JPS63127888A - 遠隔操作式ロボツトア−ム - 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〕 本発明は例えば原子力関連施設等の保守点検に使用する
遠隔挿作式ロボットアームに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の保守点検を行なうロボットアームとして
、例えば特開昭５８−１０５０９３号公報に示された第
４図（ａ）のようなものがあった。本装置は原子炉容器
内の保修を行うことを目的としたもので、案内管２２の
頂部に設けたワイヤロープ駆動装置２４と、ワイヤロー
プ駆動装＠２４に作動的に連緒されたリンク機構２６と
、リンク機構２６の先端に離脱自在に取付けられて炉内
の保修を行う保修ユニット２日から構成される。

ワイヤロープ駆動装＠２４は、リンク機構２６の昇降用
ワイヤロープ３０の巻取手段３２と、保修ユニット２日
の昇降用ワイヤロープ３３の巻取手段３４とを備える。

また、リンク機構２６は、案内管内に挿入された支持リ
ンク３６と、これに順次枢着されたリンク３８　、４０
　、４２　、４４　、４６から構成される装置 ット２０を介して取付けられ、ワイヤロープ駆動装１１
２４を駆動して、炉内の障害物を避けながら下降して必
要な保修作業を行う０このように本装置は多数のリンク
機構により構成されておシ、駆動装置を案内管上部に設
けてワイヤロープで駆動する様にしているので、人が容
易に立入れない様な狭隘な場所であっても遠隔操作によ
り障書物を回避しながら必要な保修作業を行うことがで
きる。

また、このロボットアームを遠隔操作するだめの駆動制
御システムとしては、例えば図（ｂ）のような簡単な装
置構成で目的を達成することができる。

図において、１１０，１２０，１３０・・・は各軸駆動
制御部、１０１は操作パネルである。更に、　ｌｏｇ、
１０２・・・はワイヤロープ駆動装置の各軸を駆動する
モータ、２０１、２０２　フ！・は各モータを駆動する
ためのドライバー、３０１，３０２・・・は各軸の回転
角度を検出する角度検出器である。また、１００１．１
００２・・・は各ドライバーに対して正転指令’１　＋
’２・・・又は逆転指令ｂｌ　、ｂ２・・・を与えるた
めの操作スイッチ、１１０１．１１０２・・・は角度検
出信号’１＋Ｃ２＊’３・・・により各軸の回転角度を
表示する表示器である。オペレータは表示器を見ながら
操作スイッチを操作して各軸モータを正転又は逆転させ
ることにより、ロボットアームを遠隔で動作させ、目的
とする保守点検作業を行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、このような多関節機構を持つロボットアーム
を障害物の多い狭隘な所で遠隔操作する場合、障害物に
接触させる事態は避けることができないと考えられ、従
来の装置ではこれを確実に検知する方法がなかったため
、ロボットアームが障害物に接触しているにも係らず無
理に駆動させることにより構造物又はロボットアーム自
体を破損する恐れがあるなどの問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、構造物にロボットアームが接触したときに、こ
れを検知して無理な力がかからない様にできる衝突保護
機能を持った遠隔操作式ロボットアームを得ることを目
的とする０〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る遠隔操作式ロボットアームは、この衝突保
護機能を達成するために、アームの基部におけるモーメ
ントを検出する力センサと、各軸の関節角度からアーム
の基部に発生する七−メントを演算手段とを設け、力セ
ンサにより検出した力を演算手段で演算したモーメント
と比較することによりロボツトアームが障害物に接触し
たことを検知し、アームの駆動を停止する様にしたもの
である。

〔作用〕

本発明における演算手段は、各関節軸の関節角度から、
力センサの設置したアーム基部に働くモーメントを時々
刻々計算し、実際に基部に発生している力と比較する様
にしているので、アームの関節角度状態がどんな場合で
あっても障害物との接触によるモーメント力のわずかな
変化をとらえて検知することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。説明
を簡単にするため、平面内を動く２関節のロボットアー
ムの場合を例にとって説明する。

第１図においてＩＡはロボットアーム、１は下ｍに取り
つけたロボットアームにより働く力を検出するセンサを
取シつけた基台、２は基台（Ｃ取シつけた力センサの出
力から基台に働くモーメントを演算し出力するそ−メン
ト検出器、３は各関節Ｌ１ｅＬ２の角度検出器３０１，
３０２からの関節角度をもとに基台１に働くモーメント
を計算し、モーメント制限値すを出力する演算ユニット
、４はモーメント検出器２の出力ａと演算ユニット３の
出力すを比較し、これを越えているとき駆動停止指令Ｃ
を駆動装置へ送出する比較器である。

アーム基台１は例えば第２図（ａ）に示すように上板１
１と下板１２とを棒材１３ａ、１３ｂで結び、この棒材
に歪ゲージ１４＆、１４’ｂを貼）つけた様なものでよ
い。また、モーメント検出器２は例えば第２図（ｂ）の
ように２つの歪ゲージ１４ａ　、１４１）をブリッジに
よυ差分をとシ、これを適当なゲインで増幅してやるこ
とで達成できる。

次に演算ユニット３の動作を説明する。尚、ロボットア
ームの構造は禽３図に示すものとし、第１関節Ｌ１ｓ第
２関節Ｌ２の回転角度をそれぞれθ１゜θ２、アーム基
部１から第１関節までの長さを１１１、第１関節から第
２関節までの長さを１２、第１関節と第２関節間のアー
ムの重量をＷｌ、第２関節の先端には重量Ｗ２の保修ユ
ニット２８がついており、第２関節から保修ユニット２
日の質量中心までの距離を１３とする。このときアーム
の基部に働くモーメントＭは次式で与えられる。

Ｍ＝Ｗ１４ｓｉｎθｌ＋　Ｗｚ６ｂｓｉｎ（θ１＋θ２
）これをもとに、モーメントとアーム基部の歪量の関係
及び歪量と歪ゲージの抵抗値との関係から、歪ゲージの
差分出力量に換算し、これに誤差や外乱要素を考慮して
、制限値すを決定する。このような演算はマイクロコン
ピュータ等により容易に実現できる。このようにして求
めた制限値すに対して、実際に検出された差分出力ａが
大きいときは、障害物に接触して過大な力が働いている
と考えられるので、このとき比較器番よりアームの駆動
装置に対して駆動停止指令Ｃを発生してモータの駆動を
停止すればよい。

上記実施例では簡単のため平面内を動くロボットアーム
の場合について説明したが、３次元的に動くロボットア
ームの場合も基台の支持棒を４本にして、それぞれに歪
ゲージをつけ、対面間を差分をとって直交する２方向の
モーメントで判定する様にすればよい。また、３関節以
上の場合についても演算ユニットの演算を拡張すること
により同様に取扱うことができる。

尚、モーメント制限値の決定は数値演算で求めるとして
説明したが、各関節角度におけるモーメントをあらかじ
め測定して数値データとして記憶させておき、動作時に
これを取り出して使うという方法でもよい。また、歪ゲ
ージで検出した信号はモーメント検出器で演算して、比
較器でモーメント制限値と比較して駆動停止信号を発生
するとしたが、歪ゲージの検出信号を直接演算ユニット
に取シこみ、内部で比較する様にしてもよい。これらに
よっても上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、アームの基部に力センサ
を設けてモーメントを検出し、アームの各関節角度をも
とに演算したモーメント制限値と比較して保護をかける
様にしたので、アームの各関節角度の変化によるモーメ
ント変化の影響を受けることなく、障害物との衝突によ
る微小な作動力を検知して保護することができるため安
全性の高い遠隔操作が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による遠隔操作式ロボットア
ームの構成図、第２図（ａ）　、　（１））は第１図の
部分の詳細図、第３図は本発明説明用のロボットアーム
の構造図、第４図（ａ）　、　（ｂ）は従来の遠隔操作
式ロボットアームを示す構成図及び回路図である０図に
おいて、１はアーム基台、２はモーメント検出器、３は
演算二ニット、４は比較器である。 尚、図中同一符号は同−又は和尚部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）単数又は複数の関節軸を有する遠隔操作式のロボ
   ツトアームにおいて、アームの基部におけるモーメント
   を検出する力センサと、各関節軸の関節角度からアーム
   の基部に発生するモーメントを演算する演算手段とを有
   し、力センサにより検出された力と演算手段により演算
   されたモーメントを比較することによりロボツトアーム
   が障害物と接触したことを検知する様にしたことを特徴
   とする遠隔操作式ロボツトアーム。
2. （２）力センサにより検出された力と演算手段により演
   算されたモーメントとを比較した結果によりアームの駆
   動を停止する様にした特許請求の範囲第１項記載の遠隔
   操作式ロボツトアーム。