JPH0962392A - 操縦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円滑に位置又は方向等の入力操作を行い得る
と共に，３以上の自由度で協調した動作の入力を可能と
することを課題とする。 【解決手段】 回動自在に連結されたリンク部材１１，
１２と、リンク部材１１の一端を回動自在に保持する装
置本体２と、リンク部材１１，１２に回動力を付勢する
駆動手段３１，３２と、リンク部材１２の回動端部で当
該回動軸線に沿った方向に立設され外部から荷重が印加
される操作レバー４と、この操作レバー４に往復動作を
付勢する往復動作付勢手段５とを備え、操作レバー４に
印加される荷重を検出する力センサ６と、駆動手段３
１，３２及び往復動作付勢手段５の各移動量をそれぞれ
検出する複数の検出センサと、これに基づいて上位装置
に座標入力を行う演算制御手段とを装備し、この演算制
御手段が，力センサ６の検出情報に基づいて各駆動手段
３１，３２及び往復動作付勢手段５の駆動を行う操作レ
バー用の動作助勢制御機能を備えていることを特徴とす
る操縦装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操縦装置に係り、
ロボットの操作、航空機・衛星・自動車・船舶の操縦装
置、及び計算機の座標入力操縦装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットの操作、航空機・衛星・
自動車・船舶の操縦等、３以上の自由度の動作もしくは
座標の入力・指示を目的として、ジョイスティック，直
交座標ロボット機構等の入力装置が使用されていた。ま
た、計算機におけるＣＡＤ用入力装置としては多数のダ
イヤルを並べたダイヤルボックスがあった。

【０００３】直交座標ロボット機構を用いる入力装置関
して、例えば、小山らにより、「宇宙ロボットテストベ
ッドの開発」という題目で第３５回宇宙科学技術連合講
演会講演集３ページカラ４ページに述べられている。

【０００４】この直交座標ロボット２００を図１６に示
す。この直交座標ロボット２００は、それぞれ直交する
Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に向けられた３本のガイドレール２０
１，２０２，２０３を組み合わせた構造を有しており、
操作ハンドル２０４がＸ方向に向いた第１のガイドレー
ル２０１に沿って摺動自在に係合しており、この第１の
ガイドレール２０１はＹ方向に向いた第２のガイドレー
ル２０２に沿って摺動自在に係合しており、さらにこの
第２のガイドレール２０２はＺ方向を向いた第３のガイ
ドレールに沿って摺動自在に係合している。

【０００５】上記の構造によって、各ガイドレール２０
１，２０２，２０３に沿った摺動動作を行いながら操作
ハンドル２０４が所定位置となるように，操縦者は当該
操作ハンドル２０４に荷重を印加する。

【０００６】

【発明を解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の操縦装置であるジョイスティックやマウスを用いる
場合、その構造上，３自由度を越える入力は困難であっ
た。

【０００７】また、ダイヤルボックスを用いた場合、複
数自由度の協調した動作の指令はできない、という不都
合があった。

【０００８】さらに、直交座標ロボット機構を用いた場
合には、入力可能範囲が各ガイドレールの長さに制限さ
れてしまい、入力可能範囲が狭いという不都合を有して
いた。また、この直交座標ロボット機構は、複数のガイ
ドレールに沿ってそれぞれ操作ハンドル又は各ガイドレ
ールが移動する構造であるために、一つのガイドレール
に沿ってのみ移動する場合には、その移動がスムーズに
行われるが、例えば、斜め方向に移動を行う場合には複
数のガイドレール間で同時に摺動が行われるために、円
滑な操作性を得ることが難しかった。

【０００９】さらに、上述した各従来例はいずれの場合
も、被操作物，例えば航空機やロボット等に対して，一
方的に動作情報や位置情報を送信するのみであり、逆に
これら被操作物から検出した力を操作側に感触として伝
達することはできない、という不都合があった。

【００１０】

【発明の目的】本発明の目的は、係る従来例の有する不
都合を改善し、特に、円滑に位置又は方向等の入力操作
を行い得ると共に，３以上の自由度で協調した動作の入
力が可能な操縦装置を提供することにある。

【００１１】

【発明を解決するための手段】本発明は、互いに回動自
在に連結された複数のリンク部材と、これら連結された
複数のリンク部材の一端側に位置するリンク部材の一端
を回動自在に保持する装置本体と、各リンク部材の回動
軸部分に係合して対応するリンク部材に回動力を付勢す
る複数の駆動手段と、連結された複数のリンク部材の他
端側に位置するリンク部材の回動端部にその回動軸線と
ほぼ平行に立設され，且つ当該回動軸線に沿った方向に
往復移動自在に構成されると共に外部から荷重が印加さ
れる操作レバーと、この操作レバーの往復動作方向に移
動力を付勢する往復動作付勢手段とを備えている。

【００１２】さらに、操作レバーに印加される荷重の大
きさ及び方向を検出する力センサと、駆動手段及び往復
動作付勢手段の各移動量をそれぞれ検出する複数の検出
センサと、これら検出センサの検出した移動量に基づい
て上位装置に座標入力を行う演算制御手段とを装備して
いる。

【００１３】そして、この演算制御手段が，力センサの
検出情報に基づいて各駆動手段及び往復動作付勢手段を
所定方向に駆動させる操作レバー用の動作助勢制御機能
を備える構成となっている。

【００１４】上記構成の場合、操縦者は，操作レバーを
所定位置に移動させるために，この操作レバーに荷重を
印加する。この際、複数のリンク部材は各係合部が回動
して伸張又は屈曲し、また操作レバーが往復動作方向に
沿って移動する。

【００１５】そして、印加された荷重は，力センサによ
ってその方向及び力の強弱が検出され，演算制御手段に
伝達される。演算制御手段では、この力センサからの情
報に基づいて，当該力センサに印加された荷重が０とな
る方向に操作レバーが移動するように各駆動手段及び往
復動作付勢手段の駆動制御を行う。即ち、これらの各駆
動手段及び往復動作付勢手段は、操作レバーが目的位置
に向かう方向に駆動され、操作レバーは円滑に目的位置
まで移動する。

【００１６】操作レバーの移動に伴う各駆動手段及び往
復動作付勢手段の各移動量は複数の検出センサから検出
されると共に演算制御手段に伝達され、被操作物の移動
情報として、外部の被操作対象である上位装置等に伝達
される。

【００１７】また、上述した構成に加えて、さらに、操
作レバーが、リンク部材に対して，その立設方向に直交
するＸ−Ｙ方向に傾斜自在且つ当該立設方向を軸として
リンク部材に対して回転自在に構成され、この操作レバ
ーに、Ｘ−Ｙ方向の傾斜動作を付勢する傾斜動作付勢手
段と，回転動作を付勢する回転動作付勢手段と，これら
付勢手段の各動作方向の各移動量の検出を行う複数の検
出センサとを併設する。

【００１８】その一方で、力センサには、操作レバーの
Ｘ−Ｙ方向及び回転方向に印加された荷重の大きさ及び
方向を検出する機能を付加し、演算制御手段は、操作レ
バーの各検出センサにより検出した移動量に基づいて上
位装置に座標入力を行うと共に，力センサの検出情報に
基づいて各傾斜動作付勢手段及び回転動作付勢手段に所
定方向に駆動させる動作制御を行う構成としても良い。

【００１９】ここでいう、Ｘ−Ｙ方向とは、操作レバー
の立設方向に垂直な平面上に展開すると共に互いに直交
するＸ軸とＹ軸とのそれぞれに沿った方向又はＸ軸とＹ
軸との合成によって示される方向を示している。

【００２０】上記構成の場合、前述した構成の動作に加
えてさらに、操作レバーを所定の位置まで移動させると
共に、この操作レバーをリンク部材に対してＸ−Ｙ方向
に傾斜させ、或いは回転させることにより、被操縦物に
対して新たに３自由度の動作を付勢する。

【００２１】そして、操作レバーの傾斜，回転の際に印
加された荷重は，力センサによってその方向及び力の強
弱が検出され，演算制御手段に伝達される。演算制御手
段では、この力センサからの情報に基づいて，当該力セ
ンサに印加された荷重が０となる方向に操作レバーが傾
斜又は回転するように各傾斜動作付勢手段及び回転動作
付勢手段の駆動制御を行う。即ち、これらの各傾斜動作
付勢手段及び回転動作付勢手段は、操作レバーは操縦者
によって加えられた動作方向と同一方向に駆動され、そ
の傾斜動作又は回転動作が円滑に行われる。

【００２２】同時に、操作レバーの傾斜又は回転に伴う
各傾斜動作付勢手段及び回転動作付勢手段の各移動量は
操作レバーに併設された複数の検出センサから検出され
ると共に演算制御手段に伝達され、被操作物の動作情報
として、外部の被操作物である上位装置等に伝達され
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態を図１乃
至図４に基づいて説明する。第１の実施形態は、工場で
用いられる産業用ロボット等の操縦を行うための操縦装
置１００を示している。

【００２４】この第１の実施形態は、互いに回動自在に
連結された２つのリンク部材１１，１２と、リンク部材
１１の一端を回動自在に保持する装置本体２と、各リン
ク部材１１，１２の回動軸部分に係合してそれぞれのリ
ンク部材１１，１２に回動力を付勢する複数の駆動手段
３１，３２と、リンク部材１２の回動端部にその回動軸
線と平行に立設され，且つ当該回動軸線に沿った方向に
往復移動自在に構成されると共に外部から荷重が印加さ
れる操作レバー４と、この操作レバー４の往復動作方向
に移動力を付勢する往復動作付勢手段５とを備えてい
る。

【００２５】さらに、操作レバー４に印加される荷重の
大きさ及び方向を検出する力センサ６と、駆動手段３
１，３２及び往復動作付勢手段５の各移動量をそれぞれ
検出する検出センサ７１，７２，７３（図１では図示
略）と、これら検出センサ７１，７２，７３の検出した
移動量に基づいて被操縦物である産業用ロボットに座標
入力を行う演算制御手段８とを装備している。

【００２６】各部を詳説する。

【００２７】まず、リンク部材１１とリンク部材１２と
は、ほぼ同一の長さで形成されており、回動動作の際の
それぞれの中心線が平行となるように連結されている。
リンク部材１１と装置本体２との連結部には駆動手段３
１が設けられており、この駆動手段３１により、リンク
部材１１は装置本体２との連結部分を中心として回動動
作が付勢される。この駆動手段３１の駆動軸には検出セ
ンサ７１としてのロータリーエンコーダが係合しており
（図示略）、この検出センサ７１により検出された駆動
手段３１の回転数は、演算制御手段８に伝達される。

【００２８】また、リンク部材１１とリンク部材１２と
の連結部には駆動手段３２が設けられており、この駆動
手段３２によりリンク部材１２はリンク部材１１に対し
て回動動作が付勢される。この駆動手段３２の駆動軸に
は検出センサ７２としてのロータリーエンコーダが係合
しており（図示略）、この検出センサ７２により検出さ
れた駆動手段３２の回転数は、演算制御手段８に伝達さ
れる。この第１の実施形態では、駆動手段３１，３２
は、ステッピングモータと歯車減速機から構成されてい
る。

【００２９】これらのリンク部材１１，１２は、図１に
おける上下方向の寸法さをより厚く形成しても良い。こ
れにより、各駆動手段３１，３２をリンク部材１１，１
２の内側に収納することができ、リンク部材１１，１２
の回動動作の妨げとなることを防止できる。また、駆動
手段３１は、装置本体２の内部に収納しても良い。

【００３０】各リンク部材１１，１２を保持する装置本
体２は、通常水平面上に載置され、また、これに伴い各
リンク部材１１，１２の回動領域となる各面も水平とな
る。また、装置本体２は、各リンク部材の回動動作の際
に不安定とならないように二本の補助脚２１，２２が設
けられている。

【００３１】リンク部材１２の回動端には、往復動作付
勢手段５及び力センサ６を介して操作レバー４が、垂直
方向に立設されている。この操作レバー４は、図１にお
ける上端部がやや太く形成され、その上端面には、３つ
の操作ボタン４１，４２，４３が設けられている。即
ち、操縦者は、この操作レバー４の下側部分の太くない
ところを握り、上端側の各操作ボタン４１，４２，４３
が設けられた領域に親指を当てて操縦を行う。

【００３２】これらの操作ボタン４１，４２，４３によ
り、産業用ロボット側に、予め設定された３種の動作指
令を入力することが可能である。操作ボタン４１，４
２，４３は必要に応じてその個数を増減し、また、不必
要な場合には特に設けなくとも良い。また、操作レバー
４は、リンク部材１２に対してその立設方向に沿う軸を
中心として回転自在に装備しても良い。これにより、各
リンク部材１１，１２の回動動作の際に操作レバー４が
リンク部材１２に伴って回転することを防止でき、各操
作ボタン４１，４２，４３が常に操縦者側を向いた状態
を保持でき、操作性の向上となる。

【００３３】操作レバー４のすぐ下方には力センサ６が
設けられている。操縦者は、通常操作レバー４を手にし
てこの操作レバー４を所定の位置に移動させるため、移
動のための荷重を印加する際に、操作レバー４及び各リ
ンク部材１１，１２には、内部応力を生じる。この内部
応力を力センサ６により検出し、さらに検出された応力
情報は信号として、装置本体の内部に設けられた演算制
御手段８に伝達される。

【００３４】力センサ６の下方には、リンク部材１２に
対して図１における上下方向にこの力センサ６及び操作
レバー４を往復させる往復動作付勢手段５が設けられて
いる。この往復動作付勢手段５は、リンク部材１２に固
定された筒状部材５１と，この筒状部材５１に嵌合し力
センサ６に固定装備された往復部材５２とを有してお
り、さらに、筒状部材５１の図示しない内部には、往復
部材５２の往復動作を付勢する往復機構とその駆動源と
なるステッピングモータとが装備されている。この往復
機構は、例えば、図１の上下方向に配設されたボールネ
ジ機構やピニオン−ラック機構等から構成されている。
また、駆動モータの駆動軸には検出センサ７３であるロ
ータリーエンコーダが装備されており、この検出センサ
７３で検出された回転数は演算制御手段８に伝達され
る。

【００３５】図２にこの第１の実施形態の制御系のブロ
ック図を示し、また図３に操縦装置１００の動作状態を
示す。以下、図１乃至図３に基づいて上述した第１の実
施形態の動作を説明する。

【００３６】操縦者は、操作レバー４を手にして所定方
向に向かう荷重をこの操作レバー４に印加し移動させ
る。このとき各検出センサ７１，７２，７３（図２中で
は検出センサ群と記す）は、サンプリング時間毎に各駆
動手段３１，３２及び往復動作付勢手段５の各ステッピ
ングモータの回転角度を検出し演算制御手段８の正変換
計算部８１に入力する。

【００３７】正変換計算部８１では、各回転角度によ
り、操作レバー４の３次元的な位置を算出し、これを被
操作対象である産業用ロボット側に出力する。また、各
検出センサ７１，７２，７３で検出された各ステッピン
グモータの回転角度は、ヤコビ行列計算部８２にも入力
され、当該ヤコビ行列計算部８２によってヤコビ行列が
算出される。

【００３８】一方、操作レバー４に印加された荷重が力
センサ６によって検出され、演算制御手段８の軸駆動速
度計算部８３に入力される。この軸駆動速度計算部８３
では、上記ヤコビ行列計算部８２で算出されたヤコビ行
列を用いて駆動手段３１，３２及び往復動作付勢手段５
の各ステッピングモータの回転速度を決定し、これに従
って駆動手段３１，３２及び往復動作付勢手段５の動作
制御を行う。

【００３９】例えば、図３の二点鎖線に示す操作レバー
４の位置から実線で示すハンドル４の位置に向かって荷
重を印加した場合、操作レバー４に併設された力センサ
６でこの荷重が検出される。力センサ６で検出された荷
重の方向は演算制御手段８に入力される。

【００４０】そして、演算制御手段８では、検出された
荷重に応じて、駆動手段３１，３２及び往復動作付勢手
段５の各ステッピングモータに所定速度の回転を行うよ
う駆動制御する。即ち、駆動手段３１ではリンク部材１
１を矢印Ｃの方向に回動を付勢し、駆動手段３２ではリ
ンク部材１２を矢印Ｄの方向に回動を付勢し、往復動作
付勢手段５では操作レバー４を矢印Ｕの方向に移動させ
る。

【００４１】上述のように、所定の目的位置に向かって
操作レバー４に荷重を印加することにより、この印加動
作が各駆動手段３１，３２及び往復動作付勢手段５に助
勢され操作レバー４の移動動作を円滑に行うことができ
る。そして、上記の制御により演算制御手段８は操作レ
バー４用の動作助勢制御機能を有する構成となってい
る。

【００４２】そして、この操作レバー４の移動動作に伴
い、各駆動手段３１，３２及び往復動作付勢手段５の各
ステッピングモータの駆動軸に係合している各検出セン
サ７１，７２，７３から回転量が検出され、演算制御手
段８の正変換計算部８１を介して、操作レバー４の３次
元的な位置情報が産業用ロボット側に出力される。

【００４３】また、各操作ボタン４１，４２，４３の印
加により、座標算出機能８２を介して、予め設定された
所定の動作指令が産業用ロボット側に伝達される。これ
に従い、産業用ロボット側では、各操作ボタン毎に設定
された各動作を行う。

【００４４】これにより、上記第１の実施形態は、３自
由度方向の動作もしくは複数の座標を同時に協調して入
力することができる。

【００４５】さらに、２つのリンク部材１１，１２を回
動自在に係合させているために、これらの各リンク部材
１１，１２の屈曲状態から伸張状態に変化させることに
より、一つのリンクの２倍の長さを半径とする円形内を
可動領域とすることができる。

【００４６】また、上述した制御系について、産業用ロ
ボットの動作に伴い当該産業用ロボットが外部から受け
る反力をこの産業用ロボットから入力される構成として
も良い。

【００４７】即ち、産業用ロボットに、各動作の際に生
じる反力を検出するセンサを設け、このセンサによって
検出された反力を操縦装置１００側の軸駆動速度計算部
８３に入力する構成としても良い。この場合、軸駆動速
度計算部８３では、入力された反力と、力センサ６で検
出された操作レバー４に印加された荷重とを比較又は合
成し、これに基づいて各ステッピングモータの駆動速度
を決定し、駆動手段３１，３２及び往復動作付勢手段５
の駆動制御を行う。

【００４８】例えば、これによって、産業用ロボットの
動作方向に障害物等の原因により動作を妨げられた場合
に、操作レバーに対しても反力が加えられ、被操作物の
実動作に対してより忠実に操縦感覚が操縦者に伝えられ
る。

【００４９】また、第１の実施形態の制御系を図４に示
すように構成しても良い。この制御系では、前述の制御
系に反力計算部８４及び反力パラメータ記憶部８５を付
加した構成となっている。

【００５０】この反力計算部８４では、正変換計算部８
１から入力された操作レバー４の３次元的な位置情報
と、反力パラメータ記憶部８５に予め記憶された操作レ
バー４の各位置に対応して生じる反力のパラメータとに
よって、操作レバーの現在位置における反力を算出し、
軸駆動速度計算部８３に出力する。

【００５１】軸駆動速度計算部８３では、算出された反
力と、力センサ６で検出された操作レバー４に印加され
た荷重とを比較又は合成し、これに基づいて各ステッピ
ングモータの駆動速度を決定し、駆動手段３１，３２及
び往復動作付勢手段５の駆動制御を行う。

【００５２】また、ここに示す反力パラメータ記憶部８
５に、外部から一定条件の反力のパラメータを設定する
入力手段を併設しても良い。この入力手段によって、例
えば、反力の目標値を０に設定すると、各ステッピング
モータの発生可能な速度の範囲で制約される微少な抵抗
力は生じるが、操縦レバー４が自由に操縦可能となる。

【００５３】さらに、ある直交する２軸方向には小さい
反力を，当該２軸方向に直交する方向に対しては大きい
反力を発生させるパラメータを入力すると、平面上で対
象物体を操作しているような操縦感覚を生成することが
できる。

【００５４】また、ある直交する２軸方向には大きい反
力を，当該２軸方向に直交する方向に対しては小さな反
力を発生させるパラメータを入力すると、穴に棒を挿入
する操作を実行しているような操作感覚を生成すること
ができる。

【００５５】またさらに、操作速度に比例する反力を発
生させると、泥や粘土など粘りけのある対象物を操作し
ている操縦感覚を生成することができる。

【００５６】上述のように、軸駆動速度計算部８３に反
力情報を入力可能な構成とした場合に、操作レバー４の
移動動作に伴い反力を生じさせることができ、これによ
って、操縦者は、この操縦装置から、被操作対象に生じ
る反力や疑似的な反力を感覚的に認識することが可能と
なっている。

【００５７】本発明の第２の実施形態を図５に基づいて
説明する。この第２の実施形態は、第１の実施形態と同
一の箇所について同一の符号を付加し、重複する説明は
省略するものとする。

【００５８】第２の実施形態では、操作レバー４の図５
におけるすぐ下方に往復動作付勢手段５を併設し、さら
にこの往復動作付勢手段５の下方に力センサ６を設け、
これら全体がリンク部材１１，１２の回動軸に沿った方
向に一列となるように当該リンク部材１２の回動端部に
立設されている。

【００５９】上記構成により、この第２の実施形態で
は、第１の実施形態と同様に操作が行われると共に、同
等の効果を得ることが可能である。

【００６０】本発明の第３の実施形態を図６に基づいて
説明する。この第３の実施形態は、第１の実施形態と同
一の箇所について同一の符号を付加し、重複する説明は
省略するものとする。

【００６１】この第３の実施形態では、往復動作付勢手
段５３を装置本体２に配設し、この往復動作付勢手段５
３により、各リンク部材１１，１２の回動軸に沿った方
向に、操作レバー４，力センサ６，及びリンク部材１
１，１２を往復移動させる構成としている。

【００６２】この往復動作付勢手段５３は、装置本体２
に内蔵されたボールネジ機構（図示略）と、このボール
ネジ機構のボールネジに回転力を付勢するステッピング
モータ５４と、装置本体２に設けられた開口部を介して
ボールネジ機構によって図６の上下方向に往復動作を付
勢されるリンク部材用支持台５５とから構成されてい
る。

【００６３】そして、このリンク部材用支持台５５は、
リンク部材１１を回動自在に保持している。即ち、操作
レバー４に図６における上下方向の荷重を印加した場
合、操作レバー４は、リンク部材１１，１２と共に上下
移動を行うことになる。

【００６４】この第３実施形態では、第１の実施形態と
同様の効果を有することに加えて、装置本体２内に往復
動作付勢手段５３を収納した構造であるため、リンク部
材１２の回動端部に往復動作付勢手段５を設けた場合と
比較して、このリンク部材１２の回動端部の小型化を図
ることができる。

【００６５】また、装置本体は、操作レバー４，リンク
部材１１，１２を保持すると共に、これらの移動動作時
において常にバランス良く装置全体を保持しなければな
らないので所定の大きさ及び重量が必要となる。このた
め、装置本体に往復動作付勢手段５３を内蔵すること
は、所定の大きさを有する装置本体２のスペースを有効
に活用することができ，これによって装置の小型化を図
れると共に、所定重量を装置本体に付加するという目的
にも合致しているものである。

【００６６】ここで、上記のボールネジ機構に替えて同
様に動作する他の機構を用いても良い。

【００６７】本発明の第４の実施形態を図７に基づいて
説明する。この第４の実施形態は、第１の実施形態と同
一の箇所について同一の符号を付加し、重複する説明は
省略するものとする。

【００６８】この第４の実施形態では、第１の実施形態
と異なる往復動作付勢手段９を備えている。この往復動
作付勢手段９は、各リンク部材１１，１２の回動軸に沿
った方向に、操作レバー４，力センサ６，リンク部材１
１，１２及び駆動手段３１，３２を往復移動させる構成
としている。

【００６９】上記往復動作付勢手段９は、リンク部材１
１を回動自在に載置する載置板９１と、この載置板９１
を図７における上下方向に昇降する昇降機構９０と、こ
の昇降機構９０の駆動源となるステッピングモータ９３
とから構成されている。

【００７０】昇降機構９０は、Ｘ字状に配設され且つそ
の交点で回動自在に連結された２つの昇降リンク９４，
９５と、昇降リンク９４の一端部と昇降リンク９５の一
端部との間隔を変化させる可動部材９２と、ステッピン
グモータ９３から受ける回転力をＳ方向の往復移動力に
変換して可動部材９２に伝達する伝達機構とから構成さ
れる。

【００７１】一方の昇降リンク９５は、装置本体２と載
置板９１とにそれぞれの端部を回動自在に連結され、他
方の昇降リンク９４は、一端部を可動部材９２に回動自
在に連結され、他端部を載置板９１の縁に沿って設けら
れた長穴に沿って摺動自在に連結されている。また、Ｘ
字状の昇降リンク９４，９５は載置板９１を挟んで対向
して同じ状態でもう一組設けられている。

【００７２】また、上記ステッピングモータ９３にはそ
の回転軸に検出センサ８３としてのロータリーエンコー
ダが係合しており（図示略）、このロータリーエンコー
ダによってステッピングモータ９３の回転数が検出され
る。

【００７３】上記構成により、可動部材９２がステッピ
ングモータ９３から伝達機構を介してＳ方向の移動力を
付勢されると、載置板９１は水平状態を維持したまま昇
降が行われる。これに伴い操作ハンドル４等についてＴ
方向の移動が行われる。

【００７４】また、操縦レバー４への印加力に応じて各
ステッピングモータを駆動し、駆動時に各ステッピング
モータの回転角を読み出し、読み出した結果を基に操縦
レバー４の現在座標を求めて外部に出力する点は第１の
実施形態と同一である。

【００７５】上記第４の実施形態は、前述した第３の実
施形態と同様の効果を有すると共に、可動部材９２に往
復動作を伝達する伝達機構及びステッピングモータ９３
を水平方向に寝かせて配設しているために、操縦装置１
３０の操作時において、装置全体のバランスが良く、良
好に操作を行うことが可能である。

【００７６】本発明の第５の実施形態を図８乃至図１３
に基づいて説明する。この第５の実施形態は、第１の実
施形態と同一の箇所について同一の符号を付加し、重複
する説明は省略するものとする。

【００７７】この第５の実施形態は、図８及び図９に示
すように、操作レバー１５０に特徴を有している。即
ち、上記各実施形態では操作レバー４を３自由度の方向
に移動させることにより、被操縦対象に３自由度の入力
を行っていたが、この第５の実施形態では、操作レバー
１５０をリンク部材１２に対して回転自在に装備すると
共に，この操作レバー１５０の一部としてＸ−Ｙ方向に
傾斜自在である操作把手１５３を設け、３自由度に加え
てさらに３自由度の合わせて６自由度の入力を行うこと
を可能とした操縦装置１４０を開示している。

【００７８】操作レバー１５０は、リンク部材１２に対
してこのリンク部材１２の回動軸と平行な方向を中心と
して回転自在であるジンバルベース１５１と，直交する
二つの軸を中心に回動自在の自在継ぎ手であるジンバル
機構を介してジンバルベース１５１に連結された操作把
手１５３から構成される。

【００７９】この操作レバー１５０は、リンク部材１２
の回動軸に沿った方向に対して直交するＸ−Ｙ方向に傾
斜自在且つ当該リンク部材１２の回動軸に沿った方向を
軸としてリンク部材１２に対して回転自在に構成されて
おり、この操作レバー１５０とリンク部材１２との間に
は、操作レバー１５０にＸ−Ｙ方向の傾斜動作を付勢す
る傾斜動作付勢手段１６０と，操作レバー１５０に回転
動作を付勢する回転動作付勢手段１７０と、力センサ６
１とが併設されている。

【００８０】以下、これらの各部を詳説すると、まず円
板状のジンバルベース１５１は、リンク部材１２に対し
て当該リンク部材１２の回動軸に沿った方向を中心にし
て回転自在に配設されている。そして、このジンバルベ
ース１５１には、円周の外縁部の一方部分と，中心軸を
挟んで対向する他方部分とにそれぞれ図９における上方
に突設された保持用突起部１５１Ａ，１５１Ｂが設けら
れている。

【００８１】そして、これらの保持用突起部１５１Ａ，
１５１Ｂによって、ジンバルベース１５１よりやや径が
小さいジンバル機構としてのジンバルリング１５２がそ
の直径方向を軸として回動自在に保持されている。ま
た、このジンバルリング１５２には、他の直径方向を軸
としてこのジンバルリング１５２より径の大なる半球殻
状の操作把手１５３が回動自在に係合している。

【００８２】即ち、ジンバルリング１５２は、ジンバル
ベース１５１に任意の直径方向から回動自在に保持され
る一方で、操作把手１５３から他の直径方向から回動自
在に保持されている。そして、これらの回動軸は、ジン
バルベース１５１の回転軸上において互いに直交する。
上記構成によって、操作把手１５３はジンバルベース１
５１に対して図８に示されたＸ−Ｙ方向（Ｘ方向，Ｙ方
向，及びＸ方向とＹ方向との合成方向）に傾斜自在とな
っている。

【００８３】また、ジンバルベース１５１と操作把手１
５３との間には、ジンバルベース１５１に対して操作把
手１５３が任意のＸ−Ｙ方向に傾斜するように付勢する
傾斜動作付勢手段１６０が設けられている。

【００８４】この傾斜動作付勢手段１６０は、ジンバル
ベース１５１と中心線を等しくして配設された円筒状の
回転軸１６２と、この回転軸１６２にその中心線を軸と
して回転力を付勢すると共にジンバルベース１５１に固
定された駆動モータとしてのステッピングモータ１６１
と、操作把手１５３に固定された駆動モータとしてのス
テッピングモータ１６３と、このステッピングモータ１
６３によって中心線を軸とした回転力を付勢される回転
軸１６４とから構成される。また、各ステッピングモー
タ１６１，１６３の回転軸にはそれぞれの各回転数を検
出する検出センサ１８１，１８２としてのロータリーエ
ンコーダが係合している（図８，図９では図示略）。

【００８５】上記の回転軸１６２，１６４は、それぞれ
一端側に、それらの中心線に垂直な平面より若干傾斜し
た切断面１６２Ａ，１６４Ａが形成されている。そし
て、これらの回転軸１６２，１６４は、前述したジンバ
ルリング１５２の二つの回動軸の交差する位置で，回転
軸１６２，１６４の互いの中心線を交差させた状態で、
切断面１６２Ａ，１６４Ａを当接させている。これらの
切断面１６２Ａ，１６４Ａは摺動自在に当接している。

【００８６】傾斜動作付勢手段１６０は上記の構成によ
り、操作把手１５３に図８に示されたＸ−Ｙ方向（Ｘ方
向，Ｙ方向，及びＸ方向とＹ方向との合成方向）の傾斜
動作を付勢することができる。

【００８７】以下、傾斜動作付勢手段１６０による傾斜
動作について図１０及び図１１を用いて詳説する。

【００８８】図１０は、回転軸１６２，１６４の互いの
当接状態を示している。ここで、回転軸１６２の中心線
をＦとし，回転軸１６４の中心線をＧとする。回転軸１
６２，１６４の各切断面１６２Ａ，１６４Ａはそれぞれ
中心線に垂直な面から角度θだけ傾斜している。これら
の切断面１６２Ａ，１６４Ａは同じ傾斜角度θであるた
め、回転軸１６２，１６４は各中心線を同一方向とする
ことが可能である（図１０（Ａ）の状態）。

【００８９】ここで、回転軸１６２，１６４は互いに、
ジンバルベース１５１，ジンバルリング１５２及び操作
把手１５３とによって、各中心線Ｆ，Ｇを交差させた状
態でその切断面１６２Ａ，１６４Ａを常に当接させた状
態が維持されるので、回転軸１６４にステッピングモー
タ１６３から回転力が付勢されると、この回転軸１６４
は、切断面１６２Ａと中心線Ｆとの交点を通過すると共
に切断面１６２Ａに垂直である中心線Ｅを軸として回転
を行うことになる。

【００９０】図１０（Ｂ）は、上記回転をＰ方向に１８
０度行った状態を示している。これにより、回転軸１６
４の中心線Ｇは回転軸１６２の中心線Ｆに対して角度２
θ傾斜した状態となる。

【００９１】図１１は、各回転軸１６２，１６４に各ス
テッピングモータ１６１，１６３によって回転力を付勢
した場合の操作把手１５３の移動可能な領域（より具体
的には、ジンバルベース１５１に対して、操作把手１５
３と中心線Ｇとが交わって成る交点の移動可能な領域）
を球面上に示している。

【００９２】図１１（Ａ）は、回転軸１６４のみの回転
を行った場合の操作把手１５３の移動範囲を示してい
る。この場合、操作把手１５３は、球面上を中心線Ｅを
中心とする円形の軌跡Ｈを辿る。

【００９３】さらに、これに回転軸１６２の回転動作を
行うと、球面上において円形の軌跡Ｈが中心線Ｆを軸と
してＲ方向回りに回転され、操作把手１５３の移動可能
領域は、図１１（Ｂ）に示すように球面の一部を成す領
域Ｉとなる。即ち、回転軸１６２，１６４をそれぞれ所
定の回転数で回転させることにより操作把手１５３を領
域Ｉの任意の位置に移動させることが可能となってい
る。

【００９４】ここで、操作把手１５３の移動可能な領域
Ｉは、各回転軸１６２，１６４の切断面の傾斜角度θに
より決定される。この傾斜角度θが、０［度］＜θ＜９
０［度］の範囲内において、大きくなるにつれて領域Ｉ
は広がって行く。

【００９５】一方、ジンバルベース１５１のすぐ下方に
は、このジンバルベース１５１に回転力を付勢する回転
動作付勢手段１７０が設けられている。この回転動作付
勢手段１７０は、図９に示すようにジンバルベース１５
１の回転動作の駆動源となるステッピングモータ１７１
と、回転動作付勢手段１７０に対してジンバルベース１
５１の円心部を中心とした回転を自在とする軸受け１７
２とから構成されており、ステッピングモータ１７１の
回転軸にはこのステッピングモータ１７１の回転数を検
出する検出センサ１８３としてのロータリーエンコーダ
が係合している（図８，図９では図示略）。

【００９６】この回転動作付勢手段１７０により、操作
レバー１５０に、リンク部材１２に対する，このリンク
部材１２の回動軸に沿った方向を軸とした回転動作を付
勢することができる。

【００９７】回転動作付勢手段１７０の下方には力セン
サ６１が併設されている。この力センサ６１は、操作レ
バー１５０に印加される荷重の大きさ及び方向の検出の
他に、操作レバー１５０の回転及び操作把手１５３の傾
斜動作を行うため印加された荷重の大きさ及び方向を検
出する。

【００９８】力センサ６１とリンク部材１２との間に
は、往復動作付勢手段１９０が設けられている。この往
復動作付勢手段１９０によって操作レバー１５０，傾斜
動作付勢手段１６０，回転動作付勢手段１７０及び力セ
ンサ６１が、リンク部材１３２に対してこのリンク部材
１２の回動軸に沿った方向に往復動作が付勢される。

【００９９】往復動作付勢手段１９０は、断面コ字状に
形成され開口部を下方に向けて配設された往復部材１９
１と、リンク部材１２側に設けられ，往復部材１９１の
開口部に挿入される筒状挿入部材１９２と、往復部材１
９１に往復動作を伝達する伝達機構１９７と、この伝達
機構１９７の駆動源となるステッピングモータ１９６と
から構成される。

【０１００】往復部材１９１は、円柱状のブロックであ
り、その上方に操作レバー１５０等が載置されている。
そして、この往復部材１９１の下面側には開口部として
の円柱状の嵌合穴１９１Ａが設けられている。この円柱
状の嵌合穴１９１Ａにはスプライン溝１９１Ｂが形成さ
れており、嵌合穴１９１Ａに挿入される筒状挿入部材１
９２側には、このスプライン溝１９１Ｂに係合するスプ
ライン１９２Ａが形成されている。このスプライン１９
２Ａは、リンク部材１２の回動軸に沿った方向に形成さ
れており、これによって、往復部材１９１を，回転させ
ることなくリンク部材１２の回動軸に沿った方向に往復
させることを可能としている。

【０１０１】筒状挿入部材１９２及びリンク部材１２
は、その内部が中空に形成されており、これらの中空内
部に伝達機構１９７及びステッピングモータ１９６が配
設されている。この伝達機構１９７は、一端がスラスト
軸受け１９３Ａを介して往復部材１９１に連結されその
外周面に一様にネジ溝が形成された駆動ネジ部材１９３
と、この駆動ネジ部材１９３に螺合する雌ネジが内側に
形成され外周部には歯車が形成された第１の歯車１９４
と、ステッピングモータ１９６の回転力を第１の歯車１
９４に伝達する第２の歯車１９５とから構成される。

【０１０２】この第２の歯車１９５は、二つの歯車を組
み合わせたものでステッピングモータ１９６の回転の軸
方向を９０度変化させると共に減速を行い第１の歯車１
９４に回転力の伝達を行っている。第１の歯車１９４は
リンク部材１２に軸受け１９４Ａを介して配設されてお
り、第２の歯車１９５からの回転力が伝達されると内周
面上に形成された雌ネジによって駆動ネジ部材１９３
が，図９における上下方向に往動する。この際の駆動ネ
ジ部１９３の下方の移動を妨げないためにリンク部材１
２の内壁には駆動ネジ部材１９３の下方に対応する位置
に予め通過穴が設けられている。

【０１０３】駆動ネジ部材１９３は、スラスト軸受け１
９３Ａによって自らの回転力を伝達することなく往復部
材１９１に上下方向の往復動作を付勢する。また、ステ
ッピングモータ１９６には、その回転軸に回転数を検出
するための検出センサ７３としてのロータリーエンコー
ダが係合している（図８，図９には図示せず）。

【０１０４】図１２にこの第５の実施形態の制御系のブ
ロック図を示す。この第５の実施形態の制御系では、検
出センサ群が、操作レバー１５０の移動及び回転動作に
関わる４つのステッピングモータ及び操作把手１５３の
傾斜動作に関わる２つのステッピングモータにそれぞれ
設けられた６つの検出センサ７１，７２，７３，１８
１，１８２，１８３から成り、軸駆動速度計算部８３で
は駆動手段３１，３２，往復動作付勢手段１９０，傾斜
動作付勢手段１６０及び回転動作付勢手段１７０の各ス
テッピングモータの回転速度を決定し、上記各手段の動
作制御を行う。

【０１０５】即ち、まず操作レバー１５０を所期の目的
位置に移動させる。このとき各検出センサ７１，７２，
７３は、サンプリング時間毎に各駆動手段３１，３２及
び往復動作付勢手段１９０の各ステッピングモータの回
転角度を検出し演算制御手段８の正変換計算部８１に入
力する。

【０１０６】同様にして、操作レバー１５０に加えられ
た回転動作及び操作把手１５３の傾斜動作により生じる
回転動作付勢手段１７０及び傾斜動作付勢手段１６０に
設けられた各ステッピングモータの回転角度が、各検出
センサ１８１，１８２，１８３に検出され演算制御手段
８の正変換計算部８１に入力される。

【０１０７】正変換計算部８１では、各回転角度によ
り、操作レバー１５０の３次元的な位置及び操作レバー
１５０の回転及び操作把手１５３の傾斜に対応する情報
を算出し、これを被操作対象である産業用ロボット側に
出力する。また、各検出センサ群で検出された各ステッ
ピングモータの回転角度は、ヤコビ行列計算部８２にも
入力され、当該ヤコビ行列計算部８２によってヤコビ行
列が算出される。

【０１０８】一方、操作レバー１５０の移動動作，回転
動作及び操作把手１５３の傾斜動作により印加される荷
重が力センサ６１によって検出され、演算制御手段８の
軸駆動速度計算部８３に入力される。この軸駆動速度計
算部８３では、上記ヤコビ行列計算部８２で算出された
ヤコビ行列を用いて駆動手段３１，３２及び往復動作付
勢手段１９０の各ステッピングモータの回転速度を決定
し、これに従って駆動手段３１，３２，往復動作付勢手
段１９０，回転動作付勢手段１７０及び傾斜動作付勢手
段１６０の動作制御を行う。

【０１０９】上述のように、所定の動作に対応して操作
レバー１５０に荷重を印加すると同時に、所定の動作を
助勢するように各駆動手段３１，３２，往復動作付勢手
段１９０，回転動作付勢手段１７０及び傾斜動作付勢手
段１６０が駆動制御され、これにより操作レバー４の移
動動作を円滑に行うことができる。そして、上記の制御
により演算制御手段８は操作レバー１５０用の動作助勢
制御機能を有する構成となっている。

【０１１０】そして、この操作レバー１５０の操作動作
に伴い、各駆動手段３１，３２，往復動作付勢手段１９
０，回転動作付勢手段１７０及び傾斜動作付勢手段１６
０の各ステッピングモータの駆動軸に係合している各検
出センサ群から回転量が検出され、演算制御手段８の正
変換計算部８１を介して、操作レバー４の３次元的な位
置情報及び各動作情報が産業用ロボット側に出力され
る。

【０１１１】上述のように、この第５の実施形態は、第
１の実施形態と同様の効果を有すると共に、６自由度方
向の動作もしくは複数の座標を同時に協調して入力する
ことができる。

【０１１２】また、第１の実施形態と同様にして、産業
用ロボットに、各動作の際に生じる反力を検出するセン
サを設け、このセンサによって検出された反力を操縦装
置１４０側の軸駆動速度計算部８３に入力する構成とし
ても良い。この場合、軸駆動速度計算部８３では、入力
された反力と、力センサ６１で検出された操作レバー４
に印加された荷重とを比較又は合成し、これに基づいて
各ステッピングモータの駆動速度を決定し、駆動手段３
１，３２，往復動作付勢手段１９０，回転動作付勢手段
１７０及び傾斜動作付勢手段１６０の駆動制御を行う。

【０１１３】例えば、これによって、産業用ロボットの
動作方向に障害物等の原因により動作を妨げられた場合
に、操作レバー１５０に対しても反力が加えられ、被操
作物の実動作に対してより忠実に操縦感覚が操縦者に伝
えられる。

【０１１４】また、第５の実施形態の制御系を図１３に
示すように構成しても良い。この制御系では、前述の制
御系に反力計算部８４及び反力パラメータ記憶部８５を
付加した構成となっている。

【０１１５】この反力計算部８４では、正変換計算部８
１から入力された操作レバー１５０の３次元的な位置情
報，操作レバー１５０の回転動作及び操作把手の１５３
の傾斜動作に対応する動作情報と、反力パラメータ記憶
部８５に予め記憶された操作レバー１５０の各動作に対
応して生じる反力のパラメータとによって、操作レバー
の現在行われている動作に対応する反力を算出し、軸駆
動速度計算部８３に出力する。

【０１１６】軸駆動速度計算部８３では、算出された反
力と、力センサ６１で検出された操作レバー１５０に加
えられた各動作により生じた荷重とを比較又は合成し、
これに基づいて各ステッピングモータの駆動速度を決定
し、駆動手段３１，３２，往復動作付勢手段１９０，回
転動作付勢手段１７０及び傾斜動作付勢手段１６０の駆
動制御を行う。

【０１１７】また、ここに示す反力パラメータ記憶部８
５に、外部から一定条件の反力のパラメータを設定する
入力手段を併設しても良い。

【０１１８】上述のように、軸駆動速度計算部８３に反
力情報を入力可能な構成とした場合に、操作レバー１５
０の移動動作に伴い反力を生じさせることができ、これ
によって、操縦者は、この操縦装置から、被操作対象に
生じる反力や疑似的な反力を感覚的に認識することが可
能となっている。

【０１１９】ここで、上記各実施形態における操作レバ
ー４，１５０の入力可能範囲と他の比較例の入力可能範
囲の比較を図１４及び図１５に基づいて行う。ここで
は、第１の実施形態である操縦装置１００と従来例とし
て示した直交座標ロボット２００とで比較を行うことに
する。

【０１２０】図１４は、操縦装置１００の操作レバー４
の可動領域即ち入力可能範囲である。これによると、操
縦装置１００では、リンク部材１１とリンク部材１２と
を直線状に伸張させた長さであるＬを半径とした円Ｎ内
の任意の位置に操作レバー４を移動させることができ
る。

【０１２１】これに対して座標入力ロボット２００で
は、ガイドレール２０２の長さＶとガイドレール２０３
の長さＷとからなる図１５に二点鎖線で示した長方形内
が入力可能範囲である。

【０１２２】即ち、比較例は、入力可能範囲の大きさが
そのまま装置全体の大きさとなっている。一方、上記各
実施形態では、二つのリンク部材１１，１２が回動自在
であり、長さＭの長方形で示す装置本体２の大きさの長
方形の領域内にこれらのリンク部材１１，１２を折り畳
むことによってほぼ収めることができる。即ち、装置全
体の大きさに対する入力可能範囲の割合が、比較例と比
べて，上記各実施形態の方がより大きくなっていること
が分かる。

【０１２３】ここで、上記各実施形態では、被操作対象
として産業用ロボットを例示したが、特にこれに限定す
るものではない。上述した各操縦装置は、３次元的な座
標上の位置指定または方向指定等による操縦または操作
を要する多種多用の被操作対象，例えば，航空機，衛
生，自動車及び船舶等に対応し、また計算機等の座標入
力を行うための入力装置としても有効に機能する。

【０１２４】

【発明の効果】本発明は、回動自在に連結された複数の
リンク部材とこれらリンク部材の回動軸線にほぼ平行な
方向に操作レバーの往復動作を付勢する往復動作付勢手
段を設けているので、３自由度入力及び複数自由度の協
調した動作の指令を行うことができる。

【０１２５】また、演算制御手段に操作レバー用の動作
助成機能を設けたため、操作レバーが所期の方向に移動
するように各駆動手段及び往復動作付勢手段が駆動制御
されるために、操作レバーを移動させて操縦する際に、
円滑な操作性を得ることができる。

【０１２６】また、従来の操縦装置である直交座標ロボ
ット機構と比較すると、この従来の直交座標ロボット機
構は、入力可能範囲が各ガイドレールの長さに制限さ
れ、入力可能範囲の大きさがそのまま装置全体の大きさ
となっている。一方、本発明では、複数のリンク部材が
回動自在であり，これらのリンク部材を折り畳むことに
よって装置全体を集約することができ、装置全体の大き
さに対する入力可能範囲の割合が、従来と比べて，より
大きくなっている。

【０１２７】さらに、本発明では、演算制御手段を備
え、この演算制御手段により操作レバーに対して任意の
移動動作を付勢するように各駆動手段及び往復動作付勢
手段を駆動制御することができるため、被操作対象に外
力を検出するセンサを設け、このセンサによって検出さ
れた外力を演算制御手段に入力する構成とした場合、被
操作対象側で検出された外力と、操作レバーに印加され
た荷重とを比較又は合成し、これらに対応した任意の反
力や或いは移動力を操作レバーに加えることができる。

【０１２８】即ち、これによって、被操作対象に外力が
加えられた場合に、操作レバーにその感覚が伝達され、
操縦者は忠実に操縦感覚を知覚することができる。

【０１２９】また、演算制御手段にある特定条件の反力
パラメータを入力することにより、特定条件に従った反
力が操作レバー付加される制御を行うことができる。

【０１３０】さらに、操作レバーをリンク部材に対して
Ｘ−Ｙ方向に傾斜自在且つ回転自在とした場合に、この
操作レバーのＸ−Ｙ方向の傾斜動作による２自由度及び
回転による１自由度の動作情報を入力することができ、
前述したの３自由度方向の動作にさらに３自由度方向の
動作をさらに加えて６自由度方向の動作もしくは複数の
座標を同時に協調して入力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。

【図２】図１に開示した操縦装置の制御系を示すブロッ
ク図である。

【図３】図１に開示した操縦装置の操作状態を示す説明
図である。

【図４】図１に開示した操縦装置の他の制御系を示すブ
ロック図である。

【図５】本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。

【図６】本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。

【図７】本発明の第４の実施形態を示す斜視図である。

【図８】本発明の第５の実施形態を示す一部を切り欠い
た斜視図である。

【図９】図８に開示した操縦装置の操作レバーの周辺を
示す一部切り欠いた説明図である。

【図１０】図８に開示した操縦装置の傾斜動作付勢手段
の二つの回転軸の係合状態を示す説明図であり、図１０
（Ａ）は中心軸が同一線上にある状態を示し、図１０
（Ｂ）は一方の回転軸が互いの中心線を交差させた状態
を維持したまま回転した状態を示している。

【図１１】図８に開示した操縦装置の傾斜動作付勢手段
の二つの回転軸による操作把手の可動領域を示す説明図
であり、図１１（Ａ）は一方の回転軸の回転による操作
把手の可動軌跡を示し、図１１（Ｂ）は双方の回転軸の
回転による操作把手の可動領域を示している。

【図１２】図８に開示した操縦装置の制御系を示すブロ
ック図である。

【図１３】図８に開示した操縦装置の他の制御系を示す
ブロック図である。

【図１４】図１に開示した操縦装置の可動入力範囲を示
す説明図である。

【図１５】本発明の比較例の可動入力範囲を示す説明図
である。

【図１６】従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

２ 装置本体 ４，１５０ 操作レバー ５，９，５３，１９０ 往復動作付勢手段 ６，６１ 力センサ ８ 演算制御手段 １１，１２ リンク部材 ３１，３２ 駆動手段 ７１，７２，７３，１８１，１８２，１８３ 検出セン
サ １００，１１０，１２０，１３０，１５０ 操縦装置 １５１ ジンバルベース １５２ ジンバルリング（ジンバル機構） １５３ 操作把手 １６０ 傾斜動作付勢手段 １６１，１６３ 駆動モータ １６２，１６４ 回転軸 １６２Ａ，１６４Ａ 切断面 １７０ 回転動作付勢手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０６Ｆ 3/033 ３３０ Ｇ０６Ｆ 3/033 ３３０Ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに回動自在に連結された複数のリン
   ク部材と、これら連結された複数のリンク部材の一端側
   に位置するリンク部材の一端を回動自在に保持する装置
   本体と、前記各リンク部材の回動軸部分に係合して対応
   するリンク部材に回動力を付勢する複数の駆動手段と、
   前記連結された複数のリンク部材の他端側に位置するリ
   ンク部材の回動端部にその回動軸線とほぼ平行に立設さ
   れ，且つ当該回動軸線に沿った方向に往復移動自在に構
   成されると共に外部から荷重が印加される操作レバー
   と、この操作レバーの前記往復動作方向に移動力を付勢
   する往復動作付勢手段とを備え、 前記操作レバーに印加される荷重の大きさ及び方向を検
   出する力センサと、前記駆動手段及び往復動作付勢手段
   の各移動量をそれぞれ検出する複数の検出センサと、こ
   れら検出センサの検出した移動量に基づいて上位装置に
   座標入力を行う演算制御手段とを装備し、 この演算制御手段が，前記力センサの検出情報に基づい
   て前記各駆動手段及び往復動作付勢手段を所定方向に駆
   動させる前記操作レバー用の動作助勢制御機能を備えて
   いることを特徴とする操縦装置。
2. 【請求項２】 互いに回動自在に連結された複数のリン
   ク部材と、これら連結された複数のリンク部材の一端側
   に位置するリンク部材の一端を回動自在に保持する装置
   本体と、前記各リンク部材の回動軸部分に係合して対応
   するリンク部材に回動力を付勢する複数の駆動手段と、
   前記連結された複数のリンク部材の他端側に位置するリ
   ンク部材の回動端部にその回動軸線とほぼ平行に立設さ
   れると共に外部から荷重が印加される操作レバーとを備
   え、 前記装置本体に、前記複数のリンク部材にその回動動作
   の回動軸方向に沿った往復動作を付勢する往復動作付勢
   手段を設け、 前記操作レバーに印加される荷重の大きさ及び方向を検
   出する力センサと、前記駆動手段及び往復動作付勢手段
   の各移動量をそれぞれ検出する複数の検出センサと、こ
   れら検出センサの検出した移動量に基づいて上位装置に
   座標入力を行う演算制御手段とを装備し、 この演算制御手段が，前記力センサの検出情報に基づい
   て前記各駆動手段及び往復動作付勢手段を所定方向に駆
   動させる前記操作レバー用の動作助勢制御機能を備えて
   いることを特徴とする操縦装置。
3. 【請求項３】 前記操作レバーは、その立設方向に直交
   するＸ−Ｙ方向に傾斜自在且つ当該立設方向を軸として
   前記リンク部材に対して回転自在に構成され、 前記操作レバーに、前記Ｘ−Ｙ方向の傾斜動作を付勢す
   る傾斜動作付勢手段と，回転動作を付勢する回転動作付
   勢手段と，これら付勢手段の各動作方向の各移動量を検
   出する複数の検出センサとを併設し、 前記力センサは、前記操作レバーの前記Ｘ−Ｙ方向及び
   前記回転方向に印加された荷重の大きさ及び方向を検出
   する機能を備え、 前記演算制御手段は、前記操作レバーの各検出センサに
   より検出した移動量に基づいて上位装置に座標入力を行
   うと共に，前記力センサの検出情報に基づいて前記各傾
   斜動作付勢手段及び回転動作付勢手段に所定方向に駆動
   させる動作制御を行うことを特徴とする請求項１又は２
   記載の操縦装置。
4. 【請求項４】 前記操作レバーは、前記連結された複数
   のリンク部材の他端側に位置するリンク部材に回転自在
   に保持されたジンバルベースと，互いに直交する二方向
   を軸として回動自在であるジンバル機構を介して前記ジ
   ンバルベースに連結された操作把手とからなり、 前記傾斜動作付勢手段が、前記ジンバルベースに固定さ
   れた駆動モータと，この駆動モータに回転駆動される回
   転軸と，前記操作把手に固定された駆動モータと，この
   駆動モータに回転駆動される回転軸とからなり、 前記二つの回転軸は、その中心線を，前記ジンバル機構
   の直交する回動軸の交点となる位置で交差させると共
   に，これら各々の中心線に対して一定の角度で傾斜した
   切断面を有し互いにこれらの切断面を当接させているこ
   とを特徴とする請求項３記載の操縦装置。
5. 【請求項５】 前記力センサが前記操作レバーと隣接し
   ていることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の
   操縦装置。
6. 【請求項６】 前記リンク部材が二つのリンク部材から
   なることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の操
   縦装置。