JPS6279991A - Multidegree-of-freedom arm type inspection device - Google Patents

Multidegree-of-freedom arm type inspection device

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JPS6279991A
JPS6279991A JP21754185A JP21754185A JPS6279991A JP S6279991 A JPS6279991 A JP S6279991A JP 21754185 A JP21754185 A JP 21754185A JP 21754185 A JP21754185 A JP 21754185A JP S6279991 A JPS6279991 A JP S6279991A
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freedom arm
worm
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誠 大津
吉田 富治
孝司 菊池
加賀谷 了
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、遠隔点検作業等に使用する多自白度アーム形
点検装置に係り、特に原子炉施設等で実施する作業条件
の厳しい狭あい部の点検作業を行うのに好適な多自由度
アーム形点検装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a multi-obviousness arm-type inspection device used for remote inspection work, etc., and is particularly suitable for use in narrow spaces where work conditions are severe in nuclear reactor facilities, etc. The present invention relates to a multi-degree-of-freedom arm type inspection device suitable for performing inspection work.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

近年、原子力施設等に収められている機器類の健全性を
検査するための遠隔点検システムが開発されている。こ
の種の遠隔点検システムは1例えば動燃技報(No 5
3 、1985年3月発行)の95頁〜102頁におけ
る[東海再処理工場セル内遠隔点検システムの開発につ
いて」 (著者石橋祐三)に記載されており、先端に電
動ズームレンズ付テレビカメラを装着した多関節アーム
形点検装置を用いて原子力施設等の各種機器の遠隔点検
作業を行うシステムが提案されている。
In recent years, remote inspection systems have been developed to inspect the health of equipment housed in nuclear facilities and the like. This type of remote inspection system is 1, for example, Kinki Giho (No. 5
3, published in March 1985), pages 95 to 102, "About the development of a remote inspection system in the cells of the Tokai reprocessing plant" (author Yuzo Ishibashi), and a television camera with an electric zoom lens is attached to the tip. A system has been proposed that uses a multi-joint arm type inspection device to perform remote inspection work on various equipment at nuclear facilities and the like.

ところで、このような遠隔点検装置に使用する多自由度
アームは、一般に種々の態様のものが考えられるが、例
えば生産工場等で使用される産業用ロボットと同様のも
のを使用する場合には、取扱い荷重が数−に対してアー
ムの自重量は数百−と重くなり、人手による運搬は不可
能であり、多自由度アームは固定式となるか大規模な搬
送装置で支持する必要があった。また多自由度アームの
関節駆動方式は、一般にアームの駆動モータを駆動装置
側に集中配置し、モータの駆動力をワイヤやチェーン方
式でアーム駆動機構に伝達したり、関節付アーム毎に駆
動モータを配置して直接に関節付アームを駆動させる方
式のものがあるが、ワイヤやチェーン方式の場合には構
造が複雑となり且つワイヤの寿命や延びによる制御精度
上の問題があり、また関節付アーム毎にモータを配置す
る方式はアームの自重が大きいため大きなトルクを必要
とし且つアーム全体が大型化し、狭あいな場所の点検を
行うのに不適であった。
By the way, the multi-degree-of-freedom arm used in such a remote inspection device can generally be of various types, but for example, when using one similar to an industrial robot used in a production factory, etc. The arm's own weight is heavy, hundreds of pounds, compared to the handling load of several hundred pounds, making it impossible to transport by hand.The multi-degree-of-freedom arm must either be fixed or supported by a large-scale transportation device. Ta. In addition, joint drive systems for multi-degree-of-freedom arms generally place the arm drive motors centrally on the drive device side, and transmit the motor drive power to the arm drive mechanism using wires or chains, or There is a method that directly drives the articulated arm by arranging a wire or chain, but the structure is complicated and there are problems with control accuracy due to the longevity and length of the wire. The method of arranging a motor for each arm requires a large torque due to the large weight of the arm, and the arm as a whole becomes large, making it unsuitable for inspecting narrow spaces.

更に、多自由度アームは、通常直流サーボモータによっ
て駆動されているが、アーム先端にズームレンズ付テレ
ビカメラの如き振動に影響されやすい視覚装置を取付け
る場合には、アームの姿勢保持に極めて厳しいサーボロ
ック性能が要求されていた。
Furthermore, a multi-degree-of-freedom arm is normally driven by a DC servo motor, but when a visual device that is easily affected by vibrations, such as a television camera with a zoom lens, is attached to the end of the arm, a servo motor that is extremely difficult to maintain the arm's posture is required. Lock performance was required.

〔発明の目的] 本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、狭あいな場所での設置や運搬が可
能にして分解組立が容易に行い得ると共に、遠隔点検操
作を高精度に且つ容易に行い得る多自由度アーム形点検
装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to enable installation and transportation in narrow spaces, facilitate disassembly and assembly, and An object of the present invention is to provide a multi-degree-of-freedom arm-shaped inspection device that can perform remote inspection operations with high precision and ease.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は上記目的を達成するために、多自由度アームの
先端部に被点検物を点検Meする視覚装置を装着し、且
つ前記多自由度アームをモニタ装置で監視しながら遠隔
操作を行うようにした遠隔操作方式の多自由度アーム形
点検装置において、前記多自由度アームを、複数の上下
振りアーム部材及び左右振りアーム部材の夫々を上下方
向或いは左右方向に回動可能となるように交互に連接し
てなる多関接形アームにより構成すると共に、前記上下
振りアーム部材と前記左右振りアーム部材との夫々の内
部にはこれらの各アーム部材を上下回動或いは左右回動
させるウオームとウオームホイールからなる関節駆動機
構を配設し、前記駆動機構を駆動させる複数の駆動モー
タを前記多自由度アームと別個にユニット形成された駆
動ユニットに収納し、更に前記左右振りアーム部材と前
記上下振りアーム部材との内部には前記した各関節駆動
機構に回転力を伝達する複数のフレキシブルシャフトを
貫通させて、このフレキシブルシャフトの夫々の一端を
前記した各関節駆動機構のウオームと連結し、且っ他端
を前記駆動ユニットに収納した前記駆動モータにスライ
ド継手を介して着脱可能に連結すると共に、前記多自由
度アームを前記駆動ユニットに着脱可能に固定保持させ
てなるものである。
In order to achieve the above object, the present invention includes a multi-degree-of-freedom arm that is equipped with a visual device for inspecting an object at its tip, and remotely controlled while monitoring the multi-degree-of-freedom arm with a monitor device. In the remote-controlled multi-degree-of-freedom arm-type inspection device, the multi-degree-of-freedom arm is alternately rotated so that each of a plurality of vertical swinging arm members and horizontal swinging arm members can be rotated vertically or horizontally. The vertical swinging arm member and the left and right swinging arm member each include a worm and a worm for vertically moving or horizontally rotating each arm member. A joint drive mechanism consisting of wheels is disposed, a plurality of drive motors for driving the drive mechanism are housed in a drive unit formed separately from the multi-degree-of-freedom arm, and the horizontal swing arm member and the vertical swing A plurality of flexible shafts for transmitting rotational force to each of the joint drive mechanisms described above are passed through the interior of the arm member, and one end of each of the flexible shafts is connected to a worm of each of the joint drive mechanisms described above. The other end is detachably connected to the drive motor housed in the drive unit via a slide joint, and the multi-degree-of-freedom arm is detachably fixed to the drive unit.

このような構成よりなる本発明によれば、多自由度アー
ムを駆動させる駆動モータを多自由度アームの各アーム
部材に設ける必要がなくなり、且つ多自由度アーム内の
内部構造が簡略化されるので、多自由度アームを小型(
小径)にして軽量に形成することができ、狭あい部の点
検作業が可能となる。また、多自由度アームが小形軽量
化されて運搬が容易となり、且つ多自由度アームと駆動
ユニットの分解組立が作業現場で行い得る。そして、駆
動モータを遠隔繰作手段を介して駆動させると、フレキ
シブルシャフトを介して各関節駆動機構のウオームとウ
オームホイールが作動し上下振りアーム部材と左右振り
アーム部材とが上下。
According to the present invention having such a configuration, there is no need to provide a drive motor for driving the multi-degree-of-freedom arm in each arm member of the multi-degree-of-freedom arm, and the internal structure within the multi-degree-of-freedom arm is simplified. Therefore, the multi-degree-of-freedom arm can be made small (
It can be made lightweight and has a small diameter, making inspection work in narrow spaces possible. Furthermore, the multi-degree-of-freedom arm is small and lightweight, making it easy to transport, and the multi-degree-of-freedom arm and drive unit can be disassembled and assembled at a work site. Then, when the drive motor is driven via the remote operation means, the worm and worm wheel of each joint drive mechanism are operated via the flexible shaft, and the vertical swing arm member and the left and right swing arm member are moved up and down.

左右のいずれかに所定量だけ回動し、多自由度アームが
狭あい部の中を任意の屈曲動作を行いつつ被点検物のあ
る位置に到達する。特に、このような動作を行う場合に
おいて、フレキシブルシャフトには多自由度アームの屈
曲動作に追従して伸縮力が働くが、フレキシブルシャフ
トはスライド継手に接続されているので、この伸縮力が
吸収され支障のない回転伝達動作を行い得る。また、フ
レキシブルシャフト自身がもっている捩れが間接駆動機
構のウオームとウオームホイールのギヤ死力の1に低減
され、間接駆動機構が多自由度アームの各アーム部材を
高精度に駆動させ、更に間接駆動機構が停止した場合に
は、ウオームとウオームホイールにセルフロック機能が
働き多自由度アームを安定した不動状態に保持し、多自
由度アーム先端に設けた視覚装置がぶれることなく被点
検物をとらえることができる。
The multi-degree-of-freedom arm rotates by a predetermined amount to either the left or right, and reaches the position of the object to be inspected while performing arbitrary bending movements within the narrow space. In particular, when performing such movements, an elastic force acts on the flexible shaft following the bending movement of the multi-degree-of-freedom arm, but since the flexible shaft is connected to a slide joint, this elastic force is absorbed. Rotation transmission operation can be performed without any trouble. In addition, the torsion of the flexible shaft itself is reduced to 1 of the gear dead force of the worm and worm wheel of the indirect drive mechanism, and the indirect drive mechanism drives each arm member of the multi-degree-of-freedom arm with high precision. When the mechanism stops, the worm and worm wheel have a self-locking function that keeps the multi-degree-of-freedom arm in a stable, immobile state, and the visual device installed at the end of the multi-degree-of-freedom arm captures the object to be inspected without shaking. be able to.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の一実施例を第1図ないし第11図に基づき説明
する。
An embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 11.

第1図は本発明の一実施例たる多自由度アーム形点検装
置を原子炉再処理工場のセル内点検に用いる使用状態図
を示すもので、同図に示すようにこの多自由度アーム形
点検装置は、先端に視覚装置2を装着した多自由度アー
ム1と、多自由度アーム1の挿入、引抜きをガイドし且
つ監視用テレビカメラ4及びテレビカメラ用照明灯5を
吊持する役割をなすガイドチューブ3と、多自由度アー
ム1を駆動する駆動源を収納する駆動ユニット6と、移
動用キャスタを備えて駆動ユニット6を移動可能に支持
す名移動ユニット7と、第11図の遠隔点検システムに
示すような多自由度アーム制御*fl!10.計算機1
1.視覚装置用制御装置12、視覚情報処理装置13.
操作部14を収納する制御ユニット8と、視覚情報を表
示する情報表示装置15を備えた監視ユニット9とによ
り構成されている。16はコンクリートセル構造体、1
7はコンクリート壁に設けた点検孔、18は被点検物で
ある。
FIG. 1 shows a state diagram in which a multi-degree-of-freedom arm-type inspection device, which is an embodiment of the present invention, is used for inspecting the inside of a cell in a nuclear reactor reprocessing plant. The inspection device includes a multi-degree-of-freedom arm 1 equipped with a visual device 2 at its tip, and a role of guiding the insertion and withdrawal of the multi-degree-of-freedom arm 1 and suspending a surveillance television camera 4 and a lighting lamp 5 for the television camera. A drive unit 6 that houses a drive source for driving the multi-degree-of-freedom arm 1, a moving unit 7 that movably supports the drive unit 6 with casters for movement, and a remote control unit shown in FIG. Multi-degree-of-freedom arm control as shown in the inspection system *fl! 10. calculator 1
1. Visual device control device 12, visual information processing device 13.
It is composed of a control unit 8 that houses an operation section 14, and a monitoring unit 9 that includes an information display device 15 that displays visual information. 16 is a concrete cell structure, 1
7 is an inspection hole provided in the concrete wall, and 18 is an object to be inspected.

第2図及び第3図は多自由度アーム1の構成概略図を示
すもので、第2図に示すように多自由度アーム1は複数
の上下振りアーム部材21と左右振りアーム部材22と
を交互に連接してなる多関接形アームにより構成され、
その基部端に多自由度アーム1を駆動ユニット6の側面
に着脱可能に固定保持させるための保持アーム20が接
続されている。また、多自由度アーム1の先端には、視
覚装置2を構成するテレビカメラ30.ズームレンズ3
1.スキャニングミラー32.照明33が装着されてい
る。上下振りアーム部材21.左右振りアーム部材22
.保持アーム20の内部は。
FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams of the configuration of the multi-degree-of-freedom arm 1. As shown in FIG. It is composed of multi-articulated arms that are connected alternately.
A holding arm 20 for removably fixing the multi-degree-of-freedom arm 1 to the side surface of the drive unit 6 is connected to its base end. Further, at the tip of the multi-degree-of-freedom arm 1, there is a television camera 30 that constitutes the visual device 2. zoom lens 3
1. Scanning mirror 32. Lighting 33 is installed. Vertical swing arm member 21. Left and right swing arm member 22
.. The inside of the holding arm 20.

第3図に示すように中空状に形成され、各アーム部材2
1.22の中空内部には後述するようなアーム駆動用の
ウオーム23 (23’ )及び扇形状のウオームホイ
ール24 (24’ )が配設され、また各ウオーム2
3 (23’ )と駆動ユニット5側に収納した各駆動
モータ(減速付直流モータ)26とを連結する回転伝達
用のフレキシブルシャフト25が複数本押通されている
As shown in FIG. 3, each arm member 2 is formed into a hollow shape.
A worm 23 (23') and a fan-shaped worm wheel 24 (24') for driving an arm as described later are arranged in the hollow interior of 1.22, and each worm 2
A plurality of flexible shafts 25 for rotation transmission are pushed through to connect the drive motors 26 (direct current motors with deceleration) 26 housed in the drive unit 5 side.

第4図及び第5図は上下振り用のウオーム23及びウオ
ームホイール24を配設したアームの内部構造を示すも
ので、第4図、第5図に示すようにウオームホイール2
4を固着した回動軸28が左右振りアーム22の先端側
に水平方向に軸着され1回動軸28の両端に上下振りア
ーム部材21の後端部が固着され、且つウオームホイー
ル24の下側にウオーム23が噛合している。またウオ
ーム23の一端にフレキシブルシャフト25が連結部2
9を介して固着されている。従って、フレキシブルシャ
フト25が駆動モータ26により回転するとウオーム2
3が回転し、ウオーム23の回転角はウオームホイール
24とのギヤ死力だけ減速されてウオーム24に伝達さ
れ上下振りアーム部材21が上下方向に回動する。フレ
キシブルシャフト25はばね状回転伝達機構であるイン
ナ−シャフトを組込んでなるもので、駆動モータ26の
回転角がフレキシブルシャフト25.ウオーム23の回
転角となる。なお、第5図における中央位置付近に示す
符号の25は他のアーム部材に設置されたウオーム23
 (23’ )と連結するフレキシブルシャフト、30
は視覚装置2の制御用のケーブルである。
4 and 5 show the internal structure of an arm in which a worm 23 and a worm wheel 24 for vertical swinging are arranged.
A rotating shaft 28 to which the worm wheel 24 is fixed is horizontally attached to the tip side of the left-right swinging arm 22 , and the rear end of the vertical swinging arm member 21 is fixed to both ends of the rotating shaft 28 . A worm 23 is engaged with the side. In addition, a flexible shaft 25 is attached to one end of the worm 23 at the connecting portion 2.
It is fixed via 9. Therefore, when the flexible shaft 25 is rotated by the drive motor 26, the worm 2
3 rotates, the rotation angle of the worm 23 is reduced by the dead force of the gear with the worm wheel 24, and is transmitted to the worm 24, causing the vertical swinging arm member 21 to rotate in the vertical direction. The flexible shaft 25 incorporates an inner shaft that is a spring-like rotation transmission mechanism, and the rotation angle of the drive motor 26 is the same as that of the flexible shaft 25. This is the rotation angle of the worm 23. Note that the reference numeral 25 near the center position in FIG. 5 indicates a worm 23 installed on another arm member.
(23') flexible shaft connected to 30
is a cable for controlling the visual device 2.

第6図及び第7図は左右振り用のウオーム23′及びウ
オームホイール24′を配設したアームの内部構造を示
すもので、ウオームホイール24′は上下振りアーム部
材21の先端に垂直に軸着された回動軸31に水平方向
に向けて固着され、且つ回動軸31の両端に左右振りア
ーム部材22の後端が固着されており、ウオームホイー
ル24′にウオーム23′が噛合しているもので、ウオ
ーム23′の一端に連結部29を介してフレキシブルシ
ャフト25が連結され、フレキシブルシャフト25の回
転によりウオーム23′、ウオームホイール24′を介
して左右振りアーム22が左右方向に回動する。
Figures 6 and 7 show the internal structure of an arm in which a worm 23' and a worm wheel 24' for horizontal swinging are arranged, and the worm wheel 24' is pivoted perpendicularly to the tip of the vertical swinging arm member 21. The rear end of the left-right swinging arm member 22 is fixed to both ends of the rotating shaft 31 in the horizontal direction, and the worm 23' is engaged with the worm wheel 24'. A flexible shaft 25 is connected to one end of the worm 23' via a connecting portion 29, and rotation of the flexible shaft 25 causes the left-right swing arm 22 to rotate in the left-right direction via the worm 23' and the worm wheel 24'. .

第8図はフレキシブルシャフト25と駆動モータ26の
接続構造を示すもので、駆動モータ26の出力側にはト
ルクリミッタ32が取付けられ多自由度アーム1が障害
物等に接触した時でもフレキシブルシャフト25に過大
なトルクが加わることを防止している。また、フレキシ
ブルシャフト25の一端にはスライド継手27を構成す
るスプライン軸27aが取付けられ、このスプライン軸
27aがトルクリミッタ32の出力側に設けた継手本体
27bに摺動自在に且つ着脱可能に装着されている。3
3はトルクリミッタ32の回転変位をギヤ34を介して
検出するポテンショメータである。第9図は多自由度ア
ーム1におけるアーム駆動機構の制御系を示す模式図で
あり、操作部14からアーム制御装置10を介して駆動
モータ26に駆動信号を発すると、多自由度アーム1は
作動するが、この場合多自由度アーム1の各アーム21
.22の関節移動量がポテンショメータ33で検出され
、この検出信号と操作部14との指令値とが常に比較制
御され偏差が零になるように位置制御される。35は計
算機11にて処理された多自由度アーム1の形状を3次
元的に表示するCRTで1本例ではアーム形状の方向性
を3次元的に理解し易くするために、視覚袋W12の視
線方向を計算機11で算出してCRT35に点線で表示
し、その点線の到達セル壁面を色付けしている。また、
36は多自由度アーム1の各アーム部材21.22が屈
曲動作中に壁面その他の障害物に接触した時にこれを検
出する接触センサで、接触センサ36は例えば感圧ゴム
センサで形成され、上下振りアーム部材21及び左右振
りアーム部材22とこれらの関節の外周に円周方向に9
0”間隔で貼着されており、接触センサ36からの信号
は計算機11にて演算処理され、その接触部のアーム部
材のナンバーとその接触方向がCRT35に表示される
と同時にモータ26の動作も停止(インターロック)す
るように設定されている。
FIG. 8 shows the connection structure between the flexible shaft 25 and the drive motor 26. A torque limiter 32 is attached to the output side of the drive motor 26, so that even when the multi-degree-of-freedom arm 1 comes into contact with an obstacle, the flexible shaft 25 This prevents excessive torque from being applied to the Further, a spline shaft 27a constituting the slide joint 27 is attached to one end of the flexible shaft 25, and this spline shaft 27a is slidably and removably attached to a joint body 27b provided on the output side of the torque limiter 32. ing. 3
3 is a potentiometer that detects rotational displacement of the torque limiter 32 via a gear 34. FIG. 9 is a schematic diagram showing the control system of the arm drive mechanism in the multi-degree-of-freedom arm 1. When a drive signal is issued from the operating section 14 to the drive motor 26 via the arm control device 10, the multi-degree-of-freedom arm 1 In this case, each arm 21 of the multi-degree-of-freedom arm 1
.. The amount of movement of the joint 22 is detected by the potentiometer 33, and this detection signal and the command value of the operating section 14 are constantly compared and controlled to control the position so that the deviation becomes zero. 35 is a CRT that three-dimensionally displays the shape of the multi-degree-of-freedom arm 1 processed by the computer 11. In this example, in order to make it easier to understand the directionality of the arm shape three-dimensionally, The viewing direction is calculated by the computer 11 and displayed as a dotted line on the CRT 35, and the cell wall surface reached by the dotted line is colored. Also,
Reference numeral 36 denotes a contact sensor that detects when each arm member 21, 22 of the multi-degree-of-freedom arm 1 comes into contact with a wall surface or other obstacle during a bending motion. 9 in the circumferential direction on the outer periphery of the arm member 21 and the left-right swinging arm member 22 and these joints.
The signals from the contact sensor 36 are processed by the computer 11, and the number of the arm member of the contact part and the direction of contact are displayed on the CRT 35, and at the same time the motor 26 is operated. It is set to stop (interlock).

なお、上記制御システムではポテンショメータ33の信
号量はウオーム23 (23’ )と回転伝導形フレキ
シブルシャフト25をもっているねじれ角(バックラッ
シ)分だけ誤差となって発生するが、この誤差量はウオ
ーム23とウオームホイール24の減速比を約70程度
にすれば、最もフレキシブルシャフト25が長くなる多
自由度アーム1における先端の左右振りアーム22の振
れ角でも1〜2度のものであるから本装置の使用精度の
点から何ら問題がない。
In the above control system, an error occurs in the signal amount of the potentiometer 33 by the amount of torsion angle (backlash) between the worm 23 (23') and the rotary conductive flexible shaft 25. If the reduction ratio of the wheel 24 is set to about 70, the swing angle of the left-right swinging arm 22 at the tip of the multi-degree-of-freedom arm 1, where the flexible shaft 25 is the longest, is 1 to 2 degrees, which improves the accuracy of use of this device. There is no problem from this point of view.

第10図は多自由度アーム1を建造物に挿入・引抜き案
内するガイドチューブ3の具体例を示すもので、ガイド
チューブ3の先端に回動可能に軸着されたカメラ取付台
37を設け、カメラ取付台37の上に多自由度アーム1
の形状と周囲の干渉物を監視して多自由度アーム1の操
作を容易にするバックアップ用監視テレビカメラ4及び
照明5を取付けである。このカメラ取付台37は、ガイ
ドチューブ3を点検孔17に挿入する際には挿入に支障
がないように水平状態に保持され、挿入後取付台37の
先端を保持したワイヤ38がハンドル39の操作で緩め
られカメラ4.照明5の自重で吊り下げる方式とし、ま
たガイドチューブ3の中央を障害物のない空胴とし、ロ
ーラ40にそって多自由度アーム1の挿入を容易にして
いる。
FIG. 10 shows a specific example of a guide tube 3 for guiding the multi-degree-of-freedom arm 1 into and out of a building. Multi-degree-of-freedom arm 1 is placed on the camera mount 37.
A back-up surveillance television camera 4 and lighting 5 are installed to monitor the shape of the arm 1 and interference objects in the surroundings to facilitate operation of the multi-degree-of-freedom arm 1. When inserting the guide tube 3 into the inspection hole 17, the camera mount 37 is held in a horizontal state so as not to hinder the insertion, and after insertion, the wire 38 holding the tip of the mount 37 is used to operate the handle 39. Unscrewed camera 4. The lighting system 5 is suspended by its own weight, and the center of the guide tube 3 is made into a cavity free of obstacles, making it easy to insert the multi-degree-of-freedom arm 1 along the rollers 40.

次に本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

例えば原子炉建造物等のセル内点検を遠隔操作して行う
場合には、点検フロアFに多自由度アーψ ム1、挿入アーム、駆動ユニット6、移動ユニット7、
制御ユニット8、監視ユニット9、ガイドチューブ3等
を分割した状態で搬入し、これらの部材をコネクターに
より電気的に接続する0次いで点検孔17にガイドチュ
ーブ3を取付けた後に監視テレビカメラ4のモニタ装置
9で監視しながら多自由度アーム1を挿入し、次いで保
持アーム20を介して多自由度アーム1と駆動ユニット
6を接続すると共に、多自由度アーム1を挿入したフレ
キシブルシャフト25の夫々の一端をスプライン軸27
aと継手本体27bの結合によって駆動モータ26の出
力側と接続させる。
For example, when inspecting the inside of a cell of a nuclear reactor building etc. by remote control, the inspection floor F is equipped with a multi-degree-of-freedom arm ψ 1, an insertion arm, a drive unit 6, a moving unit 7,
The control unit 8, monitoring unit 9, guide tube 3, etc. are transported in a divided state, and these components are electrically connected by connectors.Then, after the guide tube 3 is installed in the inspection hole 17, it is monitored by the surveillance television camera 4. The multi-DOF arm 1 is inserted while being monitored by the device 9, and then the multi-DOF arm 1 and the drive unit 6 are connected via the holding arm 20, and each of the flexible shafts 25 into which the multi-DOF arm 1 is inserted is connected. One end is splined shaft 27
A is connected to the output side of the drive motor 26 by coupling the joint body 27b.

次いで、監視テレビカメラ4のモニタ画面で多自由度ア
ーム1を監視しながら、操作部14で操作すると、各駆
動モータ26が操作指令値に応じて作動し、各フレキシ
ブルシャフト25を介してその回転角がウオーム23,
23’に伝達され且つウオームホイール24.24’が
上下回動或いは左右回動を行い、多自由度アーム1が種
々の屈曲動作を行いながら被点検物18に接近し多自由
度アーム1の先端に設けた視覚装置2が被点検物18を
観察点検する。このような多自由度アーム1の屈曲動作
時においては、フレキシブルシャフト25の固定点29
とトルクリミッタ32の間の必要長さが変ってくるが、
フレキシブルシャフト25の必要長さの変化に応じてス
ライド継手27のスプライン軸27aが継手本体27b
内で摺動するので、フレキシブルシャフト25の伸縮が
吸収され、フレキシブルシャフト25が支障なく回転伝
達作用を行うことができる。また、多自由度アーム1は
視覚装w2が目的位置に到達すると駆動停止され視覚装
置2が操作される。この場合、視覚装置2を構成する電
動ズームレンズ付テレビカメラ30により遠距離の対象
物をクローズアップして観察した場合でも、本例では多
自由度アーム1の駆動停止時にはウオーム23 (23
’ )とウオームホイール24 (24’ )のセルク
ロック特性が働いて各アーム部材21.22がブレーキ
ロックされるので、カメラ位置設定制御が高精度に行わ
れ、映像にぶれが生じることを防止する。
Next, while monitoring the multi-degree-of-freedom arm 1 on the monitor screen of the surveillance television camera 4, when the operation unit 14 is operated, each drive motor 26 is operated according to the operation command value, and its rotation is controlled via each flexible shaft 25. The corner is worm 23,
23' and the worm wheel 24.24' moves up and down or rotates left and right, and the multi-degree-of-freedom arm 1 approaches the object to be inspected 18 while performing various bending movements, and the tip of the multi-degree-of-freedom arm 1 approaches the object to be inspected 18. A visual device 2 provided at the inspection site observes and inspects the object 18 to be inspected. During such a bending motion of the multi-degree-of-freedom arm 1, the fixed point 29 of the flexible shaft 25
Although the required length between the torque limiter 32 and the torque limiter 32 changes,
The spline shaft 27a of the slide joint 27 changes depending on the change in the required length of the flexible shaft 25.
Since the flexible shaft 25 slides inside, the expansion and contraction of the flexible shaft 25 is absorbed, and the flexible shaft 25 can perform the rotation transmission action without any hindrance. Further, when the visual device w2 reaches the target position, the multi-degree-of-freedom arm 1 is stopped and the visual device 2 is operated. In this case, even if a distant object is observed in close-up by the television camera 30 with an electric zoom lens that constitutes the visual device 2, in this example, when the multi-degree-of-freedom arm 1 stops driving, the worm 23 (23
) and the cell clock characteristics of the worm wheel 24 (24') work to lock the brakes on each arm member 21, 22, so camera position setting control is performed with high precision and blurring of the image is prevented. .

また、多自由度アーム1の屈曲動作中に、多自由度アー
ム1が何らかの障害物に接触した場合には、フレキシブ
ルシャフト25の回転時の負荷が増大してトルクリミッ
タ32がすべるので、フレキシブルシャフト25に駆動
モータ26からの過大トルクがかかることがなく、更に
その接触方向が接触センサ36を介してCRT35に表
示され、また接触度合が大きい場合には制御装置1oを
介してモータ26の動作が一時停止して、多自由度アー
ム1の駆動系にトラブルが生じることを未然に防止する
Furthermore, if the multi-degree-of-freedom arm 1 comes into contact with some kind of obstacle during the bending motion of the multi-degree-of-freedom arm 1, the load during rotation of the flexible shaft 25 increases and the torque limiter 32 slips. 25 is prevented from being subjected to excessive torque from the drive motor 26, the contact direction is displayed on the CRT 35 via the contact sensor 36, and if the degree of contact is large, the operation of the motor 26 is controlled via the control device 1o. Temporarily stopping to prevent trouble from occurring in the drive system of the multi-degree-of-freedom arm 1.

従って、本実施例によれば、次のような効果を奏する。Therefore, according to this embodiment, the following effects are achieved.

多自由度アームlの内部に駆動モータ26を設ける必要
がなく、且つ内部構造がウオーム、ウオームホイール、
フレキシブルシャフト等の簡単な駆動機構からなるので
多自由度アーム1を小型(小径化)にして軽量化を図り
得ると共に、作業現場での装置の分解組立てが容易であ
るので、本装置を狭い通路をもつ建屋内に小人数で搬入
、搬出することができ、更に点検室16が放射能汚染さ
れた雰囲気にある場合でも、点検孔17から離れた場所
で、多自由度アーム1を監視しながら点検室16空間内
にある配管、タンク等を回避して多自由度アーム1を容
易に操作することができる。
There is no need to provide the drive motor 26 inside the multi-degree-of-freedom arm l, and the internal structure is a worm, a worm wheel,
Since it consists of a simple drive mechanism such as a flexible shaft, the multi-degree-of-freedom arm 1 can be made smaller (smaller in diameter) and lighter, and the device can be easily disassembled and reassembled at the work site, so it can be easily installed in narrow passages. Even if the inspection room 16 is in a radioactively contaminated atmosphere, the multi-degree-of-freedom arm 1 can be carried in and out of the building at a distance from the inspection hole 17. The multi-degree-of-freedom arm 1 can be easily operated while avoiding piping, tanks, etc. in the inspection room 16 space.

また、多自由度アーム1内のアーム駆動機構の設置スペ
ースもさ程要しないので、視覚装置2等のケーブル30
を通し易くなり、更に回転伝達方式にワイヤやチェーン
を使用した場合に較べて保守が容易であり、寿命が長い
In addition, since the arm drive mechanism within the multi-degree-of-freedom arm 1 does not require much installation space, the cable 30 of the visual device 2, etc.
It is easier to pass the wire through, and it is easier to maintain and has a longer lifespan than when wires or chains are used for rotation transmission.

更にアーム駆動機構にウオーム23 (23’ )とウ
オームホイール24 (24’ )によるセルクロック
機能を有するギヤを使用したので、駆動機端停止時に位
置保持制御をかける必要がなく、制御が簡単であり、ア
ームに細かいぶれも生じないので視覚装@2の点検観察
を支障なく行い得ると共に、駆動機構に不具合(不動作
、停電)が発生してもアーム位置は保持され安全確保上
有効である。更にフレキシブルシャフト25自身のもっ
ている捩れがギヤ死力の1に低減され、アーム動作の精
度向上を図り得ると共に、アーム先端の曲げ角を検出し
なくとも、モータ26の出力側の回転をポテンショメー
タ33で検出することによりアームの変位を確認でき、
その結果ポテンショメータ等をアーム内に取付ける必要
がないために、洗浄、保守等が容易となり、更にアーム
自身の大幅な小型軽量化を図り得る。また、フレキシブ
ルシャフト25と駆動モータ26の接続をスプライン構
造のスライド継手で行うために、フレキシブルシャフト
25の屈曲動作時の伸縮を吸収できスムーズなアーム動
作を保障することができる等の諸種の効果を奏し得る。
Furthermore, since the arm drive mechanism uses a gear with a cell clock function using the worm 23 (23') and the worm wheel 24 (24'), there is no need to perform position holding control when the drive end is stopped, and the control is simple. Since there is no slight movement in the arm, inspection and observation of the visual system @2 can be carried out without any trouble, and even if a problem occurs in the drive mechanism (inoperation, power outage), the arm position is maintained, which is effective for ensuring safety. Furthermore, the torsion of the flexible shaft 25 itself is reduced to 1 of the dead force of the gear, which improves the accuracy of arm movement. The displacement of the arm can be confirmed by detecting the
As a result, there is no need to install a potentiometer or the like inside the arm, making cleaning, maintenance, etc. easier, and furthermore, the arm itself can be significantly reduced in size and weight. In addition, since the flexible shaft 25 and the drive motor 26 are connected by a slide joint with a spline structure, various effects such as being able to absorb expansion and contraction during the bending movement of the flexible shaft 25 and ensuring smooth arm movement are achieved. It can be played.

〔発明の効果] 以上のように、本発明によれば装置全体の小形軽量化を
図り、且つ作業現場での分解9組立てが容易に行い得る
ので狭い場合への運搬が可能となり、しかも狭あいな場
所での遠隔操作及び位置決め制御を簡単な構造で高精度
に行うことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the entire device can be made smaller and lighter, and it can be easily disassembled and reassembled at the work site, making it possible to transport it to narrow spaces. Remote operation and positioning control can be performed with high precision in a simple structure.

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

第1図は本発明の一実施例を示す使用状態説明図、第2
図は上記実施例の要部を示す一部省略側面図、第3図は
上記実施例の要部を示す概略構成図、第4図は第2図の
A部における内部構造を示す断面図、第5図は第4図の
x−X線断面図、第6図は第2図のB部における内部構
造を示す断面図、第7図は第6図のY−Y線断面図、第
8図は上記実施例におけるフレキシブルシャフトと駆動
モータの連結構造を示す一部切欠断面図、第9図は上記
実施例の駆動機構の制御方法を示す概略図、第10図は
上記実施例に用いるガイドチューブの取付状態を示す断
面図、第11図は上記実施例の装置全体の制御方法を示
すシステム図である。 1・・・多自由度アーム、2・・・視覚装置、6・・・
駆動ユニット、9・・・モニタ装置(監視ユニット)、
14・・・遠隔操作部、21・・・上下振りアーム部材
、22・・・左右振りアーム部材、23,23’・・・
ウオーム。 24.24’・・・ウオームホイール、25・・・フレ
キシブルシャフト、26・・・駆動モータ、27・・・
スライド継手、32・・・トルクリミッタ。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the usage state showing one embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a partially omitted side view showing the main parts of the above embodiment, Fig. 3 is a schematic configuration diagram showing the main parts of the above embodiment, and Fig. 4 is a sectional view showing the internal structure at section A in Fig. 2. 5 is a sectional view taken along the line x-x in FIG. 4, FIG. 6 is a sectional view showing the internal structure at section B in FIG. 2, FIG. The figure is a partially cutaway sectional view showing the connection structure of the flexible shaft and the drive motor in the above embodiment, FIG. 9 is a schematic diagram showing a method of controlling the drive mechanism of the above embodiment, and FIG. 10 is a guide used in the above embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view showing how the tube is attached, and is a system diagram showing a method of controlling the entire apparatus of the above embodiment. 1...Multi-degree-of-freedom arm, 2...Visual device, 6...
Drive unit, 9... Monitor device (monitoring unit),
14... Remote control unit, 21... Vertical swinging arm member, 22... Lateral swinging arm member, 23, 23'...
Warm. 24.24'... Worm wheel, 25... Flexible shaft, 26... Drive motor, 27...
Slide joint, 32...Torque limiter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、多自由度アームの先端部に被点検物を点検観察する
視覚装置を装着し、且つ前記多自由度アームをモニタ装
置で監視しながら遠隔操作を行うようにした遠隔操作方
式の多自由度アーム形点検装置において、前記多自由度
アームは複数の上下振りアーム部材及び左右振りアーム
部材の夫々を上下方向或いは左右方向に回動可能となる
ように交互に連接してなる多関節形アームにより構成す
ると共に、前記上下振りアーム部材と前記左右振りアー
ム部材との夫々の内部にはこれらの各アーム部材を上下
回動或いは左右回動させるウォームとウォームホイール
からなる関節駆動機構を配設し、前記関節駆動機構を駆
動させる複数の駆動モータを前記多自由度アームと別個
にユニット形成された駆動ユニットに収納し、更に前記
左右振りアーム部材と前記上下振りアーム部材との内部
には前記した各関節駆動機構に回転力を伝達するフレキ
シブルシャフトを貫通させて、該フレキシブルシャフト
の夫々の一端を前記した各関節駆動機構のウォームと連
結し、且つ他端を前記駆動ユニットに収納した前記駆動
モータにスライド継手を介して着脱可能に連結すると共
に、前記多自由度アームを前記駆動ユニットに着脱可能
に固定保持させてなることを特徴とする多自由度アーム
形点検装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記関節駆動機構
の前記ウォームホイールは扇形状に形成してなる多自由
度アーム形点検装置。 3、特許請求の範囲第1項または第2項において、前記
関節駆動機構を駆動させる前記駆動モータは、その出力
軸に前記フレキシブルシャフトに過大な負荷トルクがか
かることを遮断するトルクリミッタを有してなる多自由
度アーム形点検装置。
[Scope of Claims] 1. A remote control device in which a visual device for inspecting and observing an object to be inspected is attached to the tip of a multi-degree-of-freedom arm, and remote control is performed while monitoring the multi-degree-of-freedom arm with a monitor device. In the multi-degree-of-freedom arm-type inspection device of the operation method, the multi-degree-of-freedom arm alternately connects a plurality of vertical swinging arm members and horizontal swinging arm members so as to be rotatable in the vertical direction or the horizontal direction. The vertically swinging arm member and the left and right swinging arm member each include a joint drive consisting of a worm and a worm wheel for vertically moving or horizontally rotating each arm member. A mechanism is provided, a plurality of drive motors for driving the joint drive mechanism are housed in a drive unit formed separately from the multi-degree-of-freedom arm, and the horizontal swing arm member and the vertical swing arm member are A flexible shaft that transmits rotational force to each of the joint drive mechanisms described above is passed through the interior, and one end of each of the flexible shafts is connected to the worm of each of the joint drive mechanisms described above, and the other end is connected to the drive unit. A multi-degree-of-freedom arm-type inspection device, characterized in that the multi-degree-of-freedom arm is detachably connected to the housed drive motor via a slide joint, and the multi-degree-of-freedom arm is detachably fixed to the drive unit. 2. The multi-degree-of-freedom arm-shaped inspection device according to claim 1, wherein the worm wheel of the joint drive mechanism is formed in a fan shape. 3. In claim 1 or 2, the drive motor that drives the joint drive mechanism has a torque limiter on its output shaft that blocks excessive load torque from being applied to the flexible shaft. A multi-degree-of-freedom arm-shaped inspection device.
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