JPS62148176A - 遠隔操作撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、アーム先端に小型テレビジョンカメラ、簡
易照明器、被写体の寸法計測機能を内蔵するマニピュレ
ータ装置に関するものである。

（従来の技術と問題点） 従来、この種装置の１つとして光ファイバーを用いた内
視鏡（通称ファイバースコープ）がある。

この装置は機構的にみて細く柔軟性があり、侵入する形
状に順応した形態がとれる利点があるが、先端部しか能
動的に動かすことができず、またその領域も極く限られ
ており、撮像に適した姿勢や位置決めができない欠点が
ある。

そのほか、直径の小さいモーター駆動方式マニピュレー
タでは、アームの中に占めるモーターおよび駆動機構の
占有空間が大きくなるため、計装用配線を通す空間を見
込むとアームの直径を大きくせざるを得ないなどの欠点
がある。

またマニピュレータの駆動に着目すると、従来はモータ
一式、油圧式、空気圧式あるいはワイヤーを用いた機械
式などが一般に用いられている。

ワイヤーを用いた機械式のマニピュレータ駆動系の一般
的方法の構成を第１４図に示すが、この場合ワイヤーに
よるマニピュレータの駆動は、回転軸５２に連結したプ
ーリー５１にワイヤー５３を巻き付け、それによりプー
リー５１に互いに反対方向に回転力を与えて行なう。こ
の方法では、２本のワイヤーにそれぞれ引張力を与えて
プーリー５１を回転させ、引張力の差によりアームを駆
動させるもので、これを行なうには２本のワイヤーにそ
れぞれ別々の駆動源５４を設けて行なっている。

マニピュレータはアーム内でのワイヤー敷設位置により
ワイヤー操作量が変化する。すなわちワイヤー敷設位置
がアームの軸心にある状態では、マニピュレータを操作
しても２木のワイヤー操作量が同量であるが、ワイヤー
敷設位置が軸心から外れた状態では、関節の曲げ動作に
よるアームの回転で、２本のワイヤーの操作量が異なっ
てしまう。従来の別々の駆動源を設ける方法でも上述の
欠点は克服できるが、機構が複雑でかつ大きくなる欠点
がある。

さらにマニピュレータのように回転機能を持つ機構系で
は回転の制御上、何らかの方法で関節角の検出を行なう
のが普通である。従来は、関節角検出にはポテンショメ
ータやロータリーエンコーダなどを用いていた。

しかし回転機能を持つ機構系が小型、軽量でかつ線型化
すると関節駆動系部品、関節角検出系部品などの計装部
品が実質的に高密度になり、さらに多関節のものになる
と機構系全体の重量が増して制御上問題がおき、従来用
いてきたセンサーは適用できなくなるなどの欠点がある
。

さらにまた、従来多関節マニピュレータのアームをワイ
ヤーで駆動する場合、各関節にプーリーを介して力を伝
達するか、蛇管内に駆動ワイヤーを内挿し力を伝達して
いた。しかしいずれの方法も１つのアーム毎に１対のワ
イヤーや場合によっては１つの駆動機構が必要で、同方
向に屈曲する複数のアームを連結したマニピュレータで
も、多くのワイヤーと場合によっては複数の駆動機構を
必要とし、制御も複雑となり、寸法も重量も大きくなる
欠点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は前述の諸欠点を除去し、人間がカメラを
持ってはいり込めない場所、例えば屈曲を有する細い管
内や狭い穴の中など、↑最像条件の悪い場所でもカメラ
の姿勢位置を自在に設定して撮像し、必要によっては被
写体の寸法を非接触で計測できる遠隔操作撮像装置を提
供せんとするものである。

すなわち本発明遠隔操作撮像装置は、 複数個のアームと、該アームを連結する関節と、前記ア
ームを曲げ駆動する遠隔操作手段とを有し、連結された
前記複数個のアームの先端に監視、計測機能を有する撮
像手段を備え、 前記アームは縦通部材を有する中空構造で、前記監視、
計測機能用配線類は前記中空構造を貫通し、前記アーム
の曲げ駆動用ワイヤーは前記縦通部材の外壁にそって配
置され、前記連結する関節部分で前記アームの前記中空
構造が連続して確保されることを特徴とするものである
。

また本発明装置は、前記ワイヤーによる曲げ駆動を簡易
化し、ワイヤーセツティング時にワイヤー巻込み操作に
よる２本のワイヤーの相互影響をなくし、セツティング
を容易にぜんとするものである。

すなわち本発明遠隔操作撮像装置はまた、前記複数個の
アームの各アームのワイヤーによる曲げ駆動が、１個の
モーターで２個のプーリーを駆動できる機構と、該プー
リーを駆動する歯車のかみ合いが軸方向にはずすことが
できる機構とを備えたことを特徴とするものである。

さらに本発明遠隔操作撮像装置は、前記関節の曲げ駆動
の関節角を検出するため、歪ゲージ付帯状板バネが前記
関節を狭む２つのアームの外周にそって配設されたこと
を特徴とするものである。

本発明装置の好適な実施例はさらに、前記歪ゲージ付帯
状板バネにスリットを設け、前記関節の曲げ角度に制限
を設定できるようにしたことを特徴とするものである。

さらにまた本発明遠隔操作撮像装置は、前記複数個のア
ームの各アーム間の曲げ角度がすべて同方向であるとき
、前記複数個のアームの曲げ駆動を２本１対のワイヤー
のみで達成し、■端を前記アームに固定した前記歪ゲー
ジ付帯状板バネを前記関節に装着して、前記板バネの復
元力を利用して前記曲げ駆動の復元を容易にするととも
に、前記曲げ角度に規則性を持たせたことを特徴とする
ものである。

本発明装置の好適な実施例はさらに、前記歪ゲージ付帯
状板バネを各前記関節ごとに分離して設けたことを特徴
とするものである。

本発明装置の好適な実施例はさらにまた、前記歪ゲージ
付帯状板バネが複数の前記関節を通して１体化されてい
ることを特徴とするものである。

またさらに本発明遠隔操作撮像装置は、前記曲げ角度の
制限がコイルバネで達成されることを特徴とするもので
ある。

（実施例） 以下添付図面と実施例を参照し本発明の詳細な説明する
。

第１図（ａ）は本発明装置の基本構成を示したもので、
本装置はテレビジョンカメラ１とライトガイド２の先端
部とレーザガイド３の先端部とを先端に備え、これらを
装着するマニピュレータ４を具え、さらにライト光源６
、レーザ光源７、マニピュレータを操作する操作器９、
カメラ回路系８などを有している。また先端部にはさら
にカメラ１に接してレンズフォーカス調節器５がある。

第１図（ｂ）に第１図（ａｌの先端部を拡大して示す。

カメラｌはカメラケース１ｄ内にレンズ系１ａｓ撮像系
ｉｂ、カメラヘッド回路部１ｃが内蔵されており、レン
ズフォーカス調節器５によりフォーカスがとられる。カ
メラケース１ｄ内にはさらにライトガイド２とレーザガ
イド３の先端部が収納されており、いずれも光ファイバ
が用いられライトガイド２は照明光に用いカメラ１の描
像系１ｂのための照明に用いる。またレーザガイド３は
光フアイバ２本１対を光軸に平行に適当な間隔に配置し
、これらに可視光のレーザを通し、被写体に照射したレ
ーザスポットの間隔をカメラ１で撮像し、この間隔を基
準にして被写体の寸法を割り出すのに用いる。

第１図（Ｃ）に第１図（ａ）のマニピュレータ４の本発
明に関わる実施例を詳細に示す。マニピュレータ４は複
数個のアーム４ａとこれらを連結する軸４ｄおよび駆動
用ワイヤー４ｂで主として構成される。アーム４ａは縦
通部材を持つ中空構造にして軽量化し、曲げ剛性を高め
るとともに、ライトガイド２や計測用レーザガイド３な
どの配線類は中空構造の中を通し、駆動用のワイヤー４
ｂなどは、その外壁の縦通部材の間を第１図（Ｃ）に示
されているように通すことにより、綿相互の接触、干渉
を避けるようにしている。

そのほか、マニピュレ゛−夕４の連結されたアーム４ａ
のひとつひとつは、アーム４ａのそれぞれの端部の中空
部分を避けた位置に、それぞれマニピュレータ４の関節
となる２個の軸受４ｅを設け、それぞれの軸４ｄと結合
してアーム４ａの軸中心部に空間をとり、複数個のアー
ム４ａの中空部分が貫通できるようにして、配線類を通
す際障害にならないような構造にしである。

つぎに、蛇管４ｃ内を通したワイヤー４ｂはアーム４ａ
の縦通部材間に敷設する。蛇管４ｃは駆動しようとする
アーム４ａのひとつ手前のアーム４ａに止め金具４ｆで
固定し、蛇管４ｃに内挿されているワイヤー４ｂをさら
に延長して、駆動しようとするアーム４ａにワイヤー４
ｂの先端部を止め金具４ｇで固定する。

この際ワイヤー４ｂの先端部は細い銅管４ｈに通して銅
管４ｈをかしめ、ワイヤー４ｂが止め金具４ｇより引き
抜けないようにする。

第２図に本発明装置のマニピュレータワイヤー駆動機構
実施例の構成を示す。ワイヤー駆動はモーター１１で行
ない、負荷側の引張力に対してワイヤー巻き取りプーリ
ー１６ａ、　１６ｂが動作しないようにウオームギアを
採用している。

モーター軸はフレキシブルジヨイント１２を介して、ウ
オーム１３に接続されている。ウオーム１３にかみ合う
ウオームホイール１４と同軸上に１つの平歯車１５ａが
接続されている。この平歯車１５ａには同じ歯車比の２
つの平歯車１５ｂと１５ｃがかみ合っており、回転方向
は互いに同方向になっている。

この２つの平歯車１５ｂと１５ｃの軸には、それぞれ同
じ径のワイヤー巻き取り用プーリー１６ａと１６ｂが結
合されている。これらのプーリーにそれぞれワイヤーを
内側から巻き込むか、または外側から巻き込んでそれぞ
れのプーリーに接続することにより、モニター１１の回
転によって２本一対のワイヤーのうち１本は巻き取り、
他の１本は同量だけ巻きほどくことになり、マニピュレ
ータを駆動することができる。

ところが、実施したワイヤー駆動機構は２本のワイヤー
を同量巻き取り、巻きほどく方式であるが、アームの軸
心からはずれた位置にワイヤーが敷設されたマニピュレ
ータを操作した場合には、関節を曲げた状態のアームの
内側と外側でワイヤーの曲率半径が異なるため、プーリ
ーのワイヤーが余分に巻きほどけることになる。このワ
イヤーの巻き付けを常にゆるみのない状態にする方法を
第３図に示す。

第３図（ａ）はテンションアームによるワイヤーの余分
な巻きほどき量に対する対策を説明するための図、第３
図（ｂｌにはテンションアームの構造を示す。第３図ｔ
ｂ）図示のごとく支持棒１８に巻き付けたコイルバネ１
９によりテンションアーム１７に回動力を与え、テンシ
ョンアーム１７の先端プーリー２０によってワイヤーに
常に張力を与える。このテンションアーム１７をワイヤ
ー４ｂがプーリー１６ａ、　１６ｂに巻き付けられる前
の位置に配置する。第３図（ａ）において平歯車１５ｂ
、　１５ｃが矢印の方向に回転したとすると、ワイヤー
４ｂｌは巻き取られ、ワイヤー４ｂ２は巻きほどかれる
。この場合テンションアーム１７ａと１７ｂは第３図（
ａ）のようになり、ワイヤー４ｂｌはテンションアーム
１７ａのバネ力に抗してプーリー１６ａに巻き取られる
。また一方、プーリー１６ｂから巻きほどかれたワイヤ
ー４ｂ２の余分な量のたるみは、テンションアーム１７
ｂによって取り除かれるとともに、一定張力をワイヤー
４ｂ２にかけてマニピュレータを駆動する。

次にワイヤーをプーリーにセツティングする方法につい
て第４図（ａ）、　（ｂｌを使用して説明する。第４図
＋ａ）、　ｆｂ）はそれぞれ本発明装置実施例の平歯車
のかみ合いをはずす前後の状態図を示す。

この駆動機構は１個のモーターで２系統のワイヤーを駆
動する機構、すなわち、モーター駆動軸の平歯車１５ａ
に回転方向が同じ２個の平歯車１５ｂと１５ｃがかみ合
い、これらの平歯車軸２１ｂ、　２１ｃに対して、それ
ぞれワイヤー巻き取り、巻きほどき用のプーリー１６ａ
、　１６ｂを結合する機構である。従って歯車列をかみ
合わせた状態のま一ワイヤーのプーリーへのセツティン
グを行なうと、すなわち一方のワイヤーをプーリーに巻
き付けた後、他方のプーリーに同様な巻き付は操作を行
なうと、すでにプーリーに巻き付けられたワイヤーはほ
どけてしまうことになる。

この欠点を回避するために、第４図（ｂｌに示すように
、２個の平歯車１５ｂと１５ｃをモーター軸の平歯車１
５ａからそれぞれ単独にはずせるように、ストッパー２
２ｂと２２ｃを平歯車軸２１ｂと２１ｃからゆるめ、平
歯車軸（第４図（ｂｌの場合２１ｂ）を軸方向にスライ
ドさせた後、ワイヤーをプーリーに巻き付は再びもとの
位置にもどし、ワイヤーのセツティングを終る。

本発明装置に使用するマニピュレータ関節の関節角を検
出する角度検出素子２５の概略の平面図、側面図を第５
図（ａ）、　（ｂ）に示す。角度検出素子２５は歪ゲー
ジ２５ａ、板バネ２５ｂからなり、取付穴２５ｃを利用
して関節に装着する。板バネ２５ｂは取付部の構造、取
付空間弾性力の必要性などの条件により最も適した形状
にすることが可能である。

本発明装置のマニピュレータ４のアーム４ａへの角度検
出素子２５の装着例を第５図（Ｃ１に示す。マニピュレ
ータアーム４ａｌ、　４ａ２は関節軸４ｄを介して連結
され、自由に回転運動ができるようになっている。第５
図（Ｃ１のように素子２５の一端を取付ネジ２５ｃを介
してアーム４ａｌの上側面に固定し、他端は部品２５ｄ
を用いて板バネ２５ｂの面の直角方向への運動を阻止す
るようにアーム４ａ２の同じく上側面に取付ける（必要
なら板バネの両側面も拘束）。素子２５は、関節の回転
運動とともに他端がアーム４ａ２の上側面に沿って、曲
率半径を持ちながら部品２５ｄとアーム４ａ２の上側面
の間をスライドする。

第５図（ｄ）に本発明装置の関節角角度検出系の構成例
を示す。ｎ個の関節（ｄｄｅ）を持つマニピュレータ４
の関節にそれぞれ角度検出素子２５を取り付け、関節の
曲げ動作によって生じた板バネ２５ｂの曲げ歪を、歪ゲ
ージ２５ａの抵抗値変化として検出し、歪測定器２６で
歪値εとする。次に歪／関節角較正部２７で予め求めて
おいた歪値（ε）／角度（θ）変換テーブルにより関節
角度θを求める。

板バネ２５ｂを角度検出素子２５として用いる場合、歪
値εの再現性が問題となる。これは歪／関節角較正部２
７のデータ処理法にも関係するが、通常はヒステリシス
量の少ない材料の方が再現性が良い。

第６図（ａ）に材料選択のために実施した実験方法の概
略図と、第６図（ｂ）に各種板バネ材料による再現性を
調べた実験結果を示す。これより実験に用いた３種の材
料の中ではリン青銅が最もヒステリシス量が少な（、以
下ステンレス、スチールの順となっている。

第７図（ａｌ、　（ｂｌは板バネ２５ｂの表裏両面に歪
ゲージ２５ａを貼付した２枚ゲージ法のそれぞれ平面図
、側面図である。どちらか１枚のゲージが万一断線した
としても、バックアップとして他の１枚で検出すること
が可能であり、さらにこの素子を関節の両側に装着すれ
ば４倍の精度が得られる。

板バネ２５ｂにスリットを設け、仮バネの横方向の振れ
を防止するとともに、関節角の動きを規制した本発明の
実施例を第８図＋８）〜（ｄ）に示す。この方法は板バ
ネ２５ｂのスリット２５ｅの案内となる止めネジ２５ｆ
の位置を変えることで、関節ｄｄｅの曲げ角の限界を調
整できる。また板バネ２５ｂに対するスリット２５ｅの
相対位置、スリット２５ｅの長さを変えても上記調整が
可能である。

この実施例の応用として、この素子をチルト関節に適用
した実施例を第８図（８１，Ｔｆｌに示す。この例では
チルト関節ｄｄｅを水平位置から下方へは曲がらないよ
うにスリット２５ｅ、止めネジ２５ｆを調整している。

また関節ｄｄｅに重力方向の回転による衝撃力が加わっ
た場合、回転角規制のため設けたストッパー２５ｇとの
間で関節軸に剪断応力が働き、関節部が破壊する恐れが
ある。この実施例では関節ｄｄｅの端末がストッパー２
５ｆに接触する時、素子２５の案内ネジ２５ｆがスリッ
ト２５ｅの端に当り、関節軸に直接この力が作用しない
ようにし、軸の破断などによる関節ｄｄｅの破壊を回避
する安全機構として併用している。その地板バネの厚さ
を厚くして弾性力を活用することも可能である。

次に本発明装置の多関節同方向回転の実施例につき第９
図に示す。第９図（ａＬ　（ｂｌは非駆動時のそれぞれ
平面図と側面図、第９図（Ｃ）は駆動時の平面図である
。

これは複数個のアーム４ａＬ　４ａ２．４ａ３．４ａ４
をそれぞれ関節４ｄｅ１．４ｄｅ２．４ｄｅ３で連結し
、同方向に回転するものである。これらのアームを駆動
するワイヤー４ｂｌ、　４ｂ２は、その先端をアーム４
ａの外側面に固定しアームの回転方向の外周に沿って敷
設する。ワイヤー４ｂ１．４ｂ２の内側に沿うアーム４
ａ１゜４ａ２．４ａ３．４ａ４の外周には、板バネ２５
ｂ１．２５ｂ２を摺動させる案内溝を設け、これにアー
ム４ａ１．４ａ２゜４ａ３＋　４ａ４を連結した長さよ
り長い仮バネ２５ｂ１．２５ｂ２を通し、一端を仮バネ
固定ネジ２５ｃｌ、　２５ｃ２でアーム４ａｌに固定す
る。この仮バネはワイヤー４ｂｌあるいは４ｂ２を第９
図（ａｌの矢印の方向に引張ることにより曲げられる。

例えばマニピュレータを第９図（Ｃ）のように曲げる場
合には、マニピュレータの曲げ内側のワイヤー４ｂｌを
矢印の方向に引張る。

すると仮バネ２５ｂ１は溝を摺動しながら曲げられ、ア
ームの外面に押付は力が加わり、アームは関節で曲げら
れる。そしてワイヤー４ｂｌの引張り力をゆるめると板
バネの復元力により復元する。これは反対側のマニピュ
レータの曲げ操作についても同様である。

第１０図は第９図の実施例の変形で、長い仮バネの代り
に短い板バネにし、各板バネの一端をアーム毎に取り付
けたもので、第９図の実施例に比べて仮バネのアームへ
の接触長を少なくするようにしたものである。

第９図、第１０図の実施例は、板バネをアームに溝を作
り、その中を通すようにした方法であるが、第１１図で
はアーム外面にワイヤーおよび板バネを通す金具を取付
けた実施例を示す。これはワイヤー取付は穴あるいは案
内穴４ｂｈ　、仮バネを摺動する案内穴２５ｈを設けた
金具２５ｍを、アーム４ａの外周にネジ止めで取付ける
ようにしたもので、ワイヤーおよび板バネの動きを調整
し易くした。

最後にコイルバネによるダンパー効果を持つ本発明装置
に適用されるストッパーの実施例について言及する。本
実施例は、回転軸を中心にして回転移動する機構におい
て、定常動作から外れた衝撃的運動が発生した場合に装
置を保護する目的で、その衝撃を緩衝する効果をもたせ
るとともに、予め設定した位置で回転機構を停止させる
ストッパー機能も兼ね備えたものであり、従来例に比し
その効果の大きいものである。

第１２図（ａ）で回転移動部３１．３２は回転軸３３を
中心に回転移動するものとする。回転軸３３にはコイル
バネ３４が巻かれ、バネの両端４０．４１はそれぞれ回
転移動部３１．３２を固定する固定部３８．３９に固定
さ−れており、駆動モーター３５は固定部３８に固定し
、モーター３５の軸に取り付けられたかさ歯車３６によ
って、回転移動部３２に固定されたかさ歯車３７に動力
を伝達し、回転移動部３２を回転移動させるものである
。

回転移動を１回転以上行なう場合の構成を第１２図（ｂ
）に示す。第１２図［ｂ）で回転移動部３２とかさ歯車
３７は回転軸３３に固定され、回転移動部３１は軸受４
２によって回転軸３３を中心に回転移動できる構造にな
っている。

こ＼で回転軸３３の半径をＲ、コイルバネ３４の内半径
をｒとし、コイルバネの固定位置までの距離をそれぞれ
！Ｉ＋１２とし、回転移動部の初期位置を第１３図Ｔａ
）とし、ダンパー効果により第１３図１ｂ）に示すθの
位置で停止させるためには、コイルの巻数をｎとして、 ｒ＝（１＋θ／２πｎ）Ｒ，θ：　（ｒａｄ、）として
コイルバネを設計できる。

（発明の効果） 本発明装置は、照明機能、寸法計測機能を持つ小型テレ
ビジョンカメラを先端に装着した複数個の関節を有する
細形マニピュレータにより、屈曲を有する管内や狭い穴
の中においても、カメラの姿勢位置を自在に設定して撮
像し、必要によっては被写体の寸法を非接触で計測する
ことができる。

また第１図に示したごとく、テレジビョンカメラケース
内に照明用ライトガイド、非接触で寸法を計測するため
のレーザガイドを内蔵したことにより装置が小形化でき
、細形マニピュレータへの装着が可能になる。

さらに外周に縦通部材を有する中空構造のマニピュレー
タアームとし、中空部に計装用またはカメラ制御用配線
類を、その縦通部材の外周溝にアーム駆動用ワイヤーを
配置することにより、ワイヤーと配線類が相互に干渉す
るのを防ぐとともに、ワイヤーや配線類が外部のものと
接触し破損するのを防止する効果を持っている。

また第２図から第４図図示の実施例では、２本１対のワ
イヤーの巻き取り、巻きほどき操作を１個のモーターで
実行できるので駆動系の簡単化、従って操作器の小型、
軽量化ができ、ワイヤー駆動用プーリーの接続されてい
る平歯車軸を、それぞれ単独に軸方向に動かし、相手平
歯車とのかみ合いを外すことによって、プーリーへのワ
イヤー巻き込み操作における相互の影響をなくしセツテ
ィングを容易にすることができるとともに、ウオームギ
ア使用のため、モーター停止時にセルフロックがなされ
省エネルギー化ができる。

さらに第５図、第７図、第８図の実施例に示すような、
マニピュレータ関節の関節角を検出するための仮バネ、
歪ゲージを使用することにより、関節角を容易に測定し
その制御が可能となるとともに、図示のような構成では
仮バネ、歪ゲージとも厚さを非常に薄くでき、幅もあま
り必要とせず、その形状はマニピュレータアームの取付
部に適した形にすることが可能であるため小型、軽量、
また関節軸に直接取付けなくてもいいという点で省スペ
ース化の効果をあげることができる。

関節角測定の再現性については、ヒステリシス量の少な
い材料を選択すれば誤差を±１°以内にすることも可能
である。

また第９図から第１１図図示のアームの駆動方式をとる
ことにより、同方向に曲がる関節の駆動については、従
来アームの２倍だけ必要であったワイヤーの本数を、２
本１対のワイヤーと仮バネのみで駆動することができる
ので、ワイヤー操作の簡素化マニピュレータの軽量化構
造の簡単化がはかれる。

第９図、第１Ｏ図図示の実施例では、仮バネを利用する
ことにより、板バネの復元力によりアームの復元駆動を
容易にするとともに、同方向に曲げる複数のアームの関
節角に規則性をもたせることができる。

さらに第１２図図示の実施例のように、駆動用にワイヤ
ーを使用せず回転機構の回転軸にコイルバネを配置する
ことによって、回転動作に緩衝効果をもたせると同時に
、任意に設定した角度で停止させる効果を簡単な機構で
構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは、本発明装置の基本構成を示す断面図、 第１図（ｂｌ、　（Ｃ１は、第１図（ａ）の先端部およ
びマニピユレータ部を拡大した実施例断面図、第２図は
、本発明装置のマニピュレータワイヤー駆動機構実施例
の構成を示す図、 第３図は、テンションアームによるワイヤーの余分な巻
きほどき量に対する対策を説明するための図、 第４図＋８）、　（ｂ）はそれぞれ本発明装置実施例の
平歯車のかみ合いをはずす前後の状態を示す図、第５図
（ａｌ、　（ｂ）は、本発明装置に使用する角度検出素
子のそれぞれ平面図、側面図、 第５図（Ｃ）は、角度検出素子のアームへの装着例を示
す図、 第５図（ｄｌは、本発明装置の関節角角度検出系の構成
例を示す図、 第６図（ａ）、　（ｂ）は、仮バネ材料選択のため実施
した実験方法の概略図と、実験結果を示す図、第７図（
ａ）　、　（ｂ）は第５図（ａｌ、　（ｂｌの他の実施
例を示す角度検出素子の平面図と側面図、 第８図（ａ）〜＋ｄ）は、関節角の動きを規制した本発
明の実施例を示し、＋ａ）、　（ｂｌは関節角Ｏ°の時
の装着図と検出素子の平面図、同じ＜　（Ｃ１，（ｄ）
は関節角最大時の装着図と素子の平面図、 第９図は、本発明多関節同方向回転の実施例を示し、同
図（ａ）、　ｆｂ）は非駆動時のそれぞれ平面図と側面
図、同図（Ｃ）は駆動時の平面図、第１０図Ｔａｌ、　
（ｂ）は、第９図の変形例の側面図とその拡大図、 第１１図（ａ）、　（ｂ）は、同上他の変形例の正面図
と側面図、 第１２図（ａ）、　（ｂ）は、本発明装置に適用される
コイルバネの実施例の２例をそれぞれ示す図、第１３図
（ａ）、　（ｂ）は、第１２図コイルバネの内半径ｒと
回転軸の半径Ｒとの数値的関係を導出するための説明図
、 第１４図は、従来のワイヤーを用いた機械式マニピュレ
ータ駆動系の一般的構成を示す図である。 ｌ・・・テレビジョンカメラ １ａ・・・レンズ系　　　　　１ｂ・・・撮像素子１ｃ
・・・カメラヘッド回路部 １ｄ・・・カメラケース　　　２・・・ライトガイド３
・・・レーザガイド　　　４・・・マニピュレータ４ａ
・・・マニピュレータアーム ４ａ１．４ａ２．４ａ３．４ａ４・・・マニピュレータ
各アーム４ｂ・・・駆動用ワイヤー ４ｂ１．４ｂ２・・・駆動用各ワイヤー４ｃ・・・ワイ
ヤー用蛇管　　４ｄ・・・関節軸４ｅ・・・関節軸受 ４ｄｅ・・・マニピュレータ関節 ４ｄｅ１．４ｄｅ２．４ｄｅ３−各関節４ｆ・・・止め
金具　　　　　４ｇ・・・止め金具４ｈ・・・鋼管 ５・・・レンズフォーカス４ｆｆｌｔ１６・・・ライト
ガイド光源　７・・・レーザ光源８・・・マニピュレー
タ操作器 ９・・・カメラ回路系　　　１１・・・モーター１２・
・・フレキシブルジヨイント １３・・・ウオーム　　　　　１４・・・ウオームホイ
ール１５ａ、　１５ｂ、　１５ｃ　・−各平歯車１６ａ
、　１６ｂ・・−各プーリー １７、１７ａ、　１７ｂ・・・テンションアーム１８・
・・支持棒　　　　　　１９・・・コイルバネ２０・・
・テンションアーム用プーリー２１ｂ、　２１ｃ平歯車
軸　　　２２ｂ、　２２ｃ・・・ストッパー２５・・・
角度検出素子　　　２５ａ・・・歪ゲージ２５ｂ・・・
板バネ　　　　　２５ｂ１．２５ｂ２・・・各板バネ２
５ｃ・・・取付はネジ　　　２５ｃｌ、　２５ｃ２・・
・各ネジ２５ｄ・・・板バネ拘束部品　２５ｅ・・・２
５ｂのスリット２５ｆ・・・２５ｅの止めネジ　２５ｇ
・・・ストッパー２６・・・歪測定器　　　　　２７・
・・歪／関節角較正部２８・・・マイクロメータ ４ｂｈ・・・ワイヤー取付は穴または案内穴２５ｈ・・
・板バネ案内穴　　２５ｍ・・・金具３１、３２・・・
回転移動部　　３３・・・回転軸３４・・・コイルバネ
　　　　４０．４１・・・３４の両端３８、３９・・・
３１．３２の固定部 ３５・・・モーター　　　　　３６．３７・・・かさ歯
車４２・・・軸受 第１図 （ａ） ｒｂ） 第１図 （Ｃ） 第３図 （ａ） （ｂ） 第４図 （ａ） （ｂ） 第５図 （ａ）′１）ン 第５図 曲げ、砿りの！ｌｌ偏量εＸ２（イをｎ度）第９図 ＾　　　　　　　　　＾　　　　　　　　　　　　　　
　＾〜　　　　ρ　　　　　　　　０ ＋＋　　　　　　　　　Ｎ〆　　　　　　　　　　　　
　　　　〜？＾　　　　　　　　　　　〆ゝ　　　　　
　　　　　＾’ＣＩ　　　　　　　（１）　　　　　　
“−一ノ　　　　　　　　　　　＼１、。 第１１図 ２５ｔｎ 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数個のアームと、該アームを連結する関節と、前
   記アームを曲げ駆動する遠隔操作手段とを有し、連結さ
   れた前記複数個のアームの先端に監視、計測機能を有す
   る撮像手段を備え、 前記アームは縦通部材を有する中空構造で、前記監視、
   計測機能用配線類は前記中空構造を貫通し、前記アーム
   の曲げ駆動用ワイヤーは前記縦通部材の外壁にそって配
   置され、前記連結する関節部分で前記アームの前記中空
   構造が連続して確保されることを特徴とする遠隔操作撮
   像装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前記
   複数個のアームの各アームのワイヤーによる曲げ駆動が
   、１個のモーターで２個のプーリーを駆動できる機構と
   、該プーリーを駆動する歯車のかみ合いが軸方向にはず
   すことができる機構とを備えたことを特徴とする遠隔操
   作撮像装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の装置に
   おいて、前記関節の曲げ駆動の関節角を検出するため、
   歪ゲージ付帯状板バネが前記関節を狭む２つのアームの
   外周にそって配設されたことを特徴とする遠隔操作撮像
   装置。 ４、特許請求の範囲第３項に記載の装置において、前記
   歪ゲージ付帯状板バネにスリットを設け、前記関節の曲
   げ角度に制限を設定できるようにしたことを特徴とする
   遠隔操作撮像装置。 ５、特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載
   の装置において、前記複数個のアームの各アーム間の曲
   げ角度がすべて同方向であるとき、前記複数個のアーム
   の曲げ駆動を２本１対のワイヤーのみで達成し、１端を
   前記アームに固定した前記歪ゲージ付帯状板バネを前記
   関節に装着して、前記板バネの復元力を利用して前記曲
   げ駆動の復元を容易にするとともに、前記曲げ角度に規
   則性を持たせたことを特徴とする遠隔操作撮像装置。 ６、特許請求の範囲第５項に記載の装置において、前記
   歪ゲージ付帯状板バネを各前記関節ごとに分離して設け
   たことを特徴とする遠隔操作撮像装置。 ７、特許請求の範囲第５項に記載の装置において、前記
   歪ゲージ付帯状板バネが複数の前記関節を通して１体化
   されていることを特徴とする遠隔操作撮像装置。 ８、特許請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載
   の装置において、前記曲げ角度の制限がコイルバネで達
   成されることを特徴とする遠隔操作撮像装置。