JPH0947988A - Manipulator - Google Patents

Manipulator

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Publication number
JPH0947988A
JPH0947988A JP19764695A JP19764695A JPH0947988A JP H0947988 A JPH0947988 A JP H0947988A JP 19764695 A JP19764695 A JP 19764695A JP 19764695 A JP19764695 A JP 19764695A JP H0947988 A JPH0947988 A JP H0947988A
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JP
Japan
Prior art keywords
electromagnetic brake
range
unit
instruction operating
manipulator
Prior art date
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Application number
JP19764695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Ninomiya
佑一 二宮
Kazumasa Enami
和雅 榎並
Hideo Noguchi
英男 野口
Seiki Inoue
誠喜 井上
Hideki Mitsumine
秀樹 三ッ峰
Tadoru Kato
辿 加藤
Kunihiko Mototani
邦彦 本谷
Masao Fujiwara
正雄 藤原
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N H K ENG SERVICE
TOKYO HIVISION KK
Japan Broadcasting Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
N H K ENG SERVICE
TOKYO HIVISION KK
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by N H K ENG SERVICE, TOKYO HIVISION KK, Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical N H K ENG SERVICE
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Priority to EP96305638A priority patent/EP0757335A3/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To limit the operation range of an indication operation part within a preset arbitrary range in the physically movable range of an indication operation part. SOLUTION: A first rotation shaft 6 (a second rotary shaft 10) is rotated through operation of an indication operation part 3. Rotation thereof is detected by a first rotary encoder 4 (a secondary rotary encoder 8). When a detecting value coincides with a predetermined value, a first electromagnetic brake 5 (a second electromagnetic brake 9) locks a first rotary shaft 6 (a second rotary shaft 10).

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は2以上の自由度を持
ち、操作部の変位量を長さあるいは角度の情報に変換し
て電気信号として出力するマニピュレータに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator having two or more degrees of freedom and converting a displacement amount of an operating portion into length or angle information and outputting it as an electric signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のマニピュレータは、例えばCR
T等の画像表示手段上に表示された所定の画像を同表示
手段上で動かす際に用いられるものであって、操作者に
よる指示操作部の操作に応答して表示手段上の所定の画
像を動かすための情報を発生し、出力することができ
る。
2. Description of the Related Art This type of manipulator is, for example, a CR.
It is used when moving a predetermined image displayed on the image display means such as T on the display means, and displays the predetermined image on the display means in response to the operation of the instruction operation unit by the operator. It can generate and output information to move.

【0003】この種のマニピュレータとしては、ジョイ
スティック,トラックボール等が知られている。
Joysticks, trackballs and the like are known as manipulators of this type.

【0004】図11はジョイスティックの構成を示して
おり、この例のジョイスティックは、自由度2を有して
いる。すなわち、操作者が指示操作部(スティック)5
3を操作すると、角度検出用の軸が互いに直交するよう
に配置され、指示操作部53に結合された2つのロータ
リエンコーダ51,52が、その状態での角度を検出
し、角度情報として出力する。
FIG. 11 shows the structure of a joystick, and the joystick in this example has two degrees of freedom. That is, the operator operates the instruction operation unit (stick) 5
When 3 is operated, the axes for angle detection are arranged so as to be orthogonal to each other, and the two rotary encoders 51 and 52 coupled to the instruction operation unit 53 detect the angle in that state and output it as angle information. .

【0005】図12はトラックボールの構成を示してお
り、この例のトラックボールも自由度2を有している。
すなわち、操作者が指示操作部(ボール)54を操作す
ると、角度検出用の軸が互いに直交するように配置さ
れ、検出部が指示操作部54の表面に接触した2つのロ
ータリエンコーダ55,56がその状態での角度を検出
し、角度情報として出力する。
FIG. 12 shows the structure of a trackball, and the trackball of this example also has two degrees of freedom.
That is, when the operator operates the instruction operation unit (ball) 54, the two angle encoders 55 and 56 are arranged such that axes for angle detection are orthogonal to each other, and the detection unit contacts the surface of the instruction operation unit 54. The angle in that state is detected and output as angle information.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなジョイスティックおよびトラックボールでは、
例えばこれらからの角度情報を入力する側の機器が所定
の角度あるいは角度範囲外の情報の入力を禁止している
場合には対応することが困難である。すなわち、ジョイ
スティックおよびトラックボールは、各自由度の物理的
可動範囲内で指示操作部が全く自由に動くようになって
おり、目盛等の角度情報は設けにくい(ジョイスティッ
ク)か、設けることが極めて困難(トラックボール)な
構造になっているので、操作者が相当な注意を払って
も、前記禁止角度および領域に至らないように指示操作
部を操作することは困難である。
However, in the above-mentioned joystick and trackball,
For example, it is difficult to deal with the case where the device on the side of inputting the angle information from these prohibits the input of the information outside the predetermined angle or the angle range. In other words, the joystick and trackball are designed so that the pointing operation section can move freely within the physical range of movement of each degree of freedom, making it difficult to provide angle information such as a scale (joystick) or extremely difficult to provide. Since it has a (trackball) structure, it is difficult for the operator to operate the instruction operation unit so as not to reach the prohibited angle and the area even if the operator pays a great deal of attention.

【0007】また、例えば表示手段上に立体物を表示
し、これをマニピュレータの操作に応じて表示手段上で
動かそうとする場合には、ジョイスティックでは、指示
操作部の操作の自由を可能にする関節部分に対し、指示
操作部はある一定の角度範囲内しか動かないため、操作
者が当該立体物をあたかも手で持っている感覚を得るこ
とは困難であり、トラックボールでは、操作者は主とし
て転がす感覚で指示操作部を操作するので、当該立体物
を掴んでいるような感覚は得られない。
Further, for example, when a three-dimensional object is displayed on the display means and the three-dimensional object is to be moved on the display means in accordance with the operation of the manipulator, the joystick allows the operation of the instruction operation section to be freely performed. Since the instruction operation unit moves only within a certain angle range with respect to the joint portion, it is difficult for the operator to feel as if holding the three-dimensional object with his / her hand. Since the instruction operation unit is operated as if rolling, it is not possible to obtain the feeling of grasping the three-dimensional object.

【0008】そこで本発明は以上のような問題を解消す
べくなされたものであって、指示操作部の物理的可動範
囲内の所望の操作可能範囲内に指示操作部の操作範囲を
制限することができるマニピュレータを提供することを
目的とする。
Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and limits the operation range of the instruction operating unit to a desired operable range within the physically movable range of the instruction operating unit. The purpose is to provide a manipulator capable of performing.

【0009】また、本発明の他の目的は、前記操作可能
範囲内において所望の制動力を指示操作部に与えること
ができるマニピュレータを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a manipulator capable of applying a desired braking force to the instruction operating portion within the operable range.

【0010】さらに、本発明の他の目的は、操作者が表
示手段上に表示された立体物を手に持っているような感
覚を得ることができるマニピュレータを提供することに
ある。
Still another object of the present invention is to provide a manipulator which allows an operator to obtain the sensation that an operator holds a three-dimensional object displayed on the display means.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1にかかる発明は、固定部に取り付けられ外力に
より変位する指示操作部が少なくとも2以上の自由度を
持ち、当該自由度のそれぞれに対応する尺度上の変位量
を長さあるいは角度の変位量として電気信号の形で出力
する少なくとも2以上の変換部を備えたマニピュレータ
において、前記指示操作部の物理的可動範囲内の任意の
範囲内で予め設定された範囲と、前記変位量としての電
気信号出力から算出される前記指示操作部の位置とを比
較する比較手段と、該比較手段の出力に従って前記指示
操作部の操作範囲を前記設定範囲内に制限するための複
数の電磁ブレーキと、前記電磁ブレーキのロック時に前
記指示操作部に加わる外力の方向を検出する外力検出手
段と、少なくとも前記設定範囲の境界上では前記電磁ブ
レーキを電気的にロックさせ、前記外力検出手段の検出
結果に基づいて前記指示操作部に加わる外力の方向が前
記設定範囲の内側に向いている場合に当該電磁ブレーキ
のロックを解除せしめる電磁ブレーキ制御部と、を有す
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that an instruction operating portion attached to a fixed portion and displaced by an external force has at least two degrees of freedom, and each of the degrees of freedom is different. In the manipulator provided with at least two or more conversion units that output the displacement amount on the scale corresponding to the above as the displacement amount of the length or the angle in the form of an electric signal, an arbitrary range within the physical movable range of the pointing operation unit. Comparing means for comparing a preset range within the position with the position of the instruction operating part calculated from the electric signal output as the displacement amount, and the operating range of the instruction operating part according to the output of the comparing means. A plurality of electromagnetic brakes for limiting the electromagnetic force within a set range, and an external force detecting means for detecting a direction of an external force applied to the instruction operating portion when the electromagnetic brakes are locked, The electromagnetic brake is electrically locked on the boundary of the setting range, and the electromagnetic force is applied when the direction of the external force applied to the instruction operating unit is directed to the inside of the setting range based on the detection result of the external force detecting means. And an electromagnetic brake control unit for releasing the lock of the brake.

【0012】また、請求項2にかかる発明は、請求項1
において、前記指示操作部が前記変換部とは直結され、
前記指示操作部が前記電磁ブレーキとは前記変換部の分
解能以上のバックラッシュを有するように結合されてい
ることにより、前記変換部が前記外力検出手段を兼用す
ることを特徴とする。
[0012] The invention according to claim 2 is based on claim 1.
In, the instruction operation unit is directly connected to the conversion unit,
The instruction operating unit is connected to the electromagnetic brake so as to have a backlash equal to or higher than the resolution of the converting unit, so that the converting unit also serves as the external force detecting means.

【0013】さらに、請求項3にかかる発明は、請求項
2において、前記電磁ブレーキ制御部が、前記設定範囲
の境界近傍の一定範囲では前記指示操作部の位置が当該
境界に接近するに従い制動力を増大させ、前記設定範囲
の境界上では電磁ブレーキを電気的にロックさせる制御
手段を含むことを特徴とする。
Further, in the invention according to claim 3, in claim 2, in the electromagnetic brake control part, the braking force is increased as the position of the instruction operating part approaches the boundary within a certain range near the boundary of the set range. And a control means for electrically locking the electromagnetic brake on the boundary of the set range.

【0014】さらに、請求項4にかかる発明は、請求項
2または3において、前記電磁ブレーキ制御部が、前記
設定範囲の全範囲内で少なくとも前記電磁ブレーキに一
定の制動力を発生せしめる制御手段を含むことを特徴と
する。
Further, in the invention according to claim 4, in claim 2 or 3, the electromagnetic brake control unit includes a control means for generating at least a constant braking force in the electromagnetic brake within the entire range of the set range. It is characterized by including.

【0015】さらに、請求項5にかかる発明は、請求項
2または3において、前記電磁ブレーキ制御部が、前記
設定範囲の全範囲内で少なくとも前記長さあるいは角度
の変位量としての電気信号出力から算出した前記指示操
作部の加速度の大きさに反比例した制動力を前記電磁ブ
レーキに発生せしめる制御手段を含むことを特徴とす
る。
Further, in the invention according to claim 5, in claim 2 or 3, the electromagnetic brake control unit determines from an electric signal output as a displacement amount of at least the length or the angle within the entire range of the set range. It is characterized by including control means for causing the electromagnetic brake to generate a braking force inversely proportional to the magnitude of the calculated acceleration of the instruction operating unit.

【0016】さらに、請求項6にかかる発明は、請求項
4または5において、前記指示操作部が、球の中心点を
中心に回転変位する10cm〜30cmの球殻形状であ
ることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or 5, characterized in that the pointing operation portion has a spherical shell shape of 10 cm to 30 cm which is rotationally displaced about the center point of the sphere. .

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明にかかる自由度2のマニュピ
レータの機械的構成を示すものである。図1に示すよう
に、固定台1上に支柱2が垂直に固定され、この支柱2
上にロータリエンコーダ、電磁ブレーキ等からなる可動
部分が設けられ、この可動部分を被うように、下部が開
口した球殻形状の指示操作部3が設けられている。すな
わち、支柱2上には、第1ロータリエンコーダ4および
第1電磁ブレーキ5が中心軸を一致させた状態で固定さ
れている。この中心軸は水平であって、この中心軸上に
は第1回転軸6が配置されている。
FIG. 1 shows a mechanical structure of a manipulator having two degrees of freedom according to the present invention. As shown in FIG. 1, a support 2 is vertically fixed on a fixed base 1, and the support 2
A movable part including a rotary encoder, an electromagnetic brake, and the like is provided on the upper part, and a spherical shell-shaped instruction operating part 3 having an open lower part is provided so as to cover the movable part. That is, the first rotary encoder 4 and the first electromagnetic brake 5 are fixed on the column 2 with their central axes aligned. The central axis is horizontal, and the first rotary shaft 6 is arranged on the central axis.

【0019】第1回転軸6は、第1ロータリエンコーダ
4に結合された部分と第1電磁ブレーキ5に結合された
部分とに分かれ、両部分が互いに相手方に対して軸回り
に制限的に回動を許すように連結されている。第1回転
軸6の第1ロータリエンコーダ4側の部分には、支持部
材7が固定され、この支持部材7上に第2ロータリエン
コーダ8および第2電磁ブレーキ9が中心軸を一致させ
た状態で固定されている。この中心軸は第1回転軸6に
垂直になっており、この中心軸上には第2回転軸10が
配置されている。第1回転軸6の軸心および第2回転軸
10の軸心は指示操作部3の球の中心を通るように配置
されている。
The first rotary shaft 6 is divided into a part connected to the first rotary encoder 4 and a part connected to the first electromagnetic brake 5, and both parts are restricted to rotate about their axes with respect to each other. It is connected to allow movement. A support member 7 is fixed to a portion of the first rotary shaft 6 on the first rotary encoder 4 side, and the second rotary encoder 8 and the second electromagnetic brake 9 have their central axes aligned with each other on the support member 7. It is fixed. This central axis is perpendicular to the first rotary shaft 6, and the second rotary shaft 10 is arranged on this central shaft. The axis of the first rotating shaft 6 and the axis of the second rotating shaft 10 are arranged so as to pass through the center of the sphere of the instruction operating portion 3.

【0020】第2回転軸10も第1回転軸6と同様な構
造の2つの部分から構成され、第2ロータリエンコーダ
8側の部分には、指示操作部3の内側の上端が固定され
ている。指示操作部3は10〜30cmの直径を有す
る。
The second rotary shaft 10 is also composed of two parts having the same structure as the first rotary shaft 6, and the inner upper end of the instruction operating part 3 is fixed to the part on the second rotary encoder 8 side. . The instruction operation part 3 has a diameter of 10 to 30 cm.

【0021】このような構成によれば、操作者は、指示
操作部3を両手で掴むことによって、指示操作部3を、
水平面内では360°回転させることができ(このと
き、第2回転軸10が第2ロータリエンコーダ8および
第2電磁ブレーキ9に対して回転する)、指示操作部3
の下部の開口が支柱2に当るまで第1回転軸6を中心に
回動させることができる(このとき、第1回転軸6が第
1ロータリエンコーダ4および電磁ブレーキ5に対して
回動する)。
According to such a configuration, the operator grasps the instruction operating unit 3 with both hands to move the instruction operating unit 3
It can be rotated 360 ° in the horizontal plane (at this time, the second rotating shaft 10 rotates with respect to the second rotary encoder 8 and the second electromagnetic brake 9), and the instruction operating unit 3
Can be rotated about the first rotating shaft 6 until the opening at the bottom of the first contacting the support column 2 (at this time, the first rotating shaft 6 rotates with respect to the first rotary encoder 4 and the electromagnetic brake 5). .

【0022】第1ロータリエンコーダ4(第2ロータリ
エンコーダ8)は、第1回転軸6(第2回転軸10)の
回転および回転方向に応答したパルスを所定回転角度毎
に出力する。
The first rotary encoder 4 (second rotary encoder 8) outputs a pulse in response to the rotation and rotation direction of the first rotary shaft 6 (second rotary shaft 10) at every predetermined rotation angle.

【0023】第1電磁ブレーキ5(第2電磁ブレーキ
9)は、供給された制御電圧に応答した電磁力によっ
て、第1回転軸6(第2回転軸10)の回転を制動また
は停止(ロック)する。
The first electromagnetic brake 5 (second electromagnetic brake 9) brakes or stops (locks) the rotation of the first rotary shaft 6 (second rotary shaft 10) by the electromagnetic force in response to the supplied control voltage. To do.

【0024】第1回転軸6(第2回転軸10についても
同様)の2つに分れた部分の連結部は、図2に示すよう
な構造になっている。すなわち、第1回転軸6の第1ロ
ータリエンコーダ4側の部分(以下、軸6Aという)の
端部には圧力の被検出片11の基部が固定され、この被
検出片11の先端部は第1回転軸6の第1電磁ブレーキ
5側の部分(以下、軸6Bという)に延びている。軸6
Bには、被検出片11を両側からはさむように1対の圧
力センサ12,13が固定されている。この圧力センサ
としては、ストレインゲージまたはピエゾ素子を用いる
ことができる。
The connecting portion of the two parts of the first rotary shaft 6 (the same applies to the second rotary shaft 10) has a structure as shown in FIG. That is, the base of the pressure-detected piece 11 is fixed to the end of the portion of the first rotary shaft 6 on the side of the first rotary encoder 4 (hereinafter referred to as the shaft 6A), and the tip of the detected piece 11 has the first portion. It extends to a portion of the first rotary shaft 6 on the first electromagnetic brake 5 side (hereinafter, referred to as a shaft 6B). Axis 6
A pair of pressure sensors 12 and 13 are fixed to B so as to sandwich the detected piece 11 from both sides. As the pressure sensor, a strain gauge or a piezo element can be used.

【0025】このような構成によって、軸6Aが(第1
電磁ブレーキ5によって固定された状態の)軸6Bに対
し図2中矢印14の方向に回転して所定の圧力が一方の
圧力センサ12に付与されたときに同センサ12は圧力
を検出し、矢印14と逆の方向に軸6Aが回転して、所
定の圧力が他方の圧力センサ13に付与されたときに同
センサ13は圧力を検出する。この所定の圧力は、電磁
ブレーキ5(9)に所定以上の制動がかかるまでは圧力
センサが圧力を検出しない値とする。
With such a structure, the shaft 6A has the (first
When a predetermined pressure is applied to one of the pressure sensors 12 by rotating in the direction of arrow 14 in FIG. 2 with respect to the shaft 6B (fixed by the electromagnetic brake 5), the sensor 12 detects the pressure and the arrow When the shaft 6A rotates in the direction opposite to 14 and a predetermined pressure is applied to the other pressure sensor 13, the sensor 13 detects the pressure. The predetermined pressure is a value at which the pressure sensor does not detect the pressure until the electromagnetic brake 5 (9) is braked to a predetermined level or more.

【0026】1対の圧力センサ12,13からの検出信
号は、軸6Bに絶縁状態で巻付けられた、圧力センサ1
2,13からの信号を導く4個の導電リング15〜18
と、これらリング15〜18に接触するように第1電磁
ブレーキ5のケーシングに固定された4個の導電ブラシ
19〜22と、これらブラシ19〜22に接続されたリ
ード線(不図示)等によって導出することができる。
The detection signals from the pair of pressure sensors 12 and 13 are pressure sensors 1 which are wound around the shaft 6B in an insulated state.
Four conductive rings 15-18 for guiding the signals from 2, 13
And four conductive brushes 19-22 fixed to the casing of the first electromagnetic brake 5 so as to contact these rings 15-18, and lead wires (not shown) connected to these brushes 19-22. Can be derived.

【0027】図3は本発明にかかるマニピュレータの電
気的構成を示すものである。符号4,5,8,9,1
2,13は図1,図2のそれと対応しており、23,2
4は第2回転軸10に設けた1対の圧力センサである。
FIG. 3 shows the electrical construction of the manipulator according to the present invention. Reference numerals 4, 5, 8, 9, 1
2 and 13 correspond to those in FIGS. 1 and 2, and 23 and 2
Reference numeral 4 denotes a pair of pressure sensors provided on the second rotating shaft 10.

【0028】第1外力方向検出部25は、1対の圧力セ
ンサ12,13からの圧力検出信号に基づいて、第1回
転軸6に加わった外力の方向、すなわち、操作者によっ
て操作を加えられた指示操作部3が第1回転軸6を中心
に回動しようとする方向を検出し、その方向に応じた値
を出力する。この値の詳細は後述する。
The first external force direction detector 25 is operated by the operator in the direction of the external force applied to the first rotary shaft 6 based on the pressure detection signals from the pair of pressure sensors 12 and 13. The instruction operating unit 3 detects a direction in which the instruction operating unit 3 is about to rotate about the first rotation shaft 6, and outputs a value according to the direction. Details of this value will be described later.

【0029】第2外力方向検出部26も同様に、1対の
圧力センサ23,24からの圧力検出信号に基づいて、
第2回転軸10に加わった外力の方向、すなわち、操作
者によって操作を加えられた指示操作部3が第1回転軸
10を中心に回転しようとする方向を検出し、その方向
に応じた値を出力する。
Similarly, the second external force direction detecting section 26 is based on the pressure detection signals from the pair of pressure sensors 23 and 24.
A value corresponding to the direction of the external force applied to the second rotating shaft 10, that is, the direction in which the instruction operating unit 3 operated by the operator tries to rotate around the first rotating shaft 10 and is detected. Is output.

【0030】第1デコーダ27(第2デコーダ28)
は、第1ロータリエンコーダ4(第2ロータリエンコー
ダ8)からのパルスに基づいて第1回転軸6(第2回転
軸10)の基準位置からの回転角度をデコードする。
First decoder 27 (second decoder 28)
Decodes the rotation angle of the first rotary shaft 6 (second rotary shaft 10) from the reference position based on the pulse from the first rotary encoder 4 (second rotary encoder 8).

【0031】座標演算部29は、2つのデコーダ27,
28からの2つの角度情報を入力し、これらによって構
成される座標の分解能を、本マニピュレータからの出力
を入力する機器が要求する座標の分解能に対応(または
一致)させるための演算を行い、演算結果の座標情報を
出力する。また、座標演算部29は第1および第2外力
方向検出部25,26からの信号を入力するが、詳細は
後述する。
The coordinate calculation unit 29 has two decoders 27,
Input the two angle information from 28, and perform the calculation to make the resolution of the coordinates formed by these correspond to (or match) the resolution of the coordinates required by the device that inputs the output from this manipulator, and calculate. Output the resulting coordinate information. Further, the coordinate calculation unit 29 inputs signals from the first and second external force direction detection units 25 and 26, which will be described later in detail.

【0032】設定値記憶部30は、キーボード等の適当
な入力手段によって設定した指示操作部3の(第1回転
軸6および第2回転軸10の両方についての)操作可能
範囲情報に応答して、この操作可能範囲とそれ以外の範
囲、すなわち禁示範囲(範囲ではなく、単一の角度の場
合を含むこともある)との間の境界の値、すなわち、境
界座標を記憶する。
The set value storage unit 30 responds to the operable range information (for both the first rotary shaft 6 and the second rotary shaft 10) of the instruction operating unit 3 set by an appropriate input means such as a keyboard. The value of the boundary between the operable range and the other range, that is, the prohibited range (which may include the case of a single angle instead of the range), that is, the boundary coordinate is stored.

【0033】比較演算部31は、座標演算部29からの
座標情報を設定値記憶部30内の境界座標の値と比較
し、第1回転軸6および第2回転軸10の各々に関し
て、座標演算部29からの座標と当該座標に最も近い境
界座標値との間の角度Dを演算する(角度Dは第1回転
軸6および第2回転軸10の各々について演算され
る)。
The comparison calculation unit 31 compares the coordinate information from the coordinate calculation unit 29 with the boundary coordinate values in the set value storage unit 30, and calculates the coordinates for each of the first rotary shaft 6 and the second rotary shaft 10. The angle D between the coordinates from the unit 29 and the boundary coordinate value closest to the coordinates is calculated (the angle D is calculated for each of the first rotary shaft 6 and the second rotary shaft 10).

【0034】32は電磁ブレーキ制御部であって、入力
された値に応答して、対応する第1電磁ブレーキ5また
は第2電磁ブレーキ9(両方同時のときもある)を制動
する。
Reference numeral 32 denotes an electromagnetic brake control unit, which brakes the corresponding first electromagnetic brake 5 or second electromagnetic brake 9 (both of them may be simultaneously) in response to the input value.

【0035】第1制御量変換テーブル33は、比較演算
部31からの各角度Dを変換テーブルによって各電磁ブ
レーキの制動量に変換して出力するものであって、この
出力は電磁ブレーキ制御部32に入力される。変換テー
ブルの内容は各種ある。例えば、角度Dが0のときに
“1”を出力し、それ以外のときは“0”を出力するも
のであって、この場合は、電磁ブレーキ制御部32に出
力“1”または“0”を入力して、対応する電磁ブレー
キに連結された回転軸の動きを、出力“1”のときは停
止し、出力“0”のときはフリー(制動なし)になるよ
うに制御する。
The first control amount conversion table 33 converts each angle D from the comparison operation unit 31 into a braking amount of each electromagnetic brake by the conversion table and outputs the braking amount. The output is the electromagnetic brake control unit 32. Entered in. There are various contents of the conversion table. For example, when the angle D is 0, "1" is output, and at other times, "0" is output. In this case, the output is "1" or "0" to the electromagnetic brake control unit 32. Is input to control the movement of the rotary shaft connected to the corresponding electromagnetic brake so as to stop when the output is “1” and free (no braking) when the output is “0”.

【0036】また、変換テーブルは図4,図5に示すよ
うにすることもできる。図4は角度Dが0に近づくにつ
れて制動量が徐々に増加し、D=0で対応する電磁ブレ
ーキに連結された回転軸の動きを停止する制動量とす
る。これによって、指示操作部3を操作する者は、指示
操作部3が操作可能範囲の境界に近づくにつれて重くな
る、すなわち、操作中の指示操作部3から抵抗を受ける
ことになるので、指示操作部3についての操作可能範囲
(の限界)を容易に認識することができる。
Further, the conversion table may be as shown in FIGS. In FIG. 4, the braking amount gradually increases as the angle D approaches 0, and when D = 0, the braking amount that stops the movement of the rotary shaft connected to the corresponding electromagnetic brake is set. As a result, a person who operates the instruction operating unit 3 becomes heavier as the instruction operating unit 3 approaches the boundary of the operable range, that is, receives a resistance from the operating instruction unit 3 during operation. The operable range (limit) of 3 can be easily recognized.

【0037】図5は角度Dが比較的0に近いところまで
は制動がフリーであり、そこからさらに0に近づくと急
激に一定の制動量となり、さらに0に近づくにつれて停
止に至るまで制動量が増加する。以上のように変換テー
ブルは自由に設定することができる。
In FIG. 5, the braking is free up to a position where the angle D is relatively close to 0, and when the angle D further approaches 0, the braking amount suddenly becomes constant, and as the angle D further approaches 0, the braking amount reaches a stop. To increase. As described above, the conversion table can be set freely.

【0038】加速度演算部34は、座標演算部29から
の座標情報に基づいて第1回転軸6および第2回転軸1
0の各々の回転の加速度を演算し出力する。乗算部35
は、加速度演算部34からの各加速度に、重量設定値記
憶部36内の、操作者に認識させたい重量に相当する値
を乗算して出力する。
The acceleration calculation unit 34 is based on the coordinate information from the coordinate calculation unit 29, and the first rotary shaft 6 and the second rotary shaft 1
The acceleration of each rotation of 0 is calculated and output. Multiplication unit 35
Outputs each acceleration from the acceleration calculation unit 34 by a value in the weight set value storage unit 36 that corresponds to the weight that the operator wants to recognize.

【0039】第2制御量変換テーブル37は、乗算部3
5から出力された各乗算値を変換テーブルによって各電
磁ブレーキの制動量に変換して出力するものであって、
この出力は電磁ブレーキ制御部32に入力される。図6
はこの変換テーブルの一例を示す。この変換テーブルに
よれば、aを加速度演算部34からの加速度とし、mを
重量設定値記憶部36内の重量設定値とすると、m×a
が0のときは最大制動量(停止ではなく、操作者が指示
操作部3を持って動かせる値)となり、m×aが大きく
なるに従って制動量が減少する。これによって、操作者
は指示操作部3を動かし始める際に重量設定値記憶部3
6で設定した重量に相当する重量に対応した抵抗を指示
操作部3から受けるので、本マニピュレータからの座標
情報によって制御される表示手段上の画像に対して操作
の一体感を一層感じることができるようになる。
The second control amount conversion table 37 includes a multiplication unit 3
A conversion table is used to convert each of the multiplied values output from 5 into the braking amount of each electromagnetic brake,
This output is input to the electromagnetic brake control unit 32. Figure 6
Shows an example of this conversion table. According to this conversion table, if a is the acceleration from the acceleration calculation unit 34 and m is the weight set value in the weight set value storage unit 36, m × a
Is 0, the maximum braking amount (not a stop but a value that allows the operator to move by holding the instruction operating unit 3) is obtained, and the braking amount decreases as m × a increases. This allows the operator to set the weight set value storage unit 3 when starting to move the instruction operation unit 3.
Since the resistance corresponding to the weight corresponding to the weight set in 6 is received from the instruction operating unit 3, it is possible to further feel the unity of the operation with respect to the image on the display means controlled by the coordinate information from the manipulator. Like

【0040】電磁ブレーキ制御部32は、第1制御量変
換テーブル33から出力された第1回転軸6および第2
回転軸10についての制動量および第2制御量変換テー
ブル37から出力された第1回転軸6および第2回転軸
10についての制動量を並列的に入力し、両入力のうち
のより大きな制動量に応答して該当する電磁ブレーキを
制動し、さらに、任意に設定したバイアス設定値記憶部
38内の第1回転軸6および第2回転軸10についての
バイアス設定値に応答して2つの電磁ブレーキ5,9の
各々を制動する。第2制御量変換テーブル35からの出
力は電磁ブレーキ制御部32に入力しなくてもよく、バ
イアス設定値記憶部38内の値も電磁ブレーキ制御部3
2に与えなくてもよい(この代りにバイアス設定値を0
にしてもよい)。
The electromagnetic brake control unit 32 includes the first rotary shaft 6 and the second rotary shaft 6 output from the first control amount conversion table 33.
The braking amount for the rotating shaft 10 and the braking amount for the first rotating shaft 6 and the second rotating shaft 10 output from the second control amount conversion table 37 are input in parallel, and a larger braking amount of both inputs is input. In response to the bias setting values for the first rotating shaft 6 and the second rotating shaft 10 in the bias setting value storage unit 38 that are arbitrarily set, two electromagnetic brakes are braked. Braking each of 5 and 9. The output from the second control amount conversion table 35 does not have to be input to the electromagnetic brake control unit 32, and the value in the bias set value storage unit 38 is also the electromagnetic brake control unit 3.
2 does not need to be given (instead of this, the bias setting value is 0
May be).

【0041】第1外力方向検出部25からの出力値は次
の通りである。第1デコーダの検出角度が増加する方向
に第1回転軸6が回転し、第1電磁ブレーキ5によりそ
の回転が停止して、一方の圧力センサ12が圧力を検出
した状態であるとすると、第1外力方向検出部25から
の出力値は(少なくとも1単位)角度が増加する情報を
座標演算部29に与える値となり、第1デコーダの検出
角度が減少する方向に第1回転軸6が回転し、第1電磁
ブレーキ5によりその回転が停止して、他方の圧力セン
サ13が圧力を検出した状態であるとすると、第1外力
方向検出部25からの出力値は角度が減少する情報を座
標演算部29に与える値となる。第2外力方向検出部2
6からの出力値も同様である。また、座標演算部29
は、第1および第2ロータリエンコーダ27および28
からのパルスに基づいて座標情報を演算し、出力する際
に、第1および第2外力方向検出部25および26から
出力された情報に基づく角度値を合算し、出力する。
The output values from the first external force direction detector 25 are as follows. If the first rotation shaft 6 rotates in the direction in which the detection angle of the first decoder increases and the rotation is stopped by the first electromagnetic brake 5, and one of the pressure sensors 12 detects pressure, The output value from the first external force direction detection unit 25 becomes a value that gives the coordinate calculation unit 29 information that the angle increases (at least by one unit), and the first rotation shaft 6 rotates in the direction in which the detection angle of the first decoder decreases. Assuming that the rotation is stopped by the first electromagnetic brake 5 and the other pressure sensor 13 detects the pressure, the output value from the first external force direction detection unit 25 performs coordinate calculation on the information that the angle decreases. The value is given to the unit 29. Second external force direction detector 2
The output value from 6 is also the same. Also, the coordinate calculation unit 29
Is the first and second rotary encoders 27 and 28.
When the coordinate information is calculated and output based on the pulse from, the angle values based on the information output from the first and second external force direction detection units 25 and 26 are added and output.

【0042】したがって、例えば、操作者が指示操作部
3を操作して、第1回転軸6の回転角度が増加して境界
座標に至り、第1回転軸6が第1電磁ブレーキ5によっ
て停止させられ、さらに、操作者が指示操作部3に同じ
方向に力を加えると、一方の圧力センサ12が圧力を検
出する。これによって、座標演算部29は座標情報のう
ち対応する角度が増加するが(すなわち、境界座標の角
度を越えてしまうが)、これによって比較演算部31か
らの対応する角度Dは0以上にはならないので、第1回
転軸6は第1電磁ブレーキ5により停止させられたまま
である。ついで、例えば、操作者が指示操作部3にそれ
までと逆の方向に力を加えると、一方の圧力センサ12
は圧力を検出しない状態(すなわち、出力値は0)とな
り、座標演算部29の座標情報のうちの対応する角度は
元に戻り、ついで(第1回転軸5は第1電磁ブレーキ5
により停止させられたままなので)他方の圧力センサ1
3が圧力を検出し、その出力値が前記座標演算部29の
座標情報のうちの対応する角度に合算され、その角度の
値が境界値よりも減少する。その結果、比較演算部31
からの角度Dはプラスの値となり第1回転軸6は第1電
磁ブレーキ5による停止を解かれ、操作可能範囲内の方
向に回転可能となる。
Therefore, for example, the operator operates the instruction operating section 3 to increase the rotation angle of the first rotating shaft 6 to reach the boundary coordinates, and the first rotating shaft 6 is stopped by the first electromagnetic brake 5. Then, when the operator further applies a force to the instruction operating unit 3 in the same direction, the one pressure sensor 12 detects the pressure. As a result, the coordinate calculation unit 29 increases the corresponding angle in the coordinate information (that is, it exceeds the boundary coordinate angle), but this causes the corresponding angle D from the comparison calculation unit 31 to be 0 or more. Therefore, the first rotary shaft 6 remains stopped by the first electromagnetic brake 5. Then, for example, when the operator applies a force to the instruction operating unit 3 in the opposite direction, the one pressure sensor 12
Becomes a state in which no pressure is detected (that is, the output value is 0), the corresponding angle in the coordinate information of the coordinate calculation unit 29 returns to the original value, and then (the first rotating shaft 5 is the first electromagnetic brake 5).
The other pressure sensor 1 (because it remains stopped by
3 detects the pressure, the output value is added to the corresponding angle in the coordinate information of the coordinate calculation unit 29, and the value of the angle is smaller than the boundary value. As a result, the comparison calculation unit 31
The angle D from becomes a positive value, and the first rotary shaft 6 is released from the stop by the first electromagnetic brake 5 and can rotate in the direction within the operable range.

【0043】図7は第1回転軸6(第2回転軸10も同
様)の軸6Aと6Bの連結部分の別の例を示す。この例
では、軸6Aに固定した被検出片11の両側に位置する
ように、1対の圧力センサの代りに軸6Bに1対のスト
ッパ40,41を固定し、しかも軸回りの回転方向にバ
ックラッシュdが生じるように固定する。このバックラ
ッシュdは、座標演算部29から出力される座標情報の
分解能以上とする。このような構成によれば、比較演算
部31から出力される角度Dが0になった状態、すなわ
ち、操作者が指示操作部3を操作して、境界座標に至
り、第1回転軸6または第2回転軸10が第1電磁ブレ
ーキ5または第2電磁ブレーキ9によって停止させられ
た状態から、その停止させられた回転軸の回転方向と逆
の方向に指示操作部3を動かすと、すなわち、操作可能
範囲内に向って動かすと、その回転軸の連結部分におい
てバックラッシュdの分だけ回転軸のロータリエンコー
ダ側の部分が回転し、その結果、そのロータリエンコー
ダに接続されたデコーダの出力が変化し、座標演算部2
9の座標も変化し、比較演算部31から出力される角度
Dは0からプラス(+)の値に変化する。これによっ
て、対応する電磁ブレーキの停止状態も解除され、指示
操作部3を操作可能範囲内に向けて動かすことができ
る。
FIG. 7 shows another example of the connecting portion between the shafts 6A and 6B of the first rotating shaft 6 (similarly to the second rotating shaft 10). In this example, instead of the pair of pressure sensors, a pair of stoppers 40 and 41 are fixed to the shaft 6B so as to be located on both sides of the detected piece 11 fixed to the shaft 6A, and further, in the rotation direction around the axis. Fix it so that backlash d occurs. The backlash d is equal to or higher than the resolution of the coordinate information output from the coordinate calculator 29. According to such a configuration, the angle D output from the comparison calculation unit 31 becomes 0, that is, the operator operates the instruction operation unit 3 to reach the boundary coordinates, and the first rotation axis 6 or When the second operating shaft 10 is stopped by the first electromagnetic brake 5 or the second electromagnetic brake 9 and the instruction operating unit 3 is moved in a direction opposite to the rotating direction of the stopped rotating shaft, that is, When moved toward the operable range, the rotary encoder side portion of the rotary shaft rotates by the amount of backlash d in the connecting portion of the rotary shaft, and as a result, the output of the decoder connected to the rotary encoder changes. And coordinate calculation unit 2
The coordinates of 9 also change, and the angle D output from the comparison calculation unit 31 changes from 0 to a plus (+) value. As a result, the stopped state of the corresponding electromagnetic brake is released, and the instruction operating unit 3 can be moved toward the operable range.

【0044】図8は第1回転軸6(第2回転軸10も同
様)の軸6Aと6Bの連結部分のさらに別の例を示す。
この例では被検出片11と1対のストッパ40,41と
の間に1対のバネ42,43を介在させたものである。
この1対のバネ42,43によって、指示操作部3を操
作する際の第1回転軸6の回転が緩衝される。他の動作
は図7のそれと同様である。
FIG. 8 shows still another example of the connecting portion between the shafts 6A and 6B of the first rotary shaft 6 (similarly to the second rotary shaft 10).
In this example, a pair of springs 42 and 43 are interposed between the detected piece 11 and a pair of stoppers 40 and 41.
The pair of springs 42 and 43 buffer the rotation of the first rotating shaft 6 when operating the instruction operating unit 3. Other operations are similar to those of FIG.

【0045】図9は1対のバネの代りに1対のゴム4
4,45を介在させた例を示す。動作は図8と同様であ
る。
FIG. 9 shows a pair of rubbers 4 instead of a pair of springs.
An example in which 4, 45 are interposed is shown. The operation is similar to FIG.

【0046】図10は本発明にかかる自由度3のマニピ
ュレータの機械的構成の例を示すものである。図9に示
すように、この例では、支柱2上に可動部分として第1
回転軸6、第2回転軸10に他のさらに第3回転軸46
が設けられている。すなわち、支柱2上に第3ロータリ
エンコーダ47および第3電磁ブレーキ48が固定さ
れ、その中心軸上に第3回転軸46が配置され、この第
3回転軸46に第1ロータリエンコーダ4および第1電
磁ブレーキ5が固定され、3本の回転軸6,10および
46の軸心は互いに直交し、かつ、指示操作面3の球の
中心を通るように配置されている。
FIG. 10 shows an example of the mechanical structure of a manipulator having three degrees of freedom according to the present invention. In this example, as shown in FIG.
In addition to the rotary shaft 6 and the second rotary shaft 10, another third rotary shaft 46
Is provided. That is, the third rotary encoder 47 and the third electromagnetic brake 48 are fixed on the column 2, the third rotary shaft 46 is arranged on the center axis thereof, and the first rotary encoder 4 and the first rotary encoder 46 are mounted on the third rotary shaft 46. The electromagnetic brake 5 is fixed, and the axes of the three rotary shafts 6, 10 and 46 are arranged so as to be orthogonal to each other and pass through the center of the sphere of the pointing operation surface 3.

【0047】この例での電気的構成は図3のそれと同様
であることは容易に理解できるので、説明は省略する。
It can be easily understood that the electrical structure in this example is the same as that of FIG. 3, and the description thereof will be omitted.

【0048】なお、本発明においては、次のような他の
実施の形態がある。
The present invention has the following other embodiments.

【0049】 指示操作部の位置を電気信号として出
力する変換部としては、ロータリエンコーダの他に光学
式測長器、可変抵抗器などがある。
As the conversion unit that outputs the position of the instruction operation unit as an electric signal, there are an optical length measuring device, a variable resistor, and the like in addition to the rotary encoder.

【0050】 外力検出は、圧力センサの他に指示操
作部途中に設けた微動関節の動きを例えばスイッチや光
センサ、静電容量検出器などの別の検出器で検出しても
良い。
In the external force detection, in addition to the pressure sensor, the movement of the fine-movement joint provided in the middle of the instruction operation unit may be detected by another detector such as a switch, an optical sensor, or a capacitance detector.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、指
示操作部の物理的可動範囲内の所望の操作可能範囲内に
指示操作部の操作範囲を制限することができるマニピュ
レータを提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a manipulator capable of limiting the operating range of the instruction operating section within a desired operable range within the physically movable range of the instruction operating section. You can

【0052】また、本発明によれば、前記操作可能範囲
内において所望の制動力を指示操作部に与えることがで
きるマニピュレータを提供することができる。これによ
って、本マニピュレータからの情報を供給する機器に対
する操作感覚が向上する。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a manipulator capable of applying a desired braking force to the instruction operating portion within the operable range. This improves the operational feeling for the device that supplies information from the manipulator.

【0053】さらに、本発明によれば、操作者が例えば
情報を供給する表示手段上の画像を手に持っているよう
な感覚で操作できるマニピュレータを提供することがで
きる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a manipulator which can be operated by an operator as if he / she holds an image on a display means for supplying information.

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

【図1】本発明にかかる自由度2のマニピュレータの機
械的構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a mechanical configuration of a manipulator having two degrees of freedom according to the present invention.

【図2】第1回転軸の連結部分を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a connecting portion of a first rotating shaft.

【図3】同マニピュレータの電気的構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an electrical configuration of the manipulator.

【図4】第1制御量変換テーブルの一例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a first control amount conversion table.

【図5】第1制御量変換テーブルの他の一例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing another example of a first control amount conversion table.

【図6】第2制御量変換テーブルの一例を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a second control amount conversion table.

【図7】第1回転軸の連結部分の他の例を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the connecting portion of the first rotating shaft.

【図8】第1回転軸の連結部分のさらに他の例を示す図
である。
FIG. 8 is a view showing still another example of the connecting portion of the first rotating shaft.

【図9】第1回転軸の連結部分のさらに他の例を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing still another example of the connecting portion of the first rotating shaft.

【図10】本発明にかかる自由度3のマニピュレータの
機械的構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a mechanical configuration of a manipulator having three degrees of freedom according to the present invention.

【図11】従来のジョイスティックの説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a conventional joystick.

【図12】従来のトラックボールの説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional trackball.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 指示操作部 4 第1ロータリエンコーダ 5 第1電磁ブレーキ 6 第1回転軸 8 第2ロータリエンコーダ 9 第2電磁ブレーキ 10 第2回転軸 3 instruction operation unit 4 first rotary encoder 5 first electromagnetic brake 6 first rotary shaft 8 second rotary encoder 9 second electromagnetic brake 10 second rotary shaft

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591053926 財団法人エヌエイチケイエンジニアリング サービス 東京都世田谷区砧1−10−3 (72)発明者 二宮 佑一 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 榎並 和雅 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 野口 英男 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 井上 誠喜 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 三ッ峰 秀樹 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 加藤 辿 東京都渋谷区富ヶ谷一丁目11番10号 株式 会社東京ハイビジョン内 (72)発明者 本谷 邦彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤原 正雄 東京都世田谷区砧一丁目10番3号 財団法 人エヌエイチケイエンジニアリングサービ ス内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (71) Applicant 591053926 NK Engineering Service Foundation 1-10-3 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo (72) Inventor Yuichi Ninomiya 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Air Transport Association Broadcast Technology Laboratory (72) Inventor Kazumasa Enami 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Broadcasting Technology Laboratory Japan Broadcasting Corporation (72) Inventor Hideo Noguchi 1-1-10 Kinuta, Setagaya-ku, Japan Japan Broadcasting Institute Broadcasting Technology Laboratory (72) Inventor Seiki Inoue 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Technology Laboratory (72) Inventor Hideki Mitsumine 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo No. Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Technology Research Institute (72) Inventor, Osamu Kato 1-11-10 Tomigaya, Shibuya-ku, Tokyo Stock company In Kyoto Hi-Vision (72) inventor Kunihiko Motoya Osaka Prefecture Kadoma Oaza Kadoma 1006 address Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. in the (72) inventor Masao Fujiwara Setagaya-ku, Tokyo Kinuta chome 10th No. 3 Foundation method people NA terrain engineering services within the

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定部に取り付けられ外力により変位す
る指示操作部が少なくとも2以上の自由度を持ち、当該
自由度のそれぞれに対応する尺度上の変位量を長さある
いは角度の変位量として電気信号の形で出力する少なく
とも2以上の変換部を備えたマニピュレータにおいて、 前記指示操作部の物理的可動範囲内の任意の範囲内で予
め設定された範囲と、前記変位量としての電気信号出力
から算出される前記指示操作部の位置とを比較する比較
手段と、 該比較手段の出力に従って前記指示操作部の操作範囲を
前記設定範囲内に制限するための複数の電磁ブレーキ
と、 前記電磁ブレーキのロック時に前記指示操作部に加わる
外力の方向を検出する外力検出手段と、 少なくとも前記設定範囲の境界上では前記電磁ブレーキ
を電気的にロックさせ、前記外力検出手段の検出結果に
基づいて前記指示操作部に加わる外力の方向が前記設定
範囲の内側に向いている場合に当該電磁ブレーキのロッ
クを解除せしめる電磁ブレーキ制御部とを有することを
特徴とするマニピュレータ。
1. An instruction operating unit, which is attached to a fixed unit and is displaced by an external force, has at least two degrees of freedom, and the amount of displacement on a scale corresponding to each of the degrees of freedom is set as an amount of displacement in length or angle. In a manipulator provided with at least two or more conversion units that output in the form of signals, a preset range within an arbitrary range within a physically movable range of the instruction operating unit and an electric signal output as the displacement amount Comparing means for comparing the calculated position of the instruction operating part, a plurality of electromagnetic brakes for limiting the operation range of the instruction operating part within the set range according to the output of the comparing means, An external force detecting means for detecting the direction of an external force applied to the instruction operating portion when locked, and an electromagnetic lock for electrically locking the electromagnetic brake at least on the boundary of the setting range. An electromagnetic brake control unit that unlocks the electromagnetic brake when the direction of the external force applied to the instruction operating unit is inside the set range based on the detection result of the external force detection unit. And manipulator.
【請求項2】 請求項1において、前記指示操作部が前
記変換部とは直結され、前記指示操作部が前記電磁ブレ
ーキとは前記変換部の分解能以上のバックラッシュを有
するように結合されていることにより、前記変換部が前
記外力検出手段を兼用することを特徴とするマニピュレ
ータ。
2. The instruction operating unit according to claim 1, which is directly connected to the converting unit, and the instruction operating unit is connected to the electromagnetic brake so as to have a backlash equal to or higher than a resolution of the converting unit. As a result, the manipulator in which the conversion section also serves as the external force detection means.
【請求項3】 請求項2において、前記電磁ブレーキ制
御部が、前記設定範囲の境界近傍の一定範囲では前記指
示操作部の位置が当該境界に接近するに従い制動力を増
大させ、前記設定範囲の境界上では電磁ブレーキを電気
的にロックさせる制御手段を含むことを特徴とするマニ
ピュレータ。
3. The electromagnetic brake control unit according to claim 2, wherein the electromagnetic brake control unit increases the braking force as the position of the instruction operating unit approaches the boundary in a fixed range near the boundary of the setting range, A manipulator including a control means for electrically locking an electromagnetic brake on the boundary.
【請求項4】 請求項2または3において、前記電磁ブ
レーキ制御部が、前記設定範囲の全範囲内で少なくとも
前記電磁ブレーキに一定の制動力を発生せしめる制御手
段を含むことを特徴とするマニピュレータ。
4. The manipulator according to claim 2, wherein the electromagnetic brake control unit includes control means for generating a constant braking force on at least the electromagnetic brake within the entire set range.
【請求項5】 請求項2または3において、前記電磁ブ
レーキ制御部が、前記設定範囲の全範囲内で少なくとも
前記長さあるいは角度の変位量としての電気信号出力か
ら算出した前記指示操作部の加速度の大きさに反比例し
た制動力を前記電磁ブレーキに発生せしめる制御手段を
含むことを特徴とするマニピュレータ。
5. The acceleration of the instruction operating unit according to claim 2, wherein the electromagnetic brake control unit calculates from an electric signal output as a displacement amount of at least the length or the angle within the entire range of the setting range. A manipulator including control means for causing the electromagnetic brake to generate a braking force inversely proportional to the magnitude of the.
【請求項6】 請求項4または5において、前記指示操
作部が、球の中心点を中心に回転変位する10cm〜3
0cmの球殻形状であることを特徴とするマニピュレー
タ。
6. The method according to claim 4 or 5, wherein the instruction operating unit is rotationally displaced about a center point of a sphere.
A manipulator having a 0 cm spherical shell shape.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015222542A (en) * 2014-05-23 2015-12-10 学校法人 中央大学 Force sense presentation device
RU196606U1 (en) * 2019-12-18 2020-03-06 Публичное акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе" BALL MANIPULATOR

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JP2015222542A (en) * 2014-05-23 2015-12-10 学校法人 中央大学 Force sense presentation device
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