JPH06344283A - マニピュレータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マニピュレータ本体に外力が加わった場合
に、これを短時間で判断して動作を切替える。 【構成】 マニピュレータ本体１２の被駆動部材として
の基部14, アーム42,56,ハンド部70に対応してサブコン
トローラ90〜96を設け、各サブコントローラでは被駆動
部材がメインコントローラ100 からの指示に応じた位置
へ移動するように対応する弾性収縮体の伸縮を制御する
と共に、各関節に設けられたロータリーエンコーダ22,4
4,58,72 の検出結果に基づいて被駆動部材に外力が加わ
ったと判断した場合に割込み信号を出力する。メインコ
ントローラ100 では、マニピュレータ本体12が所定の動
作を行うように各サブコントローラに指示すると共に、
前記割込み信号が出力された場合には、マニピュレータ
本体12が動作の停止を含む割込み信号出力前と異なる動
作を行うようにサブコントローラに指示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマニピュレータ装置に係
り、特に、内部に加圧流体が供給されることによって所
定方向に沿って収縮力を発生する弾性収縮体を用いて被
駆動部を駆動するマニピュレータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、人間が行う各種の作業を補助
したり、人間が入り込めない環境下での各種の作業に従
事できるように、種々の構造のマニピュレータ（所謂ロ
ボットハンド）が提案されている。マニピュレータは、
一例として複数の被駆動部材が関節を介して回動可能に
連結され先端にハンドが取付けられたアームと、被駆動
部材に対応して設けられ被駆動部材を回動させる複数の
アクチュエータと、で構成されたマニピュレータ本体を
備えており、アクチュエータによって被駆動部材を関節
を中心として回動させることによりマニピュレータ本体
に所定の動作を行わせるようになっている。

【０００３】また、マニピュレータに用いることが好適
なアクチュエータとして、本出願人によりゴムの伸縮を
利用したアクチュエータ（以下、弾性収縮体という）も
提案されている（一例として特開昭62-63080号公報参
照）。

【０００４】ところで、マニピュレータでは安全等を考
慮して、被駆動部材に外力が加わった場合に被駆動部材
の回動を停止させる必要がある。このため、各関節毎に
被駆動部材の回動角度を検出するロータリーエンコーダ
等の検出手段を設け、この検出手段を前記弾性収縮体の
作動を制御する制御装置に接続している。制御装置で
は、弾性収縮体の伸縮量から求められる被駆動部材の回
動角度と、検出手段によって検出される被駆動部材の実
際の回動角度と、に差があった場合に前記被駆動部材に
外力が加わったと判断し、マニピュレータ本体の動作を
停止させる等のように動作を切替えるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に関
節数の多いマニピュレータでは複数の被駆動部材を同時
に回動させることが多いが、この場合には複数の弾性収
縮体の伸縮を同時に制御する必要があると共に、被駆動
部材に外力が加わったか否かを各々監視する必要があ
る。このため、制御装置における制御が煩雑になると共
に制御装置に大きな負荷が加わるので、複数の被駆動部
材のいずれかに外力が加わったとしてもこれを短時間で
判断してマニピュレータ本体の動作を切替えることが難
しいという問題があり、例えばマニピュレータ本体が壊
れ易いワークに接触して作業を行う等の場合には前記ワ
ークを破損させてしまうことがあった。

【０００６】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、マニピュレータ本体に外力が加わった場合に、これ
を短時間で判断して動作を切替えることができるマニピ
ュレータ装置を得ることが目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るマニピュレータ装置は、複数の被駆動部
材が連結部を介して移動可能に連結されて構成された被
駆動部を備えると共に、内部に加圧流体が供給されるこ
とによって所定方向に沿って収縮力を発生する弾性収縮
体が前記被駆動部材に対応して一対ずつ設けられて構成
され、所定の弾性収縮体の対が前記所定方向に沿って伸
縮されることにより前記所定の弾性収縮体の対に対応す
る被駆動部材が移動されるマニピュレータ本体と、被駆
動部材に対応して設けられ、前記被駆動部材の位置また
は移動速度を検出する複数の検出手段と、被駆動部材に
対応して設けられ、前記被駆動部材が入力された指示に
応じた位置へ移動するように、対応する弾性収縮体への
加圧流体の供給または弾性収縮体からの加圧流体の排出
を制御すると共に、前記検出手段の検出結果に基づいて
被駆動部材に外力が加わったか否かを判断し、外力が加
わったと判断した場合に割込み信号を出力する複数の第
１の制御手段と、前記マニピュレータ本体が所定の動作
を行うように、前記第１の制御手段に被駆動部材を所定
位置に移動させる指示を出力すると共に、第１の制御手
段から割込み信号が出力された場合には、マニピュレー
タ本体が動作の停止を含む割込み信号出力前と異なる動
作を行うように第１の制御手段に指示する第２の制御手
段と、を有している。

【０００８】

【作用】本発明では、マニピュレータ本体の被駆動部材
に対応して第１の制御手段を設けており、この第１の制
御手段では、被駆動部材が入力された指示に応じた位置
へ移動するように、対応する弾性収縮体への加圧流体の
供給または弾性収縮体からの加圧流体の排出を制御する
と共に、検出手段の検出結果に基づいて被駆動部材に外
力が加わったか否かを判断し、外力が加わったと判断し
た場合に割込み信号を出力する。一方、第２の制御手段
では、マニピュレータ本体が所定の動作を行うように第
１の制御手段に被駆動部材を移動させる指示を出力する
と共に、第１の制御手段から割込み信号が出力された場
合にはマニピュレータ本体が動作の停止を含む割込み信
号出力前と異なる動作を行うように第１の制御手段に指
示する。

【０００９】このように、本発明では被駆動部材に対応
して第１の制御手段を設けており、例えばマニピュレー
タ本体が多数の被駆動部材から構成されている場合には
第１の制御手段が多数設けられることになる。従って、
前記マニピュレータ本体で多数の被駆動部材を同時に移
動させる等の場合にも、第２の制御手段は第１の制御手
段の各々へ指示を出力すればよく、複数の弾性収縮体を
同時に制御することによって第２の制御手段に大きな負
荷が加わることはない。

【００１０】また、複数の被駆動部材に外力が加わった
場合には、対応する第１の制御手段から割込み信号が出
力され、第２の制御手段ではこの割込み信号に基づいて
マニピュレータ本体が動作の停止を含む割込み信号出力
前と異なる動作を行うように第１の制御手段に指示す
る。このように、被駆動部材に外力が加わったか否かの
判断は対応する第１の制御手段で行われ、第２の制御手
段では割込み信号が出力された場合に第１の制御手段へ
の指示のみを行えばよいので、単一の制御手段で各被駆
動部材に外力が加わったか否かを各々判断する必要がな
く、マニピュレータ本体が多数の被駆動部材から構成さ
れている場合であっても、該マニピュレータ本体に外力
が加わった場合に、これを短時間で判断して動作を切替
えることができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１には本実施例に係るマニピュレータ装
置１０が示されている。マニピュレータ装置１０のマニ
ピュレータ本体１２は基部１４を備えており、基部１４
は、基部１４に固着されたシャフト１６及び室内の天板
１８に設けられた図示しない軸受を介して天板１８に軸
支されており、図１矢印Ａ方向に沿って回動可能とされ
ている。シャフト１６は天板１８を貫通しており、先端
部にはプーリ２０が取付けられている。シャフト１６に
はシャフト１６の回動角度、すなわち位置を検出するロ
ータリーエンコーダ２２が取付けられている。ロータリ
ーエンコーダ２２は制御ユニット７６のサブコントロー
ラ９０に接続されており、検出結果をサブコントローラ
９０へ出力する。また、プーリ２０が配設された部位の
近傍には弾性収縮体２４、２６（なお図１では図１手前
側の弾性収縮体２４のみ図示）が配置されている。

【００１２】弾性収縮体としては、例えば特公昭52-403
78号に開示されたエアバッグタイプのものを適用するこ
とができる。このエアバッグタイプの弾性収縮体は、ゴ
ムまたはゴム状弾性材料で構成される管状体の外周を、
有機または無機質高張力繊維、例えば芳香族ポリアミド
繊維の編組み補強構造によって被覆し、両端開口を閉鎖
部材によって封止したものであり、閉塞部材に設けられ
た接続口を介して内部空洞に加圧流体が供給されること
によって膨径変形し、軸線方向に沿って収縮力が発生す
るようになっている。弾性収縮体２４、２６の各々の一
端は、天板１８に固定されたブラケット２８に連結され
ており、他端は線状部材３０の端部に各々連結されてい
る。線状部材３０は中間部がプーリ２０に巻掛けられて
いる。

【００１３】従って、弾性収縮体２４、２６の伸縮によ
り線状部材３０が移動されると、この移動に伴ってプー
リ２０及び基部１４が図１矢印Ａ方向に沿って回動され
る。なお、線状部材３０としては可撓性を有し伸びの少
ない合成樹脂製または金属製のロープ等が考えられる
が、チェーンを用いることも可能であり、この場合には
前記プーリ２０に換えてスプロケットを用いればよい。

【００１４】基部１４にはブラケット３２が取付けられ
ており、このブラケット３２には、前述の弾性収縮体２
４、２６と同様の構成の弾性収縮体３４、３６の一端が
連結されている。弾性収縮体３４、３６の他端は線状部
材３８の端部に各々連結されており、線状部材３８の中
間部は、基部１４に回転可能に軸支されたプーリ４０の
外周に巻掛けられている。プーリ４０にはアーム４２の
端部が取付けられている。従って弾性収縮体３４、３６
の伸縮により線状部材３８が移動されると、プーリ４０
及びアーム４２が図１矢印Ｂ方向に沿って回動される。

【００１５】また、プーリ４０の回転軸にはプーリ４０
及びアーム４２の回動角度（位置）を検出するロータリ
ーエンコーダ４４が取付けられている。ロータリーエン
コーダ４４は制御ユニット７６のサブコントローラ９２
に接続されており、検出結果をサブコントローラ９２へ
出力する。

【００１６】アーム４２にはブラケット４６が取付けら
れており、このブラケット４６には弾性収縮体４８、５
０の一端が連結されている。弾性収縮体４８、５０の他
端は線状部材５２の端部に各々連結されており、線状部
材５２の中間部は、アーム４２の先端部に回転可能に軸
支されたプーリ５４の外周に巻掛けられている。プーリ
５４にはアーム５６が取付けられている。従って、弾性
収縮体４８、５０の伸縮により線状部材５２が移動され
ると、プーリ５４及びアーム５６は図１矢印Ｃ方向に沿
って回動される。

【００１７】また、プーリ５４の回転軸にはプーリ５４
及びアーム５６の回動角度（位置）を検出するロータリ
ーエンコーダ５８が取付けられている。ロータリーエン
コーダ５８は制御ユニット７６のサブコントローラ９４
に接続されており、検出結果をサブコントローラ９４へ
出力する。

【００１８】アーム５６にはブラケット６０が取付けら
れており、このブラケット６０には弾性収縮体６２、６
４の一端が連結されている。弾性収縮体６２、６４の他
端は線状部材６６の端部に各々連結されており、線状部
材６６の中間部は、アーム５６の先端部に回転可能に軸
支されたプーリ６８の外周に巻掛けられている。プーリ
６８にはハンド部７０が取付けられている。従って、弾
性収縮体６２、６４の伸縮により線状部材６６が移動さ
れると、プーリ６８及びハンド部７０は図１矢印Ｄ方向
に沿って回動される。

【００１９】また、プーリ６８の回転軸にはプーリ６８
及びハンド部７０の回動角度（位置）を検出するロータ
リーエンコーダ７２が取付けられている。ロータリーエ
ンコーダ７２は制御ユニット７６のサブコントローラ９
６に接続されており、検出結果をサブコントローラ９６
へ出力する。ハンド部７０は図示しない駆動手段に接続
されており、この駆動手段によって駆動され図示しない
ワークを把持する把持動作を行う。

【００２０】一方、操作圧力源としてのエアコンプレッ
サ７８には加圧流体供給管路８０が接続されている。加
圧流体供給管路８０は途中で４本に分岐されており、分
岐された各々の管路はバルブユニット８２、８４、８
６、８８に接続されている。バルブユニット８８は図示
しない４個の流量制御バルブを備えている。４個の流量
制御バルブは管路８８Ａを介して弾性収縮体６２または
弾性収縮体６４の内部と連通しており、各々弾性収縮体
６２への加圧流体の供給用、弾性収縮体６２からの加圧
流体の排出用、弾性収縮体６４への加圧流体の供給用、
弾性収縮体６４からの加圧流体の排出用とされている。

【００２１】例えばバルブユニット８８の弾性収縮体６
２に対応する２個の流量制御バルブのうち、排出用のバ
ルブを閉じ供給用のバルブを開くと、弾性収縮体６２の
内部空洞に加圧流体が導入され、弾性収縮体６２が膨径
変形して軸線方向に沿って収縮力が発生する。また排出
用のバルブを開き供給用のバルブを閉じると、弾性収縮
体６２の内部の圧力が低下して前記発生された収縮力が
低減される。バルブユニット８８はサブコントローラ９
６に接続されており、サブコントローラ９６から指示さ
れた圧力値に応じて各流量制御バルブを開閉させる。

【００２２】また、バルブユニット８２、８４、８６も
バルブユニット８８と同様に各々４個の流量制御バルブ
を備えている。バルブユニット８２の各バルブは管路８
２Ａを介して弾性収縮体２４または弾性収縮体２６の内
部と連通しており、各々弾性収縮体２４への加圧流体の
供給用、弾性収縮体２４からの加圧流体の排出用、弾性
収縮体２６への加圧流体の供給用、弾性収縮体２６から
の加圧流体の排出用とされている。バルブユニット８２
はサブコントローラ９０に接続されており、サブコント
ローラ９０から指示された圧力値に応じて各流量制御バ
ルブを開閉させる。

【００２３】バルブユニット８４の各バルブは管路８４
Ａを介して弾性収縮体３４または弾性収縮体３６の内部
と連通しており、各々弾性収縮体３４への加圧流体の供
給用、弾性収縮体３４からの加圧流体の排出用、弾性収
縮体３６への加圧流体の供給用、弾性収縮体３６からの
加圧流体の排出用とされている。バルブユニット８４は
サブコントローラ９２に接続されており、サブコントロ
ーラ９２から指示された圧力値に応じて各流量制御バル
ブを開閉させる。

【００２４】さらに、バルブユニット８６の各バルブは
管路８６Ａを介して弾性収縮体４８または弾性収縮体５
０の内部と連通しており、各々弾性収縮体４８への加圧
流体の供給用、弾性収縮体４８からの加圧流体の排出
用、弾性収縮体５０への加圧流体の供給用、弾性収縮体
５０からの加圧流体の排出用とされている。バルブユニ
ット８６はサブコントローラ９４に接続されており、サ
ブコントローラ９４から指示された圧力値に応じて各流
量制御バルブを開閉させる。

【００２５】サブコントローラ８２、８４、８６、８８
は各々マイクロプロセッサ等を含んで構成されている。
サブコントローラ８２、８４、８６、８８は、データバ
ス、コントロールバス等で構成されるバス９８を介して
メインコントローラ１００に各々接続されている。メイ
ンコントローラ１００もマイクロプロセッサ等を含んで
構成されており、前記バス９８を介してサブコントロー
ラ８２、８４、８６、８８の各々との間で通信を行うこ
とができるようになっている。

【００２６】また、メインコントローラ１００には指令
部１０２が接続されている。指令部１０２はオペレータ
からの指示等に応じて、マニピュレータ本体１２の動作
開始指令、ハンド部７０の移動目標位置の指定等をメイ
ンコントローラ１００へ出力する。メインコントローラ
１００では、指令部１０２からの前記指令、指定等に基
づいて、サブコントローラ９０、９２、９４、９６へ被
駆動部材、すなわち基部１４、アーム４２、５６、ハン
ド部７０を所定の目標位置へ移動させる指示を出力す
る。また指令部１０２は図示しない表示手段を備えてお
り、メインコントローラ１００からの報告に基づいてマ
ニピュレータ本体１２の動作結果（例えば動作が完了し
たか、途中で終了したか等）を表示する。

【００２７】次に図２乃至図４のフローチャートを参照
して本実施例の作用を説明する。最初に、図２のフロー
チャートを参照して本実施例のサブコントローラ９０、
９２、９４、９６における処理について説明する。な
お、図２の処理はマニピュレータ装置１０の電源が投入
されると各サブコントローラで実行される。以下ではサ
ブコントローラ９４を例に説明する。

【００２８】ステップ２００ではメインコントローラ１
００から被駆動部材の駆動指示を受信したか否か判定す
る。後述するようにメインコントローラ１００では、指
令部１０２からマニピュレータ本体１２の動作の開始の
指令及びハンド部７０の移動目標位置の指定が入力され
ると被駆動部材の各々の目標位置（角度θ₁ 〜θ₄ ）を
演算し、被駆動部材の駆動指示に前記求めた目標位置を
付加して各サブコントローラへ送信する。従って、サブ
コントローラ９４では、アーム５６の目標位置θ₃ が付
加された駆動指示を受信する。

【００２９】ステップ２００の判定が肯定された場合に
は、ステップ２０２でロータリーエンコーダ５４からア
ーム５６の現在位置θ_X を取り込む。次のステップ２０
４では、アーム５６の駆動が不要であるか否か判定す
る。例えば目標位置θ₃ と現在位置θ_X とが一致してい
る場合には、ステップ２０４の判定が肯定されてステッ
プ２０６へ移行し、バス９８を介してメインコントロー
ラ１００へ駆動終了報告を送信する。

【００３０】一方、ステップ２０４の判定が否定された
場合には、ステップ２０８でアーム５６を目標位置θ₃
へ向けて所定の回動速度で回動させるための弾性収縮体
４８、５０内部の圧力値を求め、バルブユニット８６に
求めた圧力値を指示する。バルブユニット８６では指示
された圧力値に応じて流量制御バルブの開度を制御す
る。これに伴って、弾性収縮体４８、５０は、各々内部
に加圧流体が供給されるかまたは内部から加圧流体が排
出されることによって内部の圧力が前記圧力値に徐々に
近づき、軸線方向に沿った寸法が徐々に収縮または伸長
される。これにより、線状部材５２が一定速度で移動さ
れてプーリ５４及びアーム５６が一定速度で回動され
る。

【００３１】次のステップ２１０ではロータリーエンコ
ーダ５４からアーム５６の現在位置θ_X を取り込む。ス
テップ２１２ではアーム５６の目標位置θ₃ と現在位置
θ_Xとを比較し、アーム５６が目標位置に到達したか否
か判定する。ステップ２１２の判定が否定された場合に
はステップ２１４へ移行し、アーム５６の駆動を開始し
てからの経過時間及びアーム５６の回動速度に基づいて
アーム５６が現在位置しているべき位置θ₀ を算出す
る。

【００３２】ステップ２１６では算出した位置θ₀ と実
際の位置θ_X との差が所定値以上か否か判定する。ステ
ップ２１６の判定も否定された場合には、ステップ２１
８でメインコントローラ１００から駆動停止指示を受信
したか否か判定する。ステップ２１８の判定も否定され
た場合にはステップ２１０へ戻り、ステップ２１２また
はステップ２１６またはステップ２１８の判定が肯定さ
れるまでステップ２１０〜ステップ２１８の処理を繰り
返す。

【００３３】アーム５６の駆動が外力等が加わることな
く正常に行われた場合にはステップ２１２の判定が肯定
され、ステップ２２０でメインコントローラ１００へ駆
動終了報告を送信する。これによりメインコントローラ
１００はアーム５６の駆動が正常に終了したことを認識
することができる。次のステップ２２２では、バルブユ
ニット８６の全ての流量制御バルブを閉じさせ、アーム
５４の駆動を停止させた後にステップ２００へ戻る。

【００３４】一方、アーム５６に外力が加わった場合に
は、ステップ２１４で算出されるアーム５６が位置して
いる位置θ₀ と実際の位置θ_X との差が所定値以上とな
り、ステップ２１６の判定が肯定される。なお、マニピ
ュレータ本体１２は空気圧によって被駆動部材を駆動す
るため、被駆動部材に外力が加わった場合の抵抗が小さ
く、外力を加えている原因である物体や人間を強く押圧
したりすることなく前記差が所定値以上となり、ステッ
プ２１６の判定が肯定される。

【００３５】ステップ２１６の判定が肯定された場合に
は、ステップ２２４でメインコントローラ１００へ割込
み信号を送信し、ステップ２２２でアーム５６の駆動を
停止させてステップ２００へ戻る。また、メインコント
ローラ１００から駆動停止指示を受信した場合にはステ
ップ２１８の判定が肯定され、ステップ２２２でアーム
５６の駆動を停止させてステップ２００へ戻る。なお、
上記処理はサブコントローラ９０、９２、９６でも同様
に行われ、各々で基部１４、アーム４２及びハンド部７
０の回動が同様に制御される。

【００３６】このように、サブコントローラ９０、９
２、９４、９６では対応する単一の被駆動部材に外力が
加わったか否かを検出するのみであるので、被駆動部材
に外力が加わったことを短時間で検出することができ
る。

【００３７】次に図３のフローチャートを参照してメイ
ンコントローラ１００における処理について説明する。
なお、図３に示すルーチンはメインコントローラ１００
において繰り返し実行される。ステップ２５０では指令
部１０２からマニピュレータ本体１２の動作開始指令が
入力されたか否か判定する。マニピュレータ本体１２を
動作させる場合、指令部１０２では前記動作開始指令と
共にハンド部７０の移動目標位置（例えばワークが存在
する位置）を３次元座標で表して指定する。

【００３８】指令部１０２から動作開始指令が入力され
るとステップ２５０の判定が肯定されてステップ２５２
へ移行し、入力されたハンド部７０の移動目標位置の座
標を関節座標径に変換し、ハンド部７０を前記移動目標
位置に位置させるための基部１４、アーム４２、アーム
５６及びハンド部７０の目標位置（θ₁ 、θ₂ 、θ₃、
θ₄ ）を求める。次のステップ２５４では、サブコント
ローラ９０、９２、９４、９６へ順に、前記目標位置θ
₁ 〜θ₄ を付加して駆動指示を送信する。これにより、
各サブコントローラでは前述のようにして被駆動部材を
駆動させる。

【００３９】ステップ２５６ではサブコントローラ９
０、９２、９４、９６から各々駆動終了報告を受信した
か否か判定する。前述のように、駆動終了報告は被駆動
部材の駆動が正常に終了した場合にサブコントローラか
ら送信される。全てのサブコントローラから駆動終了報
告を受信するとステップ２５６の判定が肯定され、指令
部１０２へマニピュレータ１０２の動作完了を報告して
処理を終了する。

【００４０】次に図４のフローチャートを参照してメイ
ンコントローラ１００の割込みルーチンについて説明す
る。この割込みルーチンはサブコントローラ９０、９
２、９４、９６のいずれかから割込み信号を受信すると
実行される。割込み信号は、駆動指示、駆動終了報告等
の通常の通信と比較して高い優先度が付与されている。
マイクロプロセッサは複数の処理を同時に行うことはで
きない。このため、メインコントローラ１００において
駆動終了報告等を連続した受信した場合にはこれらの報
告は一旦待ち行列に順次接続され、マイクロプロセッサ
では待ち行列の先頭にある報告より順に取り出して処理
を行う。しかしながら、割込み信号を受信した場合に
は、前述の高い優先度により、マイクロプロセッサがメ
インルーチンの処理を実行している途中であっても割込
みがかかり、マイクロプロセッサは実行中の処理を中断
して本割込みルーチンの処理を実行する。

【００４１】割込みルーチンのステップ２７０では、割
込み信号を出力したサブコントローラ以外のサブコント
ローラへ駆動停止指示を送信する。例えば、アーム５６
に外力が加わることにより、サブコントローラ９４でア
ーム５６の駆動を停止して割込み信号を出力した場合に
は、サブコントローラ９０、９２、９６へ駆動停止指示
を送信する。これにより、前述のように既に駆動を停止
している被駆動部材以外の被駆動部材（上記では基部１
４、アーム４２及びハンド部７０）についても駆動が停
止され、マニピュレータ本体１２の動作が停止される。

【００４２】次のステップ２７２では、指令部１０２へ
被駆動部材に外力が加わったことによってマニピュレー
タ本体１０２の動作を停止したことを報告する。さらに
ステップ２７４では図３に示すメインルーチンが先頭
（ステップ２５０）から再度実行されるようにメインル
ーチンを起動し、本割込み処理を終了する。これにより
メインコントローラ１００は、再び指令部１０２からの
指令を受付けることができる状態となる。

【００４３】上述の処理により、指令部１０２、メイン
コントローラ１００、サブコントローラ９０、９２、９
４、９６間では図５に示すように通信が行われる。すな
わち指令部１０２からの動作開始指令を受けて、メイン
コントローラ１００ではサブコントローラ９０、９２、
９４、９６へ駆動指示を各々出力する。マニピュレータ
本体１２の動作が被駆動部材のいずれにも外力が加わる
ことなく完了した場合には、図５（Ａ）に示すようにサ
ブコントローラ９０〜９６から終了報告を受信し、これ
を受けてメインコントローラ１００では指令部１０２へ
動作の完了を報告する。

【００４４】一方、マニピュレータ本体１２の動作中に
被駆動部材のいずれかに外力が加わった場合には、図５
（Ｂ）に示すように、外力が加わった被駆動部材に対応
するサブコントローラ（図ではサブコントローラ９４）
から割込み信号が入力され、これを受けてメインコント
ローラ１００では、サブコントローラ９０、９２、９６
へ駆動停止指示を送信してマニピュレータ本体１２の動
作を停止させると共に、指令部１０２へ動作を停止させ
たことを報告する。

【００４５】このように、メインコントローラ１００で
は基部１４、アーム４２、５６及びハンド部７０のいず
れかに外力が加わわると、割込み信号が入力されて割込
みルーチンが起動され、マニピュレータ本体１２の動作
が停止するように指示を出力するのみでマニピュレータ
本体１２の動作を停止させる処理が完了するので、外力
が加わってから短時間でマニピュレータ本体１２の動作
を停止させることができ、安全性が非常に高い。従っ
て、本発明に係るマニピュレータ装置は医療、介護等の
ように高い安全性が要求される分野にも応用することが
できる。

【００４６】また、上記のように被駆動部材に外力が加
わった場合にマニピュレータ本体１２の動作を停止させ
るように構成することにより、例として図６に示すよう
に、マニピュレータ装置１０によってプローブ１０４を
先端部がワーク１０６の表面に接触する位置まで移動さ
せる等の処理を容易に行うことができる。従来は、ロー
ブ１０４がワーク１０６に接触した後にさらに移動され
ることによってワーク１０６を押圧し、プローブ１０４
やワーク１０６が破損することを防止するために、ワー
ク１０６を予め定められた所定位置に正確に位置決め
し、プローブ１０４の移動目標位置としてワーク１０６
の表面位置に対応する座標を正確に指定して、プローブ
１０４をワーク１０６の表面に接触した位置で停止させ
る必要があった。

【００４７】しかしながら、本実施例に係るマニピュレ
ータ装置１０では、外力が加わったことを検出するとマ
ニピュレータ本体１２の動作を停止させるので、例えば
ハンド部７０に取付けたプローブ１０４を待機位置から
移動目標位置に移動させる途中にワーク１０６が存在す
るように移動目標位置を設定すれば、プローブ１０４の
先端部がワーク１０６の表面に接触した状態で外力が加
わってマニピュレータ本体１２の動作が停止されること
になる。このように、ワーク１０６の位置決め精度が低
くワーク１０６の位置が図６の矢印Ｅ方向に沿って変動
することがあるとしても影響を受けることがないので、
周辺設備のコストを低減することが可能となる。また、
前述のように外力が加わってから短時間でマニピュレー
タ本体１２を停止させることができるので、プローブ１
０４やワーク１０６が破損することもない。

【００４８】なお、本実施例では被駆動部材に外力が加
わりサブコントローラから割込み信号が出力された場合
にマニピュレータ本体１２の動作を停止させるようにし
ていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、動
作を停止させていたマニピュレータ本体１２を割込み信
号の出力に伴って動作させる等のように、マニピュレー
タ本体１２が割込み信号が出力される前と異なる動作を
行うように制御することができる。

【００４９】例として図７に示すように、通常はマニピ
ュレータ本体１２がワークストッカ１０８にストックさ
れたワーク１１０を取り出して図７に示す位置まで運搬
するように制御し、作業員Ａまたは作業員Ｂによってワ
ーク１１０が揺すられることによって外力が加えられる
か、またはマニピュレータ本体１２の動作が阻止される
ように外力が加えられて割込み信号を出力された場合
に、ワーク１１０を離すように制御してもよい。これに
より、命令入力装置等を新たに設けることなく人間との
コミュニケーションを図りながら作業を行うことも可能
となる。

【００５０】さらに、ワークストッカ１０８内に複数種
類のワークが存在し、目的の種類のワークのみを取り出
す作業を行う等の場合は、予め、マニピュレータ本体１
２が目的の種類以外のワークを取り出して運搬している
ときには作業員Ｂがマニピュレータ本体１２に外力を加
える取決めをしておき、マニピュレータ本体１２に外力
が加わって割込み信号が出力された場合には、移動目標
位置をストッカ１０８と異なる図示しないストッカに変
更し、運搬していたワークを前記ストッカ内へ運搬する
ように制御してもよい。

【００５１】また、本実施例では被駆動部材が位置して
いるべき位置θ₀ を求め、ロータリーエンコーダによっ
て検出された被駆動部材の実際の位置θ_X とを比較する
ことによって、被駆動部材に外力が加わったか否かを判
断するようにしていたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、例えば検出手段の検出結果に基づいて被駆
動部材の移動速度を判断し、移動速度が所定値以下とな
った場合に外力が加わったと判断するようにしてもよ
い。また、ハンド部が吸着パッドを含んで構成されてお
り、吸着パッドがワークに接触する位置までハンド部を
移動させる等の場合には、吸着パッドの吸着側の空気を
ポンプ等により吸引しながら移動させてもよい。この場
合には吸着パッドとワークとの距離が所定値以下になる
と、前記ポンプの吸引によって吸着パッドがワークへ向
けて引き寄せられ、被駆動部材の移動速度が大きくな
る。従って、被駆動部材の移動速度が所定値以上となっ
た場合に外力（この場合は吸引力）が加わったと判断し
てマニピュレータ本体の動作を停止させればよい。

【００５２】さらに、本実施例では被駆動部材としての
基部１４、アーム４２、５６及びハンド部７０を、各々
関節を中心として回動可能とし、被駆動部材の位置を検
出する検出手段として、各関節部分にロータリーエンコ
ーダ２２、４４、５８、７２を設けた例を説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば被駆動
部材が直線状に移動するように構成してもよい。この場
合には検出手段としてリニアエンコーダ等を適用するこ
とができる。また、本実施例では被駆動部材の位置を検
出するようにしていたが、移動速度を検出するようにし
てもよい。

【００５３】なお、本実施例ではメインコントローラ１
００及びサブコントローラ９０、９２、９４、９６を各
々マイクロプロセッサを含んで構成していたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、より安価なシーケン
サ等により構成することも可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、被駆動
部材が入力された指示に応じた位置へ移動するように、
対応する弾性収縮体への加圧流体の供給または弾性収縮
体からの加圧流体の排出を制御すると共に、検出手段の
検出結果に基づいて被駆動部材に外力が加わったか否か
を判断し、外力が加わったと判断した場合に割込み信号
を出力する第１の制御手段を被駆動部材に対応して設
け、第２の制御手段では、マニピュレータ本体が所定の
動作を行うように第１の制御手段に被駆動部材を移動さ
せる指示を出力すると共に、第１の制御手段から割込み
信号が出力された場合にはマニピュレータ本体が動作の
停止を含む割込み信号出力前と異なる動作を行うように
第１の制御手段に指示するようにしたので、マニピュレ
ータ本体に外力が加わった場合に、これを短時間で判断
して動作を切替えることができる、という優れた効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るマニピュレータ装置の概略構成
図である。

【図２】本実施例のサブコントローラの処理を説明する
フローチャートである。

【図３】本実施例のメインコントローラのメインとなる
処理を説明するフローチャートである。

【図４】メインコントローラの割込み処理を説明するフ
ローチャートである。

【図５】（Ａ）は被駆動部材に外力が加わらなかった場
合、（Ｂ）は被駆動部材に外力が加わった場合に指令
部、メインコントローラ及び各サブコントローラ間で行
われる通信を示すシーケンス図である。

【図６】本実施例に係るマニピュレータ装置によって行
わせる処理の例を説明する概略図である。

【図７】本実施例に係るマニピュレータ装置によって行
わせる処理の例を説明する概略図である。

【符号の説明】

１０ マニピュレータ装置 １２ マニピュレータ本体 １４ 基部（被駆動部材） ２２、４４、５８、７２ロータリーエンコーダ（検出手
段） ２４、２６、３４、３６、４８、５０、６２、６４弾性
収縮体 ４２、５６アーム（被駆動部材） ７０ ハンド部（被駆動部材） ９０、９２、９４、９６サブコントローラ（第１の制御
手段） １００ メインコントローラ（第２の制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｄ 9179−3Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の被駆動部材が連結部を介して移動
   可能に連結されて構成された被駆動部を備えると共に、
   内部に加圧流体が供給されることによって所定方向に沿
   って収縮力を発生する弾性収縮体が前記被駆動部材に対
   応して一対ずつ設けられて構成され、所定の弾性収縮体
   の対が前記所定方向に沿って伸縮されることにより前記
   所定の弾性収縮体の対に対応する被駆動部材が移動され
   るマニピュレータ本体と、 被駆動部材に対応して設けられ、前記被駆動部材の位置
   または移動速度を検出する複数の検出手段と、 被駆動部材に対応して設けられ、前記被駆動部材が入力
   された指示に応じた位置へ移動するように、対応する弾
   性収縮体への加圧流体の供給または弾性収縮体からの加
   圧流体の排出を制御すると共に、前記検出手段の検出結
   果に基づいて被駆動部材に外力が加わったか否かを判断
   し、外力が加わったと判断した場合に割込み信号を出力
   する複数の第１の制御手段と、 前記マニピュレータ本体が所定の動作を行うように、前
   記第１の制御手段に被駆動部材を所定位置に移動させる
   指示を出力すると共に、第１の制御手段から割込み信号
   が出力された場合には、マニピュレータ本体が動作の停
   止を含む割込み信号出力前と異なる動作を行うように第
   １の制御手段に指示する第２の制御手段と、 を有するマニピュレータ装置。