JPH0429514B2 - - Google Patents
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- JPH0429514B2 JPH0429514B2 JP60148188A JP14818885A JPH0429514B2 JP H0429514 B2 JPH0429514 B2 JP H0429514B2 JP 60148188 A JP60148188 A JP 60148188A JP 14818885 A JP14818885 A JP 14818885A JP H0429514 B2 JPH0429514 B2 JP H0429514B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gripper
- axis
- negative
- positive
- manipulator
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、たとえば放射性物質のような危険
物を取り扱う場合、隔壁をへだてて安全な位置か
ら監視しながら代用腕によつて操作し得ようよう
にしたマニピユレータに関するもので、特にこの
発明はマニピユレータの位置および姿勢について
それぞれ3種類の自由度を有する制御対象を、操
作者が手動で操作するときに使用する指令信号発
生装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] When handling dangerous substances such as radioactive substances, the present invention can be operated by a substitute arm while separating the bulkhead and monitoring from a safe position. The present invention relates to such a manipulator, and more particularly, the present invention relates to a command signal generating device used when an operator manually operates a controlled object that has three degrees of freedom in terms of the position and orientation of the manipulator.
第8図は従来のこの種マニピユレータの指令信
号発生装置を示すものである。図において、1は
操作者の手、2はマニピユレータの操作時に操作
者の手によつて握られるグリツパ、3はこのグリ
ツパ2を回動自在に支承する内枠、4はこの内枠
3を外枠5に回動自在に支承する回動軸、6は上
記外枠5を伸縮アーム7の一端に回動自在に支承
する回動軸、9は上記伸縮アーム7のほぼ中間部
を回動軸10に揺動自由度に支承する回動軸、8
は上記伸縮アーム7の一端に取付けられ、上記回
動軸9を支点として揺動する伸縮アーム7のバラ
ンスをとるためのカウンタウエイトである。
FIG. 8 shows a conventional command signal generating device for this type of manipulator. In the figure, 1 is an operator's hand, 2 is a gripper that is held by the operator's hand when operating the manipulator, 3 is an inner frame that rotatably supports this gripper 2, and 4 is an outer frame that supports this inner frame 3. A rotating shaft rotatably supported on the frame 5; 6 a rotating shaft rotatably supporting the outer frame 5 on one end of the telescopic arm 7; 9 a rotating shaft approximately in the middle of the telescopic arm 7; 10 is a rotating shaft supported in a swinging degree of freedom, 8
is a counterweight that is attached to one end of the telescopic arm 7 and is used to balance the telescopic arm 7, which swings about the rotation shaft 9 as a fulcrum.
従来のマニピユレータの指令信号発生装置は上
記のように構成されているので、操作者がグリツ
パ2を握つてこれを所望の方向に回動させるとに
よつて、このグリツパ2に位置および姿勢に対応
する指令値が、制御対象であるマニピユレータに
出力するようになつている。すなわち、グリツパ
2の姿勢は、このグリツパ2の内枠3内における
回動、およびこの内枠3の回動軸4による外枠5
に対する回動、ならびに外枠5の回動軸6による
伸縮アーム7に対する回動によつて検出され、こ
れら3種類の回動軸の軸心の延長はグリツパ2に
おいて一点に集中するように構成されている。ま
た、グリツパ2の位置は、伸縮アーム7の変位お
よび回動軸9,10の回動によつて検出される。 The conventional command signal generator for a manipulator is configured as described above, so that when the operator grasps the gripper 2 and rotates it in a desired direction, the gripper 2 can be configured to correspond to the position and orientation. The command value to be controlled is output to the manipulator that is the controlled object. That is, the posture of the gripper 2 is determined by the rotation of the gripper 2 within the inner frame 3 and the rotation of the outer frame 5 by the rotation axis 4 of the inner frame 3.
The gripper 2 is configured such that the extensions of the axes of these three types of rotation axes are concentrated at one point in the gripper 2. ing. Further, the position of the gripper 2 is detected by the displacement of the telescoping arm 7 and the rotation of the rotation shafts 9 and 10.
そしてこれら各部の動作によつて検出された回
動角度および伸縮変位量は、電気信号に変換され
て制御用コンピユータ(図示せず)に入力され、
所定の演算によつてマニピユレータの6種類の自
由度の指令信号を発生させている。 The rotation angle and expansion/contraction displacement detected by the operation of each of these parts are converted into electrical signals and input into a control computer (not shown).
Command signals for six different degrees of freedom of the manipulator are generated by predetermined calculations.
従来のマニピユレータの指令信号発生装置は上
述したように、指令信号をグリツパと、これに連
動する信号発生機構の回動角度と、伸縮変位量と
によつて発生させるようになされているため、上
記信号発生装置機構としては少なくとも6種類の
回転または伸縮機能を必要とするため、その構成
がきわめて複雑となり、しかも大形になるばかり
でなく、グリツパを操作すると、これに伴つてグ
リツパの姿勢も移動するため、グリツパの操作に
熟練を必要とする欠点である。
As mentioned above, the conventional command signal generation device for a manipulator generates a command signal using the gripper, the rotation angle of the signal generation mechanism interlocked with the gripper, and the amount of expansion/contraction displacement. Since the signal generator mechanism requires at least six types of rotation or extension/contraction functions, its configuration is extremely complex and large, and when the gripper is operated, the posture of the gripper also moves accordingly. Therefore, the disadvantage is that it requires skill to operate the gripper.
この発明は以上の点に鑑み、構成を簡易化で
き、小型化が図れ、位置と姿勢の操作を容易に行
うことのできるマニピユレータの指令信号発生装
置を得ることを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a command signal generation device for a manipulator that can be simplified in structure, downsized, and easily manipulated in position and orientation.
この発明に係るマニピユレータの指令信号発生
装置は、マニピユレータの操作時に操作者の手に
よつて握られるグリツパと、このグリツパの周面
における所定部位の軸方向両端にそれぞれ設けら
れ、該グリツパに加えれたX方向の正負の圧縮力
をそれぞれ検出する一対のX軸パワーセンサと、
上記グリツパの周面における上記X軸パワーセン
サとは角度を異ならせた部位の軸方向両端にそれ
ぞれ設けられ、該グリツパに加えられたY方向の
正負の圧縮力をそれぞれ検出する一対のY軸パワ
ーセンサと、上記グリツパの端面の軸心上に設け
られ、該固定グリツパに加えられたZ方向の正負
の圧縮力を検出するZ軸パワーセンサと、上記グ
リツパの端面に設けられ、該グリツパに加えれた
Z軸の正負のねじりトルクを検出するトルクセン
サとから構成したものである。
A command signal generating device for a manipulator according to the present invention is provided on a gripper that is gripped by an operator's hand when operating the manipulator, and on both axial ends of a predetermined portion on the circumferential surface of the gripper. a pair of X-axis power sensors that respectively detect positive and negative compressive forces in the X direction;
A pair of Y-axis power sensors are provided at both axial ends of the peripheral surface of the gripper at different angles from the X-axis power sensor, and detect the positive and negative compressive forces in the Y direction applied to the gripper. a Z-axis power sensor that is provided on the axis of the end surface of the gripper and detects the positive and negative compressive force in the Z direction applied to the fixed gripper; and a torque sensor that detects the positive and negative torsional torques of the Z-axis.
この発明においては、グリツパの軸方向両端の
周面のそれぞれに設けたX,Y軸パワーセンサ
と、グリツパの端面の軸心上に設けたZ軸パワー
センサとにより、グリツパに加えられるX,Y,
Z方向の正負の圧縮力が検出されてマニピユレー
タの指令信号が発生させれれる。
In this invention, X and Y axis power sensors applied to the gripper are provided on the circumferential surfaces of both axial ends of the gripper, and a Z axis power sensor is installed on the axis of the end face of the gripper. ,
Positive and negative compressive forces in the Z direction are detected and a command signal for the manipulator is generated.
また、上記各Xパワーセンサの検出出力の差
と、上記各Y軸パワーセンサの検出出力の差と、
グリツパの端面に設けたトルクセンサとにより、
X,Y,Z軸のねじりトルクが検出されてマニピ
ユレータの指令信号が発生させられる。 Further, a difference in the detection output of each of the above-mentioned X power sensors and a difference in the detection output of each of the above-mentioned Y-axis power sensors,
With the torque sensor installed on the end face of the gripper,
Torsional torques on the X, Y, and Z axes are detected and command signals for the manipulator are generated.
第1図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第
2図〜第7図はその動作説明図である。第1図に
おいて、20はほぼコ字形の固定台14に後述の
センサを介して固定されたグリツパ(以下、固定
グリツパという)、15はこの固定グリツパ20
の下端部においてこれの軸心上に設けられ、固定
グリツパに加えられた正負のねじりトルクを検出
するトルクセンサ、16a,16cは固定グリツ
パ20の上部と下部の周面に固定グリツパ軸線に
沿わせて設けられた一対のX軸パワーセンサであ
り、これらは固定グリツパ20に加えられたX方
向の正負の圧縮力をそれぞれ検出するとともに、
検出出力の差から直交するY軸のねじりトルクを
検出する。16b,16dは固定グリツパ20の
上部と下部の周面におけるX軸パワーセンサ16
a,16cとは角度を異ならせた部位に固定グリ
ツパ軸線に沿わせて設けられた一対のY軸パワー
センサであり、これらは固定グリツパ20に加え
られたY方向の正負の圧縮力をそれぞれ検出する
とともに、検出出力の差から直交するX軸のねじ
りトルクを検出する。16eは固定グリツパ20
の上端面の軸心上に設けられたZ軸パワーセンサ
であり、固定グリツパ20に加えられたZ方向の
正負の圧縮力を検出する。なお、上記座標軸X,
Y,Zは、操作者の手1に対し、図面に向つて左
方向を+X、手前方向を+Y、および上方向を+
Zとし、互いに直行している。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 7 are explanatory diagrams of its operation. In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a gripper (hereinafter referred to as fixed gripper) fixed to a substantially U-shaped fixed base 14 via a sensor to be described later, and 15 indicates this fixed gripper 20.
Torque sensors 16a and 16c are provided on the axis of the fixed gripper 20 at the lower end thereof and detect positive and negative torsional torques applied to the fixed gripper. A pair of X-axis power sensors are provided at
The torsional torque on the perpendicular Y-axis is detected from the difference in detection output. 16b and 16d are X-axis power sensors 16 on the upper and lower circumferential surfaces of the fixed gripper 20.
a and 16c are a pair of Y-axis power sensors installed along the axis of the fixed gripper at different angles, and these detect the positive and negative compressive forces in the Y direction applied to the fixed gripper 20, respectively. At the same time, the torsional torque on the orthogonal X-axis is detected from the difference in the detection outputs. 16e is a fixed gripper 20
This is a Z-axis power sensor provided on the axis of the upper end surface of the fixed gripper 20, and detects the positive and negative compressive forces in the Z direction applied to the fixed gripper 20. Note that the above coordinate axes X,
Y and Z are +X in the left direction toward the drawing, +Y in the front direction, and +Y in the upward direction with respect to the operator's hand 1.
Z, and they run directly to each other.
次に、X,Y,Z方向の圧縮力と、X,Y,Z
軸のねじりトルク検出動作について、第2〜第7
図によつて説明する。 Next, the compressive force in the X, Y, and Z directions, and the
Regarding shaft torsion torque detection operation, 2nd to 7th
This will be explained using figures.
まず、第2図は、X方向の圧縮力を検出する場
合を示し、X方向に力FXが加えられると、X軸
パワーセンサ16aと16cとに正の圧縮力が加
わり、この2つのX軸パワーセンサの出力の和の
値が固定グリツパ20に加えられた力FXに比例
し、制御用コンピユータに入力される。 First, FIG. 2 shows a case where a compressive force in the X direction is detected. When force F X is applied in the X direction, a positive compressive force is applied to the The value of the sum of the outputs of the shaft power sensors is proportional to the force F X applied to the fixed gripper 20, and is input to the control computer.
次に、第3図はY方向の圧縮力を検出する場合
を示し、Y方向に力FYが加えられると、Y軸パ
ワーセンサ16bと16dとに正の圧縮力が加わ
り、この2つのY軸パワーセンサの出力の和の値
が固定グリツパ20に加えられた力FYに比例し、
制御用コンピユータに入力される。 Next, FIG. 3 shows a case where compressive force in the Y direction is detected. When force F Y is applied in the Y direction, a positive compressive force is applied to the Y-axis power sensors 16b and 16d, and these two Y-axis The value of the sum of the outputs of the shaft power sensors is proportional to the force F Y applied to the fixed gripper 20,
Input to the control computer.
次に、第4図はZ方向の圧縮力を検出する場合
を示し、Z方向に力FZが加えられると、Z軸パ
ワーセンサ16eに正の圧縮力が加わり、このZ
軸パワーセンサの出力の値が固定グリツパ20に
加えられた力FZに比例し、制御用コンピユータ
に入力される。なお、この場合、トルクセンサ1
5に上方への引張り力が加えられるが、このトル
クセンサは引張り力や圧縮力には反応しない。 Next, FIG. 4 shows a case where a compressive force in the Z direction is detected. When a force F Z is applied in the Z direction, a positive compressive force is applied to the Z axis power sensor 16e, and this Z
The value of the output of the shaft power sensor is proportional to the force F Z applied to the fixed gripper 20 and is input to the control computer. In this case, torque sensor 1
An upward pulling force is applied to 5, but this torque sensor does not respond to tensile or compressive forces.
次に、第5図はX軸のねじりトルクを検出する
場合を示し、X軸にねじりトルクTXが加えられ
ると、Y軸パワーセンサ16dと16bとにそれ
ぞれ正負の圧縮力が加わり、この両センサの出力
の差が固定グリツパ20に加えられたねじりトル
クTXに比例し、制御用コンピユータに入力され
る。 Next, FIG. 5 shows the case of detecting the torsional torque on the X-axis. When the torsional torque T The difference in the outputs of the sensors is proportional to the torsional torque T X applied to the fixed gripper 20 and is input to the control computer.
次に、第6図はY軸のねじりトルクを検出する
場合を示し、Y軸にねじりトルクTYが加えられ
ると、X軸パワーセンサ16aと16cとにそれ
ぞれ正負の圧縮力が加わり、この両センサの出力
の差が固定グリツパ20に加えられたねじりトル
クTYに比例し、制御用コンピユータに入力され
る。 Next, FIG. 6 shows the case of detecting the torsional torque on the Y-axis. When the torsional torque T Y is applied to the Y-axis, positive and negative compressive forces are applied to the X-axis power sensors 16a and 16c, respectively. The difference in the outputs of the sensors is proportional to the torsional torque T Y applied to the fixed gripper 20 and is input to the control computer.
最後に、第7図はZ軸にねじりトルクを検出す
る場合を示し、Z軸にねじりトルクTZが加えら
れると、トルクセンサ15にねじりトルクが加え
られ、このトルクセンサ15の出力の値が固定グ
リツパ20に加えられたねじりトルクTZに比例
し、制御用コンピユータに入力される。 Finally, FIG. 7 shows a case where torsional torque is detected on the Z-axis. When torsional torque T Z is applied to the Z-axis, torsional torque is applied to the torque sensor 15, and the value of the output of this torque sensor 15 is It is proportional to the torsional torque T Z applied to the fixed gripper 20 and is input to the control computer.
なお、上述した一実施例においては、Z軸のね
じりトルクの検出にトルクセンサ15を使用した
場合について述べたが、パワーセンサ16a〜1
6eと同じパワーセンサを2個使用して、これら
の出力の和または差によつてねじりトルクを検出
しても同様の効果が得られ、このように2個のパ
ワーセンサをZ軸のねじりトルクを検出するトル
クセンサとしたものもこの発明の請求範囲に含ま
れることは言うまでもない。 In the above-described embodiment, a case was described in which the torque sensor 15 was used to detect the torsional torque of the Z-axis, but the power sensors 16a to 1
The same effect can be obtained by using two power sensors same as 6e and detecting the torsional torque by the sum or difference of these outputs. It goes without saying that a torque sensor that detects the above is also included within the scope of the present invention.
以上述べたように、この発明によれば、マニピ
ユレータの操作時に操作者の手によつて握られる
グリツパと、このグリツパの周面における所定部
位の軸方向両端にそれぞれ設けられ、該グリツパ
に加えられたX方向の正負の圧縮力をそれぞれ検
出する一対のX軸パワーセンサと、上記グリツパ
の周面における上記X軸パワーセンサとは角度を
異ならせた部位の軸方向両端にそれぞれ設けら
れ、該グリツパに加えられたY方向の正負の圧縮
力をそれぞれ検出する一対のY軸パワーセンサ
と、上記グリツパの端面の軸心上に設けられ、該
固定グリツパに加えられたZ方向の正負の圧縮力
を検出するZ軸パワーセンサと、上記グリツパの
端面に設けられ、該グリツパに加えられたZ軸の
正負のねじりトルクを検出するトルクセンサとか
ら構成したので、構成が簡単でしかも小形に製作
できるばかりでなく、X,Y,Z軸の正負の圧縮
力(位置)と、X,Y,Z軸のねじりトルク(姿
勢)を独立して指令することができ、位置と姿勢
の操作を容易に行うことができるという優れた効
果がある。
As described above, according to the present invention, there is a gripper that is gripped by the operator's hand when operating the manipulator, and a gripper that is provided at both axial ends of a predetermined portion on the circumferential surface of the gripper, and that is applied to the gripper. A pair of X-axis power sensors for detecting positive and negative compressive forces in the X-direction, respectively, and the X-axis power sensors on the circumferential surface of the gripper are respectively provided at both ends in the axial direction at different angles. a pair of Y-axis power sensors each detecting the positive and negative compressive forces in the Y direction applied to the fixed gripper; It consists of a Z-axis power sensor that detects the Z-axis power sensor, and a torque sensor that is installed on the end face of the gripper and detects the positive and negative torsional torque of the Z-axis applied to the gripper, so the configuration is simple and can be manufactured in a small size. Instead, the positive and negative compressive forces (position) on the X, Y, and Z axes and the torsional torque (posture) on the X, Y, and Z axes can be independently commanded, making position and posture operations easy. It has the excellent effect of being able to
第1図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第
2図〜第7図はこの発明にかかるマニピユレータ
の指令信号発生装置の動作説明図、第8図は従来
のマニピユレータの指令信号発生装置を示す側面
図である。
図において、1は操作者の手、14は固定台、
15はトルクセンサ、16a,16cはX軸パワ
ーセンサ、16b,16dはY軸パワーセンサ、
16eはZ軸パワーセンサ、20はグリツパであ
る。なお、図中同一符号は同一または相当部分を
示す。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 7 are explanatory diagrams of the operation of a command signal generator for a manipulator according to the present invention, and FIG. 8 is a conventional command signal generator for a manipulator. FIG. In the figure, 1 is the operator's hand, 14 is a fixed stand,
15 is a torque sensor, 16a and 16c are X-axis power sensors, 16b and 16d are Y-axis power sensors,
16e is a Z-axis power sensor, and 20 is a gripper. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
て握られるグリツパと、 このグリツパの周面における所定部位の軸方向
両端にそれぞれ設けられ、該グリツパに加えられ
たX方向の正負の圧縮力をそれぞれ検出する一対
のX軸パワーセンサと、 上記グリツパの周面における上記X軸パワーセ
ンサとは角度を異ならせた部位の軸方向両端にそ
れぞれ設けられ、該グリツパに加えられたY方向
の正負の圧縮力をそれぞれ検出する一対のY軸パ
ワーセンサと、 上記グリツパの端面の軸心上に設けられ、該固
定グリツパに加えられたZ方向の正負の圧縮力を
検出するZ軸パワーセンサと、 上記グリツパに設けられ、該グリツパに加えら
れたZ軸の正負のねじりトルクを検出するトルク
センサとから構成されて成るマニピユレータの指
令信号発生装置。[Claims] 1. A gripper that is gripped by an operator's hand when operating a manipulator; and 1. A gripper that is provided at both axial ends of a predetermined portion on the circumferential surface of the gripper to detect positive and negative forces applied to the gripper in the X direction. A pair of X-axis power sensors each detecting the compressive force of a pair of Y-axis power sensors that respectively detect positive and negative compressive forces in the directions; and a Z-axis power sensor that is provided on the axis of the end face of the gripper and detects the positive and negative compressive forces in the Z direction applied to the fixed gripper. A command signal generation device for a manipulator, comprising: a sensor; and a torque sensor provided on the gripper to detect positive and negative torsional torques of the Z-axis applied to the gripper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14818885A JPS629884A (en) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | Command signal generator for manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14818885A JPS629884A (en) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | Command signal generator for manipulator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS629884A JPS629884A (en) | 1987-01-17 |
JPH0429514B2 true JPH0429514B2 (en) | 1992-05-19 |
Family
ID=15447211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14818885A Granted JPS629884A (en) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | Command signal generator for manipulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS629884A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2761726B2 (en) * | 1988-03-11 | 1998-06-04 | 旭光学工業株式会社 | Endoscope eyepiece |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5112560A (en) * | 1974-07-22 | 1976-01-31 | Kobe Steel Ltd | Kogyoyorobotsutono shudosojuyosojukansochi |
-
1985
- 1985-07-08 JP JP14818885A patent/JPS629884A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS629884A (en) | 1987-01-17 |
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