JPH0737586U - マニピュレータの作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスターアーム、スレーブアームに故障が発
生した場合であっても、作業を続行することができるマ
ニピュレータの作動装置を得る。 【構成】 スレーブアーム６の作動制御をマスターアー
ム９からの指示信号によって行うことができると共に、
表示ターミナル１００からの操作指示信号によって行う
こともできる。そして、スレーブアーム６におけるポテ
ンショメータ等の作動検出系の故障を検出するスレーブ
アーム故障検出手段と、マスターアーム９の故障を検出
する連動型操作装置故障検出手段とを設け、スレーブア
ーム故障検出手段および連動型操作装置故障検出手段の
少なくとも一方の故障検出手段から故障信号が送信され
たときは、コントローラ５０が、表示ターミナル１００
からの操作指示信号のみに基づいてスレーブアーム６の
作動制御を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マスターアームおよびスレーブアームを有するマニピュレータ装置 に関し、さらにはこのマニピュレータ装置の作動制御を行う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いては、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）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（連動型操作手段、以下「マスターアーム 」と称する）とから構成され、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ものがある。

【０００３】 上記のように構成されたマニピュレータ装置においては、マスターアームの各 関節部に設けられたポテンショメータ等の角度検出手段からの検出信号に基づい て、スレーブアームの各関節部に設けられた駆動用モータを駆動させることによ りスレーブアームの作動を行う。 ここで、スレーブアームの各関節部には、ポテンショメータ等の角度検出手段 （作動検出系）も設けられており、スレーブアームの作動角度をフィードバック することによりマスターアームとスレーブアームの相対位置関係を合わせる（ス レーブアームの作動形態とマスターアームの作動形態を同一にする）作動を行う 。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

このような構成のマニピュレータ装置においては、マスターアームにおける角 度検出センサや駆動部等に故障等の不具合が発生した場合、あるいは、スレーブ アームにおける角度検出センサ等の作動検出系に故障等の不具合が発生した場合 には、スレーブアームがマスターアームからの指示信号通りに作動しなかったり 、スレーブアームが全く動かなくなったりすることがある。このような場合には 、円滑なマニピュレータ作業を行うことができなくなったり、作業を中断しなけ ればならなくなるいう問題があった。

【０００５】 本考案はこのような問題に鑑みてなされたものであり、マスターアームに故障 が発生したり、スレーブアームの作動検出系に故障が発生した場合であっても、 マニピュレータ作業を中断することなく作業を続行する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。

【０００６】

【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、本考案のマニピュレータの作動装置では、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連動型操作手段と、操作指示信号を入力可能で、 この操作指示信号を前記スレーブアームに送信する直動型操作手段とを設け、連 動型操作手段および直動型操作手段からの指示信号に基づいてスレーブアームの 作動制御を行うコントローラとを設けている。

【０００７】 このようなマニピュレータの作動装置によれば、連動型操作手段および直動型 操作手段の両操作手段によってスレーブアームの作動制御を行うことが可能であ る。このため、いずれか一方の操作手段に不具合が生じた場合でも、他方の操作 手段からの作動制御によってマニピュレータ作業を続行することができる。

【０００８】 また、上記の目的を達成するための他の考案のマニピュレータの作動装置では 、スレーブアームの作動検出系の故障を検出するスレーブアーム故障検出手段と 、連動型操作手段の故障を検出する連動型操作装置故障検出手段とを設けている 。そして、スレーブアーム故障検出手段および連動型操作装置故障検出手段の少 なくとも一方の故障検出手段から故障信号が送信されたときは、コントローラが 、連動型操作手段からの指示信号のいかんに拘らず、直動型操作手段からの操作 指示信号のみに基づいてスレーブアームの作動制御を行う。

【０００９】 このようなマニピュレータの作動装置によれば、スレーブアームにおける角度 検出センサ等の作動検出系に故障を生じたり、あるいは、連動型操作手段に故障 を生じた場合には、連動型操作手段からの指示信号にはよらずに、直動型操作手 段からの指示信号のみに基づいてスレーブアームの作動制御を行う。このため、 連動型操作手段から、作業者の意に反した指示信号が送信されている場合であっ ても、直動型操作手段から操作指示信号を送信することにより、スレーブアーム が作業者の意に反した作動を行うことなく、マニピュレータ作業を続行すること ができる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案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を参照しながら本考案に係るマニピュレータの作動装置を備えたマ ニピュレータ車（高所作業車）について説明する。 このマニピュレータ車１の車体２の後部には、車体２に対して旋回が自在な旋 回台３が取り付けられ、この旋回台３の上部には、多段伸縮ブーム４が起伏自在 に枢着されている。また、多段伸縮ブーム４の先端には作業キャビン５が取り付 けられており、この作業キャビン５の前方両側部にはスレーブアーム６、６が取 り付けられている。なお、各スレーブアーム６、６は、その外周を保護するため にカバーで覆われている。

【００１１】 また、作業用キャビン５の内部には、各スレーブアーム６、６の作動を指示す 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各スレーブアーム６、 ６に送信するマスターアーム（連動型操作手段）９、９が取り付けられている。

【００１２】 次に図１を加えて、本考案に係るマニピュレータの作動装置について説明する 。なお、各スレーブアーム６、６およびマスターアーム９、９は各々同一の構成 であるため、１組のスレーブアーム６およびマスターアーム９について説明する 。また、便宜上スレーブアーム６におけるカバー等は外した状態を表して説明す る。

【００１３】 マスターアーム９は、ショルダー部１７ａおよびエルボ部１７ｂにおいて上下 方向に揺動自在に構成されたアーム１７と、このアーム１７の手首部１７ｃに、 アーム１７の長手軸に直交する軸を中心に旋回自在に取り付けられたグリップ１ ８とから構成されている。なお、手首部１７ｃは上下、左右方向に揺動自在に構 成されている。また、グリップ１８の上部には、ハンド８の開閉作動を行わせる ためのハンド操作スイッチ３０が設けられている。

【００１４】 このショルダー部１７ａ、エルボ部１７ｂ等の各関節には、各関節部の揺動量 を検出するマスターアームポテンショメータ２１、２３、２５、２７、２９が取 り付けられている。 このような構成のマスターアーム９では、グリップ１８を手で握った作業者が そのグリップ１８を任意の方向に移動させると、アーム１７に対するグリップ１ ８の動きやグリップ１８の移動に伴うアーム１７の揺動量が各ポテンショメータ ２１、２３、２５、２７、２９によって検出される。 これらの検出信号は、スレーブアーム６を作動させるための指示信号としてコ ントローラ５０に送信され、コントローラ５０は、各ポテンショメータ２１、２ ３、２５、２７、２９からの検出信号に基づいて、スレーブアーム６の作動制御 を行う。

【００１５】 スレーブアーム６は、ショルダー部７ａおよびエルボ部７ｂにおいて上下方向 に揺動自在に構成されたアーム７と、このアーム７に対して旋回が自在に取り付 けられた手首部７ｃと、この手首部７ｃに開閉作動して対象物の開放および把持 が可能に取り付けられたハンド８とから構成されている。なお、手首部７ｃは上 下、左右方向にも揺動自在に構成されている。 また、アーム７の各作動は、そのアーム７のショルダー部７ａ、エルボ部７ｂ および手首部７ｃ付近に内蔵された油圧モータ１０等の作動により行われ、また 、ハンド８の開閉作動は手首部７ｃ付近に内蔵された油圧開閉シリンダ（図示せ ず）の作動により行われる。

【００１６】 このショルダー部７ａ、エルボ部７ｂ等の各関節には、各関節部の揺動量を検 出するスレーブアームポテンショメータ（作動検出系）３０、３２、３４、３６ 、３８が取り付けられている。そして、これらのスレーブアームポテンショメー タ３０、３２、３４、３６、３８の検出信号に基づいて、スレーブアーム６とマ スターアーム９の位置合わせを行う。 また、このショルダー部７ａ、エルボ部７ｂ等の各関節には、各関節に作用す る実負荷を検出するフォースフィードバック用センサ（図示せず）が取り付けら れている。これらのフォースフィードバック用センサとしてはロードセル等が用 いられ、各フォースフィードバック用センサが検出した実負荷は、コントローラ ５０に送信される。

【００１７】 信号を受信したコントローラ５０は、マスターアーム９に設けられたフォース フィードバック用モータ２０、２２、２４、２６、２８へ作動信号の送信を行う 。これにより、作業者がマスターアーム９の操作を行う場合にマスターアーム９ にスレーブアーム６が受けた負荷に対応する適度な負荷を与えることができ、作 業者がスレーブアーム６にかかった負荷を実感することができると共に、マニピ ュレータ装置の微妙な操作も行うことができる。

【００１８】 次に、図３を参照しながら表示ターミナル（直動型操作手段）１００について 説明する。 この表示ターミナル１００は、スレーブアーム６の数に対応して２台設けられ ているが、これらは同一の構成であるため一方のみを表して説明する。表示ター ミナル１００は、作業用キャビン５の内部であって搭乗した作業者が監視、操作 が可能な位置に配設されており、一端がコントローラ５０に繋がれたケーブル１ ５０の他端に繋がれている。そして、ターミナル本体１１０の上面に配設された 、作動モード表示パネル１２０、作動モード切換スイッチ１２１、作動用スイッ チ１３０および作動部表示パネル１４０とから構成されている。

【００１９】 作動モード切換スイッチ１２１は、マスターアーム９からの指示信号に基づく スレーブアーム６の作動制御（自動モードによる作動制御）を行うか、あるいは 表示ターミナル１００からの操作指示信号に基づくスレーブアーム６の作動制御 （直動モードによる作動制御）を行うかの切換を行う。そして、いずれの作動モ ードに切り換えられているかは、液晶表示装置によって構成された作動モード表 示パネル１２０に文字によって表示される（図３においては、「直動モード」に よって作動制御を行う場合について表されている）。

【００２０】 作動用スイッチ１３０は、押しボタン式の照光スイッチが用いられており、ス レーブアームにおける各関節の作動に対応した数のスイッチ１３０が設けられ、 ターミナル本体１１０の上面に上下２列に並んで配設されている。このスイッチ が並んだ各列の間には作動部表示パネル１４０が配設され、スレーブアーム６に おけるいずれの関節部の作動制御を行うかの表示がされている。 また、各作動用スイッチ１３０の表面には、各関節部における作動方向が表示 されており、そのスイッチを押している間だけスレーブアーム６が作動するよう に構成されている。したがって作業者は、作動モード切換スイッチ１２１を直動 モードに切り換えたときには、これらの各作動用スイッチ１３０を押動操作する ことによりスレーブアーム６の作動制御を行うことができる。

【００２１】 作動モード切換スイッチ１２１を自動モードに切り換えたときには、作動モー ド表示パネル１２０に「自動モード」と表示され、マスターアーム９の操作に対 応してスレーブアーム６の作動制御を行うことができる。 この時、表示ターミナル１００においては、スレーブアーム６において作動し ている関節部に対応する作動用スイッチ１３０が照光することによりスレーブア ーム６の作動状況を把握することができる。

【００２２】 次に、マスターアームポテンショメータ２１、２３、２５、２７、２９又は、 フォースフィードバック用モータ２０、２２、２４、２６、２８若しくは、スレ ーブアームポテンショメータ３０、３２、３４、３６、３８等に故障が生じた場 合について説明する。

【００２３】 上記のマニピュレータ装置におけるコントローラ５０においては、マスターア ーム９およびスレーブアーム６の各関節部に設けられた各ポテンショメータの故 障を検出する故障検出手段５２が設けられている。この故障検出手段５２は、各 ポテンショメータにおける検出値の上限と下限をあらかじめ定めておき、その範 囲を超える検出信号がコントローラ５０に送信されたとき、その信号を送信した ポテンショメータが故障であると判断するものである。 また、故障検出手段５２は、マスターアーム９における各フォースフィードバ ック用モータにおいて、あらかじめ定められた範囲の電流値が検出されたとき、 そのフォースフィードバック用モータが故障しているとの判断も行う。

【００２４】 そして、故障検出手段５２によって、各ポテンショメータあるいは、各フォー スフィードバック用モータのうちいずれか１箇所でも故障が検出された場合に、 故障検出手段５２は、コントローラ５０に故障信号を送信する。 故障信号を受信したコントローラ５０は、マスターアーム９からの指示信号を 遮断し、表示ターミナル１００からの指示信号のみに基づいてスレーブアーム６ の作動制御を行う。 この時、表示ターミナル１００における作動モード表示パネル１２０には、故 障が検出された旨の表示と、直動モードによる作動制御を行う旨の表示がなされ 、作業者に注意を喚起する。

【００２５】 尚、上記表示ターミナル１００においては、作動モード表示パネル１２０とし て液晶表示装置を用いると共に、作動用スイッチ１３０を照光式の押しボタンス イッチを用いることとしているが、本考案はこれに限られるものではなく、ター ミナル本体１１０の上面にブラウン管を設けてスイッチ類を表示させるタッチス イッチ状の構成としてもよい。 また、作動部表示パネル１４０を発光させるように構成し、故障が生じた作動 部を赤色等で発光させることにより、故障箇所を作業者に把握させるように構成 してもよい。

【００２６】

【考案の効果】

以上のように、第１の考案に係るマニピュレータ作動装置では、スレーブアー ムの作動制御をマスターアームからの指示信号によって行うことができると共に 、表示ターミナルからの操作指示信号によって行うこともできる。 このため、マスターアームおよび表示ターミナルのいずれか一方に不具合が生 じた場合でも、他方からの作動制御によってマニピュレータ作業を続行すること が可能である。

【００２７】 また、他の考案に係るマニピュレータ作動装置では、スレーブアームにおける ポテンショメータ等の作動検出系の故障を検出するスレーブアーム故障検出手段 と、マスターアームの故障を検出する連動型操作装置故障検出手段とを設けてい る。そして、スレーブアーム故障検出手段および連動型操作装置故障検出手段の 少なくとも一方の故障検出手段から故障信号が送信されたときは、コントローラ が、マスターアームからの指示信号のいかんに拘らず、表示ターミナルからの操 作指示信号のみに基づいてスレーブアームの作動制御を行う。 このため、連動型操作手段から、作業者の意に反した指示信号が送信されてい る場合であっても、スレーブアームが作業者の意に反した作動を行うことがない ため作業を中断する必要がなく、表示ターミナルから操作指示信号を送信するこ とにより、マニピュレータ作業を安全に続行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るマニピュレータの作動装置の構成
を表す模式図である。

【図２】上記マニピュレータの作動装置を備えた高所作
業車の斜視図である。

【図３】上記マニピュレータの作動装置における表示タ
ーミナル（直動型操作手段）の外観図である。

【符号の説明】

６ スレーブアーム ８ ハンド ９ マスターアーム ２０、２２、２４、２６、２８ フォースフィードバッ
ク用モータ ２１、２３、２５、２７、２９ マスターアームポテン
ショメータ ３０、３２、３４、３６、３８ スレーブアームポテン
ショメータ １００ 表示ターミナル

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スレーブアームと、 マスターアーム操作に対応する指示信号を前記スレーブ
   アームに送信する連動型操作手段と、 操作指示信号を入力可能で、この操作指示信号を前記ス
   レーブアームに送信する直動型操作手段と、 前記連動型操作手段からの前記指示信号および前記直動
   型操作手段からの前記作動指示信号に基づいて前記スレ
   ーブアームの作動制御を行うコントローラとからなるこ
   とを特徴とするマニピュレータの作動装置。
2. 【請求項２】前記スレーブアームの作動検出系の故障を
   検出するスレーブアーム故障検出手段と、 前記連動型操作手段の故障を検出する連動型操作手段故
   障検出手段とを設け、 前記コントローラが、前記スレーブアーム故障検出手段
   および前記連動型操作手段故障検出手段の少なくとも一
   方の故障検出手段から故障信号が送信されたときは、前
   記連動型操作手段からの前記指示信号のいかんに拘ら
   ず、前記直動型操作手段からの前記操作指示信号のみに
   基づいて前記スレーブアームの作動制御を行うことを特
   徴とする請求項１に記載のマニピュレータの作動装置。