JPH07276265A - マニピュレータ操作装置 - Google Patents
マニピュレータ操作装置Info
- Publication number
- JPH07276265A JPH07276265A JP9824794A JP9824794A JPH07276265A JP H07276265 A JPH07276265 A JP H07276265A JP 9824794 A JP9824794 A JP 9824794A JP 9824794 A JP9824794 A JP 9824794A JP H07276265 A JPH07276265 A JP H07276265A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manipulator
- elbow
- axis
- operator
- posture
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
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Abstract
(57)【要約】
【目的】操作者の肘の位置を検出して操作指令に活用す
ることにより、操作性および作業性を損なわずに、スレ
ーブマニピュレータの冗長性を有効に利用することがで
きるようにする。 【構成】グリップを操作する操作者の肘に取り付けられ
操作者の肘の位置の情報を出力する肘位置検出装置と、
マスタマニピュレータからの位置と姿勢の情報をスレー
ブマニピュレータの先端の位置と姿勢の操作指令とする
とともに、前記肘位置検出装置からの操作者の肘の位置
の情報をスレーブマニピュレータの肘の位置の操作指令
とする指令発生器とを備える。
ることにより、操作性および作業性を損なわずに、スレ
ーブマニピュレータの冗長性を有効に利用することがで
きるようにする。 【構成】グリップを操作する操作者の肘に取り付けられ
操作者の肘の位置の情報を出力する肘位置検出装置と、
マスタマニピュレータからの位置と姿勢の情報をスレー
ブマニピュレータの先端の位置と姿勢の操作指令とする
とともに、前記肘位置検出装置からの操作者の肘の位置
の情報をスレーブマニピュレータの肘の位置の操作指令
とする指令発生器とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマスタ・スレーブ用マニ
ピュレータの位置および姿勢の操作装置において、特に
冗長自由度を有するマニピュレータの操作に適した操作
装置に関する。
ピュレータの位置および姿勢の操作装置において、特に
冗長自由度を有するマニピュレータの操作に適した操作
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マスタ・スレーブマニピュレータは、操
縦者が操作するマスタマニピュレータと、このマスタマ
ニピュレータの操作に基づいて、実際に作業を行なうス
レーブマニピュレータとから構成される。３次元空間に
おいて、スレーブマニピュレータが、物体の位置と姿勢
を任意に操作するためには、位置を決めるための３自由
度と、姿勢を決めるための３自由度の最低６自由度が必
要である。マスタマニピュレータを用いて、このスレー
ブマニピュレータの位置と姿勢を操作する場合、マスタ
マニピュレータの自由度の数は、スレーブマニピュレー
タと同様６自由度が必要となる。ところで、マニピュレ
ータが、必要な自由度よりも多い自由度を持つとき、そ
の自由度を冗長自由度とよび、このような自由度の多い
構成を冗長性があるという。冗長性がある場合、マニピ
ュレータの先端の位置と、先端の姿勢を固定したまま
で、マニピュレータの姿勢を変えることができ、障害物
の回避などの操作が可能となる。人間の腕も肩関節３自
由度、肘関節２自由度、手首関節２自由度の合計７自由
度と冗長性があり、手先の位置と手先の姿勢を固定した
ままで、肘を旋回することにより腕の姿勢を変えること
ができる。スレーブマニピュレータに障害物回避をさせ
たり、より複雑な作業をさせる場合、人間の腕のよう
に、冗長自由度を持った７自由度のマニピュレータが必
要になる。ところが、マスタマニピュレータをスレーブ
マニピュレータと同じ７自由度の構成にすると、マスタ
マニピュレータの操作部の位置と姿勢を決めただけで
は、マスタマニピュレータの姿勢が決まらない。このた
めスレーブマニピュレータが、冗長自由度を持った７自
由度の構成の場合、一般に、マスタマニピュレータは、
７自由度の構成として操作者の腕に沿わせるか、６自由
度の構成としてスレーブの残りの１自由度は、マスタに
付けたスイッチなどにより操作することになる。
縦者が操作するマスタマニピュレータと、このマスタマ
ニピュレータの操作に基づいて、実際に作業を行なうス
レーブマニピュレータとから構成される。３次元空間に
おいて、スレーブマニピュレータが、物体の位置と姿勢
を任意に操作するためには、位置を決めるための３自由
度と、姿勢を決めるための３自由度の最低６自由度が必
要である。マスタマニピュレータを用いて、このスレー
ブマニピュレータの位置と姿勢を操作する場合、マスタ
マニピュレータの自由度の数は、スレーブマニピュレー
タと同様６自由度が必要となる。ところで、マニピュレ
ータが、必要な自由度よりも多い自由度を持つとき、そ
の自由度を冗長自由度とよび、このような自由度の多い
構成を冗長性があるという。冗長性がある場合、マニピ
ュレータの先端の位置と、先端の姿勢を固定したまま
で、マニピュレータの姿勢を変えることができ、障害物
の回避などの操作が可能となる。人間の腕も肩関節３自
由度、肘関節２自由度、手首関節２自由度の合計７自由
度と冗長性があり、手先の位置と手先の姿勢を固定した
ままで、肘を旋回することにより腕の姿勢を変えること
ができる。スレーブマニピュレータに障害物回避をさせ
たり、より複雑な作業をさせる場合、人間の腕のよう
に、冗長自由度を持った７自由度のマニピュレータが必
要になる。ところが、マスタマニピュレータをスレーブ
マニピュレータと同じ７自由度の構成にすると、マスタ
マニピュレータの操作部の位置と姿勢を決めただけで
は、マスタマニピュレータの姿勢が決まらない。このた
めスレーブマニピュレータが、冗長自由度を持った７自
由度の構成の場合、一般に、マスタマニピュレータは、
７自由度の構成として操作者の腕に沿わせるか、６自由
度の構成としてスレーブの残りの１自由度は、マスタに
付けたスイッチなどにより操作することになる。
【０００３】肘角スイッチ操作型の６自由度多関節型マ
スタマニピュレータの従来例について、図３を参照しな
がら説明する。マスタマニピュレータ３００には、基台
３０１と、この基台３０１上の第１中空円筒部材３０２
と、第１中空円筒部材側面から伸びる第１リンク部材３
０７が備えられている。第１中空円筒部材３０２は、基
台３０１に対してＪ１軸回り（図３中のｚ軸回り）に、
第１リンク部材３０７は、第１中空円筒部材３０２に対
して、Ｊ２軸回り（図３中のｙ軸回り）に回転するよう
になっている。第１中空円筒部材３０２内には、Ｊ１
軸、Ｊ２軸各方向に（図示していない）ポテンショメー
タが取り付けられており、Ｊ１軸、Ｊ２軸の回転角を検
出するようになっている。第１リンク部材３０７には第
２リンク部材３０８が連結されており、第１リンク部材
３０７と第２リンク部材３０８の連結部には、第２中空
円筒部材３０３が取り付けられている。第２リンク部材
３０８は、第１リンク部材３０７に対して、Ｊ３軸回り
（図３中のｙ軸回り）に回転するようになっている。第
２中空円筒部材３０３内には、Ｊ３軸方向に（図示して
いない）ポテンショメータが取り付けられており、Ｊ３
軸の回転角を検出するようになっている。第２リンク部
材３０８には、第１Ｌ字部材３０９が連結されており、
第２リンク部材３０８と第１Ｌ字部材３０９の連結部に
は、第３中空円筒部材３０４が取り付けられている。第
１Ｌ字部材３０９は、第２リンク部材３０８に対して、
Ｊ４軸回り（図３中のｙ軸回り）に回転するようになっ
ている。第３中空円筒部材３０４内には、Ｊ４軸方向に
（図示していない）ポテンショメータが取り付けられて
おり、Ｊ４軸の回転角を検出するようになっている。第
１Ｌ字部材３０９には、第２Ｌ字部材３１０が連結され
ており、第１Ｌ字部材３０９と第２Ｌ字部材３１０の連
結部には、第４中空円筒部材３０５が取り付けられてい
る。第２Ｌ字部材３１０は、第１Ｌ字部材３０９に対し
て、Ｊ５軸回り（図３中のｚ軸回り）に回転するように
なっている。第２Ｌ字部材３１０には、グリップ３０６
が取り付けられており、第２Ｌ字部材３１０に対して、
Ｊ６軸回り（図３中のｙ軸回り）に回転するようになっ
ている。グリップ３０６内には、Ｊ６軸方向に（図示し
ていない）ポテンショメータが取り付けられており、Ｊ
６軸の回転角を検出するようになっている。第１リンク
部材３０７には、バランサー３１３が連結されており、
Ｊ２軸に対して平衡を保つようになっている。また、第
２リンク部材３０８には、補助リンク部材３１１を介し
て、バランサー３１２が連結されており、Ｊ３軸に対し
て平衡を保つようになっている。グリップ３０６には、
スイッチ３１４、３１５が付いている。
スタマニピュレータの従来例について、図３を参照しな
がら説明する。マスタマニピュレータ３００には、基台
３０１と、この基台３０１上の第１中空円筒部材３０２
と、第１中空円筒部材側面から伸びる第１リンク部材３
０７が備えられている。第１中空円筒部材３０２は、基
台３０１に対してＪ１軸回り（図３中のｚ軸回り）に、
第１リンク部材３０７は、第１中空円筒部材３０２に対
して、Ｊ２軸回り（図３中のｙ軸回り）に回転するよう
になっている。第１中空円筒部材３０２内には、Ｊ１
軸、Ｊ２軸各方向に（図示していない）ポテンショメー
タが取り付けられており、Ｊ１軸、Ｊ２軸の回転角を検
出するようになっている。第１リンク部材３０７には第
２リンク部材３０８が連結されており、第１リンク部材
３０７と第２リンク部材３０８の連結部には、第２中空
円筒部材３０３が取り付けられている。第２リンク部材
３０８は、第１リンク部材３０７に対して、Ｊ３軸回り
（図３中のｙ軸回り）に回転するようになっている。第
２中空円筒部材３０３内には、Ｊ３軸方向に（図示して
いない）ポテンショメータが取り付けられており、Ｊ３
軸の回転角を検出するようになっている。第２リンク部
材３０８には、第１Ｌ字部材３０９が連結されており、
第２リンク部材３０８と第１Ｌ字部材３０９の連結部に
は、第３中空円筒部材３０４が取り付けられている。第
１Ｌ字部材３０９は、第２リンク部材３０８に対して、
Ｊ４軸回り（図３中のｙ軸回り）に回転するようになっ
ている。第３中空円筒部材３０４内には、Ｊ４軸方向に
（図示していない）ポテンショメータが取り付けられて
おり、Ｊ４軸の回転角を検出するようになっている。第
１Ｌ字部材３０９には、第２Ｌ字部材３１０が連結され
ており、第１Ｌ字部材３０９と第２Ｌ字部材３１０の連
結部には、第４中空円筒部材３０５が取り付けられてい
る。第２Ｌ字部材３１０は、第１Ｌ字部材３０９に対し
て、Ｊ５軸回り（図３中のｚ軸回り）に回転するように
なっている。第２Ｌ字部材３１０には、グリップ３０６
が取り付けられており、第２Ｌ字部材３１０に対して、
Ｊ６軸回り（図３中のｙ軸回り）に回転するようになっ
ている。グリップ３０６内には、Ｊ６軸方向に（図示し
ていない）ポテンショメータが取り付けられており、Ｊ
６軸の回転角を検出するようになっている。第１リンク
部材３０７には、バランサー３１３が連結されており、
Ｊ２軸に対して平衡を保つようになっている。また、第
２リンク部材３０８には、補助リンク部材３１１を介し
て、バランサー３１２が連結されており、Ｊ３軸に対し
て平衡を保つようになっている。グリップ３０６には、
スイッチ３１４、３１５が付いている。
【０００４】以上のように構成された多関節型マスタマ
ニピュレータ３００は、操縦者がグリップ３０６を操作
すると、操作位置によりＪ１軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸が駆動
し、また、操作姿勢によりＪ４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸が駆
動する。各軸の回転角をポテンショメータにより検出
し、その検出信号をスレーブマニピュレータの位置と姿
勢の操作指令とすることにより、スレーブマニピュレー
タを駆動する。また、スイッチ３１４によりスレーブマ
ニピュレータの肘の位置を現在の位置より上げ、スイッ
チ３１５によりスレーブマニピュレータの肘の位置を現
在の位置より下げるように駆動する。
ニピュレータ３００は、操縦者がグリップ３０６を操作
すると、操作位置によりＪ１軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸が駆動
し、また、操作姿勢によりＪ４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸が駆
動する。各軸の回転角をポテンショメータにより検出
し、その検出信号をスレーブマニピュレータの位置と姿
勢の操作指令とすることにより、スレーブマニピュレー
タを駆動する。また、スイッチ３１４によりスレーブマ
ニピュレータの肘の位置を現在の位置より上げ、スイッ
チ３１５によりスレーブマニピュレータの肘の位置を現
在の位置より下げるように駆動する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
マスタマニピュレータに取り付けられたスイッチによ
り、スレーブマニピュレータの肘の位置を操作しようと
した場合、マスタマニピュレータの操作と肘の上げ下げ
を同時に且つスムーズに行なうには、操作者の精神的な
負荷となるため、スレーブマニピュレータに冗長性があ
るにもかかわらず、通常は肘の位置を固定して作業を行
ない、障害物等がある場合は肘の位置を変えてから作業
を再開するというように、操作性および作業性が非常に
悪く、スレーブマニピュレータの冗長性も有効に利用で
きない。また、マスタマニピュレータに取り付けられ
た、スレーブマニピュレータのハンドの開閉スイッチ等
の他のスイッチと併用しなければならない場合、操作が
複雑になる。一方、７自由度の構成のマスタマニピュレ
ータを用いる場合、マスタマニピュレータの先端の位置
と姿勢を操作しただけでは、マスタマニピュレータの姿
勢が一意に決まらず、マスタマニピュレータを操作者の
腕に沿わせるなどして、固定しなければならないため、
操作者の違和感となる。また、マスタマニピュレータを
操作者の腕に沿わせて用いる場合、マスタマニピュレー
タのサイズが、操作者の腕のサイズに合わない場合、操
作性が悪くなるという問題があった。
マスタマニピュレータに取り付けられたスイッチによ
り、スレーブマニピュレータの肘の位置を操作しようと
した場合、マスタマニピュレータの操作と肘の上げ下げ
を同時に且つスムーズに行なうには、操作者の精神的な
負荷となるため、スレーブマニピュレータに冗長性があ
るにもかかわらず、通常は肘の位置を固定して作業を行
ない、障害物等がある場合は肘の位置を変えてから作業
を再開するというように、操作性および作業性が非常に
悪く、スレーブマニピュレータの冗長性も有効に利用で
きない。また、マスタマニピュレータに取り付けられ
た、スレーブマニピュレータのハンドの開閉スイッチ等
の他のスイッチと併用しなければならない場合、操作が
複雑になる。一方、７自由度の構成のマスタマニピュレ
ータを用いる場合、マスタマニピュレータの先端の位置
と姿勢を操作しただけでは、マスタマニピュレータの姿
勢が一意に決まらず、マスタマニピュレータを操作者の
腕に沿わせるなどして、固定しなければならないため、
操作者の違和感となる。また、マスタマニピュレータを
操作者の腕に沿わせて用いる場合、マスタマニピュレー
タのサイズが、操作者の腕のサイズに合わない場合、操
作性が悪くなるという問題があった。
【０００６】この発明の課題は、こうした従来の技術が
持つ問題点を解消するためになされたものであり、操作
者の精神的な負荷や違和感を伴わず、操作者の体のサイ
ズに汎用で、操作性および作業性を損なわずに、スレー
ブマニピュレータの冗長性を有効に利用することができ
るマスタマニピュレータの提供を目的とするものであ
る。
持つ問題点を解消するためになされたものであり、操作
者の精神的な負荷や違和感を伴わず、操作者の体のサイ
ズに汎用で、操作性および作業性を損なわずに、スレー
ブマニピュレータの冗長性を有効に利用することができ
るマスタマニピュレータの提供を目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、操作用グリップと、前記グリップの位置
と姿勢に基づいて、前記グリップの位置と姿勢の情報を
出力するマスタマニピュレータと、前記グリップを操作
する操作者の肘に取り付けられ操作者の肘の位置の情報
を出力する肘位置検出装置と、前記マスタマニピュレー
タからの位置と姿勢の情報をスレーブマニピュレータの
先端の位置と姿勢の操作指令とするとともに、前記肘位
置検出装置からの操作者の肘の位置の情報をスレーブマ
ニピュレータの肘の位置の操作指令とする指令発生器
と、を備えたことを特徴とするものである。
め、本発明は、操作用グリップと、前記グリップの位置
と姿勢に基づいて、前記グリップの位置と姿勢の情報を
出力するマスタマニピュレータと、前記グリップを操作
する操作者の肘に取り付けられ操作者の肘の位置の情報
を出力する肘位置検出装置と、前記マスタマニピュレー
タからの位置と姿勢の情報をスレーブマニピュレータの
先端の位置と姿勢の操作指令とするとともに、前記肘位
置検出装置からの操作者の肘の位置の情報をスレーブマ
ニピュレータの肘の位置の操作指令とする指令発生器
と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】上記手段により、操作者の体格に関係なく、操
作者の肘の位置を検出して操作指令に活用できるので、
操作性および作業性を損なわずに、スレーブマニピュレ
ータの冗長性を有効に利用することができるマスタマニ
ピュレータの提供をすることが可能となる。
作者の肘の位置を検出して操作指令に活用できるので、
操作性および作業性を損なわずに、スレーブマニピュレ
ータの冗長性を有効に利用することができるマスタマニ
ピュレータの提供をすることが可能となる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の実施例を示す斜視図である。マスタ
マニピュレータ１００には、基台１０１と、この基台１
０１上の第１中空円筒部材１０２と、第１中空円筒部材
側面から伸びる第１リンク部材１０７が備えられてい
る。第１中空円筒部材１０２は、基台１０１に対してＪ
１軸回り（図１中のｚ軸回り）に、第１リンク部材１０
７は、第１中空円筒部材１０２に対して、Ｊ２軸回り
（図１中のｙ軸回り）に回転するようになっている。第
１中空円筒部材１０２内には、Ｊ１軸、Ｊ２軸各方向に
（図示していない）ポテンショメータが取り付けられて
おり、Ｊ１軸、Ｊ２軸の回転角を検出するようになって
いる。第１リンク部材１０７には第２リンク部材１０８
が連結されており、第１リンク部材１０７と第２リンク
部材１０８の連結部には、第２中空円筒部材１０３が取
り付けられている。第２リンク部材１０８は、第１リン
ク部材１０７に対して、Ｊ３軸回り（図１中のｙ軸回
り）に回転するようになっている。第２中空円筒部材１
０３内には、Ｊ３軸方向に（図示していない）ポテンシ
ョメータが取り付けられており、Ｊ３軸の回転角を検出
するようになっている。第２リンク部材１０８には、第
１Ｌ字部材１０９が連結されており、第２リンク部材１
０８と第１Ｌ字部材１０９の連結部には、第３中空円筒
部材１０４が取り付けられている。第１Ｌ字部材１０９
は、第２リンク部材１０８に対して、Ｊ４軸回り（図１
中のｙ軸回り）に回転するようになっている。第３中空
円筒部材１０４内には、Ｊ４軸方向に（図示していな
い）ポテンショメータが取り付けられており、Ｊ４軸の
回転角を検出するようになっている。第１Ｌ字部材１０
９には、第２Ｌ字部材１１０が連結されており、第１Ｌ
字部材１０９と第２Ｌ字部材１１０の連結部には、第４
中空円筒部材１０５が取り付けられている。第２Ｌ字部
材１１０は、第１Ｌ字部材１０９に対して、Ｊ５軸回り
（図１中のｚ軸回り）に回転するようになっている。第
２Ｌ字部材１１０には、グリップ１０６が取り付けられ
ており、第２Ｌ字部材１１０に対して、Ｊ６軸回り（図
１中のｙ軸回り）に回転するようになっている。グリッ
プ１０６内には、Ｊ６軸方向に（図示していない）ポテ
ンショメータが取り付けられており、Ｊ６軸の回転角を
検出するようになっている。第１リンク部材１０７に
は、バランサー１１３が連結されており、Ｊ２軸に対し
て平衡を保つようになっている。また、第２リンク部材
１０８には、補助リンク部材１１１を介して、バランサ
ー１１２が連結されており、Ｊ３軸に対して平衡を保つ
ようになっている。また、磁気センサ１１４は、マスタ
マニピュレータ１００の操作者の腕に取り付け可能な構
造になっており、マスタマニピュレータ１００の上方
の、基台１０１との相対位置がわかる位置に取り付けら
れた磁界発生装置１１５からの位置を、検出するように
なっている。以上のように構成された請求項第１のマス
タマニピュレータ１００は、操縦者がグリップ１０６を
操作すると、操作位置によりＪ１軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸が
駆動し、また、操作姿勢によりＪ４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸
が駆動する。各軸の回転角をポテンショメータにより検
出し、その検出信号をスレーブマニピュレータの先端の
位置と姿勢の操作指令とする。また、操作者が肘を動か
すと、その肘の位置を磁気センサ１１４により検出し、
その検出信号をスレーブマニピュレータの肘の位置の操
作指令とする。このスレーブマニピュレータ先端の位置
と姿勢及び肘の位置の操作指令により冗長自由度を持つ
スレーブマニピュレータを駆動する。
る。図１は本発明の実施例を示す斜視図である。マスタ
マニピュレータ１００には、基台１０１と、この基台１
０１上の第１中空円筒部材１０２と、第１中空円筒部材
側面から伸びる第１リンク部材１０７が備えられてい
る。第１中空円筒部材１０２は、基台１０１に対してＪ
１軸回り（図１中のｚ軸回り）に、第１リンク部材１０
７は、第１中空円筒部材１０２に対して、Ｊ２軸回り
（図１中のｙ軸回り）に回転するようになっている。第
１中空円筒部材１０２内には、Ｊ１軸、Ｊ２軸各方向に
（図示していない）ポテンショメータが取り付けられて
おり、Ｊ１軸、Ｊ２軸の回転角を検出するようになって
いる。第１リンク部材１０７には第２リンク部材１０８
が連結されており、第１リンク部材１０７と第２リンク
部材１０８の連結部には、第２中空円筒部材１０３が取
り付けられている。第２リンク部材１０８は、第１リン
ク部材１０７に対して、Ｊ３軸回り（図１中のｙ軸回
り）に回転するようになっている。第２中空円筒部材１
０３内には、Ｊ３軸方向に（図示していない）ポテンシ
ョメータが取り付けられており、Ｊ３軸の回転角を検出
するようになっている。第２リンク部材１０８には、第
１Ｌ字部材１０９が連結されており、第２リンク部材１
０８と第１Ｌ字部材１０９の連結部には、第３中空円筒
部材１０４が取り付けられている。第１Ｌ字部材１０９
は、第２リンク部材１０８に対して、Ｊ４軸回り（図１
中のｙ軸回り）に回転するようになっている。第３中空
円筒部材１０４内には、Ｊ４軸方向に（図示していな
い）ポテンショメータが取り付けられており、Ｊ４軸の
回転角を検出するようになっている。第１Ｌ字部材１０
９には、第２Ｌ字部材１１０が連結されており、第１Ｌ
字部材１０９と第２Ｌ字部材１１０の連結部には、第４
中空円筒部材１０５が取り付けられている。第２Ｌ字部
材１１０は、第１Ｌ字部材１０９に対して、Ｊ５軸回り
（図１中のｚ軸回り）に回転するようになっている。第
２Ｌ字部材１１０には、グリップ１０６が取り付けられ
ており、第２Ｌ字部材１１０に対して、Ｊ６軸回り（図
１中のｙ軸回り）に回転するようになっている。グリッ
プ１０６内には、Ｊ６軸方向に（図示していない）ポテ
ンショメータが取り付けられており、Ｊ６軸の回転角を
検出するようになっている。第１リンク部材１０７に
は、バランサー１１３が連結されており、Ｊ２軸に対し
て平衡を保つようになっている。また、第２リンク部材
１０８には、補助リンク部材１１１を介して、バランサ
ー１１２が連結されており、Ｊ３軸に対して平衡を保つ
ようになっている。また、磁気センサ１１４は、マスタ
マニピュレータ１００の操作者の腕に取り付け可能な構
造になっており、マスタマニピュレータ１００の上方
の、基台１０１との相対位置がわかる位置に取り付けら
れた磁界発生装置１１５からの位置を、検出するように
なっている。以上のように構成された請求項第１のマス
タマニピュレータ１００は、操縦者がグリップ１０６を
操作すると、操作位置によりＪ１軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸が
駆動し、また、操作姿勢によりＪ４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸
が駆動する。各軸の回転角をポテンショメータにより検
出し、その検出信号をスレーブマニピュレータの先端の
位置と姿勢の操作指令とする。また、操作者が肘を動か
すと、その肘の位置を磁気センサ１１４により検出し、
その検出信号をスレーブマニピュレータの肘の位置の操
作指令とする。このスレーブマニピュレータ先端の位置
と姿勢及び肘の位置の操作指令により冗長自由度を持つ
スレーブマニピュレータを駆動する。
【０００７】磁気センサで検出した操作者の肘の位置か
ら、スレーブマニピュレータ（Ｂ）の肘の位置を算出す
るには、図４の様に、マスタマニピュレータ（Ａ）のグ
リップの位置をｏ（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ）、磁気センサの
位置をｅ（ｘe ，ｙe ，ｚe）、スレーブマニピュレー
タの先端の位置をＯ（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）、スレーブマ
ニピュレータの肘の位置をＥ（Ｘe ，Ｙe ，Ｚe ）、ｏ
とｅの距離をｌ、ＯとＥの距離をＬとし、 ｌ：Ｌ＝１：ａ とすると、スレーブマニピュレータの肘の位置Ｅは、 （Ｘe,Ｙe,Ｚe ）＝（Ｘ0 ＋ａ( ｘe −ｘ0), Ｙ0 ＋ａ
( ｙe −ｙ0), Ｚ0 ＋ａ（ｚe −ｚ0)） で与えられる。ただし、グリップの位置ｏと磁気センサ
の位置ｅは同じ座標系で表されているものとする。
ら、スレーブマニピュレータ（Ｂ）の肘の位置を算出す
るには、図４の様に、マスタマニピュレータ（Ａ）のグ
リップの位置をｏ（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ）、磁気センサの
位置をｅ（ｘe ，ｙe ，ｚe）、スレーブマニピュレー
タの先端の位置をＯ（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）、スレーブマ
ニピュレータの肘の位置をＥ（Ｘe ，Ｙe ，Ｚe ）、ｏ
とｅの距離をｌ、ＯとＥの距離をＬとし、 ｌ：Ｌ＝１：ａ とすると、スレーブマニピュレータの肘の位置Ｅは、 （Ｘe,Ｙe,Ｚe ）＝（Ｘ0 ＋ａ( ｘe −ｘ0), Ｙ0 ＋ａ
( ｙe −ｙ0), Ｚ0 ＋ａ（ｚe −ｚ0)） で与えられる。ただし、グリップの位置ｏと磁気センサ
の位置ｅは同じ座標系で表されているものとする。
【０００８】図２は、他の実施例の斜視図である。図２
において、図１の実施例と構成上で異なる点は、肘の位
置の検出のための磁気センサ１１４の代わりに、基台２
０１に取り付けられた第３リンク部材２１７と回転自在
に連結された第４リンク部材２１８との回転部（第１回
転部）に取り付けられた角度検出器２１４、第４リンク
部材２１８と回転自在に連結された第５リンク部材２１
９との回転部（第２回転部）に取り付けられた角度検出
器２１５、第５リンク部材２１９と回転自在に連結され
た第６リンク部材２２０との回転部（第３回転部）に取
り付けられた角度検出器２１６を用いて操作者の肘の位
置の検出を行なう点である。さらに、図１の第５中空円
筒部材１０６も磁界発生装置１１５を利用する磁気セン
サ方式としてもよい。この場合、位置計算の説明のため
に示した前述の図４の（Ａ）のように、操作者に取り付
けられるものは、肘部のセンサと、手で握る操作装置
（磁気センサ内蔵）だけとなり、アーム機構は撤廃され
る。
において、図１の実施例と構成上で異なる点は、肘の位
置の検出のための磁気センサ１１４の代わりに、基台２
０１に取り付けられた第３リンク部材２１７と回転自在
に連結された第４リンク部材２１８との回転部（第１回
転部）に取り付けられた角度検出器２１４、第４リンク
部材２１８と回転自在に連結された第５リンク部材２１
９との回転部（第２回転部）に取り付けられた角度検出
器２１５、第５リンク部材２１９と回転自在に連結され
た第６リンク部材２２０との回転部（第３回転部）に取
り付けられた角度検出器２１６を用いて操作者の肘の位
置の検出を行なう点である。さらに、図１の第５中空円
筒部材１０６も磁界発生装置１１５を利用する磁気セン
サ方式としてもよい。この場合、位置計算の説明のため
に示した前述の図４の（Ａ）のように、操作者に取り付
けられるものは、肘部のセンサと、手で握る操作装置
（磁気センサ内蔵）だけとなり、アーム機構は撤廃され
る。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば操作
者に精神的な負荷や違和感を与えることなく、容易に冗
長自由度を持ったスレーブマニピュレータへの操作指令
を作り出すことができるという効果がある。
者に精神的な負荷や違和感を与えることなく、容易に冗
長自由度を持ったスレーブマニピュレータへの操作指令
を作り出すことができるという効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す斜視図
【図２】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図３】従来の多関節型マスタ装置を示す斜視図
【図４】本発明の肘位置の算出を説明する図
１００ 本発明の実施例によるマスタマニピュレータ ２００ 本発明の他の実施例によるマスタマニピュレー
タ ３００ 多関節型マスタマニピュレータ １０１、２０１、３０１ 基台 １０２、２０２、３０２ 第１中空円筒部材 １０３、２０３、３０３ 第２中空円筒部材 １０４、２０４、３０４ 第３中空円筒部材 １０５、２０５、３０５ 第４中空円筒部材 １０６、２０６、３０６ 第５中空円筒部材 １０７、２０７、３０７ 第１リンク部材 １０８、２０８、３０８ 第２リンク部材 １０９、２０９、３０９ 第１Ｌ字部材 １１０、２１０、３１０ 第２Ｌ字部材 １１１、２１１、３１１ 補助リンク部材 １１２、１１３、２１２、２１３、３１２、３１３ バ
ランサー １１４ 磁気センサ １１５ 磁界発生装置 ２１４、２１５、２１６：角度検出器 ２１７ 第３リンク部材 ２１８ 第４リンク部材 ２１９ 第５リンク部材 ２２０ 第６リンク部材 ３１４、３１５ スイッチ
タ ３００ 多関節型マスタマニピュレータ １０１、２０１、３０１ 基台 １０２、２０２、３０２ 第１中空円筒部材 １０３、２０３、３０３ 第２中空円筒部材 １０４、２０４、３０４ 第３中空円筒部材 １０５、２０５、３０５ 第４中空円筒部材 １０６、２０６、３０６ 第５中空円筒部材 １０７、２０７、３０７ 第１リンク部材 １０８、２０８、３０８ 第２リンク部材 １０９、２０９、３０９ 第１Ｌ字部材 １１０、２１０、３１０ 第２Ｌ字部材 １１１、２１１、３１１ 補助リンク部材 １１２、１１３、２１２、２１３、３１２、３１３ バ
ランサー １１４ 磁気センサ １１５ 磁界発生装置 ２１４、２１５、２１６：角度検出器 ２１７ 第３リンク部材 ２１８ 第４リンク部材 ２１９ 第５リンク部材 ２２０ 第６リンク部材 ３１４、３１５ スイッチ
Claims (4)
- 【請求項１】 操作用グリップと、 前記グリップの位置と姿勢に基づいて、前記グリップの
位置と姿勢の情報を出力するマスタマニピュレータと、 前記グリップを操作する操作者の肘に取り付けられ操作
者の肘の位置の情報を出力する肘位置検出装置と、 前記マスタマニピュレータからの位置と姿勢の情報をス
レーブマニピュレータの先端の位置と姿勢の操作指令と
するとともに、前記肘位置検出装置からの操作者の肘の
位置の情報をスレーブマニピュレータの肘の位置の操作
指令とする指令発生器と、を備えたことを特徴とするマ
ニピュレータ操作装置。 - 【請求項２】 前記肘位置検出装置は、磁気センサであ
る請求項１記載のマニピュレータ操作装置。 - 【請求項３】 前記肘位置検出装置は、先端部を肘に取
り付け、根本部を固定した多関節のジョイント装置であ
り、各関節の回転部に取り付けられた角度検出器を用い
て先端部位置を求めるものである請求項１記載のマニピ
ュレータ操作装置。 - 【請求項４】 操作用グリップと、 請求項１記載の装置において、操作者の手先の位置情報
と姿勢情報の検出に手先に取り付けられた磁気センサを
用いた構成にすることを特徴とするマニピュレータ操作
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09824794A JP3263939B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | マニピュレータ操作装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09824794A JP3263939B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | マニピュレータ操作装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07276265A true JPH07276265A (ja) | 1995-10-24 |
| JP3263939B2 JP3263939B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=14214633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09824794A Expired - Fee Related JP3263939B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | マニピュレータ操作装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263939B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001300871A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-10-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | マスターアーム装置 |
| JP2008259607A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Hitachi Ltd | マニピュレータ装置 |
| WO2009096408A1 (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-06 | Kyokko Electric Co, Ltd. | 多関節構造体教示装置 |
| JP2011031327A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Kyokko Denki Kk | 汎用ロボット移動教示装置 |
| JP2011529760A (ja) * | 2008-08-05 | 2011-12-15 | ウニベルシダ ミゲル エルナンデス | 人の腕の動きを制御するロボットアーム |
| WO2012099111A1 (ja) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | オリンパス株式会社 | マスタスレーブマニピュレータ及び医療用マスタスレーブマニピュレータ |
| CN104786205A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-07-22 | 中国核电工程有限公司 | 主从机械手主动操作模拟装置 |
| US9186796B2 (en) | 2011-02-24 | 2015-11-17 | Olympus Corporation | Master input device and master-slave manipulator |
| CN112706150A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-27 | 武汉大学 | 一种可穿戴的外肢体辅助抓取装置及控制方法 |
-
1994
- 1994-04-11 JP JP09824794A patent/JP3263939B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2012148379A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Olympus Corp | マスタスレーブマニピュレータ及び医療用マスタスレーブマニピュレータ |
| WO2012099111A1 (ja) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | オリンパス株式会社 | マスタスレーブマニピュレータ及び医療用マスタスレーブマニピュレータ |
| US9283679B2 (en) | 2011-01-20 | 2016-03-15 | Olympus Corporation | Master-slave manipulator and medical master-slave manipulator |
| US9186796B2 (en) | 2011-02-24 | 2015-11-17 | Olympus Corporation | Master input device and master-slave manipulator |
| CN104786205A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-07-22 | 中国核电工程有限公司 | 主从机械手主动操作模拟装置 |
| CN112706150A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-27 | 武汉大学 | 一种可穿戴的外肢体辅助抓取装置及控制方法 |
| CN112706150B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-06-07 | 武汉大学 | 一种可穿戴的外肢体辅助抓取装置及控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3263939B2 (ja) | 2002-03-11 |
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