JPH0634949Y2 - マスターマニプレータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、マスターマニプレータに関し、その操作性の
向上を図ったものである。

B.考案の概要 本考案は、オペレータの肩や肘と対応する回動部を具え
たマスターマニプレータにおいて、 肩に相当する部分が存在しないにも拘わらず仮想の肩を
軸心として前腕を回動させる四節リンク機構を設けるこ
とにより、 オペレータの肩と肘とをマスターマニプレータの肩と肘
とに一致させてマスターマニプレータの操作性を向上さ
せたものである。

C.従来の技術 マニプレータのうち、マスター・スレーブマニプレータ
は、オペレータの腕の動きに追従して動かされるマスタ
ーマニプレータと、マスターマニプレータからの信号に
よって動かされるとともにマスターマニプレータと類似
した動きをするスレーブマニプレータとで構成されてい
る。

マスターマニプレータの構成を第４図，第５図に基づい
て説明する。

図のように、１本の支柱１の上部に、２本のリンク２で
一対となる２組の平行リンク機構３を介して連結材４の
中央部が結合されている。連結材４の両端には肩部５が
水平方向へ延在して夫々設けられ、肩部５には上腕6,前
腕７を介して手８が設けられている。図中（イ）〜
（ヘ）は第１軸心〜第６軸心であり、上腕６と一体のリ
ンク９とリンク10,11とがリンク機構を構成している。
なお、12,13は重量バランスを調整するためのおもり、1
4はスイッチ操作をするためのペダルである。

オペレータ15が手８を握って自分の腕等を動かすと、そ
れに伴ってマスターマニプレータの第１〜第６軸心のい
ずれか又は２以上の軸心を中心として構成部材が回動
し、これと対応して図示しないスレーブマニプレータが
マスターマニプレータと類似の動作をする。例えばオペ
レータ15が肩軸心（ト）を軸心として腕を振ると上腕６
が第１軸心（イ）を中心として回動し、肘軸心（チ）を
軸心として腕を曲げると前腕７が第３軸心（ハ）を中心
として回動する。

D.考案が解決しようとする問題点 ところが、オペレータの肩や肘が上腕６等に当たること
から、第４図に示すようにオペレータ15の肩軸心
（ト），肘軸心（チ）をマスターマニプレータの第１軸
心（イ），第３軸心（ハ）の位置と大きく食い違わせて
おり、そのために例えば第１軸心（イ）を中心に上腕６
のみを回動させようとしてオペレータ15が肩軸心（ト）
を中心に腕を振っても、第２軸心（ロ）や第３軸心
（ハ）のまわりに構成部材が回動し、スレーブマニプレ
ータが希望どおりに動作しない等の問題がある。

また、オペレータの肩が上腕６等に当たるという問題も
ある。

そこで本考案は、斯かる問題を解決したマスターマニプ
レータを提供することを目的とする。

E.問題点を解決するための手段 斯かる目的を達成するための本考案の構成は、マスター
マニプレータを操作するオペレータの位置よりも後方の
位置に基端部が回動自在に支持された先端部が前方へ向
かって伸びる第１リンクと、基端部が第１リンクの先端
部に回動自在に結合され先端部が上方へ向かって伸びる
第２リンクと、第１リンク，第２リンクを基端部側と先
端部側とでl:mに分ける位置に一端が夫々回動自在に結
合されるとともに他端どうしが回動自在に結合されて四
節リンク機構を構成する第3,第４リンクと、第３リンク
と第４リンクとの結合部である吊り部に下端部が回動自
在に結合されるとともに上端部が吊り部の上方に回動自
在に支持された第５リンクと、第２リンクの先端部に基
端部が回動自在に結合され先端部が前方へ向かって伸び
る前腕と、前腕の先端部に結合された手とで構成し、オ
ペレータの肩から肘までの長さをＲとしたときに第５リ
ンクの長さｒを に設定したことを特徴とする。

F.作用 オペレータが所定の位置についてマスターマニプレータ
の手を握り、マスターマニプレータを操作すると、スレ
ーブマニプレータがマスターマニプレータと類似の動作
をすることになる。

本考案ではマスターマニプレータに上腕が設けられてお
らず、オペレータの肘よりも上には操作機構がないの
で、オペレータの肩がマスターマニプレータに当たるこ
とはない。しかもマスターマニプレータの第１軸心が実
在するかのように動くにも拘わらず空間に仮想の第１軸
心が位置するため、オペレータの肩軸心をマニプレータ
の第１軸心と一致させることができる。従って、マスタ
ーマニプレータ更にはスレーブマニプレータを正確に制
御できる。

G.実施例 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。なお、従来のマスターマニプレータと同一部分に
は同一符号を用いて説明する。

第１図，第２図に示すように、従来のものよりも十分に
短い支柱1aの上部に、２本のリンク２で一対となる２組
の平行リンク機構３を介して連結材４の中央部が結合さ
れ、連結材４の両端には夫々フレーム18が固着されてい
る。従って、フレーム18はその姿勢を変えることなく上
下動させることができる。

オペレータ15の位置よりも少し後方に位置するフレーム
18に、第１リンク21の基端部が回動自在に結合され、第
１リンク21の先端部が前方へ向かって延びている。第１
リンク21の先端部には鉛直方向へ伸びる第２リンク22の
基端部が回動自在に結合されている（第１図，第３図参
照）。第１リンク21,第２リンク22を基端部側と先端部
側とでl:mに分ける位置に第３リンク23,第４リンク24の
一端が回動自在に結合され、第３リンク23と第４リンク
24との他端どうしが回動自在に結合されて四節リンク機
構を構成している。ここで、l,mは各リンクを２つに分
割する際の長さの割合を示すための数字を代表してアル
ファベットで表したものであり、l,mは任意の数を示
す。本実施例では第２リンク22を2l:2mに分ける位置に
第４リンク24の一端が結合されている。第３リンク23と
第４リンク24との他端どうしが回動自在に結合された吊
り部19に、鉛直方向へ伸びる第５リンク25の下端部が回
動自在に結合され、第５リンク25の上端部が、フレーム
18に固着された支持部材20の上端に回動自在に結合され
ている。つまり、第１リンク21の基端部及び第５リンク
25の上端部のみが回動自在にフレーム18に結合されてお
り、フレーム18を昇降させると第１リンク21〜第５リン
ク25の全体がフレーム18と共に昇降する。第２リンク22
の上端部よりも少し下方には、第２軸心（ロ）が設けら
れている。

第２リンク22の上端部には前腕26の基端部が回動自在に
結合されてその先端部は前方へ伸び、前腕26の基端部で
ある第３軸心（ハ）の後方には、重量バランス調整用の
おもり28がアーム27を介して前腕26と一体的に設けられ
ている。前腕26の先端部には第４軸心（ニ）を中心とし
て回動自在な手首29が結合され、手首29に第５軸心
（ホ）を中心として回動自在な手30が結合されている。

（ｂ）実施例の作用 本考案では、第１リンク21〜第５リンク25を前記のよう
に構成したことから、第３図において第５リンク25を回
動させると、第２リンク22の先端部である上端部がその
上方の仮想の第１軸心（イ）を軸心とする円弧を描いて
移動する。ここで、仮想の第１軸心（イ）から第２リン
ク22の上端までの距離をＲとすると、 の関係が成立するので、オペレータ15の肩から肘までの
長さを実測してその値をＲに代入すれば、 となって、第５リンク25の長さｒが求まる。従って、ま
ず第５リンク25の長さが求められたｒの値と一致するよ
うに調整する。

次に、マスターマニプレータの仮想の第１軸心（イ）を
オペレータ15の肩軸心（ト）に一致させるために、オペ
レータ15がマスターマニプレータの手30を握って上下さ
せて一対のフレーム18を作業状態に応じて昇降させる。
このとき平行リンク機構３の働きにより、一対のフレー
ム18は水平方向，鉛直方向での姿勢が変わることなく昇
降する。

最後にマスターマニプレータの第３軸心（ハ）が肘軸心
（チ）と略一致するように調整する。

以上のように、仮想の第１軸心（イ）と第２リンク22の
上端までの距離Ｒをオペレータ15の肩から肘までの長さ
に一致させ、かつ仮想の第１軸心（イ）をオペレータ15
の肩軸心（ト）に一致させた状態で、オペレータ15が肩
軸心（ト）を軸心として腕を振ると、第２リンク22の上
端部が仮想の第１軸心（イ）を中心とする半径Ｒの円弧
を描いて、あたかも第１軸心（イ）が存在するかの如く
移動する。このとき、オペレータ15の肘の位置より上方
にはマスターマニプレータが存在しないので操作性が良
好である。

本考案ではマスターマニプレータに上腕が存在しないた
め、第２リンク22に第２軸心（ロ）を設けている。先の
説明ではオペレータ15の肘軸心（チ）とマスターマニプ
レータの第３軸心（ハ）とが一致することになるが、第
１図のようにずらすこともでき、オペレータの関節部と
マスターマニプレータの回動部とを一致させれば、他の
回動部に干渉することなくマスターマニプレータの各回
動部を動かすことができる。

なお、本実施例では第１リンク21の基端部及び第５リン
ク25の上端部を回動自在に支持するフレーム18を平行リ
ンク機構３を介して昇降自在に設けることで、マスター
マニプレータを昇降自在にした構成のものを示したが、
フレーム18を床面に固定して固定式にすることもでき
る。

H.考案の効果 以上説明したように本考案によるマスターマニプレータ
によれば、前腕の基端部が仮想の軸心を中心として回動
する四節リンク機構を有するので、オペレータの肘より
上方にはマスターマニプレータの機構が存在せず、オペ
レータの肩軸心と肘軸心をマスターマニプレータの第１
軸心，第２軸心とに一致させることができる。従って、
マスターマニプレータの一又は二以上の回動部を他の回
動部を回動させることなく（干渉することなく）動かす
ことができ、マスターマニプレータの操作性が向上す
る。

一方、オペレータの肩から肘までの長さをＲとしたとき
に第５リンクの長さｒは により決定されることから、l,m,rの大きさを変えるこ
とによりオペレータの体格に合せてマスターマニプレー
タの調整が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案によるマスターマニプレータの
実施例に係り、第１図は正面図、第２図は平面図、第３
図は機構図、第４図，第５図は従来のマスターマニプレ
ータに係り、第４図は正面図、第５図は平面図である。 19…吊り部、21…第１リンク、22…第２リンク、23…第
３リンク、24…第４リンク、25…第５リンク、26…前
腕、30…手。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 細野 登美男 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (72)考案者 川妻 伸二 茨城県那珂郡東海村大字村松４番地33 動 力炉・核燃料開発事業団東海事業所内 (56)参考文献 実開 昭59−156793（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】マスターマニプレータを操作するオペレー
   タの位置よりも後方の位置に基端部が回動自在に支持さ
   れ先端部が前方へ向かって伸びる第１リンクと、基端部
   が第１リンクの先端部に回動自在に結合され先端部が上
   方へ向かって伸びる第２リンクと、第１リンク，第２リ
   ンクを基端部側と先端部側とでl:mに分ける位置に一端
   が夫々回動自在に結合されるとともに他端どうしが回動
   自在に結合されて四節リンク機構を構成する第3,第４リ
   ンクと、第３リンクと第４リンクとの結合部である吊り
   部に下端部が回動自在に結合されるとともに上端部が吊
   り部の上方に回動自在に支持された第５リンクと、第２
   リンクの先端部に基端部が回動自在に結合され先端が前
   方へ向かって延びる前腕と、前腕の先端部に結合された
   手とで構成し、 オペレータの肩から肘までの長さをＲとしたときに第５
   リンクの長さｒを に設定したことを特徴とするマスターマニプレータ。