JPH0741562B2 - Walk-behind manipulator - Google Patents

Walk-behind manipulator

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JPH0741562B2
JPH0741562B2 JP13788687A JP13788687A JPH0741562B2 JP H0741562 B2 JPH0741562 B2 JP H0741562B2 JP 13788687 A JP13788687 A JP 13788687A JP 13788687 A JP13788687 A JP 13788687A JP H0741562 B2 JPH0741562 B2 JP H0741562B2
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JP
Japan
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end effector
manipulator
arm
suction
hand
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JP13788687A
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正憲 鈴木
信好 岩塚
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マニピュレータに係り、特に人間が容易に接
近できない作業域まで移動し遠隔作業を実現するのに好
適なマニピュレータに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator, and more particularly to a manipulator suitable for moving to a work area inaccessible to humans and realizing remote work.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のマニピュレータ装置は、特開昭60−080591号に記
載のように、マニピュレータを走行車に搭載し、この走
行車によって作業現場まで移動するようになっていた。
In the conventional manipulator device, as described in JP-A-60-080591, a manipulator is mounted on a traveling vehicle, and the traveling vehicle moves to the work site.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、通路内にある配管などの障害物を走行
車が踏破することは困難であった。また、マニピュレー
タを含めた走行車の寸法が大きくなり、大きな通過断面
積を有する通路でないと適用困難であった。ところでマ
ニピュレータによってプラント内の保守・修理作業を実
施する上では、マニピュレータの移動に際し前記のよう
な配管などを踏破でき、また小さな通過断面積を有する
ことが必要不可欠である。さらに、作業現場に於て、作
業位置の変更が容易に行なえることが必要である。しか
も、作業に臨機応変に適応するためにはマニピュレータ
の移動が無軌道で行えることが必要である。
In the above conventional technology, it is difficult for the traveling vehicle to traverse an obstacle such as a pipe in the passage. Further, the size of the traveling vehicle including the manipulator becomes large, and it is difficult to apply unless the passage has a large passage cross-sectional area. By the way, in order to perform maintenance / repair work in the plant with the manipulator, it is essential that the pipe or the like as described above can be traversed when the manipulator is moved and that the manipulator has a small passage cross-sectional area. Furthermore, it is necessary to be able to easily change the work position at the work site. Moreover, it is necessary that the manipulator can be moved without a track in order to flexibly adapt to the work.

本発明の目的は、マニピュレータ自体を歩行可能にして
マニピュレータの移動の機動性を高め、かつ小さな通過
断面積を持ち、移動後はその場所においてマニピュレー
タ作業ができるようにしたマニピュレータを提供するこ
とにある。
It is an object of the present invention to provide a manipulator capable of walking the manipulator itself to enhance the mobility of movement of the manipulator, and having a small passage cross-section, and enabling the manipulator work at the place after the movement. .

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の歩行形マニピュレータは、遠隔操作により駆動
可能な複数のピッチ関節および複数のロール関節を有す
るマニピュレータアームと、遠隔操作により床または壁
に吸着可能な機構を有し上記マニピュレータアームの両
端に遠隔操作により夫々着脱可能な二つの吸着形エンド
エフェクタと、上記マニピュレータアームの一端に遠隔
操作により着脱可能なハンドとからなり、上記二つの吸
着形エンドエフェクタの一つは上記ハンドを取り出し可
能に携帯するためのホルダが取り付けられていることを
特徴とするものである。
The walk-type manipulator of the present invention has a manipulator arm having a plurality of pitch joints and a plurality of roll joints that can be driven by remote control, and a mechanism that can be attracted to a floor or a wall by remote control so that both ends of the manipulator arm are remote. It consists of two suction-type end effectors that can be respectively detached by operation, and a hand that can be remotely attached to and detached from one end of the manipulator arm. One of the two suction-type end effectors carries the hand so that it can be taken out. It is characterized in that a holder for is attached.

〔作用〕[Action]

前記マニピュレータアームの両端に前記二つの吸着形エ
ンドエフェクタを吸着し、先ず、一方の吸着形エンドエ
フェクタを床に吸着させて、これによりマニピュレータ
の全自重を支えるようにする。そしてマニピュレータア
ームのピッチ関節を操作して他方の吸着形エンドエフェ
クタを空中に持ち上げ、次いでマニピュレータのロール
関節を操作して該吸着形エンドエフェクタを前方に送り
出し、再びピッチ関節を操作して該吸着形エンドエフェ
クタを床に降ろし、そして、これを床に吸着させる。次
に、先に床に吸着していた吸着形エンドエフェクタの床
への吸着を止め、この吸着形エンドエフェクタを上記と
同様の操作により、空中に持ち上げ、前方に送り出し、
再び床に降ろし、床に吸着させる。このような動作を二
つの吸着形エンドエフェクタに関して交互に繰り返すこ
とによりマニピュレータは床上を歩行することができ
る。壁面上の歩行についても同様である。この歩行によ
ってマニピュレータが作業現場に到着したら、マニピュ
レータアームの関節を操作してマニピュレータアームの
端部を前記ホルダ付きの吸着形エンドエフェクタ(これ
は床上に残る)から切り離し、該吸着形エンドエフェク
タに携帯されているハンドにマニピュレータアームの上
記端部を結合して該ハンドを上記ホルダから取り出す。
その後はマニピュレータアームとその端部に結合された
該ハンドとによって作業現場でマニピュレータ作業を行
うことができる。
The two adsorption type end effectors are adsorbed on both ends of the manipulator arm, and first, one adsorption type end effector is adsorbed on the floor, thereby supporting the total weight of the manipulator. Then, the pitch joint of the manipulator arm is operated to lift the other suction-type end effector into the air, and then the roll joint of the manipulator is operated to send the suction-type end effector forward, and the pitch joint is operated again to operate the suction-type end effector. Lower the end effector onto the floor and adsorb it to the floor. Next, stop adsorption to the floor of the adsorption type end effector that was previously adsorbed to the floor, lift this adsorption type end effector in the air by the same operation as above, and send it out forward,
Take it down to the bed again and let it adsorb on the bed. The manipulator can walk on the floor by alternately repeating such an operation with respect to the two adsorption type end effectors. The same applies to walking on the wall. When the manipulator arrives at the work site by this walking, operate the joint of the manipulator arm to disconnect the end of the manipulator arm from the suction end effector with the holder (this remains on the floor) and carry it to the suction end effector. The end of the manipulator arm is connected to the hand that is being held, and the hand is taken out of the holder.
After that, manipulator work can be performed at the work site by the manipulator arm and the hand connected to the end thereof.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は本実施例のマニピュレータが或る初期の状態にある
ときの概要斜視図である。マニピュレータ1は、3ケの
アームモジュール7a,7b,7cがアダプタ9aおよび9bを介し
て着脱自在に連結されて構成されたアーム6と、アーム
6の一端に着脱自在に結合された吸着形エンドエフェク
タ2と、アーム6の他の一端に着脱自在に結合されたホ
ルダ付吸着形エンドエフェクタ3とから構成される。ホ
ルダ付吸着形エンドエフェクタ3の側面にはホルダ5が
2ケ対向して固定されている。指28を有するハンド4が
ホルダ5の1つに着脱自在に装着されている。後に詳述
するが、アーム6を遠隔操作することによって、ハンド
4をホルダ5から取り出し、第2図に示すように、ホル
ダ付吸着形エンドエフェクタ3の代りに、ハンド4をア
ーム6の先端であるアームモジュル7cの先端に装着でき
るようになっている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First
The figure is a schematic perspective view of the manipulator of this embodiment in a certain initial state. The manipulator 1 includes an arm 6 configured by three arm modules 7a, 7b, 7c detachably connected via adapters 9a and 9b, and a suction-type end effector detachably coupled to one end of the arm 6. 2 and a suction type end effector 3 with a holder that is detachably coupled to the other end of the arm 6. Two holders 5 are fixed to the side surface of the suction type end effector 3 with a holder so as to face each other. A hand 4 having a finger 28 is detachably attached to one of the holders 5. As will be described later in detail, the hand 4 is taken out from the holder 5 by operating the arm 6 remotely, and as shown in FIG. 2, the hand 4 is attached to the tip of the arm 6 instead of the suction end effector 3 with a holder. It can be attached to the tip of an arm module 7c.

以下の説明において、各アームモジュール7a,7b,7cおよ
び各アダプタ9a,9bを区別せずに表現するときには、添
字a,b,cを省いて表現する。
In the following description, when expressing each arm module 7a, 7b, 7c and each adapter 9a, 9b without distinguishing them, the subscripts a, b, c are omitted.

アームモジュール7a,7b,7cは全て同一構造であり、それ
ぞれピッチ関節、ロール関節の2関節を有する。アーム
モジュール7aのピッチ関節IIは矢印101の方向に回転す
る関節であり、ロール関節Iは矢印100の方向に回転す
る関節である。同様に、アームモジュール7bは矢印102
の方向に回転するピッチ関節IIIと矢印103の方向に回転
するロール関節IVを有する。アームモジュール7cは矢印
104の方向に回転するピッチ関節Vと矢印105の方向に回
転するロール関節VIを有する。この3ケのアームモジュ
ールの連結によって6関節を有するアーム6が構成され
ており、その関節配置は、根元側から並べて、ロール関
節I、ピッチ関節II、ピッチ関節III、ロール関節IV、
ピッチ関節V、ロール関節VIとなっている。この関節配
置によれば、後述のように、アームモジュール7cの先端
に装着するハンド4や吸着形エンドエフェクタ2,3を3
次元空間の任意の位置に、任意の姿勢に位置決めでき
る。
The arm modules 7a, 7b, 7c have the same structure, and each has two joints, a pitch joint and a roll joint. The pitch joint II of the arm module 7a is a joint that rotates in the direction of arrow 101, and the roll joint I is a joint that rotates in the direction of arrow 100. Similarly, the arm module 7b has an arrow 102
It has a pitch joint III rotating in the direction of and a roll joint IV rotating in the direction of arrow 103. Arm module 7c arrow
It has a pitch joint V rotating in the direction of 104 and a roll joint VI rotating in the direction of an arrow 105. An arm 6 having 6 joints is configured by connecting the three arm modules, and the joints are arranged from the root side in a roll joint I, pitch joint II, pitch joint III, roll joint IV,
It has pitch joint V and roll joint VI. According to this joint arrangement, as will be described later, the hand 4 attached to the tip of the arm module 7c and the suction-type end effectors 2 and 3 are attached to the arm 4a.
It can be positioned at any position in the dimensional space and at any posture.

第1図において吸着形エンドエフェクタ2の一端は床面
10に吸着しており、他の一端はアームモジュール7aと連
結されている。吸着形エンドエフェクタ2の側面には給
電及び信号用のケーブル8を有しており、図示していな
い制御室に連結されている。アームモジュール7aは第3
図に示すような構造を有する無極性のアダプタ9aを介し
てアームモジュール7bに連結されている。アームモジュ
ール7bの先端は、同様に無極性のアダプタ9bを介してア
ームモジュール7cに連結されている。アームモジュール
7cの先端には、ホルダ付吸着形エンドエフェクタ3が連
結されている。
In FIG. 1, one end of the suction type end effector 2 is the floor surface.
It is adsorbed on 10, and the other end is connected to the arm module 7a. A cable 8 for power supply and signals is provided on the side surface of the adsorption type end effector 2 and is connected to a control room (not shown). The arm module 7a is the third
It is connected to the arm module 7b via a nonpolar adapter 9a having a structure as shown in the figure. Similarly, the tip of the arm module 7b is connected to the arm module 7c via a nonpolar adapter 9b. Arm module
A suction type end effector 3 with a holder is connected to the tip of 7c.

各アームモジュール7の両端には、第3図に示すよう
に、連結する次のアームモジュール、ハンドまたはエン
ドエフェクタに給電及び信号を伝えるレセプタクル11と
3本の連結ピン13がある。レセプタクル11は各アダプタ
9の両端にあるプラグ12と連結できる構成である。各ア
ダプタ9には、連結ピン13の入る穴14がそれぞれあり、
外側のリング15がプラグ12に対して自由に回転できるよ
うになっている。このリング15はアダプタ9の両側にあ
り、互いに独立に回転できる。リング15は内側に爪16を
有し、連結ピン13の切欠きに噛み合うように構成されて
いる。アダプタ9とアームモジュール7との連結は、連
結ピン13が全て穴14に入り、かつプラグ12の電源がレセ
プタクル11に入るように位置決めして、アダプタ9の端
面とアームモジュール7との端面を隙間がなくなるよう
に合わせ、リング15を回転して、爪16を連結ピン13の切
り欠きに合わせることで実現される。これはバヨネット
機構と呼ばれるものの一種である。
At both ends of each arm module 7, as shown in FIG. 3, there are a next arm module to be connected, a receptacle 11 for transmitting power and signals to a hand or an end effector, and three connecting pins 13. The receptacle 11 is configured so that it can be connected to the plugs 12 at both ends of each adapter 9. Each adapter 9 has a hole 14 for receiving a connecting pin 13,
The outer ring 15 is free to rotate with respect to the plug 12. This ring 15 is located on both sides of the adapter 9 and can rotate independently of each other. The ring 15 has a claw 16 on the inner side and is configured to engage with the notch of the connecting pin 13. The adapter 9 and the arm module 7 are connected to each other by positioning so that the connecting pins 13 all enter the holes 14 and the power source of the plug 12 enters the receptacle 11, and the end surface of the adapter 9 and the end surface of the arm module 7 are separated from each other. It is realized by aligning the claw 16 with the notch of the connecting pin 13 by rotating the ring 15 so as to eliminate the gap. This is a type of what is called the bayonet mechanism.

アームモジュール7cとハンド4とは、アダプタ9の連結
と同様に、バヨネット機構で連結される。第4図は、ハ
ンド4とアームモジュール7cの中心及び1ケの連結ピン
13の中心を通る断面図であり、第5図はc−c′断面図
である。第4図に示すように、ハンド4のハウジング17
の底面には、その中心にプラグ12を有し、連結ピン13と
はめ合う3ケの穴14を有する。ハウジング17の外側に
は、着脱リング18が、ハウジング17に対して回転できる
ように結合されている。着脱リング18の内側は、リング
15と同様に連結ピン13の切欠きと噛み合う爪16を有す
る。着脱リング18の先端側は、ホルダ5の中央にあいた
平行な真直ぐな対向辺を有する穴に噛み合うように、円
柱の側面の一部を平面で切断した形状になっている。ハ
ウジング17の内側には、モータのステータ19と位置検出
器21とが固定されている。モータのロータ20の軸23は軸
受22を介して、回転できるようにハウジング17に固定さ
れている。軸23の一端は位置検出器21の入力軸に結合さ
れ、他の一端はボールネジ24に結合されている。ボール
ナット25は、ボールネジ24とかみ合っており、ボールナ
ットの外側の両側面にはリンク27の穴に摺動するピン26
が固定されている。リンク27はハウジング17に回転でき
るように結合され、かつ指28に結合されている。リンク
27とリンク29は、その軸が指28とハウジング17に結合さ
れ、指28とハウジング17とが平行四辺形リンクで連結さ
れるように結合されている。モータのロータ20の制御信
号やモータの回転角を検出する位置検出器21の信号など
はプラグ12を介して、供給及び伝達される。
The arm module 7c and the hand 4 are connected by a bayonet mechanism as in the connection of the adapter 9. FIG. 4 shows the center of the hand 4 and the arm module 7c and one connecting pin.
13 is a sectional view taken through the center of FIG. 13, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line cc '. As shown in FIG. 4, the housing 17 of the hand 4
Has a plug 12 at its center and three holes 14 that fit into the connecting pins 13. A detachable ring 18 is rotatably coupled to the outside of the housing 17 with respect to the housing 17. The inside of the removable ring 18 is a ring
Similar to 15, it has a claw 16 that meshes with the notch of the connecting pin 13. The tip side of the attachment / detachment ring 18 has a shape in which a part of the side surface of the cylinder is cut by a flat surface so as to mesh with a hole having parallel straight opposite sides in the center of the holder 5. Inside the housing 17, a motor stator 19 and a position detector 21 are fixed. The shaft 23 of the rotor 20 of the motor is rotatably fixed to the housing 17 via a bearing 22. One end of the shaft 23 is connected to the input shaft of the position detector 21, and the other end is connected to the ball screw 24. The ball nut 25 meshes with the ball screw 24, and the pin 26 that slides in the hole of the link 27 is provided on both outer sides of the ball nut.
Is fixed. Link 27 is rotatably coupled to housing 17 and is also coupled to finger 28. Link
27 and the link 29 are coupled so that their axes are coupled to the finger 28 and the housing 17, and the finger 28 and the housing 17 are coupled to each other by a parallelogram link. A control signal of the rotor 20 of the motor, a signal of the position detector 21 that detects the rotation angle of the motor, and the like are supplied and transmitted through the plug 12.

ホルダ付吸着形エンドエフェクタ3は、第6図、第7図
に示すように、アームモジュール7cの連結ピン13のはま
る3ケの穴14とプラグ12を有する、アームモジュール7c
との吸着機構30および床面10や壁面との吸着機構31、及
びハンドのホルダ5から構成される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the suction end effector 3 with a holder has three holes 14 and a plug 12 into which a connecting pin 13 of the arm module 7c fits.
And a suction mechanism 31 for the floor surface 10 and the wall surface, and a hand holder 5.

吸着機構30は、高透磁率の磁極33と磁極34とを有し、そ
れらの磁極の端面の間に、永久磁石35と永久磁石35の周
囲にその磁束を打ち消すために設けられた電磁コイル36
とを有し磁極33と磁極34の側面に低透磁率の絶縁材32を
有する。磁極33、絶縁材32、と磁極34とは、同軸上に、
この順番に配置してある。磁極33と34の磁極面は、エン
ドエフェクタ3の端面に露出しており、その一端に高透
磁率の板がくると、永久磁石の磁束により磁気回路が形
成され、吸引力が発生する。この吸引力は、電磁コイル
36によって、永久磁石35の磁束を打ち消す(逆磁界が生
じるようにコイルに電流を流す)ことで制御される。
The attraction mechanism 30 has a magnetic pole 33 and a magnetic pole 34 having high magnetic permeability, and a permanent magnet 35 and an electromagnetic coil 36 provided around the permanent magnet 35 for canceling the magnetic flux between the end faces of the magnetic poles.
And a low magnetic permeability insulating material 32 on the side faces of the magnetic pole 33 and the magnetic pole 34. The magnetic pole 33, the insulating material 32, and the magnetic pole 34 are coaxial,
They are arranged in this order. The magnetic pole surfaces of the magnetic poles 33 and 34 are exposed at the end surface of the end effector 3, and when a plate with high magnetic permeability comes to one end of the end effector 3, a magnetic circuit is formed by the magnetic flux of the permanent magnet and an attractive force is generated. This attractive force is
The control is performed by canceling the magnetic flux of the permanent magnet 35 (passing a current through the coil so that a reverse magnetic field is generated) by the 36.

吸着機構31も、吸着機構30と同様に、同軸上に磁極37、
永久磁石40、電磁コイル41、絶縁材39、磁極38を有す
る。
Like the suction mechanism 30, the suction mechanism 31 also has a magnetic pole 37 coaxially,
It has a permanent magnet 40, an electromagnetic coil 41, an insulating material 39, and a magnetic pole 38.

吸着形エンドエフェクタ2は、第8図、第9図に示すよ
うに、ホルダ付吸着形エンドエフェクタ3と比べて、ホ
ルダ5を有しないこと以外は全く同一である。
As shown in FIGS. 8 and 9, the suction type end effector 2 is exactly the same as the suction type end effector 3 with a holder except that it does not have a holder 5.

これら2つのエンドエフェクタ2,3とアームモジュール
7とが吸着結合できるようにアームモジュール7の結合
面42は高透磁率の材料でできている。高透磁率の材料と
しては鉄を用いることができる。
The coupling surface 42 of the arm module 7 is made of a material having a high magnetic permeability so that the two end effectors 2, 3 and the arm module 7 can be attracted and coupled. Iron can be used as the material having a high magnetic permeability.

次に、上述のマニピュレータの歩行動作について、第10
図を用いて説明する。マニピュレータ1の最初の姿勢を
第10図(a)とし、高透磁率の床、例えば鉄板の上を歩
くことを考える。第10図はマニピュレータが右方向に歩
行する様子を模式的に表わしたもので、前記エンドエフ
ェクタ2,3は長方形で表わし、床面との間に吸着力が発
生しているエンドエフェクタは斜線を施してこれを表わ
す。
Next, regarding the walking motion of the manipulator described above,
It will be described with reference to the drawings. Let us assume that the manipulator 1 is initially in a posture shown in FIG. 10 (a) and that the manipulator 1 walks on a floor having a high magnetic permeability, for example, an iron plate. FIG. 10 is a schematic representation of the manipulator walking to the right.The end effectors 2 and 3 are represented by rectangles, and the end effectors that generate a suction force with the floor are shaded. Give this out.

第10図(a)は、右側のエンドエフェクタ2の電磁コイ
ル47はOFF、電磁コイル52はOFFの状態である。このと
き、永久磁石46の磁界は電磁コイル47の影響を受けない
ので、エンドエフェクタ2とアームモジュール7aの間に
吸着力が生じ、エンドエフェクタ2はアームモジュール
7aに固定される。同様に、永久磁石51の磁界も電磁コイ
ル52の影響を受けないので、エンドエフェクタ2と床面
10の間に永久磁石51による吸着力が生じ、エンドエフェ
クタ2は床面10に固定される。一方、左側のエンドエフ
ェクタ3は、電磁コイル36がOFF、電磁コイル41がONの
状態である。従って、永久磁石35による磁界は電磁コイ
ル36の影響を受けないので、エンドエフェクタ3とアー
ムモジュール7cとの間には永久磁石35による吸着力が生
じ、エンドエフェクタ3はアームモジュール7cに固定さ
れる。一方、永久磁石40による磁極37,38内の磁界は電
磁コイル41の逆磁界によって打ち消されるので、エンド
エフェクタ3と床面10の間には吸着力がなくなってい
る。
FIG. 10A shows a state in which the electromagnetic coil 47 of the right end effector 2 is OFF and the electromagnetic coil 52 is OFF. At this time, the magnetic field of the permanent magnet 46 is not affected by the electromagnetic coil 47, so that an attractive force is generated between the end effector 2 and the arm module 7a, and the end effector 2 moves to the arm module.
It is fixed to 7a. Similarly, since the magnetic field of the permanent magnet 51 is not affected by the electromagnetic coil 52, the end effector 2 and the floor surface are not affected.
An attraction force is generated by the permanent magnet 51 between the end effectors 10, and the end effector 2 is fixed to the floor surface 10. On the other hand, in the left end effector 3, the electromagnetic coil 36 is OFF and the electromagnetic coil 41 is ON. Therefore, since the magnetic field generated by the permanent magnet 35 is not affected by the electromagnetic coil 36, an attraction force is generated by the permanent magnet 35 between the end effector 3 and the arm module 7c, and the end effector 3 is fixed to the arm module 7c. . On the other hand, the magnetic field in the magnetic poles 37, 38 due to the permanent magnet 40 is canceled by the reverse magnetic field of the electromagnetic coil 41, so that there is no attractive force between the end effector 3 and the floor surface 10.

次に第10図(b)となるようにピッチ関節II,III,Vを回
転させる。
Next, the pitch joints II, III, V are rotated so as to be as shown in FIG. 10 (b).

次に第10図(c)となるようにロール関節Iを回転さ
せ、エンドエフェクタ3を前方に送り出す。
Next, the roll joint I is rotated as shown in FIG. 10 (c), and the end effector 3 is sent forward.

次に、第10図(d)となるように、ピッチ関節II,III,V
を回転させる。
Next, as shown in FIG. 10 (d), pitch joints II, III, V
To rotate.

次に、第10図(e)に示すように、エンドエフェクタ2
の電磁コイル52をONにし、エンドエフェクタ3の電磁コ
イル41をOFFにする。このときエンドエフェクタ2と床
面10の吸着力がなくなり、エンドエフェクタ3と床面10
の吸着力が発生する。
Next, as shown in FIG. 10 (e), the end effector 2
The electromagnetic coil 52 is turned on, and the electromagnetic coil 41 of the end effector 3 is turned off. At this time, the attraction force between the end effector 2 and the floor surface 10 is lost, and the end effector 3 and the floor surface 10 are removed.
Is generated.

次に、第10図(f)となるようにピッチ関節II,III,Vを
動かす。
Next, the pitch joints II, III, V are moved so as to be in FIG. 10 (f).

次に、第10図(g)となるようにロール関節VIを回転さ
せ、エンドエフェクタ2を前方に送り出す。
Next, the roll joint VI is rotated so as to be as shown in FIG. 10 (g), and the end effector 2 is sent forward.

次に、第10図(h)に示すようにピッチ関節II,III,Vを
回転させ、エンドエフェクタ2を床につける。
Next, as shown in FIG. 10 (h), the pitch joints II, III, V are rotated to attach the end effector 2 to the floor.

次に、第10図(a)に示すように、エンドエフェクタ2
の電磁コイル52をOFF、エンドエフェクタ3の電磁コイ
ル41をONにする。このとき、エンドエフェクタ3と床面
10の吸着力がなくなり、エンドエフェクタ2と床面10の
吸着力が発生し、エンドエフェクタ2は床面10に固定さ
れる。
Next, as shown in FIG. 10 (a), the end effector 2
The electromagnetic coil 52 is turned off, and the electromagnetic coil 41 of the end effector 3 is turned on. At this time, the end effector 3 and the floor surface
The attraction force of 10 disappears, the attraction force of the end effector 2 and the floor surface 10 is generated, and the end effector 2 is fixed to the floor surface 10.

以上の第10図(a)〜(h)の一連の動作を繰り返すこ
とで、マニピュレータは歩行動作で前進する。
By repeating the series of operations shown in FIGS. 10A to 10H, the manipulator moves forward by walking.

マニピュレータが上記の一連の動作で歩行してゆき、作
業現場に到着すると、エンドエフェクタ2を床面10に吸
着固定し、エンドエフェクタ3が床面10に接地した第10
図(d)の状態にする。この状態で、エンドエフェクタ
3の電磁コイル41をOFFにし、電磁コイル36をONにす
る。このとき、エンドエフェクタ3は、床面10との間に
生じた永久磁石40の吸着力によって固定され、またエン
ドエフェクタ3とアームモジュール7cとの間に生じてい
た永久磁石35の吸着力がなくなる。そこで、アームの関
節II,III,Vを回転させて、アームモジュール7cの先端を
垂直に上方に動かし、アームモジュール7cからエンドエ
フェクタ3をはずす。次に、アームモジュール7cの先端
を床面10上にあるエンドエフェクタ3のホルダ5に装着
されているハンド4に結合するように、関節I,II,III,V
を回転させる。アームモジュール7cとハンド4の両端面
を密着させたのち、ロール関節VIを回転させる。このと
き、着脱リング18はエンドエフェクタ3のホルダ5の穴
に噛み合って固定されているので回転しない。しかし、
ハンド4は回転できるので、相対的に着脱リング18が回
転することになり、前記のバヨネット機構によるハンド
4とアームモジュール7cとの連結固定が実現する。この
状態を第2図に示す。その後は上記マニピュレータとハ
ンド4との遠隔操作により、作業現場で所望のマニピュ
レータ作業を行うことができる。
When the manipulator walks through the above series of operations and arrives at the work site, the end effector 2 is adsorbed and fixed on the floor surface 10, and the end effector 3 is grounded on the floor surface 10
The state shown in FIG. In this state, the electromagnetic coil 41 of the end effector 3 is turned off and the electromagnetic coil 36 is turned on. At this time, the end effector 3 is fixed by the attraction force of the permanent magnet 40 generated between the end effector 3 and the floor surface 10, and the attraction force of the permanent magnet 35 generated between the end effector 3 and the arm module 7c disappears. . Therefore, the joints II, III, V of the arm are rotated to vertically move the tip of the arm module 7c upward, and the end effector 3 is removed from the arm module 7c. Next, the joints I, II, III, V are connected so that the tip of the arm module 7c is coupled to the hand 4 mounted on the holder 5 of the end effector 3 on the floor surface 10.
To rotate. After the arm module 7c and the both end surfaces of the hand 4 are brought into close contact with each other, the roll joint VI is rotated. At this time, the attachment / detachment ring 18 does not rotate because it is engaged and fixed in the hole of the holder 5 of the end effector 3. But,
Since the hand 4 can rotate, the attaching / detaching ring 18 relatively rotates, so that the hand 4 and the arm module 7c are connected and fixed by the bayonet mechanism. This state is shown in FIG. After that, a desired manipulator work can be performed at the work site by remote control of the manipulator and the hand 4.

尚、歩行動作は第10図に示したものに限定するものでは
なく、他の関節の組み合わせ動作でも可能であることは
いうまでもない。
It is needless to say that the walking motion is not limited to that shown in FIG. 10 and may be a combined motion of other joints.

なお、本実施例によれば、前進動作のとき、ピッチ関節
が全て90゜になるので、歩行動作における関節角の決定
が容易になる。
According to the present embodiment, all pitch joints are 90 ° during the forward movement, which facilitates the determination of the joint angle in the walking movement.

また、第10図で述べた歩行動作の中間姿勢において、吸
着形エンドエフェクタに加わるモーメントを小さくする
ために、空中に浮いている方のエンドエフェクタが床面
に固定されている方のエンドエフェクタに最も近い距離
となるように制御するのが好ましい。
In addition, in the intermediate posture of the walking motion described in FIG. 10, in order to reduce the moment applied to the adsorption type end effector, the end effector floating in the air is changed to the end effector fixed on the floor. It is preferable to control the distance to be the shortest.

本発明の他の一実施例は、ホルダ付吸着形エンドエフェ
クタ3に外部からの給電および制御信号用のケーブルを
つけた以外は、上の実施例と同じものである。本実施例
によれば、エンドエフェクタ3をアームモジュールから
はずす場合に、電磁コイル36への給電が途切れない効果
がある。
Another embodiment of the present invention is the same as the above embodiment except that a cable for external power supply and a control signal is attached to the adsorption type end effector 3 with a holder. According to this embodiment, when the end effector 3 is detached from the arm module, there is an effect that the power supply to the electromagnetic coil 36 is not interrupted.

また、前記永久磁石を除去して、吸着力を電磁コイルに
よって発生させるエンドエフェクタを用いた実施例も可
能である。
Further, an embodiment using an end effector in which the permanent magnet is removed and an attractive force is generated by an electromagnetic coil is also possible.

また、永久磁石や電磁コイルの代りに、エゼクタ形の真
空ポンプを用いて、磁気吸着の代りに真空吸着方式を採
用してもよい。このようにすれば床面が高透磁率の材料
でなくても歩行可能である。
Further, an ejector type vacuum pump may be used instead of the permanent magnet or the electromagnetic coil, and a vacuum suction method may be adopted instead of magnetic attraction. In this way, it is possible to walk even if the floor surface is not made of a material having high magnetic permeability.

また、マニピュレータの歩行動作は平面上に限るもので
はなく、角関節I〜VIを動作させることによって、壁へ
の乗り移り、壁面歩行も可能である。
Further, the walking motion of the manipulator is not limited to the plane, and by moving the angular joints I to VI, it is possible to transfer to the wall and walk on the wall.

なお、超小型、軽量、高出力のバッテリが利用できるな
らば、エンドエフェクタ2,3及びアームモジュール7a,7
b,7c内にバッテリ及び無線回路を内蔵させることによっ
て、前述のケーブルは不要になり、複雑な走行ルートで
あってもケーブルの絡みを気にせずに歩行ルートを選ぶ
ことが可能になる。
If an ultra-compact, lightweight, high-power battery is available, the end effectors 2, 3 and arm modules 7a, 7
By incorporating a battery and a wireless circuit in b and 7c, the above-mentioned cable is not required, and it is possible to select a walking route without worrying about the entanglement of the cable even in a complicated traveling route.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、マニピュレータ自身が歩行できるの
で、マニピュレータの機動性を高め、かつ小さな通過断
面積をもつ効果がある。すなわち、プラント内の非定常
ルートなどへのマニピュレータの移動が可能になり、遠
隔作業範囲が広がる効果がある。また、移動後はその場
所においてマニピュレータ作業を行うことができる。
According to the present invention, since the manipulator itself can walk, the manipulator has the effects of enhancing the mobility and having a small passing cross-sectional area. That is, the manipulator can be moved to an unsteady route in the plant, which has the effect of expanding the remote work range. Further, after the movement, the manipulator work can be performed at the place.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係るマニピュレータの或る
状態での外観図、第2図はハンドを先端に装着した状態
での同マニピュレータの外観図、第3図はアームモジュ
ール及びアダプタの断面図、第4図はアームモジュール
の端部及びハンドの断面図、第5図は第4図のc−c′
でとったハンドの断面図、第6図および第7図は夫々ホ
ルダ付吸着形エンドエフェクタ3の平面図および側断面
図、第8図および第9図は夫々吸着形エンドエフェクタ
2の平面図および側断面図、第10図(a)ないし(h)
は上記マニピュレータの歩行動作を順に示した模式的説
明図である。 1……マニピュレータ、2……吸着形エンドエフェクタ 3……ホルダ付吸着形エンドエフェクタ 4……ハンド、5……ホルダ 6……マニピュレータアーム 7,7a,7b,7c……アームモジュール 9,9a,9b……アダプタ、10……床 28……指、I,IV,VI……ロール関節 II,III,V……ピッチ関節。
FIG. 1 is an external view of a manipulator according to an embodiment of the present invention in a certain state, FIG. 2 is an external view of the manipulator with a hand attached to the tip, and FIG. 3 is an arm module and adapter. Sectional view, FIG. 4 is a sectional view of the end of the arm module and the hand, and FIG. 5 is cc 'of FIG.
6 and 7 are plan views and side sectional views of the suction-type end effector 3 with holder, respectively, and FIGS. 8 and 9 are plan views of the suction-type end effector 2 and Side sectional view, FIG. 10 (a) to (h)
[Fig. 3] is a schematic explanatory view showing the walking motion of the manipulator in order. 1 …… Manipulator, 2 …… Suction end effector 3 …… Suction end effector with holder 4 …… Hand, 5 …… Holder 6 …… Manipulator arm 7,7a, 7b, 7c …… Arm module 9,9a, 9b …… Adapter, 10 …… Floor 28 …… Fingers, I, IV, VI …… Roll joints II, III, V …… Pitch joints.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】遠隔操作により駆動可能な複数のピッチ関
節および複数のロール関節を有するマニピュレータアー
ムと、遠隔操作により床または壁に吸着可能な機構を有
し上記マニピュレータアームの両端に遠隔操作により夫
々着脱可能な二つの吸着形エンドエフェクタと、上記マ
ニピュレータアームの一端に遠隔操作により着脱可能な
ハンドとからなり、上記二つの吸着形エンドエフェクタ
の一つには上記ハンドを取り出し可能に携帯するための
ホルダが取り付けられていることを特徴とする歩行形マ
ニピュレータ。
1. A manipulator arm having a plurality of pitch joints and a plurality of roll joints that can be driven by remote control, and a mechanism that can be attracted to a floor or a wall by remote control, and both ends of the manipulator arm can be remote controlled by remote control. It consists of two detachable suction-type end effectors and a hand that can be remotely attached to and detached from one end of the manipulator arm, and one of the two suction-type end effectors is for carrying the hand in a removable manner. A walking manipulator characterized by having a holder attached.
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