリップ５１
の中心部で一点交差するとともに、手で握る操作グリッ
プ５１の軸の方向はＺ軸の方向に一致している。Axis X, axis Y, and axis Z are operation grips 51.
The axis direction of the operation grip 51, which intersects at a single point at the center of the, and is held by the hand, coincides with the Z-axis direction.
【００５０】上述のように６軸力センサ５３は特願平２
−１４７４７６に開示されている６軸力センサと同様の
構成から成っているので、６軸力センサ５３において
は、図６に示したものと同じく３個の歪みブロックが力
の伝達経路に直列に連結されている。各歪みブロックに
は、歪みゲージ（弾性変形検出手段）が各軸に４個ずつ
固着され、この各４個の歪みゲージの抵抗はブリッジ回
路を形成している。このブリッジ回路の出力信号から
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の並進速度の量、および軸Ｘ、軸Ｙ、軸
Ｚの回りの回転トルクが求められるようになっている。As described above, the 6-axis force sensor 53 is disclosed in Japanese Patent Application No.
Since it has the same configuration as the 6-axis force sensor disclosed in −147476, in the 6-axis force sensor 53, three strain blocks are arranged in series in the force transmission path, as in the case shown in FIG. It is connected. Four strain gauges (elastic deformation detection means) are fixed to each axis on each strain block, and the resistance of each of these four strain gauges forms a bridge circuit. From the output signal of this bridge circuit, the amount of translational velocity in the X, Y, and Z directions and the rotational torque about the axis X, the axis Y, and the axis Z can be obtained.
【００５１】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について説明する。Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be described.
【００５２】まず操作グリップ５１を手で握り、簡単の
ために例えば軸Ｚの回りに回転角θｚだけ回転させるよ
うに回転トルクを加えた場合を考える。この場合回転ト
ルクは第１支持部材５２ａを介して６軸力センサ５３に
おける歪みブロックに伝達される。そして歪みブロック
は弾性変形し、この弾性変形は４個の歪みゲージによっ
て検出される。各４個の歪みゲージの電気抵抗は弾性変
形による歪み量に比例し、ブリッジ回路を形成するよう
に結線されている。この各ブリッジ回路の出力値のう
ち、最終的にＺ軸の回りの回転トルクに比例する成分の
みが相殺されずにゼロでない量として出力される。この
６軸力センサ５３の出力信号は第１姿勢駆動手段５４ａ
に送られ、第１姿勢駆動手段５４ａはこの信号に基づき
第１支持部材５２ａを回転駆動する。また、回転駆動さ
れる第１支持部材５２ａの回転角θｚは第１回転角検出
器５５ａによって検出される。そしてこの信号は、第１
回転角検出器５５ａに設けられた図示しない信号通信手
段により操作対象の制御部に送信される。軸Ｙ、軸Ｘの
回りの回転角θｙ、θｘについても回転角θｚと同様に
処理される。First, let us consider a case where the operating grip 51 is grasped by hand and, for the sake of simplicity, for example, a rotational torque is applied so as to rotate about the axis Z by a rotational angle θz. In this case, the rotational torque is transmitted to the strain block in the 6-axis force sensor 53 via the first support member 52a. The strain block is elastically deformed, and this elastic deformation is detected by the four strain gauges. The electrical resistance of each of the four strain gauges is proportional to the amount of strain due to elastic deformation and is connected so as to form a bridge circuit. Of the output values of each bridge circuit, only the component that is proportional to the rotational torque around the Z axis is finally output as a non-zero amount without being canceled. The output signal of the 6-axis force sensor 53 is the first attitude driving means 54a.
The first posture driving means 54a rotationally drives the first support member 52a based on this signal. Further, the rotation angle θz of the first support member 52a that is rotationally driven is detected by the first rotation angle detector 55a. And this signal is
The signal is transmitted to the control unit to be operated by the signal communication means (not shown) provided in the rotation angle detector 55a. The rotation angles θy and θx around the axes Y and X are processed in the same manner as the rotation angle θz.
【００５３】なお、６軸力センサ５３の出力信号を６軸
力センサ５３から直接操作対象に送らずに、第１姿勢駆
動手段５４ａにより回転駆動させた後に第１回転角検出
器５５ａからの出力信号として操作対象の制御部に送る
ようにしたのは次の理由による。すなわち、当初より傾
いた静止姿勢にある操作対象を制御する場合に、操縦装
置の回転部５６ｂ等を操作対象の静止姿勢に合わせてお
き、回転機構の回転角に応じた操作対象の姿勢を操作す
ることより、操作対象との一体感のある直感的操作が可
能となるためである。The output signal of the 6-axis force sensor 53 is not sent directly from the 6-axis force sensor 53 to the operation target, but is output by the first rotation angle detector 55a after being rotationally driven by the first attitude driving means 54a. The reason for sending it as a signal to the control unit to be operated is as follows. That is, when controlling an operation target that is in a stationary posture that is tilted from the beginning, the rotating unit 56b of the control device is adjusted to the stationary posture of the operation target, and the posture of the operation target is operated according to the rotation angle of the rotating mechanism. By doing so, it is possible to perform an intuitive operation with a sense of unity with the operation target.
【００５４】次に例えば軸Ｘの方向に操作グリップ５１
に力を加えると、この力は第１支持部材５２ａを介して
６軸力センサ５３における歪みブロックに伝達される。
この場合、Ｚ軸の回りの回転トルクの場合に上で述べた
のと同様に、歪みブロックが弾性変形し、この弾性変形
は４個の歪みゲージによって検出される。なお、ブリッ
ジ回路を形成する各４個の歪みゲージの電気抵抗は、最
終的に軸Ｘの方向の力に比例する成分のみが相殺されな
いようにするために、上述の回転トルクを検出する場合
と異なる結線配置のものを用いる。Next, for example, the operating grip 51 in the direction of the axis X
When a force is applied to, the force is transmitted to the strain block in the 6-axis force sensor 53 via the first support member 52a.
In this case, the strain block is elastically deformed and this elastic deformation is detected by the four strain gauges, as described above in the case of rotational torque about the Z axis. The electric resistance of each of the four strain gauges forming the bridge circuit is different from that in the case of detecting the above-mentioned rotational torque so that only the component proportional to the force in the direction of the axis X is not canceled out finally. Use a different wiring arrangement.
【００５５】そして、この６軸力センサ５３からの出力
信号は６軸力センサ５３に設けられた図示しない信号通
信手段により、回転トルクの場合と異なり直接、操作対
象の制御部に送信される。軸Ｙ、軸Ｚの方向の並進速度
についても同様である。Then, the output signal from the 6-axis force sensor 53 is directly transmitted to the operation target control section by a signal communication means (not shown) provided in the 6-axis force sensor 53, unlike the case of the rotational torque. The same applies to the translation speeds in the directions of the axes Y and Z.
【００５６】なお、一つの軸の回りの回転や一つの軸方
向の並進速度の場合を説明したが、これに限らず複数の
軸成分を混在する場合や回転トルクと並進速度が混在す
る場合にも同様の取扱いができる。The case of rotation around one axis and translational speed in one axial direction has been described, but the present invention is not limited to this, and when a plurality of axial components are mixed or when rotational torque and translational speed are mixed. Can be handled in the same way.
【００５７】上述のように本実施例の構成によれば、直
交する３軸が操作グリップ５１の中心部で一点交差する
とともに操作グリップ５１の握る軸がＺ軸上にあるの
で、並進速度の方向や回転の方向を容易に想定でき操作
対象を直感的に操作することができる。As described above, according to the structure of this embodiment, the three orthogonal axes intersect at one point in the central portion of the operating grip 51, and the axis gripped by the operating grip 51 is on the Z axis. The direction of rotation and rotation can be easily assumed and the operation target can be operated intuitively.
【００５８】また、６軸力センサ５３を用いて、軸Ｘ、
軸Ｙ、軸Ｚの３方向の力と回転トルクを検出できるよう
にして装置の構成を単純化したので、装置の小型化を図
ることができる。Further, using the 6-axis force sensor 53, the axis X,
Since the structure of the device is simplified by detecting the force and the rotational torque in the three directions of the axis Y and the axis Z, the size of the device can be reduced.
【００５９】また、本実施例による操縦装置は姿勢駆動
手段５４ａ、５４ｂ、５４ｃおよび回転角検出器５５
ａ、５５ｂ、５５ｃを備えているので、例えば操作対象
であるスレープ側ロボットの手首姿勢に外力が加わった
場合、これらの姿勢駆動手段によりこの外力に比例する
回転トルクを操作グリップに伝えることにより、スレー
プ側ロボットの過負荷を防止することができる。このよ
うに、回転機構を外部指令により姿勢駆動手段で駆動し
て、外部情報を操作グリップへ伝達することができる。Further, the control device according to the present embodiment includes the attitude driving means 54a, 54b, 54c and the rotation angle detector 55.
Since a, 55b, 55c are provided, for example, when an external force is applied to the wrist posture of the slave robot to be operated, the rotational torque proportional to this external force is transmitted to the operation grip by these posture driving means, It is possible to prevent overloading of the slave robot. In this way, the rotation mechanism can be driven by the posture drive means in response to an external command, and external information can be transmitted to the operation grip.
【００６０】次に本発明による操縦装置の第５実施例を
図１０を参照して説明する。Next, a fifth embodiment of the control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００６１】図１０において、操作グリップ６１は第１
支持部材６２ａに固着されている。この第１支持部材６
２ａには、弾性体と弾性変形量検出手段を含み軸Ｘ、軸
Ｙ、軸Ｚの３方向の力と回転トルクを検出する６軸力セ
ンサ６４が固着されている。この６軸力センサ６４は図
６に示した３軸力センサと類似した構成となっており、
第４実施例における６軸力センサと同様のものである。
また第１支持部材６２ａは第２支持部材６２ｂの端部に
設けられた図示しない第１回転部に軸支されＺ軸の回り
に回転自在となっている。第２支持部材５２ｂの他の端
部は、Ｌ字状の第３支持部材６２ｃの端部に設けられた
図示しない第２回転部に軸支されＹ軸の回りに回転自在
となっている。第３支持部材６２ｃの他の端部は支持体
６５に取付けられた輪状の第３回転部６３ｃに軸支され
Ｘ軸の回りに回転自在となっている。操作者はこの第３
回転部６３ｃの輪の中に腕６０を通して操作グリップ６
１を握る。In FIG. 10, the operation grip 61 is the first
It is fixed to the support member 62a. This first support member 6
A 6-axis force sensor 64, which includes an elastic body and elastic deformation amount detecting means and detects force and rotational torque in the three directions of axis X, axis Y, and axis Z, is fixed to 2a. The 6-axis force sensor 64 has a configuration similar to that of the 3-axis force sensor shown in FIG.
This is the same as the 6-axis force sensor in the fourth embodiment.
The first support member 62a is rotatably supported around a Z axis by a first rotating portion (not shown) provided at an end of the second support member 62b. The other end of the second support member 52b is rotatably supported around a Y-axis by a second rotating portion (not shown) provided at the end of the L-shaped third support member 62c. The other end of the third support member 62c is pivotally supported by a ring-shaped third rotation portion 63c attached to the support body 65 and is rotatable about the X axis. The operator is the third
Pass the arm 60 through the ring of the rotating part 63c and operate the grip 6
Hold 1
【００６２】また、第２支持部材６２ｂの端部には、６
軸力センサ６１からの信号に基づいて第１支持部材６２
ａを回転駆動する図示しない第１姿勢駆動手段と、軸Ｚ
の回りの回転角θｚを検出する図示しない第１回転角検
出器とが固着されている。Further, at the end of the second support member 62b, 6
Based on the signal from the axial force sensor 61, the first support member 62
a first attitude driving means (not shown) for rotationally driving a, and the axis Z
A first rotation angle detector (not shown) for detecting the rotation angle θz around the is fixed.
【００６３】同様に第３支持部材６２ｃの端部には、第
２支持部材６２ｂを回転駆動する第２姿勢駆動手段６６
ｂと、軸Ｙの回りの回転角θｙを検出する第２回転角検
出器６７ｂとが固着されている。また、支持体６５に
は、第３支持部材６２ｃを回転駆動する第３姿勢駆動手
段６６ｃと、軸Ｘの回りの回転角θｘを検出する第３回
転角検出器６７ｃとが固着されている。Similarly, at the end of the third support member 62c, second attitude drive means 66 for rotationally driving the second support member 62b.
b and the second rotation angle detector 67b that detects the rotation angle θy about the axis Y are fixed. Further, to the support body 65, a third attitude driving means 66c that rotationally drives the third support member 62c and a third rotation angle detector 67c that detects a rotation angle θx around the axis X are fixed.
【００６４】また軸Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚは腕６０の手首の中
心部で一点交差するとともに、手で握る操作グリップ５
１の軸の方向はＺ軸の方向に一致している。The axes X, Y, and Z intersect at a single point at the center of the wrist of the arm 60, and the operation grip 5 is held by the hand.
The direction of the axis 1 corresponds to the direction of the Z axis.
【００６５】本実施例によれば、操作者は第３回転部６
３ｃの輪の中に腕６０を通して操作グリップ６１を握り
ことができかつ回転機構を腕６０の手首だけで回転でき
るため、安定した操作姿勢で装置を操作することができ
るとともに、腕６０を輪の中に固定したまま手先のみの
動作で操作できるので疲労感を軽減することができる。According to this embodiment, the operator operates the third rotating portion 6
Since the operation grip 61 can be grasped by passing the arm 60 through the wheel of 3c and the rotating mechanism can be rotated only by the wrist of the arm 60, the device can be operated in a stable operation posture and the arm 60 can be moved in the wheel. Since it can be operated only with the hands while it is fixed inside, the feeling of fatigue can be reduced.
【００６６】なお図９および図１０において、回転部５
６ａ，５６ｂ，５６ｃのそれぞれに、各回転トルクを検
出するトルクセンサを設ければ、６軸力センサ５３の回
転トルクの検出機能は不要になり、６軸力センサ５３を
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の力を検出する３軸力センサに置き換え
ることが可能となる。そして装置の回転部や基部に配置
することが可能である。In FIGS. 9 and 10, the rotating portion 5
If each of the 6a, 56b, and 56c is provided with a torque sensor that detects each rotation torque, the function of detecting the rotation torque of the 6-axis force sensor 53 becomes unnecessary, and the 6-axis force sensor 53 is provided in the X, Y, and Z directions. It is possible to replace it with a three-axis force sensor that detects the force. It can then be placed on the rotating part or base of the device.
【００６７】このとき、これらのトルクセンサからの信
号に基づいて姿勢駆動手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃを駆
動するとともに、これらの姿勢駆動信号手段により外力
に比例する回転トルクを操作グリップに伝える。また、
各軸に設けたトルクセンサからの信号に基づいて姿勢手
段５４ａ，５４ｂ，５４ｃを駆動する必要がない場合
（力対称型、力逆送型）には、これらのトルクセンサも
不要になり、これらの姿勢駆動手段は外力に比例する回
転トルクを操作グリップに伝える場合に使用される。At this time, the attitude driving means 54a, 54b, 54c are driven based on the signals from these torque sensors, and the rotational torque proportional to the external force is transmitted to the operating grip by these attitude driving signal means. Also,
If it is not necessary to drive the posture means 54a, 54b, 54c based on the signal from the torque sensor provided on each axis (force symmetrical type, force reverse type), these torque sensors are also unnecessary. The posture driving means is used when transmitting a rotational torque proportional to an external force to the operating grip.
【００６８】次の本発明による操縦装置の第６実施例を
図１１乃至図１５を参照して説明する。Next, a sixth embodiment of the control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 15.
【００６９】操作グリップ７１は第１支持部材７２ａと
連結し、この第１支持部材７２ａは第２支持部材７２ｂ
の第１回転部７５ａにＺ軸の回りに回転自在に軸支され
ている。第２支持部材７２ｂにはＹ軸の回りの回転の軸
である回転軸８３が固着されている。また、リング状の
第３支持部材７２ｃの内側には中心点Ｏを中心とする円
周状の溝８４が設けられており、溝８４には回転軸８３
が嵌まるようになっている。第２支持部材７２ｂはＹ軸
およびＸ軸の回りに回転自在に第３支持部材７２ｃに連
結されている。さらに、第３支持部材７２ｃはスプリン
グ等の弾性体７７を介して支持体７８に結合している。The operating grip 71 is connected to the first supporting member 72a, and the first supporting member 72a is connected to the second supporting member 72b.
Is rotatably supported by the first rotating portion 75a around the Z axis. A rotation shaft 83, which is a rotation shaft around the Y axis, is fixed to the second support member 72b. A circular groove 84 centered on the center point O is provided inside the ring-shaped third support member 72c, and the rotary shaft 83 is provided in the groove 84.
Is designed to fit. The second support member 72b is rotatably connected to the third support member 72c about the Y axis and the X axis. Further, the third support member 72c is coupled to the support body 78 via an elastic body 77 such as a spring.
【００７０】また第１回転角検出器７３ａと第２回転角
検出器７３ｂが操作グリップ７１に固着され、第１回転
角検出器７３ａによってＺ軸の回りの回転角θｚを検出
するようになっている。また第２回転角検出器７３ｂに
よって、操作グリップ７１や第２支持部材７２ｂのＸ軸
およびＹ軸に対する傾斜角を検出するようになってい
る。なお、第２回転角検出器７３ｂがＺ軸に対する傾斜
角の検出を兼ねるようにした場合には、第１回転角検出
器７３ａは不要となる。Further, the first rotation angle detector 73a and the second rotation angle detector 73b are fixed to the operation grip 71, and the rotation angle θz around the Z axis is detected by the first rotation angle detector 73a. There is. Further, the second rotation angle detector 73b detects the tilt angle of the operation grip 71 or the second support member 72b with respect to the X axis and the Y axis. If the second rotation angle detector 73b also serves to detect the tilt angle with respect to the Z axis, the first rotation angle detector 73a becomes unnecessary.
【００７１】また、軸Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚの各々の方向の並
進速度の量を検出するために３個の非接触型の変位検出
器８５ａ、８６ａ、８７ａが支持体７８に設けられてい
る。図１４にＸ軸方向の並進変位量を検出する変位検出
器８５ａとこれとＸ軸方向に対向する検出面８５ｂを示
す。検出面８５ｂは第３支持部材７２ｃに設けられてい
る。Further, three non-contact type displacement detectors 85a, 86a, 87a are provided on the support 78 in order to detect the amount of translational velocity in each direction of the axis X, the axis Y and the axis Z. There is. FIG. 14 shows a displacement detector 85a for detecting a translational displacement amount in the X-axis direction and a detection surface 85b facing the displacement detector 85a in the X-axis direction. The detection surface 85b is provided on the third support member 72c.
【００７２】操縦者が操作グリップ７１に力を加えると
弾性体７７が弾性変形し、これに従って第３支持部材７
２ｃにある検出面８５ｂ、８６ｂ、８７ｂが変位する。
この変位を変位検出器８５ａ、８６ａ、８７ａによって
検出する。また、操縦者が操作グリップ７１に力を加え
るのを止めると、弾性体７７は自然長に戻り検出面８５
ｂ、８６ｂ、８７ｂは基準位置に復元する。When the operator applies a force to the operation grip 71, the elastic body 77 elastically deforms, and accordingly the third support member 7
The detection surfaces 85b, 86b, 87b located at 2c are displaced.
This displacement is detected by displacement detectors 85a, 86a, 87a. Further, when the operator stops applying force to the operation grip 71, the elastic body 77 returns to the natural length and the detection surface 85.
b, 86b, 87b are restored to the reference position.
【００７３】なお、図１３において溝８４で回転軸８３
がＹ軸およびＸ軸の方向に回転するとしたが、図１５に
示すような構成としてもよい。すなわち図１５におい
て、ローラ８８は溝８４に嵌まり方向Ｐに回転自在であ
り、かつＹ軸の回りの回転は拘束されている。また、軸
８９はローラ８８により支持されるとともに、軸８９は
転動体８９ａを介して第２支持部材７２ｂにＹ軸の回り
に回転自在に連結されている。この転動体８９ａによ
り、第２支持部材７２ｂとローラ８８とは低い摩擦で回
転可能である。Incidentally, in FIG. 13, the rotary shaft 83 is formed by the groove 84.
Although it is assumed that the rotation rotates in the directions of the Y axis and the X axis, the configuration may be as shown in FIG. That is, in FIG. 15, the roller 88 is fitted in the groove 84 and rotatable in the direction P, and the rotation around the Y axis is restricted. The shaft 89 is supported by rollers 88, and the shaft 89 is rotatably connected to the second support member 72b via the rolling elements 89a about the Y axis. The rolling element 89a allows the second support member 72b and the roller 88 to rotate with low friction.
【００７４】本実施例によれば、第２支持部材７２ｂ等
を円環状に構成したので、操縦装置を小型にすることが
できる。According to this embodiment, since the second support member 72b and the like are formed in the annular shape, the control device can be downsized.
【００７５】次に本発明による操縦装置の第７実施例を
図１６を参照して説明する。Next, a seventh embodiment of the control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００７６】図１６において操作グリップ９１は図示し
ない第１回転部において支持部材９２にＺ軸の回りに回
転自在に連結されている。支持部材９２は、弾性体およ
びこの弾性体の弾性変形量を検出する検出手段の役割を
兼ねるトルクセンサ９３ａ、９３ｂ、９３ｃを介して、
図示しない第２回転部において支持体９５へ連結され、
この支持部材９２はＸ軸およびＹ軸の回りに回転自在で
ある。In FIG. 16, the operating grip 91 is rotatably connected to the supporting member 92 around the Z axis at a first rotating portion (not shown). The support member 92 is provided with an elastic body and torque sensors 93a, 93b, 93c which also serve as detection means for detecting the elastic deformation amount of the elastic body,
Is connected to the support 95 at a second rotating part (not shown),
The support member 92 is rotatable about the X axis and the Y axis.
【００７７】操作グリップ９１の内部には、Ｚ軸の回り
の操作グリップ９１の回転角θｚを検出する図示しない
第１回転角検出器が設けられている。また、支持部材９
２のＹ軸およびＸ軸の回りの回転角を検出するために、
図示しない第２回転角検出器と第３回転角検出器が支持
体９５に設けられている。Inside the operation grip 91, there is provided a first rotation angle detector (not shown) for detecting the rotation angle θz of the operation grip 91 around the Z axis. Also, the support member 9
In order to detect the rotation angle around the Y axis and the X axis of 2,
A second rotation angle detector and a third rotation angle detector (not shown) are provided on the support body 95.
【００７８】このような構成からなる本実施例の作用に
ついて説明する。まず操縦者が例えばＸ方向あるいは逆
方向から加力すると、トルクセンサ９３ａにおける弾性
体がＹ軸の回りに弾性変形し、これによる曲げモーメン
トＭａをトルクセンサ９３ａによって検出する。同様に
してＸ軸およびＹ軸の回りの曲げモーメントＭｂ、Ｍｃ
をトルクセンサ９３ｂ、トルクセンサ９３ｃによって検
出する。そして曲げモーメントＭａ、Ｍｂ、Ｍｃを換算
し、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の操作力を求める。The operation of this embodiment having such a configuration will be described. First, when the driver applies a force from, for example, the X direction or the opposite direction, the elastic body in the torque sensor 93a elastically deforms around the Y axis, and the bending moment Ma resulting therefrom is detected by the torque sensor 93a. Similarly, bending moments Mb and Mc about the X and Y axes
Is detected by the torque sensor 93b and the torque sensor 93c. Then, the bending moments Ma, Mb, and Mc are converted to obtain the operating forces in the X, Y, and Z directions.
【００７９】なお、トルクセンサ９３ａ、９３ｂ、９３
ｃは弾性体および弾性変形検出手段の役割を兼ねるとし
たが、トルクセンサ９３ａ、９３ｂ、９３ｃは弾性体の
役割のみとし、曲げモーメントＭａ、Ｍｂ、Ｍｃによる
撓み量や撓み角度を変位検出器などの弾性変形検出手段
を別に用いて検出してもよい。The torque sensors 93a, 93b, 93
Although c serves as an elastic body and elastic deformation detecting means, the torque sensors 93a, 93b, 93c serve only as an elastic body, and the bending amount Ma, Mb, Mc depending on the bending amount and bending angle are detected by a displacement detector or the like. The elastic deformation detecting means may be used separately for detection.
【００８０】本実施例によれば、簡易な構成にしたので
操縦装置を小型にすることができる。According to the present embodiment, the control device can be downsized because of the simple structure.
【００８１】なお、本発明の変位検出器はレーザ光等を
用いた光学式であっても、あるいは渦電流等を用いた電
気磁気式であってもよい。またこれらの非接触型の変位
検出器の代わりに、リニアポテンショメータ等の接触型
変位検出器を用いることも可能である。また、回転機構
の軸構成は基台８からロール、ピッチ、ヨウの順である
が、この順に限らずヨウ、ピッチ、ロールでもロール、
ピッチ、ロールなどの軸構成でもよい。また、弾性変形
検出手段は、座標軸に対して直交あるいは平行の位置に
配置されているが、これらの位置に限らない。また、６
軸力センサは操作グリップの内部にあってもよい。The displacement detector of the present invention may be an optical type using a laser beam or the like, or an electromagnetic type using an eddy current or the like. Further, instead of these non-contact type displacement detectors, it is also possible to use a contact type displacement detector such as a linear potentiometer. Further, the shaft configuration of the rotating mechanism is in the order of roll, pitch, and yaw from the base 8, but not limited to this order, yaw, pitch, and roll may be used.
A shaft configuration such as a pitch or a roll may be used. Further, the elastic deformation detecting means is arranged at a position orthogonal or parallel to the coordinate axes, but the position is not limited to these positions. Also, 6
The axial force sensor may be inside the operating grip.
【００８２】[0082]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、弾性体の変位量を検出して操作対象の並進変位
を操作する信号を得るので、実際にアームを並進変位さ
せる空間を確保しなくともよく、操縦装置を小型にする
ことができる。また、操作グリップに加える力の方向お
よび操作グリップの姿勢により、操作対象の姿勢角度と
並進変位量を指令することができるので、操作対象の位
置と姿勢を直感的に操作することができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the displacement amount of the elastic body is detected and the signal for operating the translational displacement of the operation target is obtained. It is not necessary to secure it, and the control device can be downsized. Further, since the posture angle and the translational displacement amount of the operation target can be commanded by the direction of the force applied to the operation grip and the posture of the operation grip, the position and the posture of the operation target can be intuitively operated.
【図１】本発明による操縦装置の第１実施例を示す斜視
図。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a control device according to the present invention.
【図２】本発明による操縦装置の第１実施例の支持体の
内部を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing the inside of the support body of the first embodiment of the control device according to the present invention.
【図３】本発明による操縦装置の第１実施例の支持体の
内部を示す他の断面図。FIG. 3 is another cross-sectional view showing the inside of the support body of the first embodiment of the control device according to the present invention.
【図４】本発明による操縦装置の第２実施例の示す支持
体の内部を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the inside of a support body according to a second embodiment of the control device according to the present invention.
【図５】本発明による操縦装置の第２実施例の示す支持
体の内部を示す他の断面図。FIG. 5 is another cross-sectional view showing the inside of the support body according to the second embodiment of the steering device according to the present invention.
【図６】本発明による操縦装置の第３実施例の３軸力セ
ンサ示す組み立て構成図であって、このうち（ａ）は歪
みブロック４１の斜視図、（ｂ）は歪みブロック４２の
斜視図、（ｃ）は歪みブロック４３の斜視図、（ｄ）は
（ａ）を矢印Ａから見た断面図、（ｅ）は（ｂ）を矢印
Ｂから見た断面図、（ｆ）は（ｃ）を矢印Ｃから見た断
面図。6A and 6B are assembly configuration diagrams showing a three-axis force sensor of a third embodiment of a steering device according to the present invention, in which FIG. 6A is a perspective view of a strain block 41, and FIG. 6B is a perspective view of a strain block 42. , (C) is a perspective view of the strain block 43, (d) is a cross-sectional view of (a) viewed from arrow A, (e) is a cross-sectional view of (b) viewed from arrow B, and (f) is (c). ) Is a cross-sectional view as seen from an arrow C.
【図７】本発明による操縦装置の第３実施例の３軸力セ
ンサを示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing a three-axis force sensor of a third embodiment of the control device according to the present invention.
【図８】本発明による操縦装置の第３実施例の３軸力セ
ンサを示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a three-axis force sensor of a third embodiment of the control device according to the present invention.
【図９】本発明による操縦装置の第４実施例を示す斜視
図。FIG. 9 is a perspective view showing a fourth embodiment of the control device according to the present invention.
【図１０】本発明による操縦装置の第５実施例を示す斜
視図。FIG. 10 is a perspective view showing a fifth embodiment of the control device according to the present invention.
【図１１】本発明による操縦装置の第６実施例を示す斜
視図。FIG. 11 is a perspective view showing a sixth embodiment of the control device according to the present invention.
【図１２】本発明による操縦装置の第６実施例を示す横
断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a sixth embodiment of the control device according to the present invention.
【図１３】図１２に示す操縦装置を矢印Ａで切断しＺ方
向から見た部分断面図。FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the control device shown in FIG. 12 taken along arrow A and seen from the Z direction.
【図１４】図１２に示す操縦装置を矢印Ｂで切断しＺ方
向から見た部分断面図。FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the control device shown in FIG. 12 taken along arrow B and viewed from the Z direction.
【図１５】図１２に示す操縦装置を矢印Ａで切断しＺ方
向から見た部分の変形例を示す部分断面図。FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a modified example of a portion of the control device shown in FIG. 12 taken along arrow A and seen from the Z direction.
【図１６】本発明による操縦装置の第７実施例を示す斜
視図。FIG. 16 is a perspective view showing a seventh embodiment of the control device according to the present invention.
【図１７】従来の操縦装置としてのマスタアームを示す
斜視図。FIG. 17 is a perspective view showing a master arm as a conventional control device.
１ 操作グリップ ２ 回転機構 ３ 支持体 ５ａ 第１回転部 ５ｂ 第２回転部 ５ｃ 第３回転部 ６ａ 第１回転角検出器 ６ｂ 第２回転角検出器 ６ｃ 第３回転角検出器 ８ 機台 ９ 弾性体 １０ 移動体 １２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ 変
位検出器 ２１ 第１歪みブロック ２６ 第２歪みブロック ３０ 第３歪みブロック ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 歪みゲージ ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ 歪みゲージ ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ 歪みゲージ ４０ ３軸力センサ ５３ ６軸力センサ ５４ａ 第１姿勢駆動手段 ５４ｂ 第２姿勢駆動手段 ５４ｃ 第３姿勢駆動手段 ６４ ６軸力センサ ５５ａ 第１回転角検出器 ５５ｂ 第２回転角検出器 ５５ｃ 第３回転角検出器 ９３ａ、９３ｂ、９３ｃ トルクセンサDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation grip 2 Rotation mechanism 3 Support body 5a 1st rotation part 5b 2nd rotation part 5c 3rd rotation part 6a 1st rotation angle detector 6b 2nd rotation angle detector 6c 3rd rotation angle detector 8 Machine stand 9 Elasticity Body 10 Moving body 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b Displacement detector 21 First strain block 26 Second strain block 30 Third strain block 24a, 24b, 24c, 24d Strain gauge 29a, 29b, 29c, 29d Strain Gauges 33a, 33b, 33c, 33d Strain gauge 40 Three-axis force sensor 53 Six-axis force sensor 54a First posture driving means 54b Second posture driving means 54c Third posture driving means 64 Six-axis force sensor 55a First rotation angle detector 55b Second rotation angle detector 55c Third rotation angle detector 93a, 93b, 93c Torque sensor
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年４月８日[Submission date] April 8, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１２[Correction target item name] 0012
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１２】[0012]
【作用】ロボット等の操作対象の位置と姿勢をモニター
しながら操作対象の目標位置および姿勢を定めるととも
に、これに対応させて操作グリップを操作する。操作グ
リップは回転機構に保持されているので、操作グリップ
の姿勢を変えることにより回転機構を作動させることが
できる。回転機構は少なくとも１軸回りに回転自在であ
るので、各軸回りに設けられた回転角検出器によって回
転角を検出し操作対象の姿勢を制御する。また、支持体
は回転機構を支持しているので、回転機構に保持された
操作グリップに力を加えるとこの動作は支持体に伝達す
る。回転機構または支持体のいずれかに弾性体を介在さ
せて設けた弾性変形検出手段によって、操作グリップの
操作により生じるこの弾性体の弾性変形を検出すること
ができ、操作対象の並進速度を制御する。The target position and the posture of the operation target are determined while monitoring the position and the posture of the operation target such as the robot, and the operation grip is operated correspondingly. Since the operating grip is held by the rotating mechanism, the rotating mechanism can be operated by changing the posture of the operating grip. Since the rotation mechanism is rotatable about at least one axis, the rotation angle detector provided around each axis detects the rotation angle and controls the posture of the operation target. Further, since the support body supports the rotation mechanism, when a force is applied to the operation grip held by the rotation mechanism, this operation is transmitted to the support body. The elastic deformation of the elastic body caused by the operation of the operation grip can be detected by the elastic deformation detecting means provided with the elastic body interposed in either the rotating mechanism or the support, and the translation speed of the operation target is controlled. ..
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１３[Correction target item name] 0013
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１３】また、操作グリップは弾性体を介在させて
回転機構に保持されているので、操作グリップを操作す
ると弾性体に力とトルクが加わる。この力とトルクは弾
性体に取付けられた弾性変形検出手段で検出される。こ
のトルクの検出信号と外部からの信号により駆動手段が
各軸を回転駆動し、この各軸の回転は各軸に取付けられ
た回転角検出手段により検出される。またこの力の検出
信号により操作対象の並進速度を制御する。Further, since the operating grip is held by the rotating mechanism with the elastic body interposed, a force and a torque are applied to the elastic body when the operating grip is operated. This force and torque are detected by elastic deformation detecting means attached to the elastic body. The drive means rotationally drives each shaft by the torque detection signal and a signal from the outside, and the rotation of each shaft is detected by the rotation angle detection means attached to each shaft. Further, the translation speed of the operation target is controlled by the detection signal of this force.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２６[Correction target item name] 0026
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２６】操縦者は直接あるいは操作画面でロボット
等の操作対象の位置と姿勢をモニターしながら操作対象
の目標位置および姿勢を定めるとともに、これに対応さ
せて操作グリップを操作する。操作グリップ１を軸Ｚの
回りに回転角θｚだけ回転させると、この回転角θｚは
第１回転角検出器６ａによって検出され、この信号は、
第１回転角検出器６ａに設けられた図示しない信号通信
手段により操作対象の制御部に送信される。軸Ｙ、軸Ｘ
の回りの回転角θｙ、θｘについても同様である。そし
て操作対象の制御部は、回転角度検出器によって検出さ
れた信号と、操作対象側の姿勢角情報をもとに、操作対
象の姿勢制御を行う。The operator determines the target position and orientation of the operation target while monitoring the position and orientation of the operation target such as the robot directly or on the operation screen, and operates the operation grip corresponding to this. When the operating grip 1 is rotated about the axis Z by the rotation angle θz, this rotation angle θz is detected by the first rotation angle detector 6a, and this signal is
The signal is transmitted to the control unit to be operated by the signal communication means (not shown) provided in the first rotation angle detector 6a. Axis Y, axis X
The same applies to the rotation angles θy and θx around. Then, the control unit for the operation target controls the attitude of the operation target based on the signal detected by the rotation angle detector and the attitude angle information on the operation target side.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２７[Name of item to be corrected] 0027
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２７】また、操作グリップ１を軸Ｘ、軸Ｙまたは
軸Ｚの方向に押したり引いたりすると、操作グリップ１
の動きは回転機構２を介して支持体３に伝わる。この支
持体３は、弾性体９によって固定体１１ａ〜１１ｄに連
結されているので、操作グリップ１の並進力に対応して
弾性体９が弾性変形し、この結果、移動体１０が基台８
あるいは固定体１１ａ〜１１ｄに対して変位する。この
移動体１０のＺ方向の並進変位は、変位検出器１２ａ、
１２ｂによって検出される。同様に、Ｙ方向およびＸ方
向の並進変位は、各々変位検出器１３ａ、１３ｂおよび
変位検出器１４ａ、１４ｂによって検出される。そし
て、これらの変位検出器による検出信号は変位検出器に
設けられた図示しない信号通信手段により操作対象の制
御部に送信される。そしてこの検出信号の値にもとづい
て操作対象の並進速度信号を指令する。When the operating grip 1 is pushed or pulled in the directions of the axis X, the axis Y or the axis Z, the operating grip 1
Is transmitted to the support 3 via the rotation mechanism 2. Since the support body 3 is connected to the fixed bodies 11a to 11d by the elastic body 9, the elastic body 9 elastically deforms in response to the translational force of the operation grip 1, and as a result, the moving body 10 moves to the base 8.
Alternatively, it is displaced with respect to the fixed bodies 11a to 11d. The translational displacement of the moving body 10 in the Z direction is detected by the displacement detector 12a,
Detected by 12b. Similarly, translational displacements in the Y direction and the X direction are detected by displacement detectors 13a and 13b and displacement detectors 14a and 14b, respectively. Then, the detection signals from these displacement detectors are transmitted to the control unit to be operated by the signal communication means (not shown) provided in the displacement detector. Then, the translation speed signal of the operation target is commanded based on the value of the detection signal.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３０[Name of item to be corrected] 0030
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３０】また、弾性体９の変位量を検出して操作対
象の並進変位の量そのものを操作するのでなく、弾性体
９の変位量を検出して操作対象の並進速度を操作する信
号を得ているので、図１７に示すマスタアームの位置制
御部１０２のように実際にアームを並進変位させる空間
を確保しなくともよい。この結果、操縦装置を小型にす
ることができる。Further, the displacement amount of the elastic body 9 is not detected to operate the translational displacement amount itself of the operation target, but the displacement amount of the elastic body 9 is detected to obtain a signal for operating the translational speed of the operation target. Therefore, unlike the position control unit 102 of the master arm shown in FIG. 17, it is not necessary to secure a space in which the arm is actually translated and displaced. As a result, the control device can be downsized.
【手続補正６】[Procedure Amendment 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３５[Correction target item name] 0035
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３５】また、第１歪みブロック２１の側部に固着
された連結部２５を有する第２歪みブロック２６が第１
歪みブロック２１の下方に設けられている。第２歪みブ
ロック２６には第１歪みブロック２１と同様に通り抜け
の開口２６があけられ、この開口２６のブロック２６の
外周との間には４個の同等の薄肉部２８ａ、２８ｂ、２
８ｃ、２８ｄが形成されている。また、薄肉部２８ａ、
２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの弾性変形を検出するための歪
みゲージ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄが同様に固着
されている。第２歪みブロック２６と歪みゲージ２９
ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄとは同様に平行板バネ式ロ
ードセルを形成している。これらの歪みゲージ２９ａ、
２９ｂ、２９ｃ、２９ｄの検出データからＸ方向の操作
力を求める。Further, the second strain block 26 having the connecting portion 25 fixed to the side portion of the first strain block 21 is the first strain block.
It is provided below the distortion block 21. Similar to the first strain block 21, the second strain block 26 has a through hole 26, and four equivalent thin portions 28a, 28b, 2 are provided between the opening 26 and the outer periphery of the block 26.
8c and 28d are formed. In addition, the thin portion 28a,
Strain gauges 29a, 29b, 29c and 29d for detecting elastic deformation of 28b, 28c and 28d are similarly fixed. Second strain block 26 and strain gauge 29
Similarly, a, 29b, 29c and 29d form a parallel leaf spring type load cell. These strain gauges 29a,
The operation force in the X direction is obtained from the detection data of 29b, 29c, 29d.
【手続補正７】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３６[Correction target item name] 0036
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３６】同様にして、Ｙ方向の操作力を求めるため
に、第３歪みブロック３０、開口３１、薄肉部３２ａ、
３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、歪みゲージ３３ａ、３３ｂ、
３３ｃ、３３ｄが設けられている。Similarly, in order to obtain the operation force in the Y direction, the third strain block 30, the opening 31, the thin portion 32a,
32b, 32c, 32d, strain gauges 33a, 33b,
33c and 33d are provided.
【手続補正８】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３９[Correction target item name] 0039
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３９】本実施例によれば、弾性体として歪みブロ
ック２１、２６、３０、弾性変形検出手段として歪みゲ
ージを用いているので、操縦装置を小型にすることがで
きる。According to this embodiment, since the strain blocks 21, 26, 30 are used as the elastic body and the strain gauge is used as the elastic deformation detecting means, the control device can be downsized.
【手続補正９】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４０[Item name to be corrected] 0040
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４０】次に図６乃至図８を参照して本発明の第３
の実施例を説明する。本実施例は、第１の実施例と操作
対象の回転機構は同じであり、第２実施例で示した３軸
力センサの変形例に相当する３軸力センサの一構成例で
あり並進速度の操作に適用したものである。Next, referring to FIGS. 6 to 8, the third embodiment of the present invention will be described.
An example will be described. This embodiment has the same rotation mechanism as the operation target as in the first embodiment, and is a configuration example of a three-axis force sensor corresponding to a modification of the three-axis force sensor shown in the second embodiment. It is applied to the operation of.
【手続補正１０】[Procedure Amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４３[Correction target item name] 0043
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４３】本実施例によれば、弾性変形検出手段とし
て歪みゲージを用いているので、操縦装置を小型にする
ことができる。According to this embodiment, since the strain gauge is used as the elastic deformation detecting means, the control device can be made compact.
【手続補正１１】[Procedure Amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００５０[Correction target item name] 0050
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００５０】上述のように６軸力センサ５３は一構成例
として特願平２−１４７４７６号に開示されている６軸
力センサと同様の構成から成っているので、６軸力セン
サ５３においては、図６に示したものと同じく３個の歪
みブロックが力の伝達経路に直列に連結されている。各
歪みブロックには、歪みゲージ（弾性変形検出手段）が
各軸に４個ずつ固着され、この各４個の歪みゲージの抵
抗はブリッジ回路を形成している。このブリッジ回路の
出力信号からＸ、Ｙ、Ｚ方向の並進速度の量、および軸
Ｘ、軸Ｙ、軸Ｚの回りの回転トルクが求められるように
なっている。As described above, the 6-axis force sensor 53 has the same structure as the 6-axis force sensor disclosed in Japanese Patent Application No. 2-147476 as an example of the structure. , Three strain blocks similar to those shown in FIG. 6 are connected in series in the force transmission path. Four strain gauges (elastic deformation detection means) are fixed to each axis on each strain block, and the resistance of each of these four strain gauges forms a bridge circuit. From the output signal of this bridge circuit, the amount of translational velocity in the X, Y, and Z directions and the rotational torque about the axis X, the axis Y, and the axis Z can be obtained.
【手続補正１２】[Procedure Amendment 12]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００５２[Correction target item name] 0052
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００５２】まず操作グリップ５１を手で握り、簡単の
ために例えば軸Ｘの回りに回転角θｘだけ回転させるよ
うに回転トルクを加えた場合を考える。この場合回転ト
ルクは第１支持部材５２ａを介して６軸力センサ５３に
おける歪みブロックに伝達される。そして歪みブロック
は弾性変形し、この弾性変形は４個の歪みゲージによっ
て検出される。各４個の歪みゲージの電気抵抗は弾性変
形による歪み量に比例し、ブリッジ回路を形成するよう
に結線されている。この各ブリッジ回路の出力値のう
ち、最終的にＸ軸の回りの回転トルクに比例する成分の
みが相殺されずにゼロでない量として出力される。この
６軸力センサ５３の出力信号は第１姿勢駆動手段５４ａ
に送られ、第１姿勢駆動手段５４ａはこの信号に基づき
第１支持部材５２ａを回転駆動する。また、回転駆動さ
れる第１支持部材５２ａの回転角θｘは第１回転角検出
器５５ａによって検出される。そしてこの信号は、第１
回転角検出器５５ａに設けられた図示しない信号通信手
段により操作対象の制御部に送信される。軸Ｙ、軸Ｚの
回りの回転角θｙ、θｚについても回転角θｘと同様に
処理される。First, let us consider a case where the operating grip 51 is held by hand and, for the sake of simplicity, for example, a rotational torque is applied so as to rotate about the axis X by a rotational angle θx. In this case, the rotational torque is transmitted to the strain block in the 6-axis force sensor 53 via the first support member 52a. The strain block is elastically deformed, and this elastic deformation is detected by the four strain gauges. The electrical resistance of each of the four strain gauges is proportional to the amount of strain due to elastic deformation and is connected so as to form a bridge circuit. Of the output values of the respective bridge circuits, only the component that is proportional to the rotational torque around the X axis is finally output as a non-zero amount without being canceled. The output signal of the 6-axis force sensor 53 is the first attitude driving means 54a.
The first posture driving means 54a rotationally drives the first support member 52a based on this signal. Further, the rotation angle θx of the first support member 52a that is rotationally driven is detected by the first rotation angle detector 55a. And this signal is
The signal is transmitted to the control unit to be operated by the signal communication means (not shown) provided in the rotation angle detector 55a. The rotation angles θy and θz around the axes Y and Z are processed in the same manner as the rotation angle θx.
【手続補正１３】[Procedure Amendment 13]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００５３[Name of item to be corrected] 0053
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００５３】そして、当初より傾いた静止姿勢にある操
作対象を制御する場合に、操縦装置の回転部５６ｂ等を
操作対象の静止姿勢に合わせておき、回転機構の回転角
に応じた操作対象の姿勢を操作することより、操作対象
との一体感のある直感的操作が可能となる。When controlling an operation target that is in a stationary posture that is tilted from the beginning, the rotating portion 56b of the control device is adjusted to the stationary posture of the operation target, and the operation target corresponding to the rotation angle of the rotating mechanism is adjusted. By operating the posture, it is possible to perform an intuitive operation with a sense of unity with the operation target.
【手続補正１４】[Procedure Amendment 14]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００６１[Correction target item name] 0061
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００６１】図１０において、操作グリップ６１は第１
支持部材６２ａに固着されている。この第１支持部材６
２ａには、弾性体と弾性変形量検出手段を含み軸Ｘ、軸
Ｙ、軸Ｚの３方向の力と回転トルクを検出する６軸力セ
ンサ６４が固着されている。この６軸力センサ６４は図
６に示した３軸力センサと類似した構成となっており、
第４実施例における６軸力センサと同様のものである。
また第１支持部材６２ａは第２支持部材６２ｂの端部に
設けられた図示しない第１回転部に軸支されＺ軸の回り
に回転自在となっている。第２支持部材６２ｂの他の端
部は、Ｌ字状の第３支持部材６２ｃの端部に設けられた
図示しない第２回転部に軸支されＹ軸の回りに回転自在
となっている。第３支持部材６２ｃの他の端部は支持体
６５に取付けられた輪状の第３回転部６３ｃに軸支され
Ｘ軸の回りに回転自在となっている。操作者はこの第３
回転部６３ｃの輪の中に腕６０を通して操作グリップ６
１を握る。In FIG. 10, the operation grip 61 is the first
It is fixed to the support member 62a. This first support member 6
A 6-axis force sensor 64, which includes an elastic body and elastic deformation amount detecting means and detects force and rotational torque in the three directions of axis X, axis Y, and axis Z, is fixed to 2a. The 6-axis force sensor 64 has a configuration similar to that of the 3-axis force sensor shown in FIG.
This is the same as the 6-axis force sensor in the fourth embodiment.
The first support member 62a is rotatably supported around a Z axis by a first rotating portion (not shown) provided at an end of the second support member 62b. The other end of the second support member 62b is rotatably supported around a Y axis by a second rotating portion (not shown) provided at the end of the L-shaped third support member 62c. The other end of the third support member 62c is pivotally supported by a ring-shaped third rotation portion 63c attached to the support body 65 and is rotatable about the X axis. The operator is the third
Pass the arm 60 through the ring of the rotating part 63c and operate the grip 6
Hold 1
【手続補正１５】[Procedure Amendment 15]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００６７[Correction target item name] 0067
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００６７】このとき、これらのトルクセンサからの信
号に基づいて姿勢駆動手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃを駆
動するとともに、これらの姿勢駆動信号手段により操作
対象に加わる外力に比例する回転トルクを操作グリップ
に伝える。また、各軸に設けたトルクセンサからの信号
に基づいて姿勢手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃを駆動する
必要がない場合（力対称型、力逆送型）には、これらの
トルクセンサも不要になり、これらの姿勢駆動手段は外
力に比例する回転トルクを操作グリップに伝える場合に
使用される。At this time, the attitude driving means 54a, 54b, 54c are driven based on the signals from these torque sensors, and a rotational torque proportional to the external force applied to the operation target by these attitude driving signal means is applied to the operating grip. Tell. Further, when it is not necessary to drive the posture means 54a, 54b, 54c based on the signal from the torque sensor provided on each axis (force symmetrical type, force reverse type), these torque sensors are also unnecessary. These attitude driving means are used when transmitting a rotational torque proportional to an external force to the operating grip.
【手続補正１６】[Procedure 16]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００８１[Name of item to be corrected] 0081
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００８１】なお、本発明の変位検出器はレーザ光等を
用いた光学式であっても、あるいは渦電流等を用いた電
気磁気式であってもよい。またこれらの非接触型の変位
検出器の代わりに、リニアポテンショメータ等の接触型
変位検出器を用いることも可能である。また変位検出器
は、あらかじめ設定した変位量にて働くスイッチを用い
てもよい。また、回転機構の軸構成は基台８からロー
ル、ピッチ、ヨウの順であるが、この順に限らずヨウ、
ピッチ、ロールでもロール、ピッチ、ロールなどの軸構
成でもよい。また、弾性変形検出手段は、座標軸に対し
て直交あるいは平行の位置に配置されているが、これら
の位置に限らない。また、６軸力センサは操作グリップ
の内部にあってもよい。The displacement detector of the present invention may be an optical type using a laser beam or the like, or an electromagnetic type using an eddy current or the like. Further, instead of these non-contact type displacement detectors, it is also possible to use a contact type displacement detector such as a linear potentiometer. The displacement detector may use a switch that works with a preset displacement amount. Further, the shaft configuration of the rotating mechanism is in the order of roll, pitch, and yaw from the base 8, but the order is not limited to this order, and yaw,
A shaft structure such as a pitch, a roll or a roll, a pitch, a roll may be used. Further, the elastic deformation detecting means is arranged at a position orthogonal or parallel to the coordinate axes, but the position is not limited to these positions. The 6-axis force sensor may be inside the operation grip.
【手続補正１７】[Procedure Amendment 17]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００８２[Correction target item name] 0082
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００８２】[0082]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、弾性体の変位量を検出して操作対象の並進速度
を操作する信号を得るので、実際にアームを並進変位さ
せる空間を確保しなくともよく、操縦装置を小型にする
ことができる。また、操作グリップに加える力の方向お
よび操作グリップの姿勢により、操作対象の姿勢角度と
並進速度を指令することができるので、操作対象の位置
と姿勢を直感的に操作することができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the displacement amount of the elastic body is detected and the signal for operating the translation speed of the operation target is obtained. It is not necessary to secure it, and the control device can be downsized. Moreover, since the posture angle and the translation speed of the operation target can be commanded by the direction of the force applied to the operation grip and the posture of the operation grip, the position and the posture of the operation target can be intuitively operated.
Claims (3)
するとともに少なくとも１軸回りに回転自在の回転機構
と、この回転機構を支持する支持体とを備え、前記回転
機構に各軸回りの回転角を検出する回転角検出手段を設
け、前記回転機構または前記支持体のいずれかに弾性体
を介在させ、この弾性体に弾性体の弾性変形を検出する
弾性変形検出手段を設けたことを特徴とする操縦装置。1. An operating grip, a rotating mechanism that holds the operating grip and is rotatable about at least one axis, and a support that supports the rotating mechanism, and the rotating mechanism has a rotation angle about each axis. And an elastic deformation detecting means for detecting elastic deformation of the elastic body, wherein an elastic body is interposed in either the rotating mechanism or the support body. Control device.
体を介在させて保持するとともに少なくとも１軸回りに
回転自在の回転機構と、この回転機構を支持する支持体
とを備え、前記弾性体に弾性変形検出手段を取付け、外
部からの信号を前記回転機構に伝達するとともに前記回
転機構の各軸に前記弾性変形検出手段からの信号により
各軸を駆動する駆動手段と、各軸の回転角を検出する検
出手段を取り付けたことを特徴とする操縦装置。2. An elastic body comprising an operating grip, a rotating mechanism for holding the operating grip with an elastic body interposed therebetween and rotatable about at least one axis, and a supporting body for supporting the rotating mechanism. An elastic deformation detecting means is attached, a drive means for transmitting a signal from the outside to the rotating mechanism and driving each axis to each axis of the rotating mechanism by a signal from the elastic deformation detecting means, and a rotation angle of each axis. A control device equipped with a detection means for detecting.
段で検出された信号により、操作対象の姿勢目標角度と
並進目標速度を指令することを特徴とする請求項１また
は２記載の操縦装置。3. The control device according to claim 1, wherein a posture target angle and a translation target velocity of an operation target are commanded by signals detected by the rotation angle detecting means and the elastic deformation detecting means. ..
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22305691A JPH0557645A (en) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | Operating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22305691A JPH0557645A (en) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | Operating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0557645A true JPH0557645A (en) | 1993-03-09 |
Family
ID=16792149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22305691A Pending JPH0557645A (en) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | Operating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0557645A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-09-03 JP JP22305691A patent/JPH0557645A/en active Pending
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