JPH0631670A - Method and device of exchanging tool for manipulator - Google Patents

Method and device of exchanging tool for manipulator

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Publication number
JPH0631670A
JPH0631670A JP18832692A JP18832692A JPH0631670A JP H0631670 A JPH0631670 A JP H0631670A JP 18832692 A JP18832692 A JP 18832692A JP 18832692 A JP18832692 A JP 18832692A JP H0631670 A JPH0631670 A JP H0631670A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manipulator
tool
additional
driven
arm
Prior art date
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Pending
Application number
JP18832692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Mochizuki
一寿 望月
Shinichi Miyagawa
信一 宮川
Yasuhiro Yamashita
康博 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Electric Power Co Inc filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP18832692A priority Critical patent/JPH0631670A/en
Publication of JPH0631670A publication Critical patent/JPH0631670A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a method and device of tool exchange for a manipulator whereby a manipulator system of high extendability can be constructed by suppressing a device from its complication and size largeness. CONSTITUTION:A double arm type manipulator is provided with the first manipulator driven to follow up to the first master arm and the second manipulator driven to follow up to the second master arm. In a method and a device of tool exchange for the manipulator, an additional manipulator 6 capable of holding and releasing a tool 8 is mounted to the first manipulator, integrally actuated by operating the first manipulator arm and moved between a tool box 3 and the second manipulator, to select respective shafts of these first manipulator and additional manipulator 6 combined and controlled, and the additional manipulator 6 is actuated by a power source to hold or release the tool 8 mounted/removed on/from the second manipulator.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マニピュレータの手先
に取り付けられる工具を交換する方法と装置に係り、特
に工具の交換を容易にしたマニピュレータ用工具交換方
法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for exchanging a tool attached to the hand of a manipulator, and more particularly to a method and apparatus for exchanging a tool for a manipulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にマニピュレータは、例えば原子力
設備のように、人間が入ることのできない環境下で人間
に代わって作業を行わせるとき等に広く使われている。
このマニピュレータには、操作側にマスタアームを、作
業側にはスレーブアームを、それぞれ配置したマスタス
レーブ方式や、操作側にジョイスティックなどをもちい
たものがある。また、人間に代わって作業することか
ら、両手作業を行う双腕型のマニピュレータも多く使わ
れている。
2. Description of the Related Art Generally, manipulators are widely used, for example, when operating on behalf of humans in an environment where humans cannot enter, such as in nuclear facilities.
This manipulator includes a master-slave system in which a master arm is arranged on the operating side, a slave arm is arranged on the working side, and a joystick is used on the operating side. In addition, since it works on behalf of a human being, a dual-arm type manipulator that performs both hands work is often used.

【0003】ところで、このようなマニピュレータによ
る作業には、作業内容に適した工具を使うことが望ま
れ、作業内容毎に工具を交換する必要がある。この交換
は殆ど作業者の手作業により行われている。しかし、手
作業による交換では、マニピュレータに作業者が近接し
てすぐ交換できる場合はよいが、作業者が遠く隔った場
合、例えばマニピュレータが伸縮自在なブームの先端部
に取り付けられた場合には、工具を交換する度にブーム
を縮ませてマニピュレータを地上まで降ろさなければな
らず、交換に長時間を要するとともに作業者が操作側か
ら離れる必要がある。その結果、作業側にはスレーブマ
ニピュレータ、工具の着脱を指示する指示器が必要とな
り制御装置の煩雑化を招く。
By the way, it is desirable to use a tool suitable for the work content for such a manipulator work, and it is necessary to replace the tool for each work content. This replacement is mostly done manually by the operator. However, in the case of manual replacement, it is good if the operator can approach the manipulator and can immediately replace it, but if the operator is far away, for example, if the manipulator is attached to the tip of the telescopic boom. Every time the tool is replaced, the boom must be contracted to lower the manipulator to the ground, and it takes a long time to replace the manipulator and the operator needs to be separated from the operating side. As a result, a slave manipulator and an indicator for instructing the attachment / detachment of tools are required on the working side, which complicates the control device.

【0004】そこで、最近ではかかる不具合を解消する
ために、マニピュレータの手先に取り付けられる工具を
自動交換する工具交換装置として次のような構成のもの
が考えられている。
Therefore, recently, in order to solve such a problem, a tool changing device for automatically changing the tool attached to the hand of the manipulator has been considered as follows.

【0005】(イ)作業者がマニピュレータを操作する
か、予め交換位置を教示することにより、マニピュレー
タの手先が工具交換装置に対して所定の関係に正確に位
置決めされたときに工具の着脱が行われるように構成し
たもの。
(A) The operator operates the manipulator or teaches the exchange position in advance, so that the tool can be attached and detached when the hand of the manipulator is accurately positioned in a predetermined relationship with respect to the tool changing device. Configured to be viewed.

【0006】(ロ)力フィードバック機能を有するマニ
ピュレータの場合は、マニピュレータ付近に簡易な工具
を収容する工具箱を設置し、この工具箱の工具に対して
操作側を操作してマニピュレータを駆動し、操作側に力
フィードバックすることにより作業者が力感覚を感じな
がら工具を着脱するように構成したもの。
(B) In the case of a manipulator having a force feedback function, a tool box accommodating a simple tool is installed near the manipulator, and the manipulator is driven by operating the operation side with respect to the tool of this tool box, It is configured so that the worker can attach and detach the tool while feeling the force by feedbacking the force to the operating side.

【0007】(ハ)マニピュレータの位置精度をあげ交
換位置まで自動的に移動する制御と、工具箱を工具交換
位置に移動させる装置とを用い、工具着脱面を合わせた
後に工具箱もしくは両方を着脱方向に移動させて自動的
に着脱するようにしたもの。
(C) Using the control for automatically moving the manipulator to the replacement position by increasing the position accuracy and the device for moving the tool box to the tool replacement position, the tool box or both are removed after the tool attachment / detachment surfaces are aligned. It is moved in the direction and automatically attached and detached.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記(イ)の
ような工具交換装置では、工具側の形状により工具交換
装置が対応しきれない場合に、工具の製作における拡張
性が損なわれたり、工具交換装置が大型化しマニピュレ
ータを含む装置全体が大きく重たくなる。例えば上述の
ようにブームの先端部に配置した場合、ブームの搭載重
量制限から作業側に配置することが困難になるという問
題がある。
However, in the tool exchanging device as described in (a) above, when the tool exchanging device cannot be fully supported due to the shape of the tool side, expandability in the production of the tool is impaired, The tool changer becomes large and the entire device including the manipulator becomes large and heavy. For example, when it is arranged at the tip of the boom as described above, there is a problem that it is difficult to arrange it on the working side due to the limitation of the weight of the boom to be mounted.

【0009】また、(ロ)の工具交換装置では、工具の
形状に合わせた工具箱を必要とし、工具箱に汎用性がな
くなる。さらに、マニピュレータによって工具を交換す
る場合、操作側の作業者がマニピュレータの肩部付近か
らカメラによって作業対象箇所を見るので、マニピュレ
ータの工具接続部を確認しにくい問題がある。例えば、
マスタアームにてマニピュレータを操作する場合、マニ
ピュレータの関節構造が多関節型ならば、作業者は、カ
メラの視野にマニピュレータを動かして工具接続部を見
ることができる。しかし、通常使用しない動作範囲にマ
ニピュレータを動かす必要が生じるので、マニピュレー
タの設計に負担が増える。このように、マニピュレータ
の形状および動作範囲に制約をうけると作業を遂行する
ためのシステム構築の拡張性がなくなる虞がある。
Further, the tool changer of (b) requires a tool box adapted to the shape of the tool, which makes the tool box less versatile. Further, when exchanging a tool with the manipulator, the operator on the operating side sees the work target part from the vicinity of the shoulder portion of the manipulator with the camera, which makes it difficult to confirm the tool connection part of the manipulator. For example,
When operating the manipulator with the master arm, if the joint structure of the manipulator is a multi-joint type, an operator can move the manipulator in the field of view of the camera to see the tool connection part. However, since it becomes necessary to move the manipulator to an operating range that is not normally used, the load on the manipulator design increases. As described above, if the shape and the operating range of the manipulator are restricted, the expandability of the system construction for performing the work may be lost.

【0010】さらにまた、(ハ)の工具交換装置では、
マニピュレータおよび工具箱の位置精度をあげる必要が
あるとともに工具の位置ずれを防ぐための技術も必要に
なることから装置全体が大型化する虞がある。
Furthermore, in the tool changer of (C),
Since it is necessary to improve the positional accuracy of the manipulator and the tool box and a technique for preventing the positional deviation of the tool is required, the size of the entire apparatus may be increased.

【0011】本発明は、上記実情を考慮してなされたも
ので、制御装置の煩雑化および装置全体の大型化を抑え
つつ、拡張性の高いマニピュレータシステムを構築する
ことができるマニピュレータ用工具交換方法および装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a manipulator tool exchanging method capable of constructing a manipulator system having high expandability while suppressing the complexity of a control device and the enlargement of the entire device. And to provide a device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
は、第1のマスタア−ムの操作により追従駆動される第
1のマニピュレータと、第2のマスタア−ムの操作によ
り追従駆動される第2のマニピュレータとを備え、それ
ぞれの手先に装着された工具を動力源から伝達される動
力により作動させる双腕型マニピュレータにおいて、マ
ニピュレータの手先に装着する工具を交換するにあた
り、前記第1のマニピュレータの工具接続部に適宜な工
具を把持および釈放可能な把持部を有する付加マニピュ
レータを装着し、この付加マニピュレータを前記第1の
マスタア−ムの操作により前記第1のマニピュレータと
一体的に動作させて適宜の位置に設けられた工具箱と前
記第2のマニピュレータとの間を移動させ、且つ、これ
ら第1のマニピュレータおよび付加マニピュレータのそ
れぞれの軸を選択して組み合わせ制御することにより、
前記動力源から伝達される動力により付加マニピュレー
タの把持部を作動させて工具を把持又は釈放し、第2の
マニピュレータの工具接続部に着脱するマニピュレータ
用工具交換方法である。
According to a first aspect of the invention, a first manipulator is driven and driven by the operation of a first master arm, and a second manipulator is driven and driven by the operation of a second master arm. A double-arm manipulator including a second manipulator, which operates the tools attached to the respective hands by the power transmitted from the power source, when replacing the tools attached to the hands of the manipulator, the first manipulator An additional manipulator having a grasping portion capable of grasping and releasing an appropriate tool is attached to the tool connecting portion, and the additional manipulator is operated integrally with the first manipulator by the operation of the first master arm. It moves between a tool box provided at an appropriate position and the second manipulator, and these first manipulators are moved. By combining the control by selecting the respective axes of the motor and additional manipulators,
It is a manipulator tool exchanging method in which the gripping portion of the additional manipulator is operated by the power transmitted from the power source to grip or release the tool, and the tool is attached to and detached from the tool connecting portion of the second manipulator.

【0013】請求項2に対応する発明は、第1のマスタ
ア−ムの操作により追従駆動される第1のマニピュレー
タと、第2のマスタア−ムの操作により追従駆動される
第2のマニピュレータとを備え、それぞれの手先に装着
された工具を動力源から伝達される動力により作動させ
る双腕型マニピュレータにおいて、前記第1および第2
のマニピュレータの操作範囲の適宜の位置に設けられた
工具箱と、前記第1のマニピュレータの工具接続部に装
着され、前記第1のマスタア−ムの操作により前記第1
のマニピュレータと一体的に動作させて前記工具箱と前
記第2のマニピュレータとの間を移動し、且つ、前記動
力源から伝達される動力により工具を把持および釈放す
る把持部を有する付加マニピュレータと、前記第1のマ
ニピュレータおよびこのマニピュレータに装着された付
加マニピュレータのそれぞれの軸を、外部から入力され
る軸選択信号に基づいて選択して組み合わせ制御するこ
とにより、適宜な工具を前記第2のマニピュレータの工
具接続部に着脱させる組み合わせ制御手段とを備えたマ
ニピュレータ用工具交換装置である。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a first manipulator which is driven and driven by the operation of the first master arm, and a second manipulator which is driven and driven by the operation of the second master arm. A dual-arm manipulator, comprising: a tool mounted on each hand and operated by power transmitted from a power source, wherein the first and second
Attached to a tool box provided at an appropriate position in the operation range of the manipulator and a tool connection portion of the first manipulator, and operated by the first master arm to operate the first master arm.
An additional manipulator that moves integrally between the tool box and the second manipulator by operating integrally with the manipulator of, and has a grip portion that grips and releases the tool by the power transmitted from the power source, The respective axes of the first manipulator and the additional manipulator attached to the manipulator are selected based on an axis selection signal input from the outside to be combined and controlled, whereby an appropriate tool of the second manipulator is selected. A tool changing device for a manipulator, comprising: a combination control means that is attached to and detached from a tool connecting portion.

【0014】[0014]

【作用】従って、本発明は以上のような手段を講じたこ
とにより、第1のマニピュレータの手先に装着した付加
マニピュレータが、外部からの第1のマスタアームの操
作により第1のマニピュレータと一体的に動作されて工
具箱と第2のマニピュレータとの間を移動し、且つ、動
力源から伝達される動力により工具を把持および釈放す
るので、第2のマニピュレータの手先に装着される工具
の交換の際に大型の工具交換装置や特殊な工具箱を用い
ることなく工具の交換をすることができる。
Therefore, according to the present invention, the additional manipulator mounted on the hand of the first manipulator is integrated with the first manipulator by the operation of the first master arm from the outside by taking the above means. Is operated to move between the tool box and the second manipulator, and grips and releases the tool by the power transmitted from the power source. Therefore, it is possible to replace the tool attached to the hand of the second manipulator. In this case, the tools can be replaced without using a large tool changing device or a special tool box.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図1は、本実施例に係るマニピュレータ
用工具交換装置の構成を示す図である。この工具交換装
置は、まず、伸縮自在なブームの先端部(図示せず)に
マニピュレータ本体肩部1が搭載され、この本体肩部1
には、第1のマニピュレータと、第2のマニピュレータ
と、肩部カメラ2と、工具箱3とがそれぞれ設けられて
いる。ここで、説明の都合上、第1のマニピュレータを
左マニピュレータ4とし、第2のマニピュレータを右マ
ニピュレータ5とする。次に、この左マニピュレータ4
は、先端に工具接続部4aを有し、この工具接続部4a
には、一端の腕接続部6aを介して付加マニピュレータ
6が装着される。さらに、この付加マニピュレータ6
は、他端に工具を把持する把持部6bと、右マニピュレ
ータ5の工具接続部5a近傍の視覚情報を得るための視
覚カメラ7とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a manipulator tool changing device according to the present embodiment. In this tool changing device, first, a manipulator main body shoulder portion 1 is mounted on a distal end portion (not shown) of a telescopic boom, and the main body shoulder portion 1
1 is provided with a first manipulator, a second manipulator, a shoulder camera 2, and a tool box 3, respectively. Here, for convenience of description, the first manipulator is the left manipulator 4 and the second manipulator is the right manipulator 5. Next, this left manipulator 4
Has a tool connecting portion 4a at its tip, and this tool connecting portion 4a
The additional manipulator 6 is attached to the arm via the arm connecting portion 6a at one end. Furthermore, this additional manipulator 6
The other end is provided with a gripping part 6b for gripping a tool, and a visual camera 7 for obtaining visual information in the vicinity of the tool connecting part 5a of the right manipulator 5.

【0016】前記肩部カメラ2は、左および右マニピュ
レータ4,5に対する肩部となる本体肩部1に設けら
れ、視野に入る範囲で前記両マニピュレータ4,5の作
業環境を示す視覚情報を作業者のいる前記第1および第
2のマスタアーム近傍に送出する。ここで、視覚情報は
図2に示すようなカメラ視線2aにより得られるので、
カメラレンズを選定することにより工具箱3の環境を適
切にとらえることができる。
The shoulder camera 2 is provided on the main body shoulder 1 which is a shoulder for the left and right manipulators 4 and 5, and works visual information indicating the working environment of the both manipulators 4 and 5 within the range of view. And sends it to the vicinity of the first and second master arms where there is a person. Here, since the visual information is obtained from the camera line of sight 2a as shown in FIG. 2,
By selecting the camera lens, the environment of the tool box 3 can be properly captured.

【0017】前記工具箱3は、前記本体肩部1から支持
棒3aにより支えられて前記左マニピュレータ4および
右マニピュレータ5の操作範囲の適宜の位置に設けら
れ、図3に示すように内部に付加マニピュレータ6およ
びマニピュレータ用の工具8を保持している。すなわ
ち、この工具箱3は、付加マニピュレータ6を工具箱3
内の天井から下げられた把持部用台3bに把持させるこ
とにより保持し、工具8を内部の適宜な位置に置いて保
持している。ここで、付加マニピュレータ6は、特に工
具箱3に収納することはなく、対象作業物の任意の箇所
やマニピュレータ側で把持できる箇所を把持して設置ま
たは仮置きすることもできる。
The tool box 3 is supported by the support bar 3a from the body shoulder 1 and is provided at an appropriate position within the operating range of the left manipulator 4 and the right manipulator 5, and is added inside as shown in FIG. It holds a manipulator 6 and a tool 8 for the manipulator. That is, the tool box 3 includes the additional manipulator 6 and the tool box 3
The tool 8 is held by being held by the holding unit table 3b lowered from the ceiling, and the tool 8 is held at an appropriate position inside. Here, the additional manipulator 6 is not particularly housed in the tool box 3, but may be installed or temporarily placed by gripping an arbitrary part of the target work or a part that can be gripped by the manipulator side.

【0018】前記左マニピュレータ4は、手先に工具接
続部4aを有し、図示しない第1のマスタアームの操作
により追従駆動される。同様に、前記右マニピュレータ
5は、手先に工具接続部5aを有し、図示しない第2の
マスタアームの操作により追従駆動される。
The left manipulator 4 has a tool connecting portion 4a at its hand and is driven to follow by operating a first master arm (not shown). Similarly, the right manipulator 5 has a tool connecting portion 5a at its hand and is driven to follow by operating a second master arm (not shown).

【0019】ここで、工具接続部4a,5aは、例えば
図4および図5に示すような接続面に工具用の動力供給
源を備え、付加マニピュレータ6および適宜な工具8を
左右のマニピュレータ4,5に対して接続する。ここで
は、工具接続部4a、5aを説明のために左マニピュレ
ータ4の工具接続部4aとし、接続される工具側の接続
部を付加マニピュレータ6の腕接続部6aとして説明す
る。同図において、左マニピュレータ4の工具接続部4
aは、接続面内にそれぞれ、中心ピン11と、その外周
にエア供給孔12と、さらに外周に添えピン13a〜1
3dとを有し、これら各ピンを対面する付加マニピュレ
ータの腕接続部5aにはめ合う構造になっている。ここ
で、中心ピン11は外周に係合部をもち、図4上で紙面
に対して垂直な向きに駆動する機構を備えている。
Here, the tool connecting portions 4a and 5a are provided with a power supply source for tools on the connecting surfaces as shown in FIGS. 4 and 5, for example, and the additional manipulator 6 and an appropriate tool 8 are provided on the left and right manipulators 4, 4. Connect to 5. Here, the tool connecting portions 4a and 5a will be described as the tool connecting portion 4a of the left manipulator 4 and the connecting portion on the tool side to be connected will be described as the arm connecting portion 6a of the additional manipulator 6 for the sake of description. In the figure, the tool connecting portion 4 of the left manipulator 4
a is a center pin 11 in the connecting surface, an air supply hole 12 in the outer periphery thereof, and additional pins 13a to 1a in the outer periphery.
3d and has a structure in which these pins are fitted to the arm connecting portion 5a of the additional manipulator facing each other. Here, the center pin 11 has an engaging portion on the outer periphery and is provided with a mechanism for driving in a direction perpendicular to the paper surface in FIG.

【0020】また、付加マニピュレータ側の腕接続部6
aは、中心ピン11に対面した押しボタンである工具着
脱指示部14と、前記中心ピン11とはまり合う構造の
押さえ棒15と、前記工具着脱指示部14の指示により
押さえ棒15を駆動する駆動部16とを備えている。
The arm connecting portion 6 on the side of the additional manipulator
a is a tool attachment / detachment instruction section 14 which is a push button facing the center pin 11, a holding rod 15 having a structure that fits with the center pin 11, and a drive for driving the holding rod 15 in accordance with an instruction from the tool attachment / detachment section 14. And a section 16.

【0021】従って、前記腕接続部6aは、工具着脱指
示部14を中心ピン11で押すことにより押さえ棒15
が駆動部16により図5上で上下方向に移動し中心ピン
とかみ合う構造となっている。すなわち、中心ピン11
が工具着脱指示部14を押した後に図5中の右に移動
し、中心ピン11の小径部11aが押さえ棒15と係合
してかみ合う構造となっている。工具等の着脱は工具着
脱指示部14を押すごとに繰り返される。
Therefore, in the arm connecting portion 6a, the pressing rod 15 is pushed by pushing the tool attaching / detaching instruction portion 14 with the center pin 11.
5 is moved in the vertical direction in FIG. 5 by the drive unit 16 to engage with the center pin. That is, the center pin 11
Moves to the right in FIG. 5 after pressing the tool attachment / detachment instruction portion 14, and the small diameter portion 11a of the center pin 11 is engaged with the pressing rod 15 to engage with each other. The attachment / detachment of the tool or the like is repeated each time the tool attachment / detachment instruction section 14 is pressed.

【0022】前記付加マニピュレータ6は、例えば多関
節型のマニピュレータであって、端部の腕接続部6aに
より前記工具接続部4aを介して左マニピュレータ4に
接続され、他の端部に工具を把持および釈放する工具把
持部6bと、適宜な関節部に前記視覚カメラ7とを備え
ており、第1のマスタアームの操作により前記左マニピ
ュレータと一体的に動作させて前記工具箱3と前記右マ
ニピュレータ5との間を移動し、且つ、前記動力源から
伝達される動力により工具を把持および釈放する。
The additional manipulator 6 is, for example, a multi-joint type manipulator, and is connected to the left manipulator 4 via the tool connecting portion 4a by the arm connecting portion 6a at the end portion, and grips the tool at the other end portion. Further, the tool gripping portion 6b for releasing and the visual camera 7 at an appropriate joint portion are provided, and the tool box 3 and the right manipulator are operated integrally with the left manipulator by operating the first master arm. And the tool is gripped and released by the power transmitted from the power source.

【0023】ここで、動力は、具体的にはエアであり、
図6のように、左マニピュレータ1の手先部手前からエ
アホース17を介して工具接続部1aに供給する。従っ
て、工具接続部1aに接続される付加マニピュレータ等
に対して動力を容易に供給し、付加マニピュレータ6お
よび手先の工具把持部6bを動かすことができる。例え
ば、図7は工具把持部6bが閉じている状態、図8は開
いている状態をそれぞれ示す。工具把持部6bは、エア
により駆動される指駆動部18を中心として指20a〜
20dの開閉機構を有し、これら4本の指20a〜20
dはそれぞれ内側に弾性変形するパッド19を備えてい
る。ここで、指20bの反対側には指20dがあるが、
同図中では重なっている。この工具把持部6bによって
工具8などを把持および釈放し、右マニピュレータ5に
着脱する。
Here, the power is specifically air.
As shown in FIG. 6, the left manipulator 1 is supplied to the tool connecting portion 1a from the front of the hand portion through the air hose 17. Therefore, power can be easily supplied to the additional manipulator and the like connected to the tool connecting portion 1a, and the additional manipulator 6 and the tool gripping portion 6b of the hand can be moved. For example, FIG. 7 shows a state where the tool grip 6b is closed, and FIG. 8 shows a state where the tool grip 6b is open. The tool gripping portion 6b has fingers 20a to 20a around the finger driving portion 18 driven by air.
It has an opening and closing mechanism of 20d, and these four fingers 20a to 20
Each d has a pad 19 that is elastically deformed inward. Here, there is a finger 20d on the opposite side of the finger 20b,
In the figure, they overlap. The tool gripping portion 6b grips and releases the tool 8 and the like, and attaches and detaches to and from the right manipulator 5.

【0024】前記視覚カメラ7は、付加マニピュレータ
6に設けられ、右マニピュレータ5の工具接続部5a近
傍の視覚情報を作業者のいる第1および第2のマスタア
ーム近傍に送出する。この視覚情報は、図9に示すよう
なカメラ視線7aにより得られ、作業者が第1のマスタ
ア−ムを操作するときに用いられる。
The visual camera 7 is provided in the additional manipulator 6 and sends the visual information in the vicinity of the tool connecting portion 5a of the right manipulator 5 to the vicinity of the first and second master arms where the worker is present. This visual information is obtained from the line of sight 7a of the camera as shown in FIG. 9, and is used when the operator operates the first master arm.

【0025】次に、このようなマニピュレータ用工具交
換装置の具体的な軸構成について説明する。図10は、
左マニピュレータ、右マニピュレータおよび付加マニピ
ュレータにおけるそれぞれの軸自由度構成を示す運動機
能図である。左マニピュレータ4は、肩部の回転軸22
と、肩部の曲げ軸23と、肩部および手首部間の並進軸
24と、手首部の回転軸25と、手首部の曲げ軸26
と、手首部の回転軸27とにより構成され、手首部にお
ける回転軸25、曲げ軸26および回転軸27によって
手首の直交3軸における姿勢を表現できる軸構成となっ
た極座標型マニピュレータである。
Next, a specific shaft configuration of the manipulator tool changing device will be described. Figure 10
It is a motor functional diagram which shows each axial degree of freedom structure in a left manipulator, a right manipulator, and an additional manipulator. The left manipulator 4 has a rotating shaft 22 on the shoulder.
A shoulder bending axis 23, a shoulder and wrist translation axis 24, a wrist rotation axis 25, and a wrist bending axis 26.
And a rotary shaft 27 of the wrist, and the rotary coordinate 25, the bending shaft 26, and the rotary shaft 27 of the wrist represent a posture in three orthogonal axes of the wrist.

【0026】右マニピュレータ5も左マニピュレータ4
と同一の軸構成であり、肩部の回転軸32と、肩部の曲
げ軸33と、肩部および手首部間の並進軸34と、手首
部の回転軸35と、手首部の曲げ軸36と、手首部の回
転軸37とにより構成され、手首部における回転軸3
5、曲げ軸36および回転軸37によって手首の直交3
軸における姿勢を表現できる軸構成となった極座標型マ
ニピュレータである。
The right manipulator 5 as well as the left manipulator 4
The same shaft configuration as that of the rotating shaft 32 of the shoulder portion, the bending shaft 33 of the shoulder portion, the translation shaft 34 between the shoulder portion and the wrist portion, the rotating shaft 35 of the wrist portion, and the bending shaft 36 of the wrist portion. And the rotary shaft 37 of the wrist, and the rotary shaft 3 of the wrist.
5, the bending axis 36 and the rotation axis 37 make the wrist orthogonal 3
It is a polar coordinate type manipulator with an axial configuration that can express the posture on the axis.

【0027】付加マニピュレータ6は、腕接続部6aを
肩部として左マニピュレータ4の工具接続部4aに接続
されていて、肩部の回転軸42と、肩部の曲げ軸43
と、肘部の曲げ軸44と、肘部の回転軸45と、手首部
の曲げ軸46と、手首部の回転軸47と、工具把持部6
bとにより構成される多関節型マニピュレータである。
The additional manipulator 6 is connected to the tool connecting portion 4a of the left manipulator 4 with the arm connecting portion 6a as a shoulder portion, and the rotating shaft 42 of the shoulder portion and the bending shaft 43 of the shoulder portion.
An elbow bending shaft 44, an elbow rotating shaft 45, a wrist bending shaft 46, a wrist rotating shaft 47, and a tool grip 6
It is an articulated manipulator configured by b and.

【0028】左マニピュレータ4は、図示しない第1の
マスタアームにより操作され、右マニピュレータ5は、
同様に第2のマスタアームにより操作される。作業者は
これらマスタアームの操作によりマニピュレータを動か
して各種の作業を行う。
The left manipulator 4 is operated by a first master arm (not shown), and the right manipulator 5 is
Similarly, it is operated by the second master arm. The operator operates the master arm to move the manipulator to perform various operations.

【0029】ここで、付加マニピュレータ6が接続され
た左マニピュレータ4に対し、作業者は左マニピュレー
タ4および付加マニピュレータ6の適宜な軸を選択した
後、第1のマスタアームを用いて操作を行う。例えば、
左マニピュレータ4が工具5の着脱に適当な姿勢をとっ
ている場合は、付加マニピュレータ6のみを第1のマス
タアームによって操作する。
Here, with respect to the left manipulator 4 to which the additional manipulator 6 is connected, the operator selects an appropriate axis of the left manipulator 4 and the additional manipulator 6 and then operates the first manipulator arm. For example,
When the left manipulator 4 has an appropriate posture for attaching and detaching the tool 5, only the additional manipulator 6 is operated by the first master arm.

【0030】また、例えば本実施例の交換装置は、左マ
ニピュレータ4および付加マニピュレータ6の適宜な軸
を作業者が設定し、または予めメモリに設定した軸の組
み合わせを選択することにより、一体的に左側マニピュ
レータとして動作させることができる。例えば左マニピ
ュレータの回転軸22と、曲げ軸23と、付加マニピュ
レータ6の回転軸42と、曲げ軸43と、曲げ軸46
と、回転軸47とを組み合わせることにより左マニピュ
レータ4および付加マニピュレータ6を一体化して多関
節型の左側マニピュレータとする。この左側マニピュレ
ータは、第1のマスタアームの操作により追従動作させ
ることができる。
Further, for example, in the exchange apparatus of the present embodiment, the operator sets appropriate axes of the left manipulator 4 and the additional manipulator 6 or selects a combination of axes preset in the memory to integrally perform the operation. It can be operated as a left hand manipulator. For example, the rotary shaft 22 of the left manipulator, the bending shaft 23, the rotary shaft 42 of the additional manipulator 6, the bending shaft 43, and the bending shaft 46.
And the rotary shaft 47 are combined to integrate the left manipulator 4 and the additional manipulator 6 into a multi-joint type left manipulator. This left manipulator can be made to follow the operation of the first master arm.

【0031】さらに、以上のようなマニピュレータを実
現するための制御の構成について図面を用いて説明す
る。図11はマニピュレータ単軸の制御ブロックを示す
図である。同図は簡単のために同構造マスタスレーブ方
式とし、任意の1軸についてのサーボ機構を示してい
る。このサーボ機構は、マスタア−ムの位置を検出して
マスタア−ム位置信号を送出するマスタア−ム位置セン
サ51と、モータ56からスレ−ブア−ムの位置を検出
してスレ−ブア−ム位置信号を送出するスレ−ブア−ム
位置センサ52と、前記マスタア−ム位置信号に対する
前記スレ−ブア−ム位置信号の偏差を求めて偏差信号と
して送出する偏差点53と、偏差信号から指令値を生成
する調節器54と、この指令値から駆動値を生成するド
ライバ55と、この駆動値に基づいて駆動するモータ5
6とを備えた構成である。
Further, the configuration of control for realizing the above manipulator will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram showing a control block for a single axis of the manipulator. This figure shows a master-slave system of the same structure for simplification, and shows a servo mechanism for any one axis. This servo mechanism includes a master arm position sensor 51 which detects the position of the master arm and sends a master arm position signal, and a slave arm position which detects the position of the slave arm from a motor 56. A slave arm position sensor 52 that sends a signal, a deviation point 53 that finds the deviation of the slave arm position signal from the master arm position signal and sends it as a deviation signal, and a command value from the deviation signal. The regulator 54 to generate, the driver 55 to generate a drive value from this command value, and the motor 5 to drive based on this drive value.
6 is provided.

【0032】このような構成による制御は、付加マニピ
ュレータ6を左マニピュレータ4に装着して付加マニピ
ュレータ6の軸を選択しなかった場合、すなわち、第1
のマスタア−ムと同構造の左マニピュレータ4の軸を全
て選択した場合に行われる。また、第2のマスタア−ム
により右マニピュレータ5を制御する場合も同様に制御
される。
The control by such a configuration is performed when the additional manipulator 6 is mounted on the left manipulator 4 and the axis of the additional manipulator 6 is not selected, that is, the first manipulator.
This is performed when all the axes of the left manipulator 4 having the same structure as that of the master arm of FIG. Further, when the right manipulator 5 is controlled by the second master arm, the same control is performed.

【0033】一方、付加マニピュレータ6を左マニピュ
レータ4に装着して左側マニピュレータとし、この左側
マニピュレータ内の適宜な軸を選択して一体的に動作さ
せる場合は、異構造マスタスレーブ方式となる。本実施
例の装置は、この異構造マスタスレーブを制御するため
に、組み合わせ制御手段を設けている。
On the other hand, when the additional manipulator 6 is attached to the left manipulator 4 to form a left manipulator, and an appropriate shaft in the left manipulator is selected and integrally operated, a master-slave system with a different structure is used. The apparatus of this embodiment is provided with combination control means for controlling the master-slave having the different structure.

【0034】図12は組み合わせ制御手段のブロック構
成を示す図である。この組み合わせ制御手段60は、操
作側全軸センサ61から第1のマスタア−ム全軸の位置
を示す位置信号を受けて基準座標に変換する操作側変換
部62と、追従側全軸位置センサ63から付加マニピュ
レータ6および左マニピュレータ4の軸の位置を示す位
置信号を受けて軸選択後に基準座標に変換する追従側変
換部64と、操作側変換部62および追従側変換部64
からの位置信号を用いて基準座標における前記両位置信
号間の全軸偏差信号を計算して送出する全軸偏差点65
と、全軸偏差信号に基づいて基準座標での速度指令を生
成する全軸速度調節器66と、速度指令を各軸の速度に
変換して送出する駆動用変換部67とで構成され、この
各軸の速度によりドライバ55がモータ56を駆動して
いる。
FIG. 12 is a block diagram of the combination control means. This combination control means 60 receives a position signal indicating the position of the first master arm all axes from the operation side all-axis sensor 61 and converts it into reference coordinates, and a following side all-axis position sensor 63. From the additional manipulator 6 and the left manipulator 4 to receive the position signals indicating the positions of the axes, and convert the axes to the reference coordinates after selecting the axis, and the operation-side converter 62 and the tracking-side converter 64.
All-axis deviation point 65 for calculating and transmitting the all-axis deviation signal between the two position signals at the reference coordinates using the position signal from
And an all-axis speed adjuster 66 that generates a speed command at reference coordinates based on the all-axis deviation signal, and a drive conversion unit 67 that converts the speed command to the speed of each axis and sends the speed command. The driver 55 drives the motor 56 according to the speed of each axis.

【0035】従って、この組み合わせ制御手段60を用
い、付加マニピュレータ6と左マニピュレータ4との軸
を組み合わせて一体的な左側マニピュレータとして設定
することにより、第1のマスタア−ムの操作により左側
マニピュレータを動作させることができる。
Therefore, by using this combination control means 60, the axes of the additional manipulator 6 and the left manipulator 4 are combined and set as an integral left manipulator, and the left manipulator is operated by the operation of the first master arm. Can be made.

【0036】図13は組み合わせ制御手段の具体的な系
統を示す図である。この組み合わせ制御手段60は、計
算機71として付加マニピュレータ6および左マニピュ
レータ4を制御する。計算機71の入力側には、付加マ
ニピュレータ位置センサ72、右マニピュレータ位置セ
ンサ73、左マニピュレータ位置センサ74、右マスタ
ア−ム位置センサ75および左マスタア−ム位置センサ
76がそれぞれのアナログ/ディジタル変換器(以下、
A/Dという。)であるA/D77a、A/D77b、
A/D77c、A/D77dおよびA/D77eを介し
て接続されている。ここで、軸を選択するための軸選択
信号を入力する軸選択部78も計算機71の入力側に接
続されている。
FIG. 13 is a diagram showing a specific system of the combination control means. This combination control means 60 controls the additional manipulator 6 and the left manipulator 4 as the computer 71. On the input side of the computer 71, an additional manipulator position sensor 72, a right manipulator position sensor 73, a left manipulator position sensor 74, a right master arm position sensor 75 and a left master arm position sensor 76 are respectively provided as analog / digital converters ( Less than,
Called A / D. ) A / D77a, A / D77b,
They are connected via A / D77c, A / D77d and A / D77e. Here, an axis selection unit 78 for inputting an axis selection signal for selecting an axis is also connected to the input side of the calculator 71.

【0037】また、計算機71の出力側には、それぞれ
のディジタル/アナログ変換器(以下、D/Aとい
う。)であるD/A79a〜cを介して付加マニピュレ
ータドライバ80と、右マニピュレータドライバ81
と、左マニピュレータドライバ82とがそれぞれ接続さ
れている。
On the output side of the computer 71, an additional manipulator driver 80 and a right manipulator driver 81 are provided via D / A 79a-c which are digital / analog converters (hereinafter referred to as D / A).
And the left manipulator driver 82 are connected to each other.

【0038】前記各位置センサ72,73,74,75
および76は、各マニピュレータの位置を示すマニピュ
レータ位置信号をA/D77a〜eのうち、対応するA
/Dに入力し、当該マニピュレータ位置のディジタル化
信号を計算機71に入力する。
Each of the position sensors 72, 73, 74, 75
And 76 are manipulator position signals indicating the positions of the manipulators, corresponding to A of the A / Ds 77a to 77e.
/ D, and the digitized signal of the manipulator position is input to the computer 71.

【0039】このように全てのアームおよびマニピュレ
ータの各軸の位置信号を計算機71に入力し、第1のマ
スタア−ムの軸位置と、左側マニピュレータの選択後の
軸位置とを基準座標の計算により比較して偏差を求め、
各軸を動かす指令値を生成する。
As described above, the position signals of all the axes of all the arms and the manipulators are input to the calculator 71, and the axial position of the first master arm and the axial position after the selection of the left manipulator are calculated by the reference coordinates. Compare to find the deviation,
Generate command values to move each axis.

【0040】この指令値は、D/A79a〜eによりそ
れぞれ駆動値に変換され、各マニピュレータドライバ8
0,81,82のそれぞれに入力される。各マニピュレ
ータドライバ80,81,82は、この駆動値に基づい
てそれぞれ各マニピュレータを駆動させる。ここで、各
ドライバ表記上は1ブロックのみ示したが、全ての軸を
表わしている。
This command value is converted into a drive value by each of the D / A 79a to e, and each manipulator driver 8
It is input to each of 0, 81, and 82. Each manipulator driver 80, 81, 82 drives each manipulator based on this drive value. Here, only one block is shown in each driver notation, but all axes are shown.

【0041】また、軸選択部78によって付加マニピュ
レータ6および左マニピュレータ1の各軸中での所定の
軸を選択する方法には、例えばスイッチによって軸を指
定する方法および幾つかの軸を組み合わせた数種のパタ
ーンをスイッチにより選択する方法等がある。これらの
方法により、軸選択部78に係る情報を適宜、計算機7
1に軸選択信号として入力して計算機71内ソフトウェ
アにて軸の選択制御を行う。
Further, the method of selecting a predetermined axis from the axes of the additional manipulator 6 and the left manipulator 1 by the axis selection unit 78 is, for example, a method of designating the axis by a switch or a combination of several axes. There is a method of selecting a seed pattern with a switch. By these methods, the information related to the axis selection unit 78 is appropriately calculated by the computer 7.
1 is input as an axis selection signal and software in the computer 71 controls axis selection.

【0042】次に、以上のようなマニピュレータ用工具
交換装置の動作を本発明方法に基づいて説明する。図1
4は、付加マニピュレータの装着を説明する図である。
まず、左マニピュレータ1が配置される場所の肩部につ
いて任意の座標原点91を設定し、三次元の直交座標系
を定義する。この直交座標92は、任意の座標で示され
て付加マニピュレータ6を着脱する位置を示す着脱点9
3と、この着脱点93に近接していて予め装着前に左マ
ニピュレータ4を誘導する位置を示す誘導点94とを設
定する。
Next, the operation of the manipulator tool changing device as described above will be explained based on the method of the present invention. Figure 1
FIG. 4 is a diagram illustrating the mounting of the additional manipulator.
First, an arbitrary coordinate origin 91 is set for the shoulder portion where the left manipulator 1 is arranged, and a three-dimensional orthogonal coordinate system is defined. The orthogonal coordinates 92 are indicated by arbitrary coordinates, and the attachment / detachment point 9 indicates the position at which the additional manipulator 6 is attached / detached.
3 and a guide point 94 that is close to the attachment / detachment point 93 and indicates a position for guiding the left manipulator 4 before the attachment in advance.

【0043】ここで、予め左マニピュレータ4の設置場
所と工具箱3との位置関係が決められるので、着脱姿勢
は、左マニピュレータ4の位置センサおよび付加マニピ
ュレータ6の位置センサにより直交座標92上で明確に
決まる。また、工具箱3での着脱点93は、着脱操作を
数回繰り返せば大体決まる。このときの着脱点データを
保存して平均値をとることにより求めた着脱点93を目
標とする。着脱点93が決まれば左マニピュレータ4お
よび腕接続部6aの構造から着脱点93に向けて左マニ
ピュレータ4が移動して、付加マニピュレータ6を装着
するに充分容易な位置である誘導点94が決定される。
従って、工具接続部4aが誘導点94に移動するための
左マニピュレータ4内位置センサに対する各軸の目標位
置が計算により決定される。ここで、左マニピュレータ
4にプレーバック機能を装備して、付加マニピュレータ
6を装着する際は、速やかに工具接続部4aが誘導点9
4にくるようにプレーバック制御を行う。
Here, since the positional relationship between the installation location of the left manipulator 4 and the tool box 3 is determined in advance, the attachment / detachment posture is clear on the orthogonal coordinates 92 by the position sensor of the left manipulator 4 and the position sensor of the additional manipulator 6. Depends on. The attachment / detachment point 93 on the tool box 3 is roughly determined by repeating the attachment / detachment operation several times. The attachment / detachment point 93 obtained by saving the attachment / detachment point data at this time and taking an average value is set as the target. When the attachment / detachment point 93 is determined, the left manipulator 4 moves from the structure of the left manipulator 4 and the arm connecting portion 6a toward the attachment / detachment point 93, and a guide point 94 that is a position easy enough to attach the additional manipulator 6 is determined. It
Therefore, the target position of each axis for the position sensor in the left manipulator 4 for moving the tool connecting portion 4a to the guide point 94 is determined by calculation. Here, when the left manipulator 4 is equipped with the playback function and the additional manipulator 6 is mounted, the tool connecting portion 4a promptly moves the guide point 9a.
Playback control is performed so as to come to 4.

【0044】図15は、本実施例装置の使用手順を示す
フローチャートである。まず、工具の交換に際し作業者
は、上記説明のように操作して付加マニピュレータ6の
腕接続部6aに一方のマニピュレータを装着する(ST
1)。ここでは、一方のマニピュレータを左マニピュレ
ータ4として説明する。次に作業者は、付加マニピュレ
ータ6および左マニピュレータ4における全ての軸のう
ち、第1のマスタア−ムにより追従駆動させる動作軸を
任意に選定する(ST2)。この選定の後、作業者は第
1のマスタア−ムを操作して、付加マニピュレータ6を
付けた左マニピュレータ4を一体的に左側マニピュレー
タとして操作する(ST3)。この左側マニピュレータ
は、第1のマスタア−ムの操作に基づき、手先の工具把
持部6bによって適宜な工具8を把持する(ST4)。
しかる後、作業者は他方の右マニピュレータ5の工具接
続部5aを視覚カメラ7および肩部カメラ2で見ながら
前記工具8を工具接続部5aに装着する(ST5)。
FIG. 15 is a flow chart showing the procedure for using the apparatus of this embodiment. First, when exchanging a tool, the operator operates as described above to attach one manipulator to the arm connecting portion 6a of the additional manipulator 6 (ST.
1). Here, one manipulator will be described as the left manipulator 4. Next, the operator arbitrarily selects, from all the axes of the additional manipulator 6 and the left manipulator 4, an operation axis to be driven to follow by the first master arm (ST2). After this selection, the operator operates the first master arm to integrally operate the left manipulator 4 with the additional manipulator 6 as the left manipulator (ST3). The left manipulator grips the appropriate tool 8 by the tool gripping portion 6b of the hand based on the operation of the first master arm (ST4).
Thereafter, the worker attaches the tool 8 to the tool connecting portion 5a while observing the tool connecting portion 5a of the other right manipulator 5 with the visual camera 7 and the shoulder camera 2 (ST5).

【0045】このように付加マニピュレータ6により工
具8を把持して右マニピュレータ4に装着するので、工
具8は工具把持部6bが把持できる大きさならば形状を
問題とせずに工具箱3内に適宜置くことができる。この
ため、工具箱3は工具8の形状毎に製作する必要もなく
一種類ですむ。従って、工具8並びに工具箱3に汎用性
ができる。
Since the tool 8 is gripped by the additional manipulator 6 and mounted on the right manipulator 4 as described above, the shape of the tool 8 can be appropriately set in the tool box 3 without any problem as long as the tool gripping portion 6b can grip. Can be placed. Therefore, the tool box 3 does not need to be manufactured for each shape of the tool 8, and only one type is required. Therefore, the tool 8 and the tool box 3 can be versatile.

【0046】また、視覚カメラ7を設けたことにより、
肩部カメラ2の視野に工具接続部2aを移動させる必要
がなくなり、システム構成に際しマニピュレータの軸配
置の制限が緩和される。従って、マニピュレータにおけ
る極座標型や多関節型などの自由度構成も工具交換以外
の主作業に合わせて設計できるため、システム構成の自
由度が増える。さらに、特別な工具交換装置を必要とし
ないため、装置全体が大きくならない。
Since the visual camera 7 is provided,
It is not necessary to move the tool connecting portion 2a to the visual field of the shoulder camera 2, and the restriction on the axial arrangement of the manipulator in the system configuration is relaxed. Therefore, the degree of freedom configuration such as the polar coordinate type and the multi-joint type in the manipulator can be designed according to the main work other than the tool change, and the degree of freedom in the system configuration is increased. Further, since no special tool changing device is required, the entire device does not become large.

【0047】上述したように、本実施例では、付加マニ
ピュレータ6が適宜な工具8を把持して右マニピュレー
タ5に装着するため、工具8の形状制限が大幅に緩和さ
れ、工具箱3は工具8の形状毎に作成する必要もなく一
種類で済み、かつ、マニピュレータの軸構成が限定され
ることもなく、システム構成に拡張性をもち、特別なマ
ニピュレータ用工具交換装置を配置する必要をなくすこ
とができる。
As described above, in the present embodiment, the additional manipulator 6 grips the appropriate tool 8 and mounts it on the right manipulator 5, so that the shape limitation of the tool 8 is greatly relaxed, and the tool box 3 is used for the tool 8. There is no need to create each shape, and the manipulator axis configuration is not limited, the system configuration is expandable, and there is no need to arrange a special manipulator tool changer. You can

【0048】また、本実施例に示すように極座標型の左
マニピュレータ4に多関節型の付加マニピュレータ6を
取り付けて一体とした左側マニピュレータの適宜の軸を
選択して一体化したマニピュレータを多関節型として使
用することにより多様な作業環境に対応することができ
る。
Further, as shown in the present embodiment, the manipulator in which the additional manipulator 6 of the articulated type is attached to the left manipulator 4 of the polar coordinate type is integrally selected by selecting an appropriate axis of the left side manipulator. It can be used for various work environments.

【0049】なお、本発明は、左右のマニピュレータ
4,5および付加マニピュレータ6の関節構造を図10
により示したが、他の関節構造でも同様に実施できる。
また、左マニピュレータ4および付加マニピュレータ6
の間の工具着脱機構を中心ピン11、添えピン13、工
具着脱指示部14、押さえ棒15および駆動部16によ
って示したが、工具5が着脱できる機構であれば同様に
実施できる。
The joint structure of the left and right manipulators 4 and 5 and the additional manipulator 6 is shown in FIG.
However, other joint structures can be similarly implemented.
In addition, the left manipulator 4 and the additional manipulator 6
Although the tool attachment / detachment mechanism in between is shown by the center pin 11, the auxiliary pin 13, the tool attachment / detachment instruction section 14, the pressing rod 15 and the drive section 16, it can be similarly implemented as long as the tool 5 can be attached and detached.

【0050】また、付加マニピュレータ6が把持および
釈放するときの動力をエアとして説明したが、他の媒
体、例えば電気でも把持および釈放用のアクチュエータ
等を付加することにより同様に実施できる。
Although the power for gripping and releasing by the additional manipulator 6 has been described as air, it can be similarly implemented by adding another medium such as an electric actuator for gripping and releasing.

【0051】さらにまた、左右のマニピュレータ4,5
および付加マニピュレータ6や第1,第2のマスタアー
ムに把持動作を補助する力センサをつけたバイラテラル
マスタスレーブマニピュレータでも同様に実施でき、ま
た、マスタアームの代わりにジョイスティックを用いて
力をフィードバックするものでも同様に実施できる。
Furthermore, the left and right manipulators 4, 5
Also, the additional manipulator 6 and the bilateral master-slave manipulator in which a force sensor for assisting the gripping operation is attached to the first and second master arms can be implemented in the same manner, and a force is fed back by using a joystick instead of the master arm. The same thing can be carried out.

【0052】また、左マニピュレータ4に付加マニピュ
レータ6を取り付ける構成としたが、右マニピュレータ
5に付加マニピュレータ6を取り付けて、左マニピュレ
ータ4に工具8を装着する構成でも同様に実施できる。
Although the additional manipulator 6 is attached to the left manipulator 4, the additional manipulator 6 may be attached to the right manipulator 5 and the tool 8 may be attached to the left manipulator 4.

【0053】さらに上述した以外の装着方法として、付
加マニピュレータ6を装着したマニピュレータを動かさ
ず、操作側を操作して他方のマニピュレータを駆動して
着脱する方法、付加マニピュレータを装着したマニピュ
レータと他方のマニピュレータの両方共に操作して双腕
作業として工具を着脱する方法等についても同様に実施
できる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。
Further, as a mounting method other than the above, a method in which the manipulator having the additional manipulator 6 is not moved and the operating side is operated to drive and remove the other manipulator, the manipulator having the additional manipulator and the other manipulator are mounted. The same can be applied to a method of operating both of them and attaching / detaching the tool as a double-arm operation. In addition, the present invention can be modified in various ways without departing from the scope of the invention.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1のマニピュレータの手先に装着した付加マニピュレー
タが、外部からの第1のマスタア−ムの操作により第1
のマニピュレータと一体的に動作されて工具箱と第2の
マニピュレータとの間を移動し、且つ、動力源から伝達
される動力により工具を把持および釈放する簡易な構成
であり、マニピュレータの設計に余計な制約を受けない
ので、制御装置の煩雑化および装置全体の大型化を抑え
つつ、拡張性の高いマニピュレータシステムを構築する
ことができるマニピュレータ用工具交換方法および装置
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the additional manipulator mounted on the hand of the first manipulator is operated by the first master arm from the outside to move the first manipulator to the first manipulator.
It is a simple structure that moves integrally between the manipulator and the second manipulator and moves between the tool box and the second manipulator, and grips and releases the tool by the power transmitted from the power source, which is unnecessary for the design of the manipulator. Since there is no such restriction, it is possible to provide a manipulator tool changing method and device capable of constructing a manipulator system having high expandability while suppressing the complexity of the control device and the increase in size of the entire device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るマニピュレータ用工具交換装置の
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a manipulator tool changing device according to the present invention.

【図2】通常作業時の肩部カメラによる工具箱の監視状
態を示す図。
FIG. 2 is a view showing a monitoring state of a tool box by a shoulder camera during normal work.

【図3】工具箱の正面図。FIG. 3 is a front view of a tool box.

【図4】マニピュレータ側における工具接続部の構成を
示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a tool connecting portion on the manipulator side.

【図5】マニピュレータ側および工具側における工具接
続部の構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a tool connecting portion on the manipulator side and the tool side.

【図6】付加マニピュレータおよび工具に対するエアの
供給を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the supply of air to the additional manipulator and the tool.

【図7】付加マニピュレータ手先の工具把持部が閉じて
いる状態を示す図。
FIG. 7 is a view showing a state in which a tool gripping portion of an additional manipulator hand is closed.

【図8】付加マニピュレータ手先の工具把持部が開いて
いる状態を示す図。
FIG. 8 is a view showing a state in which a tool gripping portion of an additional manipulator hand is opened.

【図9】工具交換時の視覚カメラによる工具接続部の監
視状態を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a monitoring state of a tool connecting portion by a visual camera when changing tools.

【図10】本発明に係るマニピュレータの軸自由度構成
を示す運動機能図。
FIG. 10 is a motion function diagram showing the axial degree of freedom configuration of the manipulator according to the present invention.

【図11】マニピュレータ単軸の制御ブロックを示す
図。
FIG. 11 is a view showing a control block of a manipulator single axis.

【図12】組み合わせ制御手段のブロック構成を示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing a block configuration of combination control means.

【図13】組み合わせ制御手段の具体的な系統を示す
図。
FIG. 13 is a diagram showing a specific system of combination control means.

【図14】マニピュレータのプレーバック機能を用いた
付加マニピュレータの装着を説明する図。
FIG. 14 is a diagram illustrating mounting of an additional manipulator using the playback function of the manipulator.

【図15】本発明装置の使用手順を示すフローチャー
ト。
FIG. 15 is a flowchart showing a procedure of using the device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…工具箱、4…左マニピュレータ、5…右マニピュレ
ータ、4a,5a…工具接続部、6…付加マニピュレー
タ、6a…腕接続部、6b…工具把持部、7…視覚カメ
ラ、8…工具、60…組み合わせ制御手段。
3 ... Tool box, 4 ... Left manipulator, 5 ... Right manipulator, 4a, 5a ... Tool connection part, 6 ... Additional manipulator, 6a ... Arm connection part, 6b ... Tool gripping part, 7 ... Visual camera, 8 ... Tool, 60 ... combination control means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 康博 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Yamashita 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のマスタア−ムの操作により追従駆
動される第1のマニピュレータと、第2のマスタア−ム
の操作により追従駆動される第2のマニピュレータとを
備え、それぞれの手先に装着された工具を動力源から伝
達される動力により作動させる双腕型マニピュレータに
おいて、 マニピュレータの手先に装着する工具を交換するにあた
り、 前記第1のマニピュレータの工具接続部に適宜な工具を
把持および釈放可能な把持部を有する付加マニピュレー
タを装着し、この付加マニピュレータを前記第1のマス
タア−ムの操作により前記第1のマニピュレータと一体
的に動作させて適宜の位置に設けられた工具箱と前記第
2のマニピュレータとの間を移動させ、且つ、これら第
1のマニピュレータおよび付加マニピュレータのそれぞ
れの軸を選択して組み合わせ制御することにより、前記
動力源から伝達される動力により付加マニピュレータの
把持部を作動させて工具を把持又は釈放し、第2のマニ
ピュレータの工具接続部に着脱することを特徴とするマ
ニピュレータ用工具交換方法。
1. A first manipulator, which is driven and driven by an operation of a first master arm, and a second manipulator, which is driven and driven by an operation of a second master arm, each of which is attached to each hand. In a dual-arm manipulator that operates the generated tool by the power transmitted from the power source, when exchanging the tool attached to the hand of the manipulator, an appropriate tool can be grasped and released at the tool connection portion of the first manipulator. An additional manipulator having a different grip portion is mounted, and the additional manipulator is operated integrally with the first manipulator by the operation of the first master arm, and the tool box provided at an appropriate position and the second manipulator. Of the first manipulator and the additional manipulator of each of the first manipulator and the additional manipulator of By selecting and controlling the combination, the gripping portion of the additional manipulator is operated by the power transmitted from the power source to grip or release the tool, and the tool is attached to or detached from the tool connecting portion of the second manipulator. How to change tool for manipulator.
【請求項2】 第1のマスタア−ムの操作により追従駆
動される第1のマニピュレータと、第2のマスタア−ム
の操作により追従駆動される第2のマニピュレータとを
備え、それぞれの手先に装着された工具を動力源から伝
達される動力により作動させる双腕型マニピュレータに
おいて、 前記第1および第2のマニピュレータの操作範囲の適宜
の位置に設けられた工具箱と、 前記第1のマニピュレータの工具接続部に装着され、前
記第1のマスタア−ムの操作により前記第1のマニピュ
レータと一体的に動作させて前記工具箱と前記第2のマ
ニピュレータとの間を移動し、且つ、前記動力源から伝
達される動力により工具を把持および釈放する把持部を
有する付加マニピュレータと、 前記第1のマニピュレータおよびこのマニピュレータに
装着された付加マニピュレータのそれぞれの軸を、外部
から入力される軸選択信号に基づいて選択して組み合わ
せ制御することにより、適宜な工具を前記第2のマニピ
ュレータの工具接続部に着脱させる組み合わせ制御手段
とを備えたことを特徴とするマニピュレータ用工具交換
装置。
2. A first manipulator, which is driven and driven by an operation of a first master arm, and a second manipulator, which is driven and driven by an operation of a second master arm, and is attached to each hand. A dual-arm manipulator that operates the generated tool by power transmitted from a power source, a tool box provided at an appropriate position in the operation range of the first and second manipulators, and a tool of the first manipulator It is attached to a connecting portion, and is operated integrally with the first manipulator by the operation of the first master arm to move between the tool box and the second manipulator, and from the power source. An additional manipulator having a grip portion for gripping and releasing the tool by the transmitted power, the first manipulator and the manipulator. Combination control means for attaching and detaching an appropriate tool to and from the tool connecting portion of the second manipulator by selecting and controlling the respective axes of the attached additional manipulators based on an axis selection signal input from the outside. A tool changing device for a manipulator, which is provided with.
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