JPH08150578A - Master arm device - Google Patents

Master arm device

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Publication number
JPH08150578A
JPH08150578A JP29256394A JP29256394A JPH08150578A JP H08150578 A JPH08150578 A JP H08150578A JP 29256394 A JP29256394 A JP 29256394A JP 29256394 A JP29256394 A JP 29256394A JP H08150578 A JPH08150578 A JP H08150578A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction force
operator
master arm
unit
arm device
Prior art date
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Pending
Application number
JP29256394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Ohara
俊一 大原
Hidefumi Otsuka
英史 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP29256394A priority Critical patent/JPH08150578A/en
Publication of JPH08150578A publication Critical patent/JPH08150578A/en
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Abstract

PURPOSE: To prevent damage to an operational objective by unexpected motion of the slave side by careless contact with an operation part of a master arm device and especially, to improve workability and safety in case of working by way of operating a plural number of master arms. CONSTITUTION: This is a master arm device having a reaction force generating means 1 to present reaction force to an operator, an operation part 2 connected to the reaction force generating means 1 and held by the operator to operate and a control means 3 to control motion of the reaction force generating means 1, and it has a contact detection means 21 to detect that the operation part 2 is held by a hand of the operator and a motion changeover means to change motion and stop in accordance with a signal of the contact detection means 21. It is made possible to move in the case when the hand of the operator holds the operation part 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マスタスレーブマニピ
ュレータ装置,コンピュータグラフィックスの操作加工
を反力を伴って行うことが可能なシミュレーション装置
に用いられるマスタアーム装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a master / slave manipulator device and a master arm device used in a simulation device capable of operating computer graphics with reaction force.

【0002】[0002]

【従来の技術】マスタスレーブマニピュレータ装置は、
たとえば、特開昭63−28580 号公報に記載されている。
また、コンピュータグラフィックスの操作加工を反力を
伴って行うことが可能なシミュレーション装置に用いら
れるマスタアーム装置は、たとえば、特開平5−123327
号公報に記載されている。
2. Description of the Related Art A master-slave manipulator device is
For example, it is described in JP-A-63-28580.
Further, a master arm device used in a simulation device capable of performing operation processing of computer graphics with reaction force is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 123327/1993.
No., published in Japanese Unexamined Patent Publication No.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、操
作者がより操作性を高めるために、操作部を持ち代える
場合、あるいは、操作者が複数のマスタアーム装置3台
以上、それぞれのマスタアーム装置を交互に操作しなが
ら、操作対象の加工,移動を行う場合の操作性,安全性
について考慮されていない。
In the above-mentioned prior art, when the operator changes the operating part in order to further improve the operability, or when the operator has a plurality of master arm devices of three or more, each master arm is provided. No consideration is given to the operability and safety when performing machining or moving the operation target while alternately operating the device.

【0004】たとえば、従来技術では、一旦、動作を開
始すれば、操作者が操作部を手で握っていない状態で
も、意図せずに手が触れると、マスタアームが移動し、
スレーブアームがそれに応じて動作し、操作対象の予期
せぬ損傷が起きる可能性がある。
For example, in the prior art, once the operation is started, even if the operator does not hold the operation portion with his / her hand, the master arm moves if touched unintentionally,
The slave arm may act accordingly, resulting in unexpected damage to the operated object.

【0005】特に、複数のマスタアーム装置を操作する
場合、あるマスタアーム装置を操作しているうちに、他
のマスタアーム装置に接触してしまい予期せぬ動作が起
きる可能性がある。これは特に、手術シミュレータ,マ
スタスレーブ装置による手術では重大な問題になる。
In particular, when operating a plurality of master arm devices, while operating a certain master arm device, another master arm device may come into contact with the other master arm device and an unexpected operation may occur. This becomes a serious problem especially in surgery using a surgery simulator and a master-slave device.

【0006】本発明の目的は、マスタアーム装置の操作
部に対する不用意な接触により、スレーブ側が予期せぬ
動作をして操作対象に損傷を与えることを防止する。
An object of the present invention is to prevent the slave side from performing an unexpected operation and damaging the operation target due to an inadvertent contact with the operation part of the master arm device.

【0007】特に、複数のマスタアームを操作して作業
を行う場合の操作性,安全性を向上させることにある。
In particular, it is to improve the operability and safety when working by operating a plurality of master arms.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は操作者に反力を提示する反力生成手段と、前
記反力生成手段に接続され、操作を行うために、操作者
が握る操作部と、前記反力生成手段の動作を制御する制
御手段とを有するマスタアーム装置で、操作者の手が前
記操作部をつかんでいることを検知する接触検知手段
と、前記接触検知手段の信号に応じて動作,停止を切り
替える動作切り替え手段とを有し、操作者の手が前記操
作部をつかんでいる場合に動作可能とすることにより実
現できる。
In order to achieve the above object, the present invention provides a reaction force generating means for presenting a reaction force to an operator, and an operator connected to the reaction force generating means for performing an operation. A contact detection unit for detecting that an operator's hand is grasping the operation unit, and a contact detection unit for a master arm device having an operation unit grasped by the operator and a control unit controlling the operation of the reaction force generation unit. It can be realized by having operation switching means for switching between operation and stop according to a signal from the means, and enabling operation when the operator's hand is grasping the operation section.

【0009】[0009]

【作用】接触検知手段は、操作者の手が操作部をつかん
でいることを検知する。操作者が操作部をつかんでいる
ことが接触検知手段によって検知されると、動作切り替
え手段によって、マスタアーム装置の反力生成手段が動
作可能になる。
The contact detecting means detects that the operator's hand is grasping the operating section. When it is detected by the contact detection means that the operator is grasping the operation portion, the operation switching means enables the reaction force generation means of the master arm device to operate.

【0010】操作者の手が操作部をつかんでいる場合、
つまり、意識的に操作しようとしている場合にのみに動
作可能とすることにより、不用意な接触による、マスタ
アーム装置の予期せぬ動作を防止することが可能にな
る。
When the operator's hand is grasping the operation section,
That is, by allowing the operation only when the user intentionally operates it, it is possible to prevent an unexpected operation of the master arm device due to careless contact.

【0011】また、カウント手段が任意の時間をカウン
トする間、制御手段がマスタアーム装置の反力生成手段
の動作速度を任意の速度以下に限定する。これにより、
操作部を握る瞬間、操作者が不用意な方向,力を操作部
に加えた場合でも、急激なマスタアームの移動がない。
Further, while the counting means counts an arbitrary time, the control means limits the operating speed of the reaction force generating means of the master arm device to an arbitrary speed or less. This allows
Even if the operator applies an inadvertent direction or force to the operation part at the moment of gripping the operation part, there is no sudden movement of the master arm.

【0012】[0012]

【実施例】図1に本発明の実施例のマスタアーム装置6
のブロック図を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a master arm device 6 according to an embodiment of the present invention.
The block diagram of is shown.

【0013】まず始めに概略を説明する。反力生成手段
1は、操作部2が取り付けられるアーム16,操作部2
に作用する反力を検知する反力検知手段11,アーム1
6を介して、操作部2を三次元的に移動させ、反力を操
作者100に感じさせるモータ14,モータ14の不要
な回転を防ぐためのブレーキ15,モータ14とブレー
キ15を制御するためのモータコントローラ12,操作
部の先端位置を検出する位置検出手段13からなる。
First, an outline will be described. The reaction force generating means 1 includes an arm 16 to which the operating section 2 is attached, an operating section 2
Reaction force detecting means 11 for detecting reaction force acting on the arm 1, arm 1
6, the operation unit 2 is moved three-dimensionally to cause the operator 100 to feel a reaction force, a brake 15 for preventing unnecessary rotation of the motor 14, and the motor 14 and the brake 15 for controlling the brake 15. Motor controller 12 and position detecting means 13 for detecting the tip position of the operating portion.

【0014】本実施例で操作部2は、図中矢印で示すよ
うに三軸方向への移動が可能な三自由度であり、モータ
14,ブレーキ15,モータコントローラ12は三組あ
る。
In the present embodiment, the operating section 2 has three degrees of freedom capable of moving in three axial directions as indicated by arrows in the figure, and the motor 14, the brake 15, and the motor controller 12 are provided in three sets.

【0015】本発明では、自由度の制限はなく、さらに
三軸周りの回転を加え六自由度としてもよい。
In the present invention, there are no restrictions on the degrees of freedom, and rotation around three axes may be added to provide six degrees of freedom.

【0016】位置検知手段13は、モータ14の回転軸
に取り付けられたエンコーダ等からなる。操作部2は、
操作者100が手で握り位置入力操作を行い、また、反
力を操作者に伝える。操作部2には接触検知手段21が
あり、操作部2を操作者100が握っているか否かを検知
する。操作部2は、本実施例ではペン状としてあり、汎
用的で細かい作業が行いやすくなっている。形状は、作
業内容によって変更可能であり、例えば、手術シミュレ
ーションであれば、手術用具を模擬した形状とすること
で操作性を向上できる。
The position detecting means 13 comprises an encoder or the like attached to the rotary shaft of the motor 14. The operation unit 2 is
The operator 100 performs a grip position input operation with his / her hand, and also transmits a reaction force to the operator. The operation unit 2 has a contact detection means 21 and detects whether or not the operator 100 is gripping the operation unit 2. The operation unit 2 is pen-shaped in this embodiment, and is versatile and facilitates detailed work. The shape can be changed depending on the work content. For example, in the case of surgery simulation, operability can be improved by simulating a surgical tool.

【0017】制御手段3は、接触検知手段21の信号に
応じて反力生成装置1の動作,停止を指示する動作指示
手段31,停止状態から動作状態へ移行する際、時間的
間隔を置くためのカウント手段32,停止状態から動作
状態へ移行し動作するとき、カウント手段3が指示する
間の速度を限定する速度指示手段33,位置検知手段1
3から操作部2の位置を計算し、さらに、反力生成手段
1の座標系と、スレーブアーム装置4、またはシミュレ
ータ装置5の座標系を一致させるよう計算を行う位置計
算手段37,位置計算手段37の信号から反力を計算す
る反力計算手段36,反力計算手段36の値と反力検知
手段11の値、または反力生成手段1の反力とスレーブ
装置4側の反力を比較する反力比較手段35,反力比較
手段35の結果に応じて、モータコントローラ12にモ
ータの制御信号を送る反力指示手段34からなる。
The control means 3 has an operation instruction means 31 for instructing the operation and stop of the reaction force generator 1 in response to a signal from the contact detection means 21, and for providing a time interval when shifting from the stop state to the operation state. Counting means 32, speed instructing means 33 for limiting the speed during which the counting means 3 gives an instruction when moving from the stopped state to the operating state, and the position detecting means 1
Position calculation means 37 and position calculation means for calculating the position of the operation part 2 from 3 and further calculating so as to match the coordinate system of the reaction force generation means 1 with the coordinate system of the slave arm device 4 or the simulator device 5. The reaction force calculating means 36 for calculating the reaction force from the signal of 37, the value of the reaction force calculating means 36 and the value of the reaction force detecting means 11, or the reaction force of the reaction force generating means 1 and the reaction force of the slave device 4 side are compared. The reaction force comparing means 35 and the reaction force instructing means 34 for sending a motor control signal to the motor controller 12 according to the result of the reaction force comparing means 35.

【0018】つぎに動作について説明する。操作者10
0の操作部2の操作に応じて、アーム16が移動し、3
方向の位置検出手段13が移動量を検出する。位置検出
手段13の出力は、制御手段3の位置計算手段37によ
り、スレーブアーム装置4,シミュレータ装置5の座標
系に対応するように変換される。
Next, the operation will be described. Operator 10
In response to the operation of the operation unit 2 of 0, the arm 16 moves and
The direction position detecting means 13 detects the amount of movement. The output of the position detection means 13 is converted by the position calculation means 37 of the control means 3 so as to correspond to the coordinate system of the slave arm device 4 and the simulator device 5.

【0019】操作部2の操作、すなわち、マスタアーム
装置の操作は、スレーブアーム装置に投影される。ある
いは、シミュレータ装置の画像に投影される。
The operation of the operation unit 2, that is, the operation of the master arm device is projected on the slave arm device. Alternatively, it is projected on the image of the simulator device.

【0020】反力比較手段35では、操作対象からスレ
ーブアーム装置4が受けた反力と、マスタアーム装置6
の操作部2にかかる反力を比較する。
In the reaction force comparing means 35, the reaction force received by the slave arm device 4 from the operation target and the master arm device 6 are compared.
The reaction forces applied to the operation unit 2 of will be compared.

【0021】その結果を基に、反力指示手段34がモー
タコントローラ12に指示を与え、スレーブアーム装置
4が受けた反力に相対する反力を操作者100に提示す
る。
Based on the result, the reaction force instructing means 34 gives an instruction to the motor controller 12 to present the operator 100 with a reaction force opposite to the reaction force received by the slave arm device 4.

【0022】シミュレータ装置5の場合は、操作対象が
実在する物体ではなく、コンピュータ内で構築された仮
想の物体というだけの違いであり、マスタアーム装置6
との関係はスレーブアーム装置4と同様である。
In the case of the simulator device 5, the operation target is not a real object but a virtual object constructed in a computer, and the master arm device 6 is different.
The relationship with is similar to that of the slave arm device 4.

【0023】また、複数のマスタアーム装置6を操作
し、スレーブアーム装置4,シミュレータ装置5の操作
を行うシステムの場合は、図1に示すマスタアーム装置
6そのまま複数台接続すればよい。
In the case of a system in which a plurality of master arm devices 6 are operated to operate the slave arm device 4 and the simulator device 5, a plurality of master arm devices 6 shown in FIG. 1 may be connected as they are.

【0024】接触検知手段21は、操作者100の手が
操作部2をつかんでいることを検知する。操作者100
が操作部2をつかんでいることが接触検知手段21によ
って検知されると、動作指示手段31によって、反力生
成装置1が動作可能になる。
The contact detecting means 21 detects that the hand of the operator 100 is grasping the operating section 2. Operator 100
When the contact detection means 21 detects that the user is holding the operating portion 2, the operation instruction means 31 enables the reaction force generation device 1 to operate.

【0025】操作者100の手が操作部2をつかんでい
る場合、つまり、意識的に操作しようとしている場合に
のみに動作可能とすることにより、不用意な接触によ
る、マスタアーム装置6の予期せぬ動作を防止し、スレ
ーブアームがそれに応じて動作し、操作対象の予期せぬ
損傷が起きることを防止できる。
By allowing the operator 100 to operate only when the hand of the operator 100 is grasping the operation section 2, that is, when the user intentionally operates the operation section 2, it is possible to expect the master arm device 6 from accidental contact. It is possible to prevent unintended movements and prevent the slave arm from operating accordingly, resulting in unexpected damage to the operation target.

【0026】特に、複数のマスタアーム装置を操作する
場合、あるマスタアーム装置を操作しているうちに、他
のマスタアーム装置に接触してしまい予期せぬ動作が起
きる可能性がある。これは特に、手術シミュレータ,手
術マスタスレーブ装置による手術では重大な問題にな
る。本発明は、このような問題を防ぐ有用な装置であ
る。
In particular, when operating a plurality of master arm devices, there is a possibility that, while operating a certain master arm device, another master arm device may come into contact with it and an unexpected operation may occur. This becomes a serious problem especially in surgery using a surgery simulator and a surgery master / slave device. The present invention is a useful device that prevents such problems.

【0027】さらに、操作者100が操作部2を握って
いない時に、反力生成手段1の動作を停止させるため
に、モータ14に付属するブレーキを作用させることに
より、より確実にマスタアーム装置の不要な動作を防止
できる。
Further, when the operator 100 is not gripping the operating portion 2, the brake attached to the motor 14 is actuated to stop the operation of the reaction force generating means 1, so that the master arm device can be operated more reliably. Unnecessary operation can be prevented.

【0028】他の手段は、動作指示手段31の指示によ
り、位置検出手段13の値の読み取りを停止するか、あ
るいは、位置計算手段37の値の更新を停止し、操作部
2が移動してもスレーブアーム装置4,シミュレータ装
置5のマスタアーム側に対応する動作を停止させること
により、同様な効果がある。
Other means stop reading the value of the position detecting means 13 or stop updating the value of the position calculating means 37 according to the instruction of the operation instructing means 31, and the operating section 2 moves. Also has the same effect by stopping the operation of the slave arm device 4 and the simulator device 5 corresponding to the master arm side.

【0029】また、カウント手段32が任意の時間をカ
ウントする間、速度指示手段33が反力生成手段1の動
作速度を任意の速度以下に限定する。これにより、操作
部2を握る瞬間、操作者が不用意な方向,力を操作部に
加えた場合でも、急激な操作部2の移動がない。よっ
て、動作開始時のスレーブアームの急激な動作を防ぎ、
操作対象の予期せぬ損傷が起きることを防止できる。
Further, while the counting means 32 counts an arbitrary time, the speed instruction means 33 limits the operating speed of the reaction force generating means 1 to an arbitrary speed or less. As a result, even when the operator applies an inadvertent direction or force to the operation section at the moment when the operation section 2 is gripped, the operation section 2 does not move suddenly. Therefore, prevent sudden movement of the slave arm at the start of operation,
It is possible to prevent unexpected damage to the operation target.

【0030】図2は本発明の一実施例の操作部を示すも
のである。
FIG. 2 shows an operating section of an embodiment of the present invention.

【0031】操作部2は、細かい作業が行いやすいよう
に、ペン状になっている。
The operation unit 2 is pen-shaped so that fine work can be easily performed.

【0032】ペンで指示する側、人差指の握り位置の近
傍に、プッシュスイッチ211を配置してある。プッシ
ュスイッチ211は図1における接触検知手段21に対
応している。
A push switch 211 is arranged near the side where the user points with the pen and near the grip position of the index finger. The push switch 211 corresponds to the contact detection means 21 in FIG.

【0033】プッシュスイッチ211を矢印方向に押す
ことで、動作状態になる。親指と中指で操作部2を保持
しながら、動作,停止の切り替えが可能であり、動作の
切り替え時に操作部2が微動するのを防ぎ、より正確な
位置で操作部2の停止操作が可能になる。
By pushing the push switch 211 in the direction of the arrow, the operation state is set. It is possible to switch between operation and stop while holding the operation unit 2 with the thumb and the middle finger, prevent the operation unit 2 from slightly moving when switching the operation, and enable the operation of stopping the operation unit 2 at a more accurate position. Become.

【0034】例えば、マスタスレーブ装置を用いた手術
等で、箝子で組織を押さえる場合、正確な位置でスレー
ブアームを静止させることが可能になる。
For example, when the tissue is pressed by the koushi during surgery using the master-slave device, the slave arm can be stopped at an accurate position.

【0035】図3は本発明の一実施例の操作部の断面図
で、操作部2を操作者の指101がつまんでいる図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the operating portion of one embodiment of the present invention, in which the operator's finger 101 pinches the operating portion 2.

【0036】感圧センサ212は操作部2の周上を三分
割にして配置され、指の接触を検知する。
The pressure-sensitive sensor 212 is arranged so that the circumference of the operating portion 2 is divided into three parts, and detects contact of a finger.

【0037】図に示すように、三ヵ所で指101が接触
していれば、操作棒2は操作者100が把握しているとみ
なすことができる。そこで、三ヵ所の接触が確認される
と、動作指示手段31によって、動作可能にする。
As shown in the figure, if the fingers 101 are in contact with each other at three places, the operating rod 2 can be regarded as being grasped by the operator 100. Then, when contact at three places is confirmed, the operation instructing means 31 enables the operation.

【0038】操作者の意識的な握る動作を検知可能であ
り、スイッチを押す等の動作が不要になる。また、感圧
センサ212を操作部2全体に配置することにより、操
作者100が握る位置を自由に選択可能になり、最も操
作性の高い位置を選んで操作可能になり、操作効率,操
作精度が高まる。
Since the operator's conscious grasping motion can be detected, it is not necessary to press a switch. Further, by disposing the pressure-sensitive sensor 212 on the entire operation unit 2, the position where the operator 100 grips can be freely selected, and the position with the highest operability can be selected and operated, and the operation efficiency and operation accuracy can be improved. Will increase.

【0039】感圧センサ212は、一対の電極213に
はさまれた導電ゴム214から構成される。電極213
に加わる圧力により抵抗値が変化し、それを検知して接
触を判断する。
The pressure sensor 212 is composed of a conductive rubber 214 sandwiched between a pair of electrodes 213. Electrode 213
The resistance value changes due to the pressure applied to, and the contact is judged by detecting it.

【0040】力の量を検知可能であることから、ある一
定時間、任意の力以上で握り続けないと動作させないよ
うにすることも可能であり、その場合より確実に不注意
なマスタアームの動作を防止できる。
Since the amount of force can be detected, it is possible to prevent the operation unless the user continues to hold it for a certain period of time with an arbitrary force or more. Can be prevented.

【0041】感圧センサ212は、他に圧電素子,一対
の電極とそれにはさまれた絶縁膜により構成される容量
変化型の素子でも同様の効果がある。
The pressure-sensitive sensor 212 is also a piezoelectric element, a capacitance-variable element composed of a pair of electrodes and an insulating film sandwiched between them, and the same effect is obtained.

【0042】感圧センサ212の配置は、少なくとも外
周の三分割以上、幅10mm以下とするのが好ましい。そ
して、少なくとも三ヵ所以上のセンサで接触が確認され
た場合は、操作者100が操作を意識して、確実に操作
部2を握っている状態とみなすことができる。
It is preferable that the pressure sensitive sensor 212 is arranged at least in three or more parts of the outer circumference and has a width of 10 mm or less. When contact is confirmed by at least three or more sensors, it can be considered that the operator 100 is conscious of the operation and surely holds the operation unit 2.

【0043】[0043]

【発明の効果】操作者の手が操作部をつかんでいる場
合、つまり、意識的に操作しようとしている場合にのみ
に動作可能とすることにより、不用意な手の接触によ
る、マスタアーム装置の予期せぬ動作を防止することが
可能になる。
EFFECTS OF THE INVENTION By allowing the operator's hand to operate only when the operator's hand is grasping the operation section, that is, when the operator intentionally operates the operation section, the master arm device of the master arm device can be operated by careless hand contact. It is possible to prevent unexpected operation.

【0044】また、停止状態で操作部を握った瞬間か
ら、マスタアームの動作速度を限定することにより、操
作者が不用意な方向,力を操作部に加えた場合の、動作
開始時の急激なマスタアームの移動を防止する。
Further, by limiting the operation speed of the master arm from the moment when the operator grips the operating portion in a stopped state, when the operator applies an inadvertent direction or force to the operating portion, the operation is suddenly started. Prevents the master arm from moving.

【0045】それにより、スレーブ側の操作対象の損傷
を防ぐ。
This prevents damage to the operation target on the slave side.

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

【図1】本発明の実施例のマスタアーム装置のブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram of a master arm device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の操作部の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation unit according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の操作部の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of an operation unit according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反力生成手段、2…操作部、3…制御手段、4…ス
レーブアーム装置、5…シミュレータ装置、11…反力
検知手段、12…モータコントローラ、13…位置検知
手段、14…モータ、15…ブレーキ、21…接触検知
手段、31…動作指示手段、32…カウント手段、33
…速度指示手段、34…反力指示手段、35…反力比較
手段、36…反力計算手段、37…位置計算手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction force generation means, 2 ... Operation part, 3 ... Control means, 4 ... Slave arm device, 5 ... Simulator device, 11 ... Reaction force detection means, 12 ... Motor controller, 13 ... Position detection means, 14 ... Motor, 15 ... Brake, 21 ... Contact detection means, 31 ... Operation instruction means, 32 ... Counting means, 33
... speed instruction means, 34 ... reaction force instruction means, 35 ... reaction force comparison means, 36 ... reaction force calculation means, 37 ... position calculation means.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】操作者に反力を提示する反力生成手段と、
前記反力生成手段に接続され、操作を行うために、前記
操作者が握る操作部と、 前記反力生成手段の動作を制御する制御手段とを有する
マスタアーム装置において、前記操作者の手が前記操作
部をつかんでいることを検知する接触検知手段と、前記
接触検知手段の信号に応じて、前記反力生成手段の動
作,停止を指示する動作指示手段とを有し、前記操作者
の手が前記操作部をつかんでいる場合に動作可能とする
ことを特徴とするマスタアーム装置。
1. A reaction force generation means for presenting a reaction force to an operator,
In the master arm device, which is connected to the reaction force generation unit and has an operation unit that the operator grips to perform an operation, and a control unit that controls the operation of the reaction force generation unit, the operator's hand is The operator has a contact detection unit for detecting that the operation unit is grasped, and an operation instruction unit for instructing the operation or stop of the reaction force generation unit in response to a signal from the contact detection unit. A master arm device, wherein the master arm device is operable when a hand is grasping the operation unit.
【請求項2】請求項1において、前記操作部は複数の接
触検知手段を有し、前記操作者の複数の指の接触が確認
された場合に動作可能とするマスタアーム装置。
2. The master arm device according to claim 1, wherein the operation section has a plurality of contact detection means and is operable when contact of a plurality of fingers of the operator is confirmed.
【請求項3】請求項1において、前記接触検知手段は、
一対の電極と前記電極間にはさまれた導電ゴムからなる
マスタアーム装置。
3. The contact detection means according to claim 1,
A master arm device comprising a pair of electrodes and a conductive rubber sandwiched between the electrodes.
【請求項4】請求項1において、 前記操作部はペン状であって、前記操作部上にプッシュ
スイッチを有し、 前記操作者が前記プッシュスイッチを押している場合に
動作可能とするマスタアーム装置。
4. The master arm device according to claim 1, wherein the operation unit is pen-shaped, has a push switch on the operation unit, and is operable when the operator presses the push switch. .
【請求項5】請求項1において、前記操作部はペン状で
あって、前記操作部の外周に、周方向に分割されて複数
配置された接触検知手段を有し、 前記操作者の複数の指の接触が確認された場合に動作可
能とするマスタアーム装置。
5. The operation unit according to claim 1, wherein the operation unit is pen-shaped, and a plurality of contact detection means are provided on an outer periphery of the operation unit so as to be divided in a circumferential direction, and a plurality of contact detection units are provided. A master arm device that is operable when contact with a finger is confirmed.
【請求項6】請求項1,2,3,4または5において、 前記反力生成手段が停止状態から動作状態に切り替わる
時点から任意の時間をカウントするカウント手段と、前
記マスタアーム装置の動作速度を限定する速度指示手段
とを有し、 停止状態から動作状態に切り替わる時点から、前記カウ
ント手段が任意の時間をカウントする間、前記速度指示
手段が前記反力生成手段の動作速度を任意の速度以下に
限定するマスタアーム装置。
6. The counting means for counting an arbitrary time from a time point when the reaction force generating means switches from a stopped state to an operating state according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, and an operating speed of the master arm device. And a speed instruction means for limiting the operation speed of the reaction force generation means while the counting means counts an arbitrary time from the time of switching from the stopped state to the operating state. Master arm device limited to:
【請求項7】操作者に反力を提示する反力生成手段と、 前記反力生成手段の停止時に、位置の変動を止めるため
のブレーキ装置と、 前記反力生成手段に接続され、操作を行うために、前記
操作者が握る操作部と、 前記反力生成手段の動作を制御する制御手段とを有する
マスタアーム装置において、 前記操作者の手が前記操作部をつかんでいることを検知
する接触検知手段を有し、 前記操作部から手が離れると、前記ブレーキ装置が作動
し、前記反力生成装置の動作を停止させるマスタアーム
装置。
7. A reaction force generating means for presenting a reaction force to an operator, a brake device for stopping fluctuation of the position when the reaction force generating means is stopped, and an operation connected to the reaction force generating means for performing an operation. In order to perform the operation, in a master arm device having an operation unit grasped by the operator and a control unit controlling the operation of the reaction force generation unit, it is detected that the operator's hand is grasping the operation unit. A master arm device which has a contact detection means, and when the hand is separated from the operation part, the brake device is activated to stop the operation of the reaction force generation device.
【請求項8】操作者に反力を提示する反力生成手段と、
前記反力生成手段に接続され、操作を行うために、操作
者が握る操作部と、前記操作部の位置を検出する位置検
出手段と、前記反力生成手段の動作を制御する制御手段
とを有するマスタアーム装置において、操作者の手が前
記操作部をつかんでいることを検知する接触検知手段を
有し、前記操作部から手が離れると、前記位置検出手段
からの信号による位置の更新を停止することを特徴とす
るマスタアーム装置。
8. A reaction force generation means for presenting a reaction force to an operator,
An operation unit that is connected to the reaction force generation unit and is operated by an operator to perform an operation, a position detection unit that detects a position of the operation unit, and a control unit that controls the operation of the reaction force generation unit. The master arm device has a contact detection unit that detects that the operator's hand is grasping the operation unit, and when the hand is separated from the operation unit, the position is updated by a signal from the position detection unit. A master arm device characterized by stopping.
【請求項9】一人の操作者が操作可能な複数台のマスタ
アーム装置と、前記マスタアーム装置に対応したスレー
ブアーム装置を有するマスタスレーブ装置において、前
記マスタアーム装置は、操作者に反力を提示する反力生
成手段と、前記反力生成手段に接続され、操作を行うた
めに、操作者が握る操作部と、前記反力生成手段の動作
を制御する制御手段と、前記操作者の手が前記操作部を
つかんでいることを検知する接触検知手段と、前記接触
検知手段の信号に応じて、前記反力生成手段の動作,停
止を指示する動作指示手段とを有し、前記操作者の手が
前記操作部をつかんでいる場合に動作可能とすることを
特徴とするマスタスレーブ装置。
9. A master-slave device having a plurality of master arm devices operable by one operator and a slave arm device corresponding to the master arm device, wherein the master arm device applies a reaction force to the operator. A reaction force generation means to be presented, an operation unit which is connected to the reaction force generation means and which is gripped by an operator to perform an operation, a control means which controls the operation of the reaction force generation means, and a hand of the operator. The operator has a contact detection means for detecting that the operator is grasping the operation part, and an operation instruction means for instructing the operation or stop of the reaction force generation means in response to a signal from the contact detection means. A master-slave device, wherein the master-slave device is operable when one's hand is grasping the operation unit.
【請求項10】画像を生成する画像生成手段と、前記画
像を表示する画像表示手段と、一人の操作者が操作可能
な複数台のマスタアーム装置と、 前記マスタアーム装置の操作に応じて画面内を移動する
カーソルと、 画面内での前記カーソルと表示された画像の位置関係か
ら、前記マスタアーム装置が操作者に提示するべき反力
を計算する反力計算手段とを有するシミュレーション装
置において、前記マスタアーム装置は、前記操作者に反
力を提示する反力生成手段と、前記反力生成手段に接続
され、前記操作を行うために、前記操作者が握る操作部
と、前記反力生成手段の動作を制御する制御手段と、前
記操作者の手が前記操作部をつかんでいることを検知す
る接触検知手段と、 前記接触検知手段の信号に応じて前記反力生成手段の動
作,停止を指示する動作指示手段とを有し、前記操作者
の手が前記操作部をつかんでいる場合に動作可能とする
ことを特徴とするシミュレーション装置。
10. An image generating means for generating an image, an image displaying means for displaying the image, a plurality of master arm devices operable by one operator, and a screen according to the operation of the master arm device. In a simulation device having a cursor that moves inside, and a reaction force calculation means that calculates the reaction force that the master arm device should present to the operator from the positional relationship between the cursor and the image displayed on the screen, The master arm device is connected to the reaction force generation means for presenting a reaction force to the operator, an operation unit gripped by the operator for performing the operation, and the reaction force generation. Control means for controlling the operation of the means, contact detection means for detecting that the operator's hand is holding the operation part, operation of the reaction force generation means in response to a signal from the contact detection means, And a operation instruction means for instructing a stop, the simulation device, characterized in that the operable when the hand of the operator grips the operation portion.
【請求項11】操作者に反力を提示する反力生成手段
と、前記反力生成手段に接続され、操作を行うために、
前記操作者が握る操作部と、 前記反力生成手段の動作を制御する制御手段とを有する
マスタアーム装置において、前記操作者の手が前記操作
部をつかんでいることを検知する接触検知手段と、 前記接触検知手段の信号に応じて前記反力生成手段の動
作,停止を指示する動作指示手段と、前記反力生成手段
が停止状態から動作状態に切り替わる時点から任意の時
間をカウントするカウント手段と、前記カウント手段が
カウントしている間、前記反力生成手段の動作速度を任
意の速度以下に指示する速度指示手段とを有することを
特徴とするマスタアーム装置。
11. A reaction force generation means for presenting a reaction force to an operator, and a reaction force generation means connected to the reaction force generation means for performing an operation.
In a master arm device having an operation section that the operator grips and a control section that controls the operation of the reaction force generation section, a contact detection section that detects that the operator's hand is grasping the operation section. An operation instructing means for instructing an operation or stop of the reaction force generating means in response to a signal from the contact detecting means, and a counting means for counting an arbitrary time from a time point when the reaction force generating means switches from a stopped state to an operating state. And a speed instructing means for instructing the operating speed of the reaction force generating means to be equal to or less than an arbitrary speed while the counting means counts.
【請求項12】操作者に反力を提示する反力生成手段,
前記反力生成手段に接続され、操作を行うために、操作
者が握る操作部,前記反力生成手段の動作を制御する制
御手段,前記操作者の手が前記操作部をつかんでいるこ
とを検知する接触検知手段,前記接触検知手段の信号に
応じて、前記反力生成手段の動作,停止を指示する動作
指示手段とを有するマスタアーム装置において、前記操
作者の手が前記操作部をつかんでいる場合に動作可能と
することを特徴とするマスタアーム制御方法。
12. A reaction force generation means for presenting a reaction force to an operator,
An operation unit that is connected to the reaction force generation unit and is operated by an operator to perform an operation, a control unit that controls the operation of the reaction force generation unit, and that the operator's hand is grasping the operation unit. In a master arm device having contact detection means for detecting and operation instruction means for instructing operation or stop of the reaction force generation means in response to a signal from the contact detection means, the operator's hand grabs the operation part. A master arm control method, wherein the master arm control method is operable when the master arm is out.
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