JPH0683975B2 - マニピュレ−タ−のためのグリップハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマニピュレーターのためのグリップハンドに関
する。該グリップハンドは、人間の手に模した複数の中
空部材を有し、該中空部材は関節式に相互連結され、各
中空部材と連携する位置決め駆動装置及びセンサにより
可逆的に駆動され、プログラムのためにグリップハンド
内に挿入された人間の手により誘導された中空部材の動
きをセンサが検知し、該センサの信号が個別の位置決め
駆動装置により制御される中空部材によって実行される
プログラムを決定し、グリップハンドは、動作を行なう
人間の手がグリップハンド内に挿入されたときに該グリ
ップハンドの動きによりプログラム可能なアームに配置
され、該アームはお互いに垂直な３軸方向の移動及び回
転運動が可能となっている。

このようなグリップハンドは国際公開第WO83/02249号に
述べられている。このグリップハンドは、架台により運
ばれる胸板部材に関節式に連結された人間の腕に模した
数本のアーム部材を有するマニピュレーターの一部を形
成している。架台は、これから離れた側の端部が堅いサ
ポート上に置かれている連結部上に位置している。その
堅いサポートとグリップハンドの間のローラチェーンに
おいて、位置決め駆動装置及び少なくとも１個のセンサ
が各チェーン結合に連携されている。マニピュレーター
及びグリップハンドをプログラミングするために、人間
が自分自身で架台上に位置しプログラムすべき動作を実
行する。この動作はグリップハンドの各部材と連携する
センサ及びチェーン結合部と連携するセンサによって検
知され、これらセンサにより発生した信号が記録され
る。そして、各ケースにおいて位置決め駆動装置を介し
て制御されながら、マニピュレーター及びグリップハン
ドにより実行される動作が決定される。

マニピュレーターは特別に構成されている。

４つまたは５つの連結ユニットの方法にしたがって構成
されたさらに多くのマニピュレーターが知られている。
このようなマニピュレーターは例えばオーストリア国特
許第365503号に示されている。マニピュレーターの動作
をプログラムできるように、このようなマニピュレータ
ーにプログラムグリップを具備させることは知られてい
る。プログラムグリップはマニピュレーターの最終部材
に配設される。プログラムする間、プログラムグリップ
を握動すると、これに設けたセンサが信号を発生し、こ
の信号が記録される。この信号は、同時にマニピュレー
ターの位置決め駆動装置を制御し、プログラムグリップ
が配設されているマニピュレーターの最終部材が所望の
動作経路を追従できるようにする。上記オーストリア国
特許第365503号にはこのようなプログラムグリップの２
つの実施例が示されている。

問題は、グリップハンドの部材の動作をプログラムする
のと同時にマニピュレーターがプログラムされ、グリッ
プハンドを取付けられたマニピュレーターの部分がグリ
ップハンドにより実行されるべき動作を実行できるよう
に、上述のグリップハンドをランダムなマニピュレータ
ーに連結することである。

この問題は請求の範囲第１項に記載の特徴的構成によっ
て解消される。有用な応用が従属項から想起され得る。

以下にこの問題を解決するための手段について説明す
る。

グリップハンドの各部材はセンサと連携しており、該セ
ンサは手によってグリップハンドの各部材が動かされた
ときに、これと連携する部材の動きを検知する。そし
て、センサ信号のこの記録がこれら各部材と連携する位
置決め駆動装置を制御する。

手操作で動かすことができず、またプログラム中の動作
が位置決め駆動装置によるプログラムグリップにより引
起こされるマニピュレーターは異なる方法で行なわれ
る。プログラムグリップ内に配置されたセンサは手によ
って開始された動作を検知し、それらを電気信号に変換
する。これら電気信号は座標変換され、マニピュレータ
ーの個々の位置決め駆動装置のための制御信号が誘導さ
れる。例えば、もし垂直方向の動作が実行されると、こ
の垂直方向の動きと連携するセンサが信号を発し、この
信号は変換の後に、垂直動作を引起こす共働関係の１個
以上の位置決め駆動装置を制御する制御信号となる。

本発明はこれらの分離したプログラム法を組合わせたも
のである。

以下、図面に基づいて２つの実施例を説明する。

第１図は、部分的に断面で示したグリップハンドであ
り、マニピュレーターへの連結部には第１実施例による
プログラム手段が設けられている。

第２図は、第２実施例によるプログラム手段を用いた上
記連結部の概略である。

グリップハンド１の構成及び操作は国際公開第WO83/022
49号に詳細に説明及び図示されている。したがって親指
先端部材２の動作のみ以下述べることとする。親指先端
部材２はジョイントまたは関節３により指中間部材４に
連結されている。ジョイント３の両側にはボーデンケー
ブル（Bowden cable）5,6が取付けられ、各ボーデンケ
ーブル5,6はピストンを有するシリンダからなる油圧位
置決め駆動装置７まで延びてこれに固定されている。個
別のボーデンケーブルの動作を検知するセンサ８が位置
決め駆動装置７に連携している。

プログラムをするために手をグリップハンド１内に挿入
する。この目的のためにグリップハンド１の各部材は中
空になっている。手の親指を動かすと、例えば親指先端
部材２の動きはボーデンケーブル5,6と連携されたセン
サ８に伝達され、その信号が記記録される。グリップハ
ンドの作動時は、これらの信号はボーデンケーブル5,6
と連携する位置決め駆動装置７を制御し、例えば指先端
部材２は前にグリップハンドにより実行され今はプログ
ラムされた動作を実行する。総ての位置決め駆動装置７
及びセンサ８はハンド後部部材９に配設される。

ランダムマニピュレーターのアームの端部は符号10で示
されており、このアーム端部10に、以下その構造を説明
するプログラム手段11が連結されている。アーム端部10
から離れた側のプログラム手段11の端部には結合部材27
が具備され、該結合部材27により前記プログラム手段11
の端部がハンド後部部材９に連結できるようになってい
る。プログラム手段11に平行してアーム端部10に固定さ
れた剛性連結部12が形成されている。アーム端部10とは
離れた側のその端部において連結部12は結合部材13を介
して結合部材14に連結され、これが次に結合部材15を介
してハンド後部部材９に連結されている。

プログラムの目的のために、結合部材15は解放され、そ
して好ましくは結合部材13を外すことにより結合部材14
を取外し、ハンド後部部材９と連結部12とが連結されて
いない状態とする。しかし、ハンド後部部材９は結合部
材27を介してプログラム手段11に連結されている。人間
の手16がグリップハンド１内に挿入されると、その動作
は結合部材27を介してプログラム手段11に転送される。
したがって、前述の通りグリップハンド１の各部材がプ
ログラム可能であるだけでなく、グリップハンド１がア
ーム端部10に連結されているマニピュレーターもプログ
ラム可能となる。マニピュレーターのプログラミングは
プログラム手段11により行なわれる。

プログラミングが完了すると、結合部材14が再び挿入さ
れ、ハンド後部部材９が結合部材13,15を介して連結部1
2、したがってアーム端部10に堅く連結される。プログ
ラム手段11のセンサにより発せられた信号は記録された
制御信号として変換され、マニピュレーターの位置決め
駆動装置を制御する。したがって、あらかじめ人間の手
16によりアーム端部10の動作が与えられる。グリップハ
ンドの指先端部材の制御は、プログラミングの間に発せ
られたセンサ８のあらかじめ記録された信号の関数とし
て位置決め駆動装置７により行なわれる。

アーム端部10とプログラム手段11の間の連結は好ましく
は脱着可能であり、そのために結合部材17が用いられ
る。結合部材27はプログラミング工程の終りで、結合部
材14の挿入に先立ち解放され、グリップハンド１が取外
される。プログラム手段11は結合部材17を外すことによ
りアーム端部10から取外すことができ、別のマニピュレ
ーターをプログラムするのに用いられる。前記の通り、
グリップハンド１は次に結合部材13,15及び結合部材14
を介して連結部12に連結される。

第１図では、オーストリア国特許第350503号にプログラ
ムグリップとして記載されているようなプログラム手段
11が使用されている。このプログラムグリップ11はアー
ム端部10に固定連結された内側部材18を有している。内
側部材18は結合部材27に固定連結されたスリーブ19に包
囲されている。スリーブ19と内側部材18との間には板ば
ね21,21′,26が設けられている。各板ばねは一端部が内
側部材18に配設され、他端部はスリーブ19に固定連結さ
れた支持部材に係合するボールを有している。２個のセ
ンサが各板ばねに連携される。プログラム手段11の座標
中心は符号20で示されている。Ｘ軸方向のプログラミン
グについて以下説明する。

２個の板ばね21,21′が内側部材18に連結され、これら
板ばね21,21′は座標中心20の各側部においてＸ軸方向
に対し直角方向に配設されている。両方の板ばね21,2
1′のボールは各側部でスリーブ19に連結された支持部
材22,22′及び23,23′により包囲されている。板ばね21
の両側にはセンサ24,24′が配設され、板ばね21′の両
側にはセンサ25,25′が配設されている。Ｘ方向の動作
が実行されると、板ばね21,21′が曲がり、センサ24,25
はお互いには同じ大きさの信号であるが、センサ24′,2
5′の逆方向の同じ大きさの信号とは異なる信号を発す
る。

しかし、人間の手16がＺ軸回りにdz量だけ回転運動する
と、センサ24,25′は同じ大きさの信号を発し、この信
号はセンサ24′,25の同じ大きさの信号とは異なる。上
記のＸ軸方向及びdzの動作の場合は、Ｙ軸方向の動作を
検知する板ばね26には何の影響もない。プログラム手段
の他の構成及び作用は前記のオーストリア国特許第3655
03号から理解できる。

第１図に示したプログラム手段11は、内側部材18とスリ
ーブ19の間の電気的並列結合に対してセンサが比較可能
な方法で配置されているタイプのものであり、各ケース
において一対のセンサが動作の方向と連携し、この一対
のセンサのみがこれと連携する動作方向の動作が実行さ
れたときに、信号を発するようになっている。第２図に
概略的に示したプログラム手段11′はこれとは異なって
いる。この実施例ではセンサと連携する第１板ばね28の
一側がアーム端部10に連結され他側が連結部材に連結さ
れている。この連結部材の延長には、センサと連携する
第２板ばね29が設けられ、この板ばね29の平面は板ばね
28の平面と直角になっている。この板ばね29はさらに連
結部材を介して板ばね30と連結され、この板ばね30の平
面は板ばね28,29の平面と直角になっている。この板ば
ね30は次に結合部材27と連結されている。プログラム手
段11′において手16の動作が結合部材27を介して開始さ
れると、板ばね28,29,30と連携するセンサが信号を発
し、これら信号は動作方向で互いに重畳される。例えば
Ｚ軸回りの動きの場合には板ばね28,30が曲がり、これ
に対応するセンサが信号を発し、この信号は引続きその
相互作用を断つ必要がある。

プログラム手段11には押ボタンスイッチ31が設けられ、
この押ボタンスイッチ31はデッドスイッチとして働き、
プログラム中にプログラムする者の他方の手の１本の指
で操作される。プログラム中にもしもマニピュレーター
の誤動作が生ずると、押ボタンスイッチ31の解放によ
り、マニピュレーターの総ての駆動は即停止される。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに垂直方向の３軸方向にそって移動可
   能でありかつ回転運動が可能なロボットアームに装着さ
   れ、以下の構成からなるマニピュレーターのためのグリ
   ップハンド、 人間の手に模した複数の中空部材及びハンド後部部材で
   あって、両部材は関節式に相互連結されている人間の手
   を受け入れ可能な中空部材及びこの中空部材を支持する
   ハンド後部部材、 複数の中空部材のそれぞれと協働して設けられたセンサ
   であって、グリップハンドの動作をプログラムする時に
   は、グリップハンド内に挿入された人間の手により誘導
   された中空部材のそれぞれの動きを検知するセンサ、 複数の中空部材のそれぞれと協働する位置決め駆動装置
   であって、グリップハンドを駆動するときには、前記セ
   ンサによって生成された信号に基づいて中空部材の実行
   プログラムを決定し複数の中空部材を駆動制御する位置
   決め駆動装置、 ロボットアームの運動のマスタプログラムをプログラム
   するために前記アームに配置され前記センサを内蔵した
   プログラム手段であって、一端が前記グリップハンドの
   ハンド後部部材に結合されたプログラム手段、 前記ロボットアームに前記ハンド後部部材を着脱可能に
   結合する結合部材であって、ロボットアームの運動プロ
   グラムを取り込むためにグリップハンドに人間の手が挿
   入されてマスタプログラムをプログラミングする時には
   ハンド後部部材から切り離される結合部材。
2. 【請求項２】前記アーム（10）に、プログラム手段（1
   1,11′）及びそれに平行に剛性連結部（12）が設けら
   れ、アーム（10）とは離れた側の該連結部（12）の端部
   には第１結合部材（15）を有し、アーム（10）とは離れ
   た側のプログラム手段（11,11′）の端部はアーム（1
   0）に面するグリップハンド（１）の最終部材（９）に
   連結され、該最終部材（９）は前記第１結合部材（15）
   を介して前記剛性連結部（12）に着脱可能に連結される
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のグリップハ
   ンド。
3. 【請求項３】アーム（10）とは離れた側のプログラム手
   段（11,11′）の端部に第２結合部材（27）を有し、こ
   れによりプログラム手段（11,11′）が前記最終部材
   （９）に着脱可能に連結されることを特徴とする請求の
   範囲第２項に記載のグリップハンド。
4. 【請求項４】プログラム手段（11,11′）が着脱可能に
   アーム（10）に連結されることを特徴とする請求の範囲
   第２項または第３項に記載のグリップハンド。
5. 【請求項５】アーム（10）の各動作方向のためのプログ
   ラム手段（11,11′）が少なくとも１個のセンサ（例え
   ば24,24′,25,25′）を有していることを特徴とする請
   求の範囲第２項乃至第４項のいずれか１項に記載のグリ
   ップハンド。
6. 【請求項６】連結部（12）に、第３結合部材（13）を介
   して連結部（12）に連結され第１結合部材15を支持する
   三角形状の結合部材（14）が支持されることを特徴とす
   る請求の範囲第４項に記載のグリップハンド。
7. 【請求項７】前記結合部材（13,15,27）がねじ結合部材
   であることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第６項の
   いずれか１項に記載のグリップハンド。
8. 【請求項８】前記最終部材（９）がハンド後部部材であ
   ることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第７項のいず
   れか１項に記載のグリップハンド。
9. 【請求項９】前記プログラム手段（11）が、アーム（1
   0）に堅く連結可能な内側部（18）と該内側部（18）を
   包んで係合するスリーブ（19）とを有し、該スリーブ
   （19）は前記最終部材（９）に連結可能であり、センサ
   （例えば24,24′,25,25′）が内側部（18）とスリーブ
   （19）の間に配置されていることを特徴とする請求の範
   囲第２項乃至第８項のいずれか１項に記載のグリップハ
   ンド。
10. 【請求項１０】押ボタンスイッチ（31）がプログラム手
    段（11,11′）に配置されていることを特徴とする請求
    の範囲第２項乃至第９項のいずれか１項に記載のグリッ
    プハンド。