JPH0762803B2 - アーム式作業機の駆動制御装置 - Google Patents
アーム式作業機の駆動制御装置Info
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- JPH0762803B2 JPH0762803B2 JP60246811A JP24681185A JPH0762803B2 JP H0762803 B2 JPH0762803 B2 JP H0762803B2 JP 60246811 A JP60246811 A JP 60246811A JP 24681185 A JP24681185 A JP 24681185A JP H0762803 B2 JPH0762803 B2 JP H0762803B2
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- arm
- input lever
- lever
- input
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- Mechanical Control Devices (AREA)
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、複数のアームを備えた土木建設機械や荷役運
搬機械などのアーム先端を駆動制御する装置に関する。
搬機械などのアーム先端を駆動制御する装置に関する。
（発明の背景） 上述したマニピュレータ先端に取付けられた作業機構や
プレイバックロボットあるいは工作機械のポジショニン
グテーブル等を含む作業機構は少なくとも３自由度を有
している。ここで、３自由度を有する作業機構の動作に
ついてマニピュレータを例にとって第８図を参照して説
明するに、ベース81には旋回回転機構82が設けられ、マ
ニピュレータ80はベース81に対して回転可能である。旋
回回転機構82に接続された上腕旋回機構83により上腕84
が駆動され、上腕84の先端に設けられた前腕旋回機構85
により前腕86が駆動され、これらの各要素の動きにより
上腕86の先端を三次元空間内で自由に動かし、これによ
り、上腕86先端部に設けられる作業機構の位置決め等が
行われる。なお、本図はJIS「産業用ロボット記号」で
表わされている。
プレイバックロボットあるいは工作機械のポジショニン
グテーブル等を含む作業機構は少なくとも３自由度を有
している。ここで、３自由度を有する作業機構の動作に
ついてマニピュレータを例にとって第８図を参照して説
明するに、ベース81には旋回回転機構82が設けられ、マ
ニピュレータ80はベース81に対して回転可能である。旋
回回転機構82に接続された上腕旋回機構83により上腕84
が駆動され、上腕84の先端に設けられた前腕旋回機構85
により前腕86が駆動され、これらの各要素の動きにより
上腕86の先端を三次元空間内で自由に動かし、これによ
り、上腕86先端部に設けられる作業機構の位置決め等が
行われる。なお、本図はJIS「産業用ロボット記号」で
表わされている。
このような３自由度を持つ作業機構は、第８図に示した
マニュピュレータの他に、荷役運搬機械、例えば油圧シ
ョベルの作業用アタッチメントに備えられている。
マニュピュレータの他に、荷役運搬機械、例えば油圧シ
ョベルの作業用アタッチメントに備えられている。
第９図に油圧ショベル90の一例を示し、油圧ショベル90
は、下部走行体91と、旋回用回転機構92によって下部走
行体91に連結された上部旋回体93とを有し、これら下部
走行体91および上部旋回体93により油圧ショベル本体94
が構成される。油圧ショベル本体94にはブーム95が回転
支点96に回動可能に取付けられ、そのブーム95はブーム
用アクチュエータ97によって駆動される。ブーム95の先
端にはアーム98が回動支点99に回動可能に取付けられ、
そのアーム98はアーム用アクチュエータ100によって駆
動される。そして、アーム98の先端にはバケット101が
回動支点102に回動可能に取付けられ、そのバケット101
はバケット用アクチュエータ103によって駆動される。
ここで、ブーム95およびアーム98を作業用アタッチメン
ト本体と呼び、回動支点102により先端を、すなわちこ
こではバケット101を作業機構と呼び、これら作業用ア
タッチメント本体と作業機構とを作業用アタッチメント
と呼ぶ。作業機構としては、バケットの他に岩石破砕用
ブレーカや把持具等があげられる。
は、下部走行体91と、旋回用回転機構92によって下部走
行体91に連結された上部旋回体93とを有し、これら下部
走行体91および上部旋回体93により油圧ショベル本体94
が構成される。油圧ショベル本体94にはブーム95が回転
支点96に回動可能に取付けられ、そのブーム95はブーム
用アクチュエータ97によって駆動される。ブーム95の先
端にはアーム98が回動支点99に回動可能に取付けられ、
そのアーム98はアーム用アクチュエータ100によって駆
動される。そして、アーム98の先端にはバケット101が
回動支点102に回動可能に取付けられ、そのバケット101
はバケット用アクチュエータ103によって駆動される。
ここで、ブーム95およびアーム98を作業用アタッチメン
ト本体と呼び、回動支点102により先端を、すなわちこ
こではバケット101を作業機構と呼び、これら作業用ア
タッチメント本体と作業機構とを作業用アタッチメント
と呼ぶ。作業機構としては、バケットの他に岩石破砕用
ブレーカや把持具等があげられる。
第９図に示した油圧ショベル90をJIS規格の「産業用ロ
ボット記号」で表わすと第10図に示すようになる。第10
図においては第９図と同一の箇所には同一の符号を付し
ている。なお、図において104はブーム旋回機構、105は
アーム旋回機構、106はバケット旋回機構を示すが、104
は油圧ショベル本体94とブーム95との関節、105はブー
ム95とアーム98との関節、106はアーム98とバケット101
との関節をも示すものである。すなわち、符号104〜106
は、ブーム95,アーム98およびバケット101の回動支点9
6,99および102と駆動用アクチュエータ97,100および103
とを含めたシンボルとして用いている。
ボット記号」で表わすと第10図に示すようになる。第10
図においては第９図と同一の箇所には同一の符号を付し
ている。なお、図において104はブーム旋回機構、105は
アーム旋回機構、106はバケット旋回機構を示すが、104
は油圧ショベル本体94とブーム95との関節、105はブー
ム95とアーム98との関節、106はアーム98とバケット101
との関節をも示すものである。すなわち、符号104〜106
は、ブーム95,アーム98およびバケット101の回動支点9
6,99および102と駆動用アクチュエータ97,100および103
とを含めたシンボルとして用いている。
第10図を第８図と比較して見ると、油圧ショベル90の旋
回回転機構92がマニピュレータ80の回転機構82に、同様
に油圧ショベル90のブーム95がマニュピュレータ80の上
腕84に、油圧ショベル90のアーム98がマニピュレータ80
の前腕86に相当していることがわかり、油圧ショベル90
の作業用アタッチメント本体を一種のマニピュレータと
考えることができる。
回回転機構92がマニピュレータ80の回転機構82に、同様
に油圧ショベル90のブーム95がマニュピュレータ80の上
腕84に、油圧ショベル90のアーム98がマニピュレータ80
の前腕86に相当していることがわかり、油圧ショベル90
の作業用アタッチメント本体を一種のマニピュレータと
考えることができる。
そして、作業機構としてのバケット101は、ブーム95お
よびアーム98の駆動により、両者で形成する二次元平面
内で自由に移動され、またこれらの駆動に加えて旋回用
回転機構92の駆動により三次元空間内で自由に移動され
る。
よびアーム98の駆動により、両者で形成する二次元平面
内で自由に移動され、またこれらの駆動に加えて旋回用
回転機構92の駆動により三次元空間内で自由に移動され
る。
ところで、三次元空間内でのバケット101の位置決め等
の制御は、従来第11図に示すような２軸入力レバー装置
110を用いて行なっていた。この２軸入力レバー装置110
は、入力装置本体111と、その入力装置本体111に設けら
れた２軸入力レバー112とから構成され、２軸入力レバ
ー112は常時は装置本体111に対して垂直に保持され、Ｘ
軸方向のXaまたはXbおよびＹ軸方向のYaまたはYbの各方
向に不図示の支点を中心として傾動できるとともに、そ
れら各方向の中間の方向にも傾動できるようになってい
る。そして、その２軸入力レバー112の傾動量に応じた
出力が入力装置本体111からＸ軸およびＹ軸方向の２つ
の値としてとり出される。入力レバー112の傾動量に代
えて、ある方向における操作力を検出してそれに応じた
出力をとり出すようにする場合もある。
の制御は、従来第11図に示すような２軸入力レバー装置
110を用いて行なっていた。この２軸入力レバー装置110
は、入力装置本体111と、その入力装置本体111に設けら
れた２軸入力レバー112とから構成され、２軸入力レバ
ー112は常時は装置本体111に対して垂直に保持され、Ｘ
軸方向のXaまたはXbおよびＹ軸方向のYaまたはYbの各方
向に不図示の支点を中心として傾動できるとともに、そ
れら各方向の中間の方向にも傾動できるようになってい
る。そして、その２軸入力レバー112の傾動量に応じた
出力が入力装置本体111からＸ軸およびＹ軸方向の２つ
の値としてとり出される。入力レバー112の傾動量に代
えて、ある方向における操作力を検出してそれに応じた
出力をとり出すようにする場合もある。
そして、上述した油圧ショベル90においては、従来から
第11図に示す２軸入力レバー装置110を２個用いてバケ
ット101の位置決め等を行なっている。すなわち、第12
図は、油圧ショベル本体に設けられた運転席120を上か
ら見た図であり、図中121はフロントガラスを、122は座
席を示し、座席122からフロントガラス121に向かって左
右の位置に上述した２軸入力レバー装置110Aおよび110B
が設けられている。左側の２軸入力レバー装置110Aは旋
回−アーム操作レバーを構成し、右側の２軸入力レバー
装置110Bはブーム−バケット操作レバーを構成する。
第11図に示す２軸入力レバー装置110を２個用いてバケ
ット101の位置決め等を行なっている。すなわち、第12
図は、油圧ショベル本体に設けられた運転席120を上か
ら見た図であり、図中121はフロントガラスを、122は座
席を示し、座席122からフロントガラス121に向かって左
右の位置に上述した２軸入力レバー装置110Aおよび110B
が設けられている。左側の２軸入力レバー装置110Aは旋
回−アーム操作レバーを構成し、右側の２軸入力レバー
装置110Bはブーム−バケット操作レバーを構成する。
旋回−アーム操作レバー110AのＹ軸方向の操作により旋
回用回転機構92が駆動され、Ｘ軸方向の操作によりアー
ム用アクチュエータ100が駆動される。そして、Ya方向
の操作により右旋回、Yb方向の操作により左旋回し、Xa
方向の操作によりアームダンプ、Xb方向の操作によりア
ームクラウドというように、レバー110Aの各操作方向毎
に旋回体93およびアーム98の駆動方向が割り当てられて
いる。
回用回転機構92が駆動され、Ｘ軸方向の操作によりアー
ム用アクチュエータ100が駆動される。そして、Ya方向
の操作により右旋回、Yb方向の操作により左旋回し、Xa
方向の操作によりアームダンプ、Xb方向の操作によりア
ームクラウドというように、レバー110Aの各操作方向毎
に旋回体93およびアーム98の駆動方向が割り当てられて
いる。
また、ブーム−バケット操作レバー110BのＹ軸方向の操
作によりブーム用アクチュエータ97が駆動され、Ｘ軸方
向の操作によりバケット用アクチュエータ103が駆動さ
れる。そして、Ya方向の操作によりブーム下げ、Yb方向
の操作によりブーム上げ、Xa方向の操作によりバケット
ダンプ、Xb方向の操作によりバケットクラウドというよ
うに、レバー110Bの各操作方向毎にブーム95およびバケ
ット101の駆動方向が割り当てられている。
作によりブーム用アクチュエータ97が駆動され、Ｘ軸方
向の操作によりバケット用アクチュエータ103が駆動さ
れる。そして、Ya方向の操作によりブーム下げ、Yb方向
の操作によりブーム上げ、Xa方向の操作によりバケット
ダンプ、Xb方向の操作によりバケットクラウドというよ
うに、レバー110Bの各操作方向毎にブーム95およびバケ
ット101の駆動方向が割り当てられている。
しかしながら、上述した動作からわかるように、各操作
レバーの操作方向とバケット101の駆動方向とが一致し
ていないので、バケット101を三次元空間内で所望の位
置にあるいは所望の速度で制御するためには、２本の操
作レバー110Aおよび110Bを複雑に操作しなくてはならな
かった。そのため、運転者の意図する方向にバケット10
1を自在に動かすには相当の熟練を必要としていた。
レバーの操作方向とバケット101の駆動方向とが一致し
ていないので、バケット101を三次元空間内で所望の位
置にあるいは所望の速度で制御するためには、２本の操
作レバー110Aおよび110Bを複雑に操作しなくてはならな
かった。そのため、運転者の意図する方向にバケット10
1を自在に動かすには相当の熟練を必要としていた。
このような問題を解決する従来例として、特公昭35-582
0号公報（従来技術１）と、実開昭59-121019号公報（実
願昭58-14032号：従来技術２）が知られている。従来技
術１には、Ｘ線装置の蛍光板を操作レバーで３軸直交方
向に移動操作する装置において、移動方向と操作レバー
の操作方向とを一致させたものが開示されている。従来
技術２には、排雪板を操作レバーで駆動する排雪板操縦
装置において、XYの２軸に操作することにより、排雪板
を昇降させ、左右端部の肩上がりおよび肩下がり動作を
させる操縦杆と、この操縦杆に直交して設けられた握持
体と、握持体に設けたシーソースイッチとを備え、排雪
板の左右の翼板をシーソースイッチで開閉運動させるも
のが開示されている。
0号公報（従来技術１）と、実開昭59-121019号公報（実
願昭58-14032号：従来技術２）が知られている。従来技
術１には、Ｘ線装置の蛍光板を操作レバーで３軸直交方
向に移動操作する装置において、移動方向と操作レバー
の操作方向とを一致させたものが開示されている。従来
技術２には、排雪板を操作レバーで駆動する排雪板操縦
装置において、XYの２軸に操作することにより、排雪板
を昇降させ、左右端部の肩上がりおよび肩下がり動作を
させる操縦杆と、この操縦杆に直交して設けられた握持
体と、握持体に設けたシーソースイッチとを備え、排雪
板の左右の翼板をシーソースイッチで開閉運動させるも
のが開示されている。
しかしながら、これらの各従来技術では、制御対象の動
作方向と操作レバーの操作方向とが一致しているもの
の、アーム式作業機のアーム先端のように水平面内ある
いは垂直面内でアーム先端を移動させるような装置への
言及はない。とくに、従来技術２のように操作レバーで
排雪板を昇降する場合には、操作レバーの前後方向の操
作感覚を疑似的に昇降動作と対応づけているが、操作感
覚の点からまた操作性の点からも一層の改善が望まれ
る。
作方向と操作レバーの操作方向とが一致しているもの
の、アーム式作業機のアーム先端のように水平面内ある
いは垂直面内でアーム先端を移動させるような装置への
言及はない。とくに、従来技術２のように操作レバーで
排雪板を昇降する場合には、操作レバーの前後方向の操
作感覚を疑似的に昇降動作と対応づけているが、操作感
覚の点からまた操作性の点からも一層の改善が望まれ
る。
（発明の目的） 本発明の目的は、入力レバーの操作方向とアーム先端の
動作方向を一対一対応させるとともに、とくにアーム先
端を垂直方向に動作させる入力レバーを親指で垂直方向
に操作可能にしてXYZ3軸の操作感覚の向上と操作性の向
上を図ることにある。
動作方向を一対一対応させるとともに、とくにアーム先
端を垂直方向に動作させる入力レバーを親指で垂直方向
に操作可能にしてXYZ3軸の操作感覚の向上と操作性の向
上を図ることにある。
（発明の概要） 本発明は、少なくとも本体に対して回動可能な第１アー
ムと、この第１アームに連結し前記第１のアームに対し
て回動可能な第２のアームとを有するアーム式作業機の
駆動制御装置であって、Ｘ軸およびＹ軸で規定される水
平面とその水平面と直交する垂直面の両面内で、制御対
象である前記第２のアームの先端の速度とその方向、ま
たは位置を含む物理量を与え、その物理量に応じて前記
第１および第２のアームを駆動制御するアーム式作業機
の駆動制御装置に適用される。
ムと、この第１アームに連結し前記第１のアームに対し
て回動可能な第２のアームとを有するアーム式作業機の
駆動制御装置であって、Ｘ軸およびＹ軸で規定される水
平面とその水平面と直交する垂直面の両面内で、制御対
象である前記第２のアームの先端の速度とその方向、ま
たは位置を含む物理量を与え、その物理量に応じて前記
第１および第２のアームを駆動制御するアーム式作業機
の駆動制御装置に適用される。
そして上述した目的は、前記作業機の先端に対して前記
Ｘ軸およびＹ軸方向の物理量を付与するためにそのＸ軸
方向およびＹ軸方向に操作される第１の入力レバーと、 前記第１の入力レバーのＸ軸方向およびＹ軸方向への操
作に応じて、Ｘ軸方向の物理量を示す制御信号およびＹ
軸方向の物理量を示す制御信号を発生する第１の信号発
生手段と、前記第１の入力レバーと直交して接続され、
前記水平面と平行な面内に延在するグリップと、前記水
平面と直交する方向であるＺ軸方向の物理量を前記作業
機のアーム先端に付与するために、前記グリップを握っ
た親指により前記Ｚ軸方向に操作可能に、前記グリップ
の長手方向の端面から突設された第２の入力レバーと、
前記第２の入力レバーのＺ軸方向への操作に応じて、Ｚ
軸方向の物理量を示す制御信号を発生する第２の信号発
生手段と、前記第１および第２の信号発生手段と接続さ
れ、前記Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸制御信号に応じて前記作
業機の先端をそれら３軸方向に駆動するように前記第１
および第２のアームの駆動信号を演算する演算手段とを
具備することにより、達成される。
Ｘ軸およびＹ軸方向の物理量を付与するためにそのＸ軸
方向およびＹ軸方向に操作される第１の入力レバーと、 前記第１の入力レバーのＸ軸方向およびＹ軸方向への操
作に応じて、Ｘ軸方向の物理量を示す制御信号およびＹ
軸方向の物理量を示す制御信号を発生する第１の信号発
生手段と、前記第１の入力レバーと直交して接続され、
前記水平面と平行な面内に延在するグリップと、前記水
平面と直交する方向であるＺ軸方向の物理量を前記作業
機のアーム先端に付与するために、前記グリップを握っ
た親指により前記Ｚ軸方向に操作可能に、前記グリップ
の長手方向の端面から突設された第２の入力レバーと、
前記第２の入力レバーのＺ軸方向への操作に応じて、Ｚ
軸方向の物理量を示す制御信号を発生する第２の信号発
生手段と、前記第１および第２の信号発生手段と接続さ
れ、前記Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸制御信号に応じて前記作
業機の先端をそれら３軸方向に駆動するように前記第１
および第２のアームの駆動信号を演算する演算手段とを
具備することにより、達成される。
（実施例） 第１図は本発明制御装置に用いられる３軸入力レバー装
置100の一実施例を示し、１はＸ−Ｙ軸方向の制御信号
を出力するＸ−Ｙ入力装置本体（第１の信号発生手段）
であり、例えばポテンショメータ式の装置とすることが
できる。Ｘ−Ｙ入力装置本体１にはＸ−Ｙ入力レバー３
が連結され、そのＸ−Ｙ入力レバー３は、常時Ｘ−Ｙ入
力装置本体１に対して垂直状態で保持されるとともに、
Ｘ軸方向Xa,XbおよびＹ軸方向Ya,Ybまたはその中間の方
向に傾動することができ、Ｘ−Ｙ入力装置本体１はその
入力レバー３の傾動量に応じた電気信号、すなわち、Ｘ
軸方向およびＹ軸方向の制御信号SXおよびSYを出力す
る。
置100の一実施例を示し、１はＸ−Ｙ軸方向の制御信号
を出力するＸ−Ｙ入力装置本体（第１の信号発生手段）
であり、例えばポテンショメータ式の装置とすることが
できる。Ｘ−Ｙ入力装置本体１にはＸ−Ｙ入力レバー３
が連結され、そのＸ−Ｙ入力レバー３は、常時Ｘ−Ｙ入
力装置本体１に対して垂直状態で保持されるとともに、
Ｘ軸方向Xa,XbおよびＹ軸方向Ya,Ybまたはその中間の方
向に傾動することができ、Ｘ−Ｙ入力装置本体１はその
入力レバー３の傾動量に応じた電気信号、すなわち、Ｘ
軸方向およびＹ軸方向の制御信号SXおよびSYを出力す
る。
Ｘ−Ｙ入力レバー３の自由端には、その入力レバー３の
軸芯と直交し、Ｘ軸方向に軸芯が一致された円筒状のグ
リップ５が設けられ、そのグリップ５の一方の端面から
はＺ入力レバー７が突出している。Ｚ入力レバー７はグ
リップ５の内部に設けられたＺ入力装置本体９（第２の
信号発生手段）に連結されている。Ｚ入力レバー７は第
１図に示すようにグリップ５を握った親指でＺ軸方向Z
a,Zbに操作できるが、Ｘ−Ｙ入力レバー３のようには傾
動しないようになっている。すなわち、Ｚ入力装置本体
９は、入力レバー７の操作力の大小を電気信号として取
り出すように構成され、例えば圧電素子が用いられてい
る。このＺ入力装置本体９も上述のＸ−Ｙ入力装置本体
１と同様に、Ｚ入力レバー７の操作方向および操作力に
応じてＺ軸方向の位置等の物理量を表わす電気的な制御
信号SZを出力する。
軸芯と直交し、Ｘ軸方向に軸芯が一致された円筒状のグ
リップ５が設けられ、そのグリップ５の一方の端面から
はＺ入力レバー７が突出している。Ｚ入力レバー７はグ
リップ５の内部に設けられたＺ入力装置本体９（第２の
信号発生手段）に連結されている。Ｚ入力レバー７は第
１図に示すようにグリップ５を握った親指でＺ軸方向Z
a,Zbに操作できるが、Ｘ−Ｙ入力レバー３のようには傾
動しないようになっている。すなわち、Ｚ入力装置本体
９は、入力レバー７の操作力の大小を電気信号として取
り出すように構成され、例えば圧電素子が用いられてい
る。このＺ入力装置本体９も上述のＸ−Ｙ入力装置本体
１と同様に、Ｚ入力レバー７の操作方向および操作力に
応じてＺ軸方向の位置等の物理量を表わす電気的な制御
信号SZを出力する。
このような入力レバー７および入力装置本体９から構成
されるＺ軸入力レバー装置200は、例えば第２図
（ａ），（ｂ）に示すように構成される。図において、
装置筐体201の底面にはくびれ202を有する入力レバー20
3が立設され、筐体201の開放端部には入力レバー203の
周面と僅かな間隙をもって２個の圧電素子204および206
が配設されている。ここで、入力レバー203が上述した
Ｚ入力レバー７に相当し、レバー203をある方向に操作
するとそれに応じて圧電素子204および206のいずれか一
方から電気信号を得ることができる。
されるＺ軸入力レバー装置200は、例えば第２図
（ａ），（ｂ）に示すように構成される。図において、
装置筐体201の底面にはくびれ202を有する入力レバー20
3が立設され、筐体201の開放端部には入力レバー203の
周面と僅かな間隙をもって２個の圧電素子204および206
が配設されている。ここで、入力レバー203が上述した
Ｚ入力レバー７に相当し、レバー203をある方向に操作
するとそれに応じて圧電素子204および206のいずれか一
方から電気信号を得ることができる。
また、入力レバー３および入力装置１から構成されるＸ
−Ｙ軸入力レバー装置300を第３図（ａ）〜（ｃ）に示
すように圧電素子により構成することもできる。図にお
いては、第２図（ａ），（ｂ）と同様な箇所には同一の
符号を付してあるが、筐体201の底面にはＹ軸およびＺ
軸方向に４個の圧電素子204〜207が配設されている。圧
電素子204〜207の上方には筐体201の底面に立設された
ブラケット220に支持軸208が設けられ、その支持軸208
に入力レバー210が保持されている。入力レバー210は、
操作部211と、その下端面に設けられた円板状部材212と
から成り、円板状部材212の下面からは、４個の圧電素
子204〜207と対向配置する押圧部213〜216とレバー210
の保持部217,218とが突設されていて、支持軸208を２つ
の保持部217,218の間に嵌合することにより、操作部211
がＸ軸方向に操作されるようになっている。そして支持
軸208および保持部217,218にあけられた孔にピン219が
挿通され、これにより操作部211がＹ軸方向に操作され
るようになっている。
−Ｙ軸入力レバー装置300を第３図（ａ）〜（ｃ）に示
すように圧電素子により構成することもできる。図にお
いては、第２図（ａ），（ｂ）と同様な箇所には同一の
符号を付してあるが、筐体201の底面にはＹ軸およびＺ
軸方向に４個の圧電素子204〜207が配設されている。圧
電素子204〜207の上方には筐体201の底面に立設された
ブラケット220に支持軸208が設けられ、その支持軸208
に入力レバー210が保持されている。入力レバー210は、
操作部211と、その下端面に設けられた円板状部材212と
から成り、円板状部材212の下面からは、４個の圧電素
子204〜207と対向配置する押圧部213〜216とレバー210
の保持部217,218とが突設されていて、支持軸208を２つ
の保持部217,218の間に嵌合することにより、操作部211
がＸ軸方向に操作されるようになっている。そして支持
軸208および保持部217,218にあけられた孔にピン219が
挿通され、これにより操作部211がＹ軸方向に操作され
るようになっている。
次に第４図を参照して本発明装置の制御系の一実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
Ｘ−Ｙ入力装置本体１のＸ軸およびＹ軸制御信号SXおよ
びSYは入力インタフェース11を介してそれぞれ演算装置
13に接続されている。またＺ入力装置本体９も同様に、
そのＺ軸制御信号SZが入力インタフェース11を介して演
算装置13に接続されている。
びSYは入力インタフェース11を介してそれぞれ演算装置
13に接続されている。またＺ入力装置本体９も同様に、
そのＺ軸制御信号SZが入力インタフェース11を介して演
算装置13に接続されている。
演算装置13には、旋回回転機構92の回転角θ１、ブーム
旋回機構104の回転角θ２およびアーム旋回機構105の回
転角θ３もそれぞれ入力され、既知の演算式の基づい
て、各関節92,104および105に与えるべき角速度１，
２および３が演算されて演算装置13の出力とされ
る。
旋回機構104の回転角θ２およびアーム旋回機構105の回
転角θ３もそれぞれ入力され、既知の演算式の基づい
て、各関節92,104および105に与えるべき角速度１，
２および３が演算されて演算装置13の出力とされ
る。
ここで、上述した演算式について第５図を参照して簡単
に説明する。第５図において第10図と同様の要素には同
一の符号を付すものとする。なお、図において、 P0〜P4は各関節92,104〜106の位置ベクトル θ１〜θ３は各関節92,104,105の回転角 〔Xi、Yi、Zi〕は各関節92,104,105の座標系Ci:但し、
θｉ＝０のときX,Y,Zの各軸方向の向きはCi＝Ci−１ ρ１〜ρ３は関節92,104,105の単位回転ベクトル を表わしている。
に説明する。第５図において第10図と同様の要素には同
一の符号を付すものとする。なお、図において、 P0〜P4は各関節92,104〜106の位置ベクトル θ１〜θ３は各関節92,104,105の回転角 〔Xi、Yi、Zi〕は各関節92,104,105の座標系Ci:但し、
θｉ＝０のときX,Y,Zの各軸方向の向きはCi＝Ci−１ ρ１〜ρ３は関節92,104,105の単位回転ベクトル を表わしている。
ここで、作業機構すなわちバケット101の位置に対応す
る点P4の速度は、 と表わすことができる。また、点P4の速度は、 とも表わせるので、結局、各関節92,104および105の角
速度１〜３は直交座標系の値として、 のように表わされる。このとき３軸入力レバー装置100
からの出力SX,SY,SZをそれぞれ，，に入力するこ
とによりバケット101は直交座標系に対応した動きを行
うことができる。さらに点P4の速度は円筒座標系の
（，，）を使用して、 とも表わせるので のようにも表わすことができる。このとき３軸入力レバ
ー装置100からの出力SX,SY,SZをそれぞれ，，に
入力することによりバケット101は円筒座標系に対応し
た動きを行うことができる。ここでＪは周知のヤコビ行
列、Ａは周知の座標変換行列である。
る点P4の速度は、 と表わすことができる。また、点P4の速度は、 とも表わせるので、結局、各関節92,104および105の角
速度１〜３は直交座標系の値として、 のように表わされる。このとき３軸入力レバー装置100
からの出力SX,SY,SZをそれぞれ，，に入力するこ
とによりバケット101は直交座標系に対応した動きを行
うことができる。さらに点P4の速度は円筒座標系の
（，，）を使用して、 とも表わせるので のようにも表わすことができる。このとき３軸入力レバ
ー装置100からの出力SX,SY,SZをそれぞれ，，に
入力することによりバケット101は円筒座標系に対応し
た動きを行うことができる。ここでＪは周知のヤコビ行
列、Ａは周知の座標変換行列である。
再び第４図を参照するに、このようにして演算された角
速度１〜３はそれぞれ、旋回回転機構用の偏差発生
器17、ブーム旋回機構用の偏差発生器19およびアーム旋
回機構用の偏差発生器21に供給される。そして、各偏差
発生器17,19および21には各関節92,104および105の実際
の角速度A1〜A3が入力され、演算された角速度１
〜３との間の偏差に相応した偏差信号が各コントロー
ルバルブ23,25および27に入力される。ここで、コント
ロールバルブとしては、例えばサーボ弁や電磁比例弁等
を用いることができる。
速度１〜３はそれぞれ、旋回回転機構用の偏差発生
器17、ブーム旋回機構用の偏差発生器19およびアーム旋
回機構用の偏差発生器21に供給される。そして、各偏差
発生器17,19および21には各関節92,104および105の実際
の角速度A1〜A3が入力され、演算された角速度１
〜３との間の偏差に相応した偏差信号が各コントロー
ルバルブ23,25および27に入力される。ここで、コント
ロールバルブとしては、例えばサーボ弁や電磁比例弁等
を用いることができる。
なお、各関節92,104および105には不図示の回転角セン
サおよび角速度センサが設けられていて、回転角センサ
は演算装置13に接続され、角速度センサは偏差発生器1
7,19および21にそれぞれ接続されている。
サおよび角速度センサが設けられていて、回転角センサ
は演算装置13に接続され、角速度センサは偏差発生器1
7,19および21にそれぞれ接続されている。
以上のように構成された作業機構の制御装置における各
レバーの操作と作業機構であるバケット101の動作につ
いて第４図，第６図および第７図を参照して説明する。
なお、第６図は油圧ショベルの平面図に相当し、第７図
はその側面図に相当する。また、第６図および第７図に
おいて、第10図と同一の要素には同一の符号を付すもの
とする。
レバーの操作と作業機構であるバケット101の動作につ
いて第４図，第６図および第７図を参照して説明する。
なお、第６図は油圧ショベルの平面図に相当し、第７図
はその側面図に相当する。また、第６図および第７図に
おいて、第10図と同一の要素には同一の符号を付すもの
とする。
第６図において、Ｘ−Ｙ入力レバー３をＹ軸方向Yaに操
作すると、Ｘ−Ｙ入力装置本体１からＹ軸制御信号SYが
出力され、その信号SYは演算装置13に入力され、上述し
た演算式に基づいて、各旋回機構に付与すべき角速度
１〜３が演算されて偏差発生器17,19および21に出力
される。そして、それらの角速度１〜３と各旋回機
構における実際の角速度A1〜A3との偏差に応じた信
号がコントロールバルブ23,25および27に供給され、こ
れにより、バケット101が所望の速度でYa方向に移動
し、レバー３をYb方向に操作すると同様にしてバケット
101がYb方向に移動する。また、レバー３をＸ軸方向Xa
に操作すると同様にバケット101がXa方向に所望の速度
で移動し、レバー１をXb方向に操作するとバケット101
が同様にXb方向に所望の速度で移動することになる。
作すると、Ｘ−Ｙ入力装置本体１からＹ軸制御信号SYが
出力され、その信号SYは演算装置13に入力され、上述し
た演算式に基づいて、各旋回機構に付与すべき角速度
１〜３が演算されて偏差発生器17,19および21に出力
される。そして、それらの角速度１〜３と各旋回機
構における実際の角速度A1〜A3との偏差に応じた信
号がコントロールバルブ23,25および27に供給され、こ
れにより、バケット101が所望の速度でYa方向に移動
し、レバー３をYb方向に操作すると同様にしてバケット
101がYb方向に移動する。また、レバー３をＸ軸方向Xa
に操作すると同様にバケット101がXa方向に所望の速度
で移動し、レバー１をXb方向に操作するとバケット101
が同様にXb方向に所望の速度で移動することになる。
すなわち、Ｘ−Ｙ入力レバー３により、Ｘ軸およびＹ軸
によって定められる水平面内においてバケット101を任
意所望の速度で駆動できる。
によって定められる水平面内においてバケット101を任
意所望の速度で駆動できる。
Ｚ入力レバー７においても上述したと同様であり、第７
図において、Ｚ入力レバー７をＺ軸方向Zaに操作すると
バケット101がZa方向に所望の速度で移動し、レバー７
をZb方向に操作するとバケット101が同様にZb方向に所
望の速度で移動することになる。
図において、Ｚ入力レバー７をＺ軸方向Zaに操作すると
バケット101がZa方向に所望の速度で移動し、レバー７
をZb方向に操作するとバケット101が同様にZb方向に所
望の速度で移動することになる。
すなわち、Ｚ入力レバー７により、Ｘ軸およびＹ軸によ
って定められる水平面と直交する垂直面内の垂直方向に
おいてバケット101を任意所望の速度で駆動できる。
って定められる水平面と直交する垂直面内の垂直方向に
おいてバケット101を任意所望の速度で駆動できる。
以上では作業機構を速度制御にする場合について説明し
たが、位置制御の場合についても本発明を適用できるこ
とは勿論であり、その場合、演算装置では入力制御信号
SX,SYおよびSZに基づいて各旋回機構の回転角度θ１〜
θ３を演算してその角度信号を偏差発生器に入力する一
方、偏差発生器には各旋回機構の実際の角度を入力し、
それら２つの入力信号の偏差に基づいてコントロールバ
ルブに制御信号を出力して作業機構の位置が三次元空間
内で制御される。
たが、位置制御の場合についても本発明を適用できるこ
とは勿論であり、その場合、演算装置では入力制御信号
SX,SYおよびSZに基づいて各旋回機構の回転角度θ１〜
θ３を演算してその角度信号を偏差発生器に入力する一
方、偏差発生器には各旋回機構の実際の角度を入力し、
それら２つの入力信号の偏差に基づいてコントロールバ
ルブに制御信号を出力して作業機構の位置が三次元空間
内で制御される。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およ
びＺ軸方向の３軸方向に操作可能な第１および第２の入
力レバーを設け、これら入力レバーの各軸方向の操作に
応じて操作された軸方向の物理量を示す制御信号を出力
し、各軸方向の制御信号に基づいてアーム先端を入力レ
バーの操作方向に駆動するための駆動信号を演算するよ
うにしたので、第１および第２の入力レバーの操作方向
とアーム先端の駆動方向とが一致して入力レバーの操作
通りにアーム先端を駆動することができる。これによ
り、入力レバーの操作が極めて容易になるとともに、誤
操作の危険性もなくなる。とくに、第２の入力レバーを
垂直方向であるＺ軸方向に操作可能に配置し、このＺ軸
方向操作に応答してアーム先端を垂直方向に移動可能に
したので、アーム先端の移動方向と第２の入力レバーの
操作方向とが完全に対応して、従来のようにレバーの前
後方向の操作を疑似的に昇降方向とする場合に比べて垂
直方向の操作感覚が向上する。加えて、第２の入力レバ
ーを第１のレバーを握ったまま親指で操作できるように
したので、レバーの持替え操作を必要とせず、操作性も
向上する。
びＺ軸方向の３軸方向に操作可能な第１および第２の入
力レバーを設け、これら入力レバーの各軸方向の操作に
応じて操作された軸方向の物理量を示す制御信号を出力
し、各軸方向の制御信号に基づいてアーム先端を入力レ
バーの操作方向に駆動するための駆動信号を演算するよ
うにしたので、第１および第２の入力レバーの操作方向
とアーム先端の駆動方向とが一致して入力レバーの操作
通りにアーム先端を駆動することができる。これによ
り、入力レバーの操作が極めて容易になるとともに、誤
操作の危険性もなくなる。とくに、第２の入力レバーを
垂直方向であるＺ軸方向に操作可能に配置し、このＺ軸
方向操作に応答してアーム先端を垂直方向に移動可能に
したので、アーム先端の移動方向と第２の入力レバーの
操作方向とが完全に対応して、従来のようにレバーの前
後方向の操作を疑似的に昇降方向とする場合に比べて垂
直方向の操作感覚が向上する。加えて、第２の入力レバ
ーを第１のレバーを握ったまま親指で操作できるように
したので、レバーの持替え操作を必要とせず、操作性も
向上する。
また、三次元空間内でのアーム先端の移動を第１および
第２の入力レバーで制御でき、これら第１および第２の
入力レバーは片手により操作できるので、もう片方の手
により把持具の開閉や姿勢制御あるいは安全装置の操作
が可能となり、作業能率が向上し、安全性に寄与でき
る。
第２の入力レバーで制御でき、これら第１および第２の
入力レバーは片手により操作できるので、もう片方の手
により把持具の開閉や姿勢制御あるいは安全装置の操作
が可能となり、作業能率が向上し、安全性に寄与でき
る。
さらに、水平面内での作業機構の移動が第１の入力レバ
ーの操作のみにより行えるので、作業速度も向上でき
る。
ーの操作のみにより行えるので、作業速度も向上でき
る。
なお、本発明の技術的課題を解決するためには、Ｚ軸方
向制御用の第２の入力レバーによりＹ軸方向も制御でき
るようにしてもよいが、その場合、Ｙ軸方向の動きを確
実に固定できないおそれがあり、特にレンガ等を垂直方
向にのみ積み上げる作業には必ずしも好ましいとは言え
ない。しかしながら、本発明のように第２の入力レバー
に垂直方向の制御だけを与えれば、上述したような作業
における誤操作が確実に防止できる。
向制御用の第２の入力レバーによりＹ軸方向も制御でき
るようにしてもよいが、その場合、Ｙ軸方向の動きを確
実に固定できないおそれがあり、特にレンガ等を垂直方
向にのみ積み上げる作業には必ずしも好ましいとは言え
ない。しかしながら、本発明のように第２の入力レバー
に垂直方向の制御だけを与えれば、上述したような作業
における誤操作が確実に防止できる。
第１図は本発明制御装置の３軸入力レバー装置の一例を
示す斜視図、第２図（ａ），（ｂ）および第３図
（ａ），（ｂ）は入力レバー装置の二実施例を示す図で
あり、第２図（ａ）および第３図（ａ）は平面図、第２
図（ｂ）は第２図（ａ）のb-b線断面図、第３図（ｂ）
は第３図（ａ）のb-b線断面図、第３図（ｃ）は同じくc
-c線断面図、第４図は同じく本発明制御装置の制御系の
一例を示すブロック図、第５図は第４図に示した演算装
置における演算式を説明するための油圧ショベルの摸式
図、第６図および第７図は本発明による３軸入力レバー
の操作方向と作業機構の駆動方向を示す図、第８図は３
自由度を有するマニピュレータのシンボル図、第９図は
油圧ショベルの一例を示す側面図、第10図はそのシンボ
ル図、第11図は従来の入力レバー装置の一例を示す斜視
図、第12図はその入力レバー装置を用いた油圧ショベル
の操作レバーの配置および操作方向を説明するための平
面図である。 1:X−Ｙ入力装置本体（第１の信号発生手段） 3:X−Ｙ入力レバー（第１の入力レバー） 7:Z入力レバー（第２の入力レバー） 9:Z入力装置本体（第２の信号発生手段） 13:演算装置 17,19,21:偏差発生器 23,25,27:コントロールバルブ 91:下部走行体、92:旋回回転機構 93:上部旋回体、94:油圧ショベル本体 95:ブーム、98:アーム 100:3軸入力レバー装置 101:バケット（作業機構） 104:ブーム旋回機構 105:アーム旋回機構
示す斜視図、第２図（ａ），（ｂ）および第３図
（ａ），（ｂ）は入力レバー装置の二実施例を示す図で
あり、第２図（ａ）および第３図（ａ）は平面図、第２
図（ｂ）は第２図（ａ）のb-b線断面図、第３図（ｂ）
は第３図（ａ）のb-b線断面図、第３図（ｃ）は同じくc
-c線断面図、第４図は同じく本発明制御装置の制御系の
一例を示すブロック図、第５図は第４図に示した演算装
置における演算式を説明するための油圧ショベルの摸式
図、第６図および第７図は本発明による３軸入力レバー
の操作方向と作業機構の駆動方向を示す図、第８図は３
自由度を有するマニピュレータのシンボル図、第９図は
油圧ショベルの一例を示す側面図、第10図はそのシンボ
ル図、第11図は従来の入力レバー装置の一例を示す斜視
図、第12図はその入力レバー装置を用いた油圧ショベル
の操作レバーの配置および操作方向を説明するための平
面図である。 1:X−Ｙ入力装置本体（第１の信号発生手段） 3:X−Ｙ入力レバー（第１の入力レバー） 7:Z入力レバー（第２の入力レバー） 9:Z入力装置本体（第２の信号発生手段） 13:演算装置 17,19,21:偏差発生器 23,25,27:コントロールバルブ 91:下部走行体、92:旋回回転機構 93:上部旋回体、94:油圧ショベル本体 95:ブーム、98:アーム 100:3軸入力レバー装置 101:バケット（作業機構） 104:ブーム旋回機構 105:アーム旋回機構
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも本体に対して回動可能な第１ア
ームと、この第１アームに連結し前記第１のアームに対
して回動可能な第２のアームとを有するアーム式作業機
の駆動制御装置であって、Ｘ軸およびＹ軸で規定される
水平面とその水平面と直交する垂直面の両面内で、制御
対象である前記第２のアームの先端の速度とその方向、
または位置を含む物理量を与え、その物理量に応じて前
記第１および第２のアームを駆動制御するアーム式作業
機の駆動制御装置において、 前記作業機の先端に対して前記Ｘ軸およびＹ軸方向の物
理量を付与するためにそのＸ軸方向およびＹ軸方向に操
作される第１の入力レバーと、 前記第１の入力レバーのＸ軸方向およびＹ軸方向への操
作に応じて、Ｘ軸方向の物理量を示す制御信号およびＹ
軸方向の物理量を示す制御信号を発生する第１の信号発
生手段と、 前記第１の入力レバーと直交して接続され、前記水平面
と平行な面内に延在するグリップと、 前記水平面と直交する方向であるＺ軸方向の物理量を前
記作業機のアーム先端に付与するために、前記グリップ
を握った親指により前記Ｚ軸方向に操作可能に、前記グ
リップの長手方向の端面から突設された第２の入力レバ
ーと、 前記第２の入力レバーのＺ軸方向への操作に応じて、Ｚ
軸方向の物理量を示す制御信号を発生する第２の信号発
生手段と、 前記第１および第２の信号発生手段と接続され、前記Ｘ
軸、Ｙ軸およびＺ軸制御信号に応じて前記作業機の先端
をそれら３軸方向に駆動するように前記第１および第２
のアームの駆動信号を演算する演算手段とを具備したこ
とを特徴とするアーム式作業機の駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60246811A JPH0762803B2 (ja) | 1985-11-02 | 1985-11-02 | アーム式作業機の駆動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60246811A JPH0762803B2 (ja) | 1985-11-02 | 1985-11-02 | アーム式作業機の駆動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62106514A JPS62106514A (ja) | 1987-05-18 |
| JPH0762803B2 true JPH0762803B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=17154036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60246811A Expired - Lifetime JPH0762803B2 (ja) | 1985-11-02 | 1985-11-02 | アーム式作業機の駆動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762803B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0361666B1 (en) * | 1988-09-08 | 1994-03-02 | Caterpillar Inc. | Intuitive joystick control for a work implement |
| JPH02180575A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-13 | Canon Inc | ティーチング操作機構 |
| JP2578142Y2 (ja) * | 1992-06-26 | 1998-08-06 | 元田電子工業株式会社 | 荷重取扱装置の操作グリップ |
| JP3664665B2 (ja) * | 2001-06-01 | 2005-06-29 | 株式会社カワサキプレシジョンマシナリ | ジョイスティック装置 |
| JP2009289239A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Railway Technical Res Inst | 車両用運転操作器 |
| US9132921B2 (en) * | 2012-08-09 | 2015-09-15 | The Boeing Company | Refueling boom control system |
| JP6690875B2 (ja) * | 2015-11-17 | 2020-04-28 | キャタピラー エス エー アール エル | 作業機械の操作装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5783390A (en) * | 1980-11-07 | 1982-05-25 | Hitachi Ltd | Indirect instruction method for articulated type robot |
| JPS5878205A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | Kobe Steel Ltd | 工業用ロボツトのテイ−チング方法 |
| JPS59121019U (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-15 | 株式会社大原鉄工所 | 整雪用雪上装軌車における排雪板操縦装置 |
| JPS59189416A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Omron Tateisi Electronics Co | 産業ロボツトの誘導教示方法 |
-
1985
- 1985-11-02 JP JP60246811A patent/JPH0762803B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62106514A (ja) | 1987-05-18 |
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