JPH0911176A - マニピュレータのマグネットハンド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マニピュレータが操作不能に陥りハンドが意
図ぜず開放してしまった場合にも、ハンドからボルト、
工具等を落下させないマニピュレータのマグネットハン
ド装置を提供する。 【構成】 マニピュレータ１０の作動をコントロールす
るＣＰＵ３８への異常検知装置４２を備えると共に、異
常検知によりハンド１１を磁化する、磁性制御装置４３
及び電磁コイル装置１２を設ける。異常検知装置４２か
らＣＰＵチェック信号をＣＰＵ３８へ常時送信すること
によりＣＰＵ３８をモニタする。ＣＰＵ３８に異常が起
こったときにＣＰＵチェック信号に現れる乱れを検知
し、磁化制御装置４３により電磁コイル装置１２を作動
しハンド１１を磁化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠隔操作等により操縦
されるロボットあるいはマニピュレータに係わり、特に
対象物把持用のハンド部を有してなるマニピュレータに
関する。

【０００２】

【従来技術】作業者が直接に手を下せない、あるいは近
づくには危険と思われる作業現場においては遠隔操作可
能なマニピュレータが用いられることがある。例えば高
圧線の配線、修復等においては、停電を避けるために送
電線を活線の状態（高電圧状態）に保ちながら作業を行
うことが要求され、作業者が直接作業を行うのは危険で
あるため、高圧送電線の修理にはマニピュレータを有す
る高所作業車が用いられる。一般に、この種の高所作業
車は、走行自在な台車上に、前後移動、起伏及び旋回自
在にブームが設けられ、このブームの先端に、作業者
（マニピュレータ操作者）が乗るキャビンとマニピュレ
ータとが取り付けられる。

【０００３】このような構成の作業車を用いての作業に
おいては、まずブームを起伏・旋回しマニピュレータ及
びキャビンを所望の位置へ移動する。その後にキャビン
内の作業者がマニピュレータを遠隔操作することにより
所望の作業が行われる。

【０００４】また、火災現場等、危険性の大きい救助活
動の最前衛として、マニピュレータを有するロボット等
が用いられることがある。この種の救出ロボットは、一
般に、走向自在な台車上に、救出対象者（被災者）を載
せる救出台と、伸縮及び起伏自在なブームと、このブー
ムの先端部に取り付けられ、救出台へ対象者を把持、牽
引するマニピュレータとから構成される。

【０００５】このような救出ロボットを用いての作業に
おいては、作業者は、救出ロボット本体に取り付けられ
たモニタカメラを介して得られるモニタ画像を監視しな
がら、救出ロボット本体を遠隔操作し所望の作業を行っ
ている。救出対象者の捜索のために救出ロボット本体を
走向し、ロボット本体を救出対象者近くへ移送すること
から遠隔操作を始める。次にブームを作動し、障害物等
を避けるようにマニピュレータを位置し、マニピュレー
タを遠隔操作することになる。

【０００６】このような高所作業車、救出ロボット等に
用いられるマニピュレータは、複数のアーム部材により
屈伸自在に構成されるアーム部、及び最先端のアーム部
材の先端部に取り付けられる把持部（ハンド部）により
構成される。作業者はキャビン内にて操作装置を操作し
てマニピュレータ（対象物を直接扱う部分）を作動させ
る。このような作動は、電気的コントロールの下で行わ
れ、プログラム化されたシステムを有することが多く、
そのプログラム処理はＣＰＵの機能に依存しているのが
一般的である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高所作業中
にマニピュレータが操作不能となったり作動不良を起こ
すと、ハンドが開放してしまいハンド部に把持していた
工具やボルトを落下させてしまう、あるいは、ハンド部
の把持力に緩みが生じたときにそれまでに把持していた
工具やボルトを落下させてしまうという不都合がある。
特に高所作業中に工具やボルトを落下させるようなこと
が生じるのは、安全性の面で好ましくない。尚、意図し
ないハンドの開放につながり得るこのような操作不能、
作動不良の原因としては、マニピュレータ制御回路への
故障（断線等）やＣＰＵでのプログラム処理への異常発
生が考えられる。また、ＣＰＵでのプログラム処理への
異常発生時には電源のリセットが必要となるが、このリ
セットの際にハンドが開放し、ボルト、工具等を落下さ
せる懸念もある。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、マニピュレータが操作不能に陥った、あ
るいはハンド部の把持力に緩みが生じた場合にも、ボル
ト、工具等を落下させるおそれのないマニピュレータの
マグネットハンド装置を提供することを目的にしてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマニピュレータのマグネットハンド装置
は、ハンド部の作動を制御する把持制御手段と、ハンド
部に磁性を与える磁化手段と、把持制御手段の異常を検
出する異常検出手段と、異常が検出されたときに異常検
出手段からの信号を受けて、磁化手段を作動させハンド
部を磁化する磁化制御手段とを有して構成される。

【００１０】また、もう一つの本発明のマニピュレータ
のマグネットハンド装置は、ハンド部の作動を制御する
把持制御手段と、ハンド部に磁性を与える磁化手段と、
ハンド部を通常磁化しておき、ハンド部が開放作動され
るときにのみハンド部の磁化を解くように磁化手段を作
動させる磁化制御手段とから構成される。

【００１１】

【作用】本発明のマニピュレータのマグネットハンド装
置においては、把持制御手段からの把持信号をトリッガ
として、ハンド部の把持作動の開始と共にハンドが磁化
される。また、マニピュレータ制御回路に故障が起こっ
たような場合には、異常検出手段が働き、異常検知に基
づく磁化制御によりハンドを磁化させる。これにより、
マニピュレータの作動不良からハンド部の意図しない開
放が起こったとしても、ハンド部に把持されている工具
やボルトが磁性体である限りこれを落下させてしまうこ
とはない。

【００１２】また、ハンド部が把持対象物を解放すると
きにのみハンド部の磁性を解くように構成されたマグネ
ットハンド装置においては、ハンド部は、常時、磁化制
御手段により磁化手段を介して磁化され、ハンド部の開
放作動と共にハンド部の磁化が解除される。このように
把持対象物の解放が行われるときにのみハンドの磁化を
解除する、言い換えれば、意図的にハンド部を開放する
ときを除き常時ハンド部の磁化を保持することにより、
ハンド部の把持力に緩みが生じたとしても、ハンド部に
把持されている工具やボルトが磁性体である限りこれを
落下させてしまうことはなくなる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図を
参照して説明する。図１には、本発明の実施例として、
火災現場等からの被災者の救出（搬出）等に用いられる
救出用作業車（救出ロボット）が示されている。この救
出ロボットは、概略、救出ロボット本体２０と操作席３
０とから構成される。

【００１４】救出ロボット本体２０はクローラ式走行台
車２１をベースとして構成される。走行台車２１の上に
車体２２が載設され、この車体２２の前方部分に、被災
者（救出対象者）を載置するために前後方向に移送可能
な救出台２５が挿着されている。また、車体２２の上方
には、垂直方向及び水平方向に揺動可能なモニタカメラ
２３が取り付けられる。さらに、車体２２の後部中央内
部には、ロボット側コントロールボックス２４が搭載さ
れる。このコントロールボックス２４内に、遠隔操作信
号の受信装置やこの遠隔操作信号に基づいて救出ロボッ
ト本体２０の作動制御を補助する制御装置が内蔵され
る。また、このロボット側コントロールボックス２４内
には、磁化制御手段としての磁化制御装置４３が設けら
れる。さらに、車体２２の後部内側には、救出ロボット
本体２０と操作席３０とを繋ぐ通信用ケーブル２８を巻
き取って保管する巻取り装置２７が備えられる。

【００１５】車体２２の左右側面部からは、前方に向け
て、起伏自在にブーム２６が設けられる。このブーム２
６の先端部に、起伏自在にマニピュレータベース１３が
載置される。このマニピュレータベース１３上にマニピ
ュレータ（スレーブ）１０が取り付けられる。このマニ
ピュレータ１０は複数のアームリンク１４から成り、マ
ニピュレータ１０の複雑な作動を可能とする。マニピュ
レータ１０の先端部にはハンド１１が旋回自在に取り付
けられる。また、このハンド１１に磁性を与えるため
に、磁化手段としての電磁コイル装置１２がマニピュレ
ータ１０の手首の位置、すなわちアームリンク１４とハ
ンド１１との間に設けられる。

【００１６】操作席３０は、概して、操作席３０の前部
に位置するコンソール４０と後部に位置する座席ボック
ス５０とから構成される。コンソール４０下部には操作
席側コントロールボックス３１が搭載され、コンソール
４０上部にはモニタ用ディスプレイ３３が設けられる。
このディスプレイ３３と操作席側コントロールボックス
３１との間にモニタコントロール３２が設けられる。救
出ロボット本体２０のモニタカメラ２３で生じる画像信
号は、操作席側コントロールボックス３１を介してモニ
タコントロール３２で受信され、モニタコントロール３
２がディスプレイ３３にモニタ画像を結ぶ。また、モニ
タコントロール３２によりモニタカメラ２３の撮影方
向、撮影範囲、フォーカス等が制御される。また、操作
席側コントロールボックス３１内には、救出ロボット本
体２０の作動制御を指令する遠隔操作信号の送信装置等
が配置される。

【００１７】座席ボックス５０の上には座席５１が備え
られ、座席５１に掛けた作業者が操作し易い位置にマス
タアーム３６が、そのマスタアーム３６の先端部に把持
スイッチ３７が設けられる。このマスタアーム３６は、
マスタマニピュレータとして、マニピュレータ（スレー
ブ）１０の作動をコントロールするものである。このた
め、マスタアーム３６は、マニピュレータ１０と同様に
複数のリンクアームから構成される。さらに、座席ボッ
クス５０内にはＣＰＵ３８が設けられる。このＣＰＵ３
８の主機能は、マスタアーム３６にマニピュレータ１０
が追動するようマニピュレータ１０の作動制御を行うこ
とである。ＣＰＵ３８は、把持スイッチ３７のＯＮ、Ｏ
ＦＦに対応してハンド１１を開、閉する。同時に、把持
スイッチ３７が発生する把持信号は磁化制御装置４３に
送られる。

【００１８】作業者は、救出ロボット本体２０に取り付
けられたモニタカメラ２３を介してディスプレイ３３に
映される対象物、マニピュレータ１０等をモニタしなが
ら、操作席３０にて、マスタアーム３６及び把持スイッ
チ３７を操作し所望の作業を行う。

【００１９】図２は、本実施例である救出ロボットにお
ける、マニピュレータのマグネットハンド装置の磁化制
御を説明するためのブロック図である。把持スイッチ３
７はＣＰＵ３８と共に把持操作装置４１を構成する。

【００２０】作業者が対象物をハンド１１で把持しよう
と把持スイッチ３７をＯＮにするとハンド１１が閉じら
れる。このとき、把持スイッチ３７から把持信号が生じ
ＣＰＵ３８に送られる。この把持信号はＣＰＵ３８を介
して磁化制御装置４３に送られる。把持信号を受けた磁
化制御装置４３は、制御信号を電磁コイル装置１２に送
ることによって電磁コイル装置１２を作動し、ハンド１
１を磁化する。このためマニピュレータ１０のハンド１
１が対象物を把持すると同時に（あるいはタイマー等で
遅延して）ハンド１１が磁化される。ハンド１１が対象
物を把持し続ける限り、すなわち把持スイッチがＯＮで
把持信号が存在する限りハンド１１は磁性を有すること
となる。これにより、把持対象物が金属工具、ボルト等
のような磁性体であれば、この対象物はハンド１１によ
り把持されると共に磁力を受けて吸着される。

【００２１】対象物をハンド１１から解放しようと、作
業者がハンド１１を開放するとき、把持スイッチ３７は
ＯＦＦに切り換わる。このとき、把持スイッチ３７が発
していた把持信号が断たれ、ＣＰＵ３８を介しての磁化
制御装置４３への把持信号も断たれる。これに応じ磁化
制御装置４３は電磁コイル装置１２への制御信号の送信
を停止する。電磁コイル装置１２が制御信号の消失と共
に作動を停止するため、ハンド１１はそれ自身の開放と
共に磁性を失う。これにより、対象物の把持及び吸着作
用がなくなり、対象物はハンド１１から解放される。

【００２２】操作席側コントロールボックス３１内には
異常検知装置４２が設けられており、この異常検知装置
４２から常にＣＰＵ３８へＣＰＵチェック信号が送られ
る。このＣＰＵチェック信号を介して異常検知装置４２
は、高温、振動等に起因するＣＰＵ３８への異常発生を
検知する。ＣＰＵ３８への異常の発生と同時にＣＰＵチ
ェック信号に乱れ（変化）が起こるように回路が設けら
れることにより、ＣＰＵ３８における正規なプログラム
処理はモニタ可能である。例えば、ＣＰＵ３８の処理異
常時に現れるＣＰＵ電圧降下の影響をＣＰＵチェック信
号に与える。あるいは、ＣＰＵ電圧が下がった場合にＣ
ＰＵ３８がリセットされることを利用して、そのリセッ
ト信号を検知するようにしてもよい。または、ＣＰＵチ
ェック信号をＣＰＵクロック信号としてその乱れを検知
することも可能である。

【００２３】ＣＰＵ３８でのプログラム処理に異常が発
生すると、異常検知装置４２は、ＣＰＵチェック信号に
乱れを検知し、異常検知信号を磁化制御装置４３に送信
する。これを受けて磁化制御装置４３は、制御信号を電
磁コイル装置１２に送り、電磁コイル装置１２を作動さ
せハンド１１を磁化する。このため、ＣＰＵ３８に起因
するマニピュレータ１０の作動不良が起こってハンド１
１が意図せず開放しても、磁力による対象物の吸着作用
はそのまま残りハンド１１に把持されている金属工具や
ボルトが落下することはない。

【００２４】尚、ＣＰＵ３８がリセットされ異常検知信
号が消失した後も制御信号を維持するよう回路は構成さ
れており、リセット後も磁化制御装置４３がハンド１１
の磁性を確保するようにするのが好ましい。この場合に
は、磁化制御信号の解除を、作業者によるマニュアルリ
セットにより行わせる。これによりＣＰＵ３８のリセッ
トと、ハンド１１の磁性の有無のリセットとが各々時差
的に独立分離される。ＣＰＵ３８に異常が起こりハンド
１１の意図しない開放が起こる、あるいはＣＰＵ３８が
リセットされるためにハンド１１の意図しない開放が起
こる、どちらの場合においてもハンド１１は磁性を保つ
ことになり、工具等の落下を確実に防止できる。

【００２５】第二実施例として、マニピュレータのマグ
ネットハンド装置の磁化制御が、上記第一実施例のよう
に異常検知装置を備えないで、図３にブロック図にて示
されている。この磁化制御は、システムＯＮでハンド１
１が磁化されてしまうという点でも第一実施例とは異な
っている。

【００２６】作業者によりシステムが起動されると同時
に、磁化制御手段１４３は、把持信号の有無に関係な
く、電磁コイル装置１１２へ制御信号を送信する。この
制御信号により電磁コイル装置１１２が作動され、ハン
ド１１は磁化される。作業者が対象物をハンド１１で捕
らえようと把持スイッチ１３７をＯＮにするとき、把持
スイッチ１３７から把持信号が生じＣＰＵ１３８へ送ら
れる。この把持信号に応じてＣＰＵ１３８によりハンド
１１の把持作動が行われる。このように、予めハンド１
１が磁化された状態で対象物が把持されるため、把持対
象物が金属工具、ボルト等のような磁性体であれば、こ
の対象物はハンド１１により把持されるとき磁力を受け
て吸着される。

【００２７】把持スイッチ１３７により発生される把持
信号は磁化制御装置１４３にも同時に送られ、ハンド１
１が対象物を把持し続ける限り、すなわち把持スイッチ
がＯＮである限り、把持信号の磁化制御装置１４３への
送信は続けられる。

【００２８】しばらくして、作業者が対象物を解放しよ
うとハンド１１を開放するとき、把持スイッチ１３７は
ＯＦＦに切り換わる。このとき、把持スイッチ１３７か
ら磁化制御装置１４３へ送信されていた把持信号は断た
れ、この把持信号の終了に呼応して磁化制御装置１４３
は電磁コイル装置１１２への制御信号の送信を一時的に
停止する。この制御信号の消失により電磁コイル装置１
１２は作動を停止するため、ハンド１１はそれ自身の開
放と共に磁性を失い、対象物への把持及び吸着作用が失
われ、対象物はハンド１１から解放される。

【００２９】把持信号の終了と同時に制御信号も停止さ
れたが、この制御信号の送信停止は、タイマ（図示せ
ず）により設定された所定時間経過後に解除され、制御
信号は再び磁化制御装置１４３から電磁コイル装置１１
２へ送信される。この制御信号を受け電磁コイル装置１
１２は再励起する。本実施例のマグネットハンドにおい
ては、ハンド１１は、把持スイッチ１３７のＯＦＦによ
る意図された開放時を除き、常に磁性を有することとな
る。

【００３０】この結果、高所作業中にハンド１１の把持
力が緩むことがあっても、ハンド部に把持されている工
具やボルトが磁性体である限り、これを落下させてしま
うことはない。さらに、本実施例においては、把持スイ
ッチからの把持信号が、ハンド１１の把持作動、すなわ
ちＣＰＵ１３８へと、ハンド１１の磁化制御、すなわち
磁化制御手段１４３へと、それぞれ独立して送信され
る。このため、ＣＰＵ１３８に異常が起こりハンド１１
の意図しない開放が起こる、あるいはＣＰＵ１３８がリ
セットされるためにハンド１１の意図しない開放が起こ
る場合においてもハンド１１は、把持スイッチ１３７が
ＯＦＦにならない限り、磁性を保つことになり、工具等
の落下を確実に防止できる。

【００３１】上記の説明は、本発明の好適実施例を表す
にすぎず、救出ロボットについてなされたが、本発明は
これに限られるものではない。救出ロボットへと同様
に、マニピュレータを有する高所作業車にも容易に適用
され得ることは明らかである。また、本発明の特許請求
の範囲内において、さらなる変更、修正、改善等は可能
である。例えば、この回路から独立してハンド１１の磁
化をＯＮ、ＯＦＦする切換スイッチ等を設けることによ
り、ハンド１１が対象物を把持しない場合でも意図的に
ハンド１１を磁化することは可能である。あるいは、こ
の回路に統合的にこのような切換スイッチ等を設けるこ
とにより、ハンド１１が対象物を把持する場合でも意図
的にハンド１１の磁性を解除することは容易に可能であ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のマニピュレ
ータのマグネットハンド装置においては、マニピュレー
タ制御回路に異常が生じた場合等には、異常検出手段が
これを検知し、ハンド部の作動状態に関係なく強制的に
ハンド部を磁化してしまう。このため、マニピュレータ
制御不良からハンド部が意図せず開放してしまうとき
も、ハンド部により把持される磁性対象物、例えば、金
属工具、ボルト、ナット等が落下するおそれはない。

【００３３】また、把持の開始と同時にハンド部が磁化
されるため、常時磁性を有するハンド部のようにハンド
部の開放時に意図しない金属物を吸着してしまうことも
ない。また、把持の開始と同時にハンド部が磁化され把
持の終了と同時にハンド部の磁化が解除されるため、常
時磁性を有するハンド部に比べ、金属物に対する把持操
作がよりスムーズに行える。

【００３４】もう一つの本発明に係わるマニピュレータ
のマグネットハンド装置においては、意図的にハンド部
から把持対象物を解放する作動を行うときにのみハンド
部の磁化が解かれるように構成されたことにより、ハン
ド部は、ハンド部の意図的開放作動時を除き、常時磁化
されていることとなる。このため、高所作業中にハンド
部の把持力に緩みが生じることが起こったとしても、ハ
ンド部に把持されている工具やボルトが磁性体である限
りこれを落下させてしまうことはなくなる。これらの利
点及び安全性は、本発明のマニピュレータのマグネット
ハンド装置の大きな効果である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマニピュレータのマグネットハンド装
置を有する救出ロボットの全体側面図である。

【図２】第一実施例マグネットハンド装置の磁化制御を
表すブロック図である。

【図３】第二実施例マグネットハンド装置の磁化制御を
表すブロック図である。

【符号の説明】

１０ マニピュレータ １１ ハンド １２ 電磁コイル装置 ２０ 救出ロボット本体 ２３ モニタカメラ ３０ 操作席 ３３ ディスプレイ ３６ マスタアーム ３７ 把持スイッチ ３８ ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物把持用のハンド部を有して成るマ
   ニピュレータのマグネットハンド装置において、 前記ハンド部による作動を制御する把持制御手段と、 前記ハンド部に磁性を与える磁化手段と、 前記把持制御手段の異常を検出する異常検出手段と、 少なくともこの異常検出手段により異常が検出されたと
   きに前記磁化手段を作動させる磁化制御手段とからなる
   マニピュレータのマグネットハンド装置。
2. 【請求項２】 対象物把持用のハンド部を有して成るマ
   ニピュレータのマグネットハンド装置において、 前記ハンド部の作動を制御する把持制御手段と、 前記ハンド部に磁性を与える磁化手段と、 前記ハンド部を通常磁化し、前記ハンド部が開放作動さ
   れるときにのみ前記ハンド部の磁化を解除するように前
   記磁化手段を作動させる磁化制御手段とからなるマニピ
   ュレータのマグネットハンド装置。