JPH07205059A - マニピュレータの作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 迅速且つ、容易にマニピュレータアームの操
作を行うことができるマニピュレータの作動装置を得
る。 【構成】 マスターアーム２０の操作に対応するスレー
ブアーム１０の作動比率を作動比率調整手段によって可
変させるように構成している。これにより、作業者がマ
スターアーム２０を操作してスレーブアーム１０を作動
させる際に作動比率を変えることにより、マスタースレ
ーブ式のマニピュレータ装置の操作の容易さおよびスレ
ーブアーム１０の大きい作動時における作動速度を維持
しつつ、容易な操作でスレーブアーム１０の微細な作動
を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マスターアームの操作
に応じてスレーブアームが作動するように構成されたマ
ニピュレータ装置に関し、さらにはマスターアームに対
するスレーブアームの作動量を可変することのできるマ
ニピュレータの作動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マニピュレータ装置におけるマニピュレ
ータアームの操作方式としては、マニピュレータ装置を
実際に作業を行うマニピュレータスレーブアーム（以下
「スレーブアーム」と称する）と、このスレーブアーム
に作動を指示すべく操作することによりアーム操作に対
応する指示信号をスレーブアームに送信するマニピュレ
ータマスターアーム（以下「マスターアーム」と称す
る）とから構成し、スレーブアームがマスターアームの
操作に対応して作動するように構成されているマスター
スレーブ式がある。また、他の操作方式としては、ジョ
イスティックを用いた操作装置によって実際に作業を行
うマニピュレータアームを作動させるように構成したジ
ョイスティック式がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マスタ
ースレーブ式の操作方式は、作業者の動きが直接伝わる
ためマニピュレータアーム全体の動きは行い易いが、例
えばスレーブアームを数ミリ単位で動かすような細かい
作動は行いずらいという問題があった。また、ジョイス
ティック式の操作方式は、マスタースレーブ式の操作方
式とは逆にマニピュレータアームの細かい作動は行い易
いが、全体の大きい動きは行いずらいという問題があっ
た。そこで、上記２種類の操作方式とは別に、マスター
スレーブ式とジョイスティック式を併せて設けることに
より、マニピュレータアーム全体の大きな動きはマスタ
ーアームからの操作によって行い、細かい作動はジョイ
スティックの操作によって行うように構成したものがあ
る。しかしながら、この場合でも速く大きなアームの作
動と、遅く細かいアームの作動を行う場合とで操作装置
を持ち換える必要があり、これらの作動を一連の作業の
中で行う場合に操作性が低下するという問題があった。

【０００４】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、迅速且つ、容易にマニピュレータアームの
操作を行うことができるマニピュレータの作動装置を提
供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明のマニピュレータの作動装置で
は、作業者が操作するマスタアームの操作に対応する作
動を行うスレーブアームを設け、マスターアームの操作
に対応するスレーブアームの作動比率を作動比率調整手
段によって可変させるように構成している。このような
マニピュレータの作動装置によれば、作業者がマスター
アームを操作してスレーブアームを作動させる際に、作
動比率調整手段によってマスターアームの操作に対応す
るスレーブアームの作動比率を変えることができる。

【０００６】また、上記の目的を達成するために、上記
のマニピュレータ作動装置に加え、マスターアームの操
作に拘らずスレーブアームの作動を停止させる制御、お
よびマスターアームの操作に対応してスレーブアームの
作動を行う制御が可能なスレーブアーム作動制御手段を
設けるように構成してもよい。このようなマニピュレー
タの作動装置によれば、スレーブアームの作動範囲に対
するマスターアームの操作範囲を任意に変更することが
できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら説明する。まず、図２を参照しながら本
発明に係るマニピュレータの作動装置を設けたマニピュ
レータ装置について説明する。このマニピュレータ装置
は、実際に作業を行うマニピュレータスレーブアーム
（以下「スレーブアーム」と称する）１０と、マニピュ
レータマスターアーム（以下「マスターアーム」と称す
る）２０と、コントローラ３０と、ターミナル４０とか
ら構成されている。

【０００８】マスターアーム２０は、スレーブアーム１
０に作動を指示すべく作業者が操作することによりアー
ム操作に対応する指示信号をコントローラ３０に送信す
るものである。このマスターアーム２０は、基台２１
と、この基台２１に対して旋回自在に設けられた枢支部
材２２と、この枢支部材２２に揺動自在に設けられた第
１アーム部材２３と、この第１アーム部材２３に対して
揺動自在に設けられた第２アーム部材２４と、この第２
アーム部材２４の先端部に揺動自在に設けられた把持部
材２５とから構成されている。これらの各部材における
枢支部（関節部）にはポテンショメータ（図示せず）が
設けられており、各ポテンショメータが検出した検出値
をコントローラ３０に送信することにより、コントロー
ラ３０は作業者が操作したマスターアーム２０の作動状
態を検出する。

【０００９】コントローラ３０によって検出されたマス
ターアーム２０の作動状態は、駆動信号としてスレーブ
アーム１０に送信される。スレーブアーム１０は、マス
ターアーム２０と同様に、基台１１、枢支部材１２、第
１アーム部材１３、第２アーム部材１４によって構成さ
れている。そして、第２アーム部材１４の先端部には開
閉自在に構成されたハンド１５が設けられている。これ
らの各部材における枢支部（関節部）には駆動用モータ
（図示せず）が設けられており、コントローラ３０から
送信された駆動信号に基づいて各関節部の駆動用モータ
が作動することにより、作業者の所望するマニピュレー
タ作動を行うことができる。

【００１０】コントローラ３０には、作動比率調整手段
３１およびスレーブアーム作動制御手段３２が設けられ
ている。作動比率調整手段３１は、マスターアーム２０
の操作に対応するスレーブアーム１０の作動比率を可変
させるものであり、コントローラ３０に接続されるター
ミナル４０によって作動比率を通常モードと微速モード
の２つのモードに設定できるように構成されている。ま
た、スレーブアーム作動制御手段３２は、マスターアー
ム２０の操作に拘らずスレーブアーム１０の作動を停止
させる制御、およびマスターアーム２０の操作に対応し
てスレーブアーム１０の作動を行わせる制御が可能に構
成されている。このスレーブアーム作動制御手段３２の
制御の切り換えは、マスターアーム２０の把持部材２５
に設けられたスレーブアーム作動制御スイッチ２６の操
作によって行われる。ここで、スレーブアーム作動制御
スイッチ２６が停止操作されるとスレーブアーム作動制
御手段３２はスレーブアーム１０の作動を停止させる制
御を行い、スレーブアーム作動制御スイッチ２６が作動
操作されるとスレーブアーム作動制御手段３２はスレー
ブアーム１０を作動させる制御を行う。

【００１１】上記のように構成されたマニピュレータ装
置における作動を、スレーブアーム１０における基台１
１に対する枢支部材１２の旋回作動を例にとって、図１
を参照しながら説明する。まず図１（Ａ）を参照しなが
らマスターアーム２０の操作に対するスレーブアーム１
０の作動比率が１：１である通常モードにおける作動に
ついて説明する。まず、実線で示すようにマスターアー
ム２０が左端に旋回している状態においては、スレーブ
アーム１０も実線で示すように左端の旋回位置に位置す
ることとなる。そして、マスターアーム２０を一点鎖線
で示すように右端まで旋回させると、スレーブアーム１
０も右端まで旋回作動を行う。この場合、スレーブアー
ム１０およびマスターアーム２０の旋回角は共に同一の
旋回角θである。これにより、スレーブアーム１０の大
きい作動を迅速に行うことができる。

【００１２】次に、図１（Ｂ）を参照しながらマスター
アーム２０の操作に対するスレーブアーム１０の作動比
率が１：０．１である微速モードにおける作動について
説明する。この作動は、マスターアーム１０を旋回角θ
だけ旋回させてもスレーブアーム１０の旋回角は旋回角
θの１／１０であるθ１となる。すなわち、マスターア
ーム２０を９０゜旋回させるとスレーブアーム１０は９
゜旋回することとなる。これにより、微細なスレーブア
ーム１０の作動であっても容易な操作で確実に行うこと
ができる。

【００１３】この微速モードにおいて９゜以上のスレー
ブアーム１０の旋回作動を行う場合には、まずスレーブ
アーム作動制御スイッチ２６を作動操作することにより
スレーブアーム作動制御手段３２によってスレーブアー
ム１０を作動させる制御を行う。そして、マスターアー
ム２０を９０゜旋回させた状態でスレーブアーム作動制
御スイッチ２６を停止操作することによりスレーブアー
ム作動制御手段３２によってスレーブアーム１０の作動
を停止させる制御を行い、マスターアーム２０を再度実
線で示す左端まで旋回させる（元のマスターアームの位
置まで戻す）。この時、スレーブアーム１０は、９゜の
旋回角を維持する。次に、再度スレーブアーム作動制御
スイッチ２６を作動操作することにより、スレーブアー
ム作動制御手段３２によってスレーブアーム１０を作動
させる制御を行う。そして、再度マスターアーム２０を
右旋回させると、スレーブアーム１０は旋回角９゜の位
置から旋回作動を行うため、９゜以上の旋回作動を行う
ことができる。したがって、上記の操作を１０回行え
ば、微速モードによる９０゜のスレーブアーム１０の旋
回作動が可能となる。

【００１４】尚、上記の実施例においては、作動比率調
整手段３１による作動比率を通常モードと微速モードの
２つのモードとしているが本発明はこれに限られるもの
ではなく、ターミナル４０によって任意の比率に設定で
きるように構成してもよい。したがって、上記のように
スレーブアーム１０の作動比率を小さくするのみなら
ず、作動比率を大きくした増速モードとしてもよい。さ
らに、上記の実施例においては、マスターアーム２０と
スレーブアーム１０の旋回角度を同一の角度θとしてい
る場合について説明したが、この角度は必ずしも同一に
する必要がないのはもちろんである。

【００１５】上記の実施例においては、スレーブアーム
１０の作動をコントローラ３０からの作動信号によって
作動するモータによって行う場合について説明したが、
本発明はこれに限られるものではなく、油圧モータ等他
の駆動手段によってスレーブアーム１０を作動させるマ
ニピュレータ装置においても用いることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、本発明のマニピュレータ
の作動装置では、マスターアームの操作に対応するスレ
ーブアームの作動比率を作動比率調整手段によって可変
させるように構成している。これにより、作業者がマス
ターアームを操作してスレーブアームを作動させる際に
作動比率を変えることにより、マスタースレーブ式のマ
ニピュレータ装置の操作の容易さおよびスレーブアーム
の大きい作動時における迅速な作動を行える速度を維持
しつつ、容易な操作でスレーブアームの微細な作動を行
うこともできる。

【００１７】また、スレーブアーム作動制御手段を加え
て設けるように構成した場合には、スレーブアームの作
動を停止させた状態でマスターアームを動かすことによ
りスレーブアームの作動範囲に対するマスターアームの
操作範囲を任意に変更することができる。このため、マ
スターアームの操作に対するスレーブアームの作動率を
１以下に設定した場合等においてもスレーブアーム作動
制御手段によってスレーブアームの作動を停止させた上
でマスターアームを複数回動かすことにより、スレーブ
アームが作動可能な全範囲の作動を容易に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマニピュレータの作動装置を備え
たマスターアームおよびスレーブアームの上面図であ
る。

【図２】上記マニピュレータの作動装置の模式図であ
る。

【符号の説明】

１０ スレーブアーム １５ ハンド ２０ マスターアーム ２６ スレーブアーム作動制御スイッチ ３０ コントローラ ４０ ターミナル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業者が操作するマスタアームと、 このマスターアームの操作に対応する作動を行うスレー
   ブアームと、 前記マスターアームの操作に対応する前記スレーブアー
   ムの作動比率を可変させる作動比率調整手段とからなる
   ことを特徴とするマニピュレータの作動装置。
2. 【請求項２】 作業者が操作するマスターアームと、 このマスターアームの操作に対応する作動を行うスレー
   ブアームと、 前記マスターアームの操作に拘らず前記スレーブアーム
   の作動を停止させる制御、および前記マスターアームの
   操作に対応して前記スレーブアームの作動を行わせる制
   御が可能なスレーブアーム作動制御手段と、 前記マスターアームの操作に対応する前記スレーブアー
   ムの作動比率を可変させる作動比率調整手段とからなる
   ことを特徴とするマニピュレータの作動装置。