JPH1169545A

JPH1169545A - マニピュレータ装置及びその誘導制御方法

Info

Publication number: JPH1169545A
Application number: JP9226490A
Authority: JP
Inventors: Hideo Takei; 秀夫武井; Toshiro Yamamoto; 敏郎山本; Yoshimi Ono; 義視小野
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-03-09

Abstract

(57)【要約】【課題】架空配電工事に伴う操作具の微妙な動きを実
現することが可能で、操作具に誘導されて各種作業の自
由度を極力確保することが可能なマニピュレータ装置及
びその誘導制御方法を提供する。【解決手段】マニピュレータアーム11が旋回，起伏並
びに伸縮の各作動をし、制御装置３によって各作動が制
御されるマニピュレータ装置10。マニピュレータアーム
11の先端に、操作具５を把持する把持装置30を旋回，起
伏いずれの方向にも回転自在に取り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マニピュレータ装
置及びその誘導制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の架空配電線の切換えや修理作業
は、停電が取れないとき(1) 直接活線工法、(2) ホット
スティック工法、(3) マニピュレータ工法等により行わ
れている。(1) の直接活線工法は、現在最も広く行われ
ている工法で、高圧電流が流れている高圧配電線を工具
を持った作業者が直接扱って各種作業を行う工法である
が、常に感電の危険が伴う。

【０００３】また、(2) のホットスティック工法は、架
空配電作業を行うため、ホットスティックと呼ばれる約
1.５ｍの電気絶縁性素材からなる棒の先端に５Kg程度の
作業用工具を着脱自在に取り付け、活線に対して間接的
に工事を行う工法である。この工法は、安全で簡便なう
え、手取り早いことから、海外では広く普及している。
しかし、この工法は、ホットスティック及び作業用工具
の双方の作業重量を作業者が負担しなければならず、欧
米人に比べて体格の小さい日本人にとっては、作業性が
悪く、非常に過酷な労働であることから、あまり普及し
ていない。

【０００４】一方、(3) のマニピュレータ工法は、前記
(1),(2)の工法における問題点を解決するために、現在
も開発が進められている技術である。この工法は、ジョ
イスティックと呼ばれる操作レバーにより高所作業車等
に設置したマニピュレータ装置を間接的に操作して行う
作業である。このため、マニピュレータ工法は、作業用
工具を直接持って架空配電工事に従事する作業者の器用
さや、状況に応じた順応性の面で未だ問題があり、現在
広く普及するには至っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ホットステ
ィック工法を行う作業者の安全性と作業重量を負担する
ことを考慮し、(3) のマニピュレータ工法において前記
ホットスティックの使用を検討した発明が提案されてい
る（例えば、特開平２−２２３３１４号公報）。この発
明は、マニピュレータ装置のバランスアームの先端で作
業工具（ホットスティック）を把持し、バランスアーム
を作業者が操作して各種作業を行うものである。

【０００６】しかしながら、上記発明は、マニピュレー
タ装置をジョイスティックで間接的に操作しながらホッ
トスティックにより各種作業を行う。このため、マニピ
ュレータ装置を必要とされる位置や姿勢まで誘導するこ
と及びその微調整に手間がかかり、かつ、ホットスティ
ックがマニピュレータ装置に固定される為作業自由度が
低く、人間の持つ器用な動きを作業工具の動きに反映さ
せることが難しいという問題があった。

【０００７】特に、一般に、マニピュレータ装置ではグ
リッパと呼ばれる把持具が使用されるが、グリッパは対
象物を掴む機能しか有していないものが殆どである。こ
のため、グリッパを使用した場合には、ホットスティッ
クを固定することはできるが、架空配電工事に伴うホッ
トスティックの微妙な動きを実現することができず、自
由度が低く作業性が非常に悪くなるという問題があっ
た。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、架空配電工事に伴う操作具の微妙な動きを実現する
ことが可能で、ホットスティック機材の重量を支持させ
つつ、各種作業の自由度を極力確保することが可能なマ
ニピュレータ装置とその誘導制御方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のマニピュレータ装置によれば、マニピュレータ
アームが旋回，起伏並びに伸縮の各作動をし、制御手段
によって前記各作動が制御されるマニピュレータ装置に
おいて、前記マニピュレータアームの先端に、操作具を
把持する把持装置を旋回，起伏いずれの方向にも回転自
在に取り付けた構成としたのである。

【００１０】好ましくは、前記把持装置は、作用する外
力を検出する力検出手段を介して前記マニピュレータア
ームの先端に取り付ける。また、上記目的を達成するた
め本発明のマニピュレータ装置の誘導制御方法によれ
ば、マニピュレータアームが旋回，起伏並びに伸縮の各
作動をし、制御手段によって前記各作動が制御され、前
記マニピュレータアームの先端に旋回，起伏自在に取り
付けられ、作用する外力を検出する力検出手段と、把持
装置が把持した操作具を介して作用し、前記力検出手段
が検出した外力の力信号に基づき、前記操作具によって
誘導されるべき前記マニピュレータアームの位置と現位
置との３軸方向の変位量をインピーダンスモデルに基づ
いて演算し、前記マニピュレータアームを前記外力と同
一方向に誘導制御する構成としたのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマニピュレータ装
置及びその制御方法に係る一実施形態を図１乃至図８に
基づいて詳細に説明する。本発明のマニピュレータ装置
は、例えば、高所作業車（図示せず）において使用さ
れ、図１に示すように、前記高所作業車に旋回・起伏・
伸縮自在に設置されるブーム１の先端に取り付けられ、
ブーム１の先端に支持されたキャビン２内の作業者によ
って操作される。

【００１２】マニピュレータ装置１０は、図１及び図２
（ａ），（ｂ）に示すように、マニピュレータアーム１
１の先端に力検出構体２０と把持装置３０が取り付けら
れ、図１に示すように、キャビン２に設けた制御装置３
によって作動が制御される。マニピュレータアーム１１
は、図１及び図２（ｂ）に示すように、旋回アクチュエ
ータ１２と第１起伏アクチュエータ１３とを有し、ブー
ム１の先端に旋回アクチュエータ１２を介して連結され
ている。マニピュレータアーム１１は、図２（ｂ）に示
すように、旋回アクチュエータ１２によって先端側が矢
印Ｒ方向に旋回され、第１起伏アクチュエータ１３によ
って先端側が矢印Ｔ1方向に起伏される。マニピュレー
タアーム１１は、後述するように、旋回アクチュエータ
１２が第１関節Ｊ１、第１起伏アクチュエータ１３が第
２関節Ｊ２に相当する。また、マニピュレータアーム１
１は、伸縮用のアクチュエータとしてテレスコピックシ
リンダ（図示せず）を内蔵し、電気的に絶縁された伸縮
自在な３段のアームで、後述する第３関節Ｊ３に相当す
る。更に、マニピュレータアーム１１は、図２（ａ），
（ｂ）に示すように、先端に設けた第２起伏アクチュエ
ータ１４を介して力検出構体２０が取り付けられてい
る。第２起伏アクチュエータ１４は、後述する第４関節
Ｊ４に相当する。

【００１３】力検出構体２０は、図２（ｂ）及び図３に
示すように、第２起伏アクチュエータ１４によって矢印
Ｔ2方向に起伏される構造体で、図示しない既存の力セ
ンサが表面に取り付けられている。この力センサは、図
１に示したように、ホットスティック５から把持装置３
０を介して作用する外力の３軸方向におけるそれぞれの
分力を検出するもので、既存の力センサ（例えば、ニッ
タ株式会社製，力覚センサＵＦＳ−３０１５Ａ−５０
等）が使用される。力検出構体２０には、工具交換用の
レバー２１によって後述する把持装置３０の旋回軸３１
が旋回自在に取り付けられている。

【００１４】レバー２１は、図４に示すように、旋回軸
３１を滑り軸受け２２を介して支持する支持筒２３と先
端が係合している。即ち、レバー２１は、先端に係合部
２１ａを有し、ばね２４によって係合部２１ａが支持軸
２３の係合溝２３ａと係合する方向に付勢され、図３に
２点鎖線で示すように、ばね２４の付勢力に抗して右方
へ引き出すことにより、係合部２１ａと係合溝２３ａと
の係合を解除させることができる。このとき、旋回軸３
１は、図示したように、一端が支持筒２３の一端にナッ
ト３１ａによってねじ止めされている。従って、力検出
構体２０は、レバー２１を操作することにより、把持装
置３０を他の装置に着脱自在に交換することができる。

【００１５】把持装置３０は、マニピュレータアーム１
１を力覚センサにより誘導操作すると共に、図１に示す
ように、先端に作業用工具５ａを着脱自在に取り付け、
活線に対して間接的に工事を行う電気絶縁性のホットス
ティック５を把持するもので、力検出構体２０に対して
旋回軸３１廻りに旋回自在である。旋回軸３１は、後述
する第５関節Ｊ５に相当する。把持装置３０は、図３に
示すように、チャック３２，３３、固定シリンダ３８及
びグリップシリンダ３９を有している。

【００１６】チャック３２，３３は、ホットスティック
５を把持する部材で、それぞれ滑り軸受け３４を介して
支持部材３５，３６に軸３２ａ，３３ａ廻りに矢印で示
すように回動自在に支持されている。支持部材３５、３
６は、固定シリンダ３８とグリップシリンダ３９との間
に掛け渡した２本のガイドシャフトＳGに図中左右方向
にスライド自在に支持されている。ここで、チャック３
２は、支持部材３５に支持される他、固定シリンダ３８
によって駆動される支持部材３７によって図中左右方向
に移動される。チャック３２は、チャック３３との間に
掛け渡したガイドピン３２ｂ及びローラ３２ｃによりチ
ャック３３の開閉方向の移動を案内している。チャック
３３は、ホットスティック５を把持する際の把持力が所
定値以上とならないように内部にばね３３ｂが設けられ
ている。ここで、チャック３２，３３は、把持するホッ
トスティック５を保護するため、把持部分にゴム３２
ｄ，３３ｃが取り付けられている。

【００１７】固定シリンダ３８は、チャック３２の軸３
２ａ廻りの回動を固定する油圧シリンダで、作動油を供
給する２つの供給口３８ａ，３８ｂを有している。固定
シリンダ３８は、図３において、例えば、供給口３８ｂ
から作動油を供給し、供給口３８ａから作動油を排出す
ると、支持部材３７が２本のガイドシャフトＳGに沿っ
て図中左方へ移動し、固定シリンダ３８の右端との間に
支持部材３７を挟み込む。支持部材３７の左右の動きは
軸３２ａを介してチャック３２に伝えられる。このた
め、支持部材３７が左へ移動すると、チャック３２は支
持部材３５に押しつけられる。これにより、チャック３
２の軸３２ａ廻りの回動がロックされる。この逆に作動
油を供給すると、チャック３２の前記ロックが解除され
る。ここで、固定シリンダ３８は、チャック３２，３３
でホットスティック５を把持したときに、軸３２ａ廻り
の回動をロックすると、同時に軸３３ａ廻りの回動をロ
ックすることもできる。

【００１８】グリップシリンダ３９は、チャック３３を
２本のガイドシャフトＳGに沿って矢印で示す開閉方向
へと駆動する油圧シリンダで、作動油を供給する２つの
供給口３９ａ，３９ｂを有している。従って、グリップ
シリンダ３９は、図３において、例えば、一方の供給口
３９ａから作動油を供給し、他方の供給口３９ｂから作
動油を排出すると、チャック３３を図中左右方向の矢印
に沿って２点鎖線で示す右方へ移動させてチャック３
２，３３を開き、この逆に作動油を供給するとチャック
３３を図中左方へ移動させてチャック３２，３３を閉じ
る。

【００１９】ここで、制御装置３は、コンピュータを内
蔵し、図１に示したように、接続ケーブル３ａによって
マニピュレータアーム１１と接続され、更には力検出構
体２０及び把持装置３０と接続されている。制御装置３
は、内蔵した前記コンピュータが後述する各種座標変換
に関する演算や微分方程式等の演算を実行し、マニピュ
レータアーム１１の作動等を制御する。制御装置３は、
図６に示す操作パネル３ｂを有している。

【００２０】操作パネル３ｂには、電源スイッチＳPW、
非常停止スイッチＳEM、開閉スイッチＳOP、固定スイッ
チＳLK、誘導切替スイッチＳLD、第１ジョイスティック
ＪS1及び第２ジョイスティックＪS2が配置され、キャビ
ン２内の作業者によって操作される。電源スイッチＳPW
は、マニピュレータアーム１１の起動スイッチである。
非常停止スイッチＳEMは、非常時等の際にマニピュレー
タアーム１１の作動をその移動位置で停止させるスイッ
チである。また、開閉スイッチＳOPは、把持装置３０に
おけるグリップシリンダ３９への油圧の供給方向を変更
してチャック３２，３３を「開」あるいは「閉」に切り
替える。固定スイッチＳLKは、把持装置３０における固
定シリンダ３８への油圧の供給方向を変更し、チャック
３２の回動を「固定」あるいは「自由」に切り替えるス
イッチである。誘導切替スイッチＳLDは、マニピュレー
タアーム１１の作動をホットスティック５による誘導状
態に「入」あるいは「切」に切り替える。更に、第１ジ
ョイスティックＪS1及び第２ジョイスティックＪS2は、
マニピュレータアーム１１を所望の状態に作動させる。
第１ジョイスティックＪS1は、図６において矢印ＡTR，
ＡTL方向に動かすと、旋回アクチュエータ１２がマニピ
ュレータアーム１１を左右方向に旋回させ、同様に矢印
ＡTU，ＡTD方向に動かすと、第１起伏アクチュエータ１
３がマニピュレータアーム１１を鉛直方向に起伏させ
る。また、第１ジョイスティックＪS1は、図６において
矢印ＡEX，ＡCT方向に動かすと、内蔵した前記テレスコ
ピックシリンダがマニピュレータアーム１１を伸縮させ
る。一方、第２ジョイスティックＪS2は、第２起伏アク
チュエータ１４のみを操作するもので、矢印ＡTU，ＡTD
方向に動かすと、第２起伏アクチュエータ１４が先端側
の力検出構体２０及び把持装置３０を一体に鉛直方向に
起伏させる。

【００２１】以上のように構成される本発明のマニピュ
レータ装置１０においては、以下のようにしてホットス
ティック５によるマニピュレータアーム１１の誘導制御
が実行される。即ち、マニピュレータアーム１１の各軸
は、制御装置３における位置検出信号のフィードバック
制御によりサーボ制御が実行され、同時に検出された力
信号もループ各部で利用されている。

【００２２】ここで、本発明においてマニピュレータ装
置１０の作動を制御装置３に基づいて制御する制御原理
を、以下に説明する。先ず、マニピュレータ装置１０の
概略構成を示す図７に基づき、デナビット・ハーテンバ
ーグ法(Denavit-Hartenberg method)により、マニピュ
レータアーム１１に関する表１に示すリンクパラメータ
を求める。ここで、表１においては、リンクのねじれ角
(link twist)をα_(i-1)、リンクの長さ (link length)
をａ_(i- ₁₎、リンク間距離(link offset)をｄ_i、リンク
間角度(joint angle)をθ_iとした。

【００２３】

【表１】ここで、力検出構体２０に取り付けた前記力センサで検
出されたマニピュレータアーム１１先端部の力信号Ｆ_t
は、力検出構体２０の位置を原点とする先端座標系ＣF
を基準とする。このため、上記リンクパラメータに基づ
き、図８に示すように、力信号Ｆ_tをマニピュレータア
ーム１１の第１起伏アクチュエータ１３の位置を原点と
する基準座標系ＣSTにおける力信号Ｆ_bに座標変換す
る。座標変換された力信号Ｆ_bは、次に示す式(１)で与
えられる。力信号Ｆ_tから力信号Ｆ_bへの座標変換は、マ
ニピュレータ装置１０の概略構成を示す図７において、
力検出構体２０の位置を原点とする先端座標系ＣFから
基準座標系ＣSTへの同次変換となる。

【００２４】

【数１】

【００２５】ここで、力信号Ｆ_tから力信号Ｆ_bへの座標
変換に当たっては、予め設定した所定値以上の力をホッ
トスティック５からマニピュレータアーム１１に加えな
ければマニピュレータアーム１１が動かないように所定
の不感帯を設定した前処理を施す。

【００２６】次に、図８に示すインピーダンスモデルに
基づいて、座標変換された力信号Ｆ _bと、予め設定した
所定のインピーダンスパラメータＭ，Ｄ，Ｋとを用い、
次式で示される微分方程式を解く。Ｍ・ｄ²Ｘ＋Ｄ・ｄＸ＋Ｋ・Ｘ＝Ｆ_b これにより、基準座標系ＣSTに対する位置指令ベクトル
Ｘ＝ｄＷ_b（＝ｄＷ_b−ｘ，ｄＷ_b−ｙ，ｄＷ_b−ｚ）を計
算する。ここで、パラメータＭは仮想質量に、パラメー
タＤは仮想粘性係数に、パラメータＫはばね定数に、そ
れぞれ相当する。但し、本発明ではＫ＝０とすること
で、マニピュレータアームを任意の方向へ誘導可能とし
ている。このため、従来のマニピュレータ装置ではマニ
ピュレータアームを位置の指令で制御しているのに対
し、本発明のマニピュレータ装置ではマニピュレータア
ームを力の指令で制御している。

【００２７】このとき、マニピュレータアーム１１の各
軸の位置データθ_rを、マニピュレータアーム１１の順
運動学により先端座標系ＣFを基準として求めると、次
に示す式(２)で与えられる。このとき、マニピュレータ
アーム１１先端の基準座標系ＣSTにおけるｘ,ｙ,ｚ方向
の変位量を、それぞれＰ_x，Ｐ_y，Ｐ_z（＝Ｗ_r）とし、マ
ニピュレータアーム１１先端の回転変位量を表すベクト
ルをそれぞれｒ₁₁〜ｒ ₃₃とした。

【００２８】

【数２】

【００２９】従って、上記関係から、マニピュレータ装
置１０への位置指令Ｗ_bは、図８に示すように、前記で
求めた座標ベクトルｄＷ_bとＷ_rの和として次式で示され
る。Ｗ_b＝Ｗ_r＋ｄＷ_b この和Ｗ_bは、基準座標系ＣSTに対するマニピュレータ
アーム１１先端の座標であるので、次に示す式(３)及び
式(４)で与えられる逆運動学に基づいて、各軸の指令デ
ータに変換する。但し、ホットスティック５の移動に対
応して各アクチュエータがマニピュレータアーム１１の
各軸を作動させることから、逆演算に当たっては先端座
標系ＣFに座標変換された指令データとして演算し、ｚ
軸方向のベクトルは一定とした。

【００３０】

【数３】

【００３１】

【数４】

【００３２】即ち、(３)及び(４)式に従って、図８に示
す各軸の目標値θ_N＝（θ₁，θ₂，ｄ₃，θ₄）^Tを計算す
ることにより、各軸が動作すべき作動量に対応した３軸
方向の目標入力値を求める。求めた目標入力値を、図８
に示すように、制御装置３で制御することにより、前記
力センサで検出した力に対応してマニピュレータ装置１
０のマニピュレータアーム１１を動作させることができ
る。このとき、操作パネル３ｂのジョイスティックＪS
1，ＪS2からの作動信号は、図８に示すように、順運動
学に基づいて演算されることは言うまでもない。

【００３３】本発明のマニピュレータ装置１０は、以上
のように構成され、上記した制御原理に基づいて制御装
置３により以下に述べる方法によって誘導制御される。
マニピュレータ装置１０は、前記高所作業車のブーム１
を、図１に示すように作業現場の所望位置へ移動した
後、キャビン２内の作業者が制御装置３における操作パ
ネル３ｂの電源スイッチＳPWを入れる。これにより、マ
ニピュレータ装置１０が作動可能な状態となる。

【００３４】次に、作業者は、作業の形態に応じて操作
パネル３ｂでジョイスティックＪS1，ＪS2を操作してマ
ニピュレータアーム１１を所望の位置まで移動する。こ
のとき、誘導切替スイッチＳLDは、図６において「切」
側に切り替えておく。そして、マニピュレータアーム１
１をホットスティック５によって誘導操作するときに
は、開閉スイッチＳOPを図６において「閉」側に切り替
え、チャック３２，３３でホットスティック５を把持さ
せる。ここで、マニピュレータアーム１１の誘導操作時
は、チャック３２は軸３２ａ廻りに回動自在とする必要
があるが、固定スイッチＳLKは、ホットスティック５の
把持前あるいは把持後に「自由」側に切り替える。

【００３５】しかる後、誘導切替スイッチＳLDを「入」
側に切り替える。これにより、マニピュレータアーム１
１は、ホットスティック５によって誘導可能な状態に切
り替わる。ただし、重力方向については誘導切替スイッ
チＳLDを「入」側に切換えた時のアーム１１先端の荷重
を初期値として力センサに記憶させるため、ホットステ
ィック機材の重量でアーム１１が下方向に動くことはな
い。

【００３６】従って、キャビン２内の作業者が、作業形
態に応じてホットスティック５を移動させようとする
と、ホットスティック５を介して力検出構体２０の前記
力センサがこの外力を検出する。検出された力信号は、
前記力センサから制御装置３に出力される。制御装置３
は、この力信号を前記した制御原理に基づいてマニピュ
レータアーム１１が作動すべき３軸方向の目標入力値に
演算処理し、各値に基づいてマニピュレータ１１の各ア
クチュエータに作動信号を出力する。これにより、マニ
ピュレータアーム１１は、各アクチュエータがこの信号
に基づいて作動し、ホットスティック５から作用する外
力の方向へと誘導制御されてゆく。このとき、把持装置
３０は、チャック３２，３３がそれぞれ軸３２ａ，３３
ａ廻りに回動すると共に、旋回軸３１廻りに旋回自在な
ので、ホットスティック５は操作方向を自由に変更する
ことができる。

【００３７】そして、マニピュレータアーム１１が所望
の位置まで移動されたら、ホットスティック５の作業用
工具５ａにより所定の作業をする。前記作業が終了した
ら、ホットスティック５によりマニピュレータアーム１
１を元あるいは所望の位置に復帰させ、誘導切替スイッ
チＳLDを「切」側に切り替えてマニピュレータアーム１
１のホットスティック５による誘導状態を解除する。

【００３８】そして、開閉スイッチＳOPを「開」側に切
り替え、チャック３２，３３による把持を開放してホッ
トスティック５を収納した後、電源スイッチＳPWを切っ
てマニピュレータ装置１０による作業を終える。このと
き、力検出構体２０は、必要に応じてレバー２１を操作
することにより、把持装置３０を他の装置に着脱自在に
交換することができる。

【００３９】従って、本発明のマニピュレータ装置１０
においては、マニピュレータアーム１１の誘導状態のと
きには、マニピュレータアーム１１の動きが制御装置３
によって制御され、作業者が作業重量を負担する必要が
ない。このため、マニピュレータ装置１０を使用する
と、作業性が飛躍的に向上し、簡単に作業することがで
きる。しかも、作業者は、マニピュレータアーム１１の
誘導状態のときには、ホットスティック５のみを操作す
ることによりマニピュレータアーム１１を所望の位置へ
と誘導することができ、ジョイスティックＪS1，ＪS2の
操作を一切必要としない。このため、作業者は、ホット
スティック５の微妙な動きを実現することができるの
で、作業自由度が高く、マニピュレータアーム１１を架
空配電工事の際に必要とされる位置や姿勢まで誘導する
こと及びその微調整が非常に簡単で、人間の持つ器用な
動きを反映させることも容易である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、架空配電工事に伴う操
作具の微妙な動きを実現することが可能で、前記操作具
に誘導されて各種作業の自由度を極力確保することが可
能なマニピュレータ装置とその誘導制御方法を提供する
ことができる。特に、請求項１の発明になるマニピュレ
ータ装置では、操作具の把持装置が旋回，起伏するの
で、操作具の一端を把持してマニピュレータ装置を動か
しても、把持装置が回転して操作具の向きが手の方向に
合っているので、作業者が振り回されることがない。従
って、操作具を支えながらマニピュレータ装置を作動さ
せることができる。

【００４１】また、請求項２の発明によれば、操作具を
介して把持装置に外力を加えることにより、力検出手段
が外力を検出し、制御手段にその外力を入力すれば、ホ
ットスティック機材の重量を支持させつつ作用する外力
方向にマニピュレータアームを誘導することができる。
従って、請求項３の発明によれば、力検出手段が検出し
た外力に基づいてマニピュレータアームを誘導すれば、
マニピュレータアームを操作具で所望の位置へ移動でき
るので、作業性が飛躍的に向上し、簡単に作業すること
ができる。しかも、作業者は、マニピュレータアームの
誘導状態のときには、操作具（ホットスティック）のみ
を操作することによりマニピュレータアームを所望の位
置へと誘導することができ、ジョイスティックの操作を
一切必要としない。このため、作業者は、ホットスティ
ックの微妙な動きを実現することができるので、作業自
由度が高く、マニピュレータアームを架空配電工事の際
に必要とされる位置や姿勢まで誘導すること及びその微
調整が非常に簡単で、人間の持つ器用な動きを反映させ
ることも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマニピュレータ装置の使用状態を示す
説明図である。

【図２】図１のマニピュレータ装置の平面図（ａ）と、
正面図（ｂ）である。

【図３】図１のマニピュレータ装置の力検出構体及び把
持装置の構造を一部を破断して示した側面図である。

【図４】図３の力検出構体の拡大図である。

【図５】図３の把持装置の拡大図である。

【図６】制御装置の操作パネルの平面図である。

【図７】本発明のマニピュレータ装置のリンクパラメー
タを求める際に使用した概略構成図である。

【図８】本発明のマニピュレータ装置の制御原理を説明
するフローチャートである。

【符号の説明】

１ブーム２キャビン３制御装置３ａ接続ケーブル３ｂ操作パネル５ホットスティック（操作具）５ａ作業用工具１０マニピュレータ装置１１マニピュレータアーム（第３関節Ｊ
３）１２旋回アクチュエータ（第１関節Ｊ１）１３第１起伏アクチュエータ（第２関節Ｊ
２）１４第２起伏アクチュエータ（第４関節Ｊ
４）２０力検出構体２１レバー２２滑り軸受け２３支持筒２４ばね３０把持装置３１旋回軸（第５関節Ｊ５）３２，３３チャック３４滑り軸受け３５，３６支持部材３７支持部材３８固定シリンダ（第２のアクチュエー
タ）３９グリップシリンダ（第１のアクチュエ
ータ）ＳG ガイドシャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野義視東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マニピュレータアームが旋回，起伏並び
に伸縮の各作動をし、制御手段によって前記各作動が制
御されるマニピュレータ装置において、前記マニピュレータアームの先端に、操作具を把持する
把持装置を旋回，起伏いずれの方向にも回転自在に取り
付けたことを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項２】前記把持装置は、作用する外力を検出す
る力検出手段を介して前記マニピュレータアームの先端
に取り付けられている、請求項１のマニピュレータ装
置。
【請求項３】マニピュレータアームが旋回，起伏並び
に伸縮の各作動をし、制御手段によって前記各作動が制
御され、前記マニピュレータアームの先端に旋回，起伏
自在に取り付けられ、作用する外力を検出する力検出手
段と、把持装置が把持した操作具を介して作用し、前記
力検出手段が検出した外力の力信号に基づき、前記操作
具によって誘導されるべき前記マニピュレータアームの
位置と現位置との３軸方向の変位量をインピーダンスモ
デルに基づいて演算し、前記マニピュレータアームを前
記外力と同一方向に誘導制御することを特徴とするマニ
ピュレータ装置の誘導制御方法。