JP2799952B2 - マニピュレータの安全操作システム - Google Patents
マニピュレータの安全操作システムInfo
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- JP2799952B2 JP2799952B2 JP6080721A JP8072194A JP2799952B2 JP 2799952 B2 JP2799952 B2 JP 2799952B2 JP 6080721 A JP6080721 A JP 6080721A JP 8072194 A JP8072194 A JP 8072194A JP 2799952 B2 JP2799952 B2 JP 2799952B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットに係
り、特に産業用ロボットの動作中に、産業用ロボットの
動作領域に作業者が誤って入ってしまった場合に産業用
ロボットの不意な作動があっても危険性を生じさせるこ
とのないマニピュレータの安全操作システムに関する。
り、特に産業用ロボットの動作中に、産業用ロボットの
動作領域に作業者が誤って入ってしまった場合に産業用
ロボットの不意な作動があっても危険性を生じさせるこ
とのないマニピュレータの安全操作システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、産業用ロボットは三次元空間で
多様な動作を行うことができる機能を有し、主として生
産活動における物体の任意の移動を司どるものである。
そして、現状では、人間の上肢（腕や手）の動作機能に
類似した自由度の高い動作機能を有するか、または感覚
機能および認識機能によって自律的に行動できるもので
ある。この産業用ロボットは、腕を動かすに何の障害も
なく、正常に作業を遂行できる作業空間である作業域を
有しているが、一般機械と異なり、その腕の行動範囲は
広く、運動には高速性および運動経路、停止位置の精度
が要求される反面、産業用ロボットの腕を含むシステム
全体は剛性が大きいため、ロボットの動きに対する安全
対策が必要となる。
多様な動作を行うことができる機能を有し、主として生
産活動における物体の任意の移動を司どるものである。
そして、現状では、人間の上肢（腕や手）の動作機能に
類似した自由度の高い動作機能を有するか、または感覚
機能および認識機能によって自律的に行動できるもので
ある。この産業用ロボットは、腕を動かすに何の障害も
なく、正常に作業を遂行できる作業空間である作業域を
有しているが、一般機械と異なり、その腕の行動範囲は
広く、運動には高速性および運動経路、停止位置の精度
が要求される反面、産業用ロボットの腕を含むシステム
全体は剛性が大きいため、ロボットの動きに対する安全
対策が必要となる。
【０００３】産業用ロボットを設置し利用する場合、産
業用ロボットの動作領域内に作業者が立ち入って作業を
する場合においては、ロボットの不意の作動による危険
や、オペレータの誤動作による危険が指摘されている。
このため、一般に産業用ロボットが動作中には、その産
業用ロボットの動作領域に作業者が立ち入ることは労働
安全衛生規則により厳しく制限されており、万一、その
動作領域に立入った場合でも、ロボットの不意の作動
や、オペレータの誤動作が生じても作業者に危害が加わ
らないように多くの安全措置を講じることが産業用ロボ
ットを接地し利用する側に義務付けられている。したが
って、安全措置が採られていない状態で、産業用ロボッ
トの動作中にその動作領域内で作業を行うことは、わが
国においてはないと思われる。しかし、宇宙空間におい
ては、例えば米国ＮＡＳＡのスペースシャトルのマニピ
ュレータの動作領域内で宇宙飛行士が人工衛星の回収作
業をマニピュレータと協調して行っている等実際に行わ
れている。
業用ロボットの動作領域内に作業者が立ち入って作業を
する場合においては、ロボットの不意の作動による危険
や、オペレータの誤動作による危険が指摘されている。
このため、一般に産業用ロボットが動作中には、その産
業用ロボットの動作領域に作業者が立ち入ることは労働
安全衛生規則により厳しく制限されており、万一、その
動作領域に立入った場合でも、ロボットの不意の作動
や、オペレータの誤動作が生じても作業者に危害が加わ
らないように多くの安全措置を講じることが産業用ロボ
ットを接地し利用する側に義務付けられている。したが
って、安全措置が採られていない状態で、産業用ロボッ
トの動作中にその動作領域内で作業を行うことは、わが
国においてはないと思われる。しかし、宇宙空間におい
ては、例えば米国ＮＡＳＡのスペースシャトルのマニピ
ュレータの動作領域内で宇宙飛行士が人工衛星の回収作
業をマニピュレータと協調して行っている等実際に行わ
れている。
【０００４】このように宇宙空間においては、宇宙飛行
士がマニピュレータの動作領域内で作業をしても、宇宙
空間は無重力であるため１０ｔを越える重さの荷物を移
動させる場合でもマニピュレータの各関節の原動機は６
０Ｗ以下の出力のもので十分である。このように宇宙空
間においては、荷物を移動させるのに使用する動作原動
機が小さいため、マニピュレータが不意に作動してもそ
の加速度が小さく、不意に作動による危険がないとされ
ている。また、無重力状態を保つ産業用ロボットの従来
技術として特公昭５９−３５１号がある。これは、無重
力状態を保つための上下動機構の駆動用サーボアクチュ
エータが空気圧で駆動され、かつ位置決め制度を高める
ため、サーボアクチュエータのピストンを別の駆動モー
タにより制御する機構になっている。
士がマニピュレータの動作領域内で作業をしても、宇宙
空間は無重力であるため１０ｔを越える重さの荷物を移
動させる場合でもマニピュレータの各関節の原動機は６
０Ｗ以下の出力のもので十分である。このように宇宙空
間においては、荷物を移動させるのに使用する動作原動
機が小さいため、マニピュレータが不意に作動してもそ
の加速度が小さく、不意に作動による危険がないとされ
ている。また、無重力状態を保つ産業用ロボットの従来
技術として特公昭５９−３５１号がある。これは、無重
力状態を保つための上下動機構の駆動用サーボアクチュ
エータが空気圧で駆動され、かつ位置決め制度を高める
ため、サーボアクチュエータのピストンを別の駆動モー
タにより制御する機構になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、地上において
は、宇宙と異なり産業用ロボット及びその移載物の重力
は無重力状態でないため、産業用ロボットには、それぞ
れの動作点で、その位置や姿勢を保持するためだけでも
大きな出力の原動機が必要になってくる。このため、産
業用ロボットがその移載物を持たず動作する場合や産業
用ロボットの自重がその動作を助ける方向に動くときに
は、誤動作によって、その原動機が強大な力を出す恐れ
があり、産業用ロボットの動作領域内に立ち入って作業
している作業者に危険を及ぼすことがあるという問題点
を有している。また、先の従来の産業用ロボット（特公
昭５９−３５１号）の場合には、その出力が通常の産業
用ロボットの出力とほぼ同等のものとなり、安全なロボ
ットにはなり得ないという問題点を有している。さら
に、従来の産業用ロボットにあっては、前後動機構が、
上下動機構と同じ構造であるが、その駆動用サーボアク
チュエータは前後のバランスを保つ機能をもたず、別の
垂直方向のバランス機構により行われており、この方法
では前後バランスは不完全となるという問題点を有して
いる。
は、宇宙と異なり産業用ロボット及びその移載物の重力
は無重力状態でないため、産業用ロボットには、それぞ
れの動作点で、その位置や姿勢を保持するためだけでも
大きな出力の原動機が必要になってくる。このため、産
業用ロボットがその移載物を持たず動作する場合や産業
用ロボットの自重がその動作を助ける方向に動くときに
は、誤動作によって、その原動機が強大な力を出す恐れ
があり、産業用ロボットの動作領域内に立ち入って作業
している作業者に危険を及ぼすことがあるという問題点
を有している。また、先の従来の産業用ロボット（特公
昭５９−３５１号）の場合には、その出力が通常の産業
用ロボットの出力とほぼ同等のものとなり、安全なロボ
ットにはなり得ないという問題点を有している。さら
に、従来の産業用ロボットにあっては、前後動機構が、
上下動機構と同じ構造であるが、その駆動用サーボアク
チュエータは前後のバランスを保つ機能をもたず、別の
垂直方向のバランス機構により行われており、この方法
では前後バランスは不完全となるという問題点を有して
いる。
【０００６】本発明の目的は、産業用ロボットの自重や
移載物の重量を産業用ロボットが作動するための動力で
保持するのではなく別の手段で保持しておき、産業用ロ
ボットが作動するためにの動力を得る原動機を最小の出
力にしたバランス装置により産業用ロボット自身の重量
や移載物の重量を無重力化して、産業用ロボット動作中
に産業用ロボットの動作領域に作業者が入って作業した
場合でもロボットの不意の作動やオペレータの誤動作が
あっても作業者に対する危険を回避しようとするもので
ある。
移載物の重量を産業用ロボットが作動するための動力で
保持するのではなく別の手段で保持しておき、産業用ロ
ボットが作動するためにの動力を得る原動機を最小の出
力にしたバランス装置により産業用ロボット自身の重量
や移載物の重量を無重力化して、産業用ロボット動作中
に産業用ロボットの動作領域に作業者が入って作業した
場合でもロボットの不意の作動やオペレータの誤動作が
あっても作業者に対する危険を回避しようとするもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマニピュレータの安全操作システムにおい
ては、先端に荷重を吊り下げる第１アームと，該第１ア
ームの末端にその一端が回動自在に軸支される第２アー
ムと，前記第１アームにその一端が回動自在に軸支され
前記第２アームに平行になるように配置される第１平行
リンクと，前記第１平行リンクの末端に回動自在に軸支
され他端が前記第２アームの適宜箇所に回動自在に軸支
され前記第１アームと平行になるように配置される第２
平行リンクと，前記第１平行リンクと前記第２平行リン
クに懸架され前記荷重の前後方向のバランスを制御する
前後シリンダと，前記第２アームの末端に取り付けられ
該第２アームの末端を上下動させる上下用シリンダと，
前記第２アームを前後に傾ける第１の電動サーボモータ
と，前記第２アームに対して前記荷重を上下に移動させ
る第２の電動サーボモータと，前記第１アームを旋回す
る駆動機構とを備え，アーム機構の自重及び前記荷重の
重量を、前記第１アームの先端ａと、第１アームと第２
アームとの軸支点ｃと、第２アームの末端の移動支点Ｂ
とによって形成される△ａｃＢと、第１平行リンクの末
端と第２平行リンクの一端が連結軸支される移動軸支点
Ａと、第２平行リンクと第２アームとの軸支点ｂと、第
２アームの末端の移動支点Ｂとによって形成される△Ａ
ｂＢとが常に相似三角形を形成するように前記前後シリ
ンダと上下用シリンダとによってバランスせしめ前記荷
重が任意の位置に停留するようにすると共に、前記荷重
の上下・前後・旋回を前記第１の電動サーボモータと、
前記第２の電動サーボモータと、前記駆動機構によって
行うようにしたものである。
に、本発明のマニピュレータの安全操作システムにおい
ては、先端に荷重を吊り下げる第１アームと，該第１ア
ームの末端にその一端が回動自在に軸支される第２アー
ムと，前記第１アームにその一端が回動自在に軸支され
前記第２アームに平行になるように配置される第１平行
リンクと，前記第１平行リンクの末端に回動自在に軸支
され他端が前記第２アームの適宜箇所に回動自在に軸支
され前記第１アームと平行になるように配置される第２
平行リンクと，前記第１平行リンクと前記第２平行リン
クに懸架され前記荷重の前後方向のバランスを制御する
前後シリンダと，前記第２アームの末端に取り付けられ
該第２アームの末端を上下動させる上下用シリンダと，
前記第２アームを前後に傾ける第１の電動サーボモータ
と，前記第２アームに対して前記荷重を上下に移動させ
る第２の電動サーボモータと，前記第１アームを旋回す
る駆動機構とを備え，アーム機構の自重及び前記荷重の
重量を、前記第１アームの先端ａと、第１アームと第２
アームとの軸支点ｃと、第２アームの末端の移動支点Ｂ
とによって形成される△ａｃＢと、第１平行リンクの末
端と第２平行リンクの一端が連結軸支される移動軸支点
Ａと、第２平行リンクと第２アームとの軸支点ｂと、第
２アームの末端の移動支点Ｂとによって形成される△Ａ
ｂＢとが常に相似三角形を形成するように前記前後シリ
ンダと上下用シリンダとによってバランスせしめ前記荷
重が任意の位置に停留するようにすると共に、前記荷重
の上下・前後・旋回を前記第１の電動サーボモータと、
前記第２の電動サーボモータと、前記駆動機構によって
行うようにしたものである。
【０００８】
【作用】荷重を把持して三次元空間を移動するマニピュ
レータにおいて、上記荷重と上記マニピュレータの重力
とを検出して力制御する２軸以上の保持装置と独立した
位置制御装置により上記保持装置と独立した２つ以上の
駆動装置を制御するようにしてあるため、産業用ロボッ
トの自重や移載物の重量は作動するために動力で保持す
ることなく別の手段で保持し、作動のために原動機を最
小の出力にして、産業用ロボット動作中に産業用ロボッ
トの動作領域に作業者が入っても産業用ロボット自身の
重量や移動物の重量をバランスすることにより無重力化
して、作業者に対する危険を回避する。
レータにおいて、上記荷重と上記マニピュレータの重力
とを検出して力制御する２軸以上の保持装置と独立した
位置制御装置により上記保持装置と独立した２つ以上の
駆動装置を制御するようにしてあるため、産業用ロボッ
トの自重や移載物の重量は作動するために動力で保持す
ることなく別の手段で保持し、作動のために原動機を最
小の出力にして、産業用ロボット動作中に産業用ロボッ
トの動作領域に作業者が入っても産業用ロボット自身の
重量や移動物の重量をバランスすることにより無重力化
して、作業者に対する危険を回避する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１には、本発明に係るマニピュレータの安全操作システ
ムの一実施例が示されている。
１には、本発明に係るマニピュレータの安全操作システ
ムの一実施例が示されている。
【００１０】図において、１はアーム機構で荷重３を任
意の位置に停止して保持し、自由に任意の場所に移動で
きるものである。２はアーム支持部で、アーム機構１を
旋回軸によって回動自在に支持している。３は荷重、４
は上下用シリンダで、アーム機構１を上下動させるもの
である。５は第１アーム、６は第２アームである。この
第１アーム５は、先端に荷重３が吊り下げられ、末端が
第２アーム６の一端に軸支されており、アーム機構１の
一部を構成している。また、第２アーム６は、末端が上
下用シリンダ４のシリンダロッドに回動自在に軸支され
ており、この上下用シリンダ４によって上下にアーム支
持部２に形成されるスリット内を摺動するようになって
いる。７は第１平行リンクであり、この第１平行リンク
７は、その一端が第２アーム６の適宜箇所に回動自在に
軸支されており、末端は第２平行リンク１３の一端に回
動自在に軸支されている。そして、この第１平行リンク
７は、第２アーム６と常に平行に保つように配置されて
いる。８はアーム機構１の前後方向のバランスを取るた
めに第１平行リンク７と第２平行リンク１３とに懸架さ
れた前後シリンダである。９は上下用シリンダ４の圧力
を制御するパイロット式減圧弁であり、１０は前後シリ
ンダ８の圧力を制御するパイロット式減圧弁である。
意の位置に停止して保持し、自由に任意の場所に移動で
きるものである。２はアーム支持部で、アーム機構１を
旋回軸によって回動自在に支持している。３は荷重、４
は上下用シリンダで、アーム機構１を上下動させるもの
である。５は第１アーム、６は第２アームである。この
第１アーム５は、先端に荷重３が吊り下げられ、末端が
第２アーム６の一端に軸支されており、アーム機構１の
一部を構成している。また、第２アーム６は、末端が上
下用シリンダ４のシリンダロッドに回動自在に軸支され
ており、この上下用シリンダ４によって上下にアーム支
持部２に形成されるスリット内を摺動するようになって
いる。７は第１平行リンクであり、この第１平行リンク
７は、その一端が第２アーム６の適宜箇所に回動自在に
軸支されており、末端は第２平行リンク１３の一端に回
動自在に軸支されている。そして、この第１平行リンク
７は、第２アーム６と常に平行に保つように配置されて
いる。８はアーム機構１の前後方向のバランスを取るた
めに第１平行リンク７と第２平行リンク１３とに懸架さ
れた前後シリンダである。９は上下用シリンダ４の圧力
を制御するパイロット式減圧弁であり、１０は前後シリ
ンダ８の圧力を制御するパイロット式減圧弁である。
【００１１】上下用シリンダ４は、荷重３の重量を線分
ａＢ（例えば、３）と線分ＡＢ（例えば、１）との比に
比例した重量（荷重３の１／３）を、支えるのに等しい
力を出力して荷重３を任意の位置で保持されるようにバ
ランスさせる機能を有している。パイロット式減圧弁９
は、第１アーム５の先端に吊り下げられた荷重３を任意
の位置に保持させるため必要な上下用シリンダ４の出力
を上下用シリンダ４のシリンダ内の圧力に換算して検出
し、上下用シリンダ４内の圧力を制御している。
ａＢ（例えば、３）と線分ＡＢ（例えば、１）との比に
比例した重量（荷重３の１／３）を、支えるのに等しい
力を出力して荷重３を任意の位置で保持されるようにバ
ランスさせる機能を有している。パイロット式減圧弁９
は、第１アーム５の先端に吊り下げられた荷重３を任意
の位置に保持させるため必要な上下用シリンダ４の出力
を上下用シリンダ４のシリンダ内の圧力に換算して検出
し、上下用シリンダ４内の圧力を制御している。
【００１２】前後シリンダ８は、第２平行リンク１３に
取り付けられており、この前後シリンダ８のシリンダロ
ッドが第１平行リンク７に取り付けられている。そし
て、この前後シリンダ８は、アーム機構１が前後方向力
に移動しようとする力に反発する力を出力してアーム機
構１が任意の位置に保持されるようにバランスしてお
り、パイロット式減圧弁１０は、この前後シリンダ８の
シリンダ内の圧力をパイロット圧力としてアーム機構１
が前後方向へ流れるのを防止する制御を行っている。
取り付けられており、この前後シリンダ８のシリンダロ
ッドが第１平行リンク７に取り付けられている。そし
て、この前後シリンダ８は、アーム機構１が前後方向力
に移動しようとする力に反発する力を出力してアーム機
構１が任意の位置に保持されるようにバランスしてお
り、パイロット式減圧弁１０は、この前後シリンダ８の
シリンダ内の圧力をパイロット圧力としてアーム機構１
が前後方向へ流れるのを防止する制御を行っている。
【００１３】１１は第１の電動サーボモータであり、第
２アーム６を前後に傾けるためのものである。１２は第
２の電動サーボモータであり、第２アーム６に対して荷
重３を上下に移動させるためのものである。１３はアー
ム機構１を構成する第２平行リンクで、一端が前記第１
平行リンク７の末端に回動自在に軸支されている。この
第２平行リンク１３の端末は、第２アーム６の適宜箇所
に回動自在に軸支されており、この第２平行リンク１３
の端末は、第２平行リンク１３が第１アーム５と平行に
なる第２アーム６の適宜箇所に回動自在に軸支されてい
る。また、第２平行リンク１３の長さは、第１平行リン
ク７が第２アーム６と平行になるような長さである。
２アーム６を前後に傾けるためのものである。１２は第
２の電動サーボモータであり、第２アーム６に対して荷
重３を上下に移動させるためのものである。１３はアー
ム機構１を構成する第２平行リンクで、一端が前記第１
平行リンク７の末端に回動自在に軸支されている。この
第２平行リンク１３の端末は、第２アーム６の適宜箇所
に回動自在に軸支されており、この第２平行リンク１３
の端末は、第２平行リンク１３が第１アーム５と平行に
なる第２アーム６の適宜箇所に回動自在に軸支されてい
る。また、第２平行リンク１３の長さは、第１平行リン
ク７が第２アーム６と平行になるような長さである。
【００１４】アーム機構１は、第１アーム５と、第２ア
ーム６と、第１平行リンク７と、第２平行リンク１３と
によって平行四辺形リンクが構成されている。Ａは、移
動軸支点で、アーム機構１を支持して前後に移動するも
のである。また、Ｂは、第２アーム６の先端の移動支点
で、荷重３を支持して上下に摺動するものである。さら
に、ｂは、第２平行リンク１３が第２アーム６に回動自
在に軸支される軸支点で、第２平行リンク１３が第１ア
ーム５と平行にかる位置に設けられている。そして、第
１アーム５の先端ａと、第１平行リンク７の末端と第２
平行リンク１３の一端が連結軸支される移動軸支点Ａ
と、第２アーム６の末端の移動支点Ｂは、荷重３の位置
に拘らず常に一直線上にくるように構成されている。ま
た、第１アーム５の先端ａと、第１アーム５と第２アー
ム６との軸支点ｃと、第２アーム６の末端の移動支点Ｂ
とによって形成される△ａｃＢと、第１平行リンク７の
末端と第２平行リンク１３の一端が連結軸支される移動
軸支点Ａと、第２平行リンク１３と第２アーム６との軸
支点ｂと、第２アーム６の末端の移動支点Ｂとによって
形成される△ＡｂＢとは常に相似三角形を形成してい
る。
ーム６と、第１平行リンク７と、第２平行リンク１３と
によって平行四辺形リンクが構成されている。Ａは、移
動軸支点で、アーム機構１を支持して前後に移動するも
のである。また、Ｂは、第２アーム６の先端の移動支点
で、荷重３を支持して上下に摺動するものである。さら
に、ｂは、第２平行リンク１３が第２アーム６に回動自
在に軸支される軸支点で、第２平行リンク１３が第１ア
ーム５と平行にかる位置に設けられている。そして、第
１アーム５の先端ａと、第１平行リンク７の末端と第２
平行リンク１３の一端が連結軸支される移動軸支点Ａ
と、第２アーム６の末端の移動支点Ｂは、荷重３の位置
に拘らず常に一直線上にくるように構成されている。ま
た、第１アーム５の先端ａと、第１アーム５と第２アー
ム６との軸支点ｃと、第２アーム６の末端の移動支点Ｂ
とによって形成される△ａｃＢと、第１平行リンク７の
末端と第２平行リンク１３の一端が連結軸支される移動
軸支点Ａと、第２平行リンク１３と第２アーム６との軸
支点ｂと、第２アーム６の末端の移動支点Ｂとによって
形成される△ＡｂＢとは常に相似三角形を形成してい
る。
【００１５】１４は空圧源で、パイロット式減圧弁９、
１０にその動力を供給する。１５は制御装置で、第１、
第２の電動サーボモータ１１、１２を制御するものであ
る。１６は制御装置１５の制御回路で、計算機１７、テ
ィーチング装置１８、電源１９がそれぞれ接続されてい
る。２０、２１、２２はそれぞれサーボ増幅器で、サー
ボ増幅器２０は第１の電動サーボモータ１１を、サーボ
増幅器２１は第２の電動サーボモータ１２を、サーボ増
幅器２２はアーム支持部２に内臓された旋回用の駆動機
構をそれぞれ駆動するためのものである。２３、２４、
２５はそれぞれフィードバック回路で、フィードバック
回路２３は一端が第１の電動サーボモータ１１に他端が
位置検出器に接続されており、フィードバック回路２４
は一端が第２の電動サーボモータ１２に他端が位置検出
器に接続されており、フィードバック回路２５は一端が
アーム支持部２に他端が位置検出器に接続されており、
それぞれその位置の検出が行われる。
１０にその動力を供給する。１５は制御装置で、第１、
第２の電動サーボモータ１１、１２を制御するものであ
る。１６は制御装置１５の制御回路で、計算機１７、テ
ィーチング装置１８、電源１９がそれぞれ接続されてい
る。２０、２１、２２はそれぞれサーボ増幅器で、サー
ボ増幅器２０は第１の電動サーボモータ１１を、サーボ
増幅器２１は第２の電動サーボモータ１２を、サーボ増
幅器２２はアーム支持部２に内臓された旋回用の駆動機
構をそれぞれ駆動するためのものである。２３、２４、
２５はそれぞれフィードバック回路で、フィードバック
回路２３は一端が第１の電動サーボモータ１１に他端が
位置検出器に接続されており、フィードバック回路２４
は一端が第２の電動サーボモータ１２に他端が位置検出
器に接続されており、フィードバック回路２５は一端が
アーム支持部２に他端が位置検出器に接続されており、
それぞれその位置の検出が行われる。
【００１６】次に本実施例の動作について説明する。
【００１７】まず、空圧源１４を投入すると、上下用シ
リンダ４が荷重３に比例した力を出してその位置でバラ
ンスする。続いて前後シリンダ８が与えられた位置でバ
ランスする。もし、作業者がアーム機構１をもって先端
を動かすと荷重３の重量を感ずることなく移動させるこ
とができる。次に制御装置１５の電源１９を投入しティ
ーチング装置１８によって第１、第２の電動サーボモー
タ１１、１２等に動作指令を与えると、与えられた指令
に応じてアーム機構１は上下、前後、旋回の動作を行
う。
リンダ４が荷重３に比例した力を出してその位置でバラ
ンスする。続いて前後シリンダ８が与えられた位置でバ
ランスする。もし、作業者がアーム機構１をもって先端
を動かすと荷重３の重量を感ずることなく移動させるこ
とができる。次に制御装置１５の電源１９を投入しティ
ーチング装置１８によって第１、第２の電動サーボモー
タ１１、１２等に動作指令を与えると、与えられた指令
に応じてアーム機構１は上下、前後、旋回の動作を行
う。
【００１８】上記指令に基づいて移動した位置でティー
チング指令を与えると、その位置は位置検出器につなが
れたフィードバック回路２３、２４、２５を介して制御
回路１６に入力され計算機１７の記憶装置に記憶され
る。このようにして記憶されたアーム機構１の動作手順
及び位置は一連のプログラムとなる。このようなプログ
ラムを再生することにより、アーム機構１は自動的に動
作される。したがって、本実施例によれば、アーム機構
１は上下用シリンダ４及び前後シリンダ８によって完全
にバランスされた後で上下用シリンダ４及び前後シリン
ダ８と異なる３つの駆動装置（第１の電動サーボモータ
１１、第２の電動サーボモータ１２、アーム支持部２内
臓の駆動機構）によってアーム機構１の先端を三次元空
間に移動させることができる。
チング指令を与えると、その位置は位置検出器につなが
れたフィードバック回路２３、２４、２５を介して制御
回路１６に入力され計算機１７の記憶装置に記憶され
る。このようにして記憶されたアーム機構１の動作手順
及び位置は一連のプログラムとなる。このようなプログ
ラムを再生することにより、アーム機構１は自動的に動
作される。したがって、本実施例によれば、アーム機構
１は上下用シリンダ４及び前後シリンダ８によって完全
にバランスされた後で上下用シリンダ４及び前後シリン
ダ８と異なる３つの駆動装置（第１の電動サーボモータ
１１、第２の電動サーボモータ１２、アーム支持部２内
臓の駆動機構）によってアーム機構１の先端を三次元空
間に移動させることができる。
【００１９】また、図１における駆動装置は、アーム機
構１を完全にバランスさせた後で駆動させるよう構成さ
せてあるので、荷重３の自重やアーム機構１の自重を保
持する必要がなく、ちょうど宇宙におけるスペースシャ
トルのマニピュレータのように小さな動力で移動させる
ことができる。さらに、３つの駆動装置がいずれもスペ
ースシャトルのマニピュレータのように６０Ｗ程度であ
れば人と接触しても危険ではなく、また、動力が小さい
ため、人が予想できないような急激な変化をすることも
ない。
構１を完全にバランスさせた後で駆動させるよう構成さ
せてあるので、荷重３の自重やアーム機構１の自重を保
持する必要がなく、ちょうど宇宙におけるスペースシャ
トルのマニピュレータのように小さな動力で移動させる
ことができる。さらに、３つの駆動装置がいずれもスペ
ースシャトルのマニピュレータのように６０Ｗ程度であ
れば人と接触しても危険ではなく、また、動力が小さい
ため、人が予想できないような急激な変化をすることも
ない。
【００２０】またさらに、上下用シリンダ４、さらに３
つの駆動装置群のそれぞれの力制御及び位置制御は独立
した制御装置となっているため、３つの独立した制御装
置のうち少なくとも２つが同時に誤動作をしない限り、
人が予想できないような複雑な動作をしかも急激に行う
ことはない。このようにして本発明ではアーム機構１の
動作領域内に人が入っても安全性を確保することができ
る。また、このような安全性の確保によって労働者がア
ーム機構１と協調して作業ができ、労働者の臨機応変の
作業とアーム機構１の力持ちとしての能力を合せ持つチ
ームとして効果を上げることができる。
つの駆動装置群のそれぞれの力制御及び位置制御は独立
した制御装置となっているため、３つの独立した制御装
置のうち少なくとも２つが同時に誤動作をしない限り、
人が予想できないような複雑な動作をしかも急激に行う
ことはない。このようにして本発明ではアーム機構１の
動作領域内に人が入っても安全性を確保することができ
る。また、このような安全性の確保によって労働者がア
ーム機構１と協調して作業ができ、労働者の臨機応変の
作業とアーム機構１の力持ちとしての能力を合せ持つチ
ームとして効果を上げることができる。
【００２１】さらに、一時的な身体障害の機能回復のた
め、患者の体重の９０％〜３０％をアーム機構１に保持
してもらい、しかもプログラム通りに移動させることに
より歩行訓練を一人で行うこともできる。またさらに、
災害地における人命救助活動、警備のための人との接
触、サービス業等、人間と共存して動作する各種ロボッ
トとして効果を発揮することができる。
め、患者の体重の９０％〜３０％をアーム機構１に保持
してもらい、しかもプログラム通りに移動させることに
より歩行訓練を一人で行うこともできる。またさらに、
災害地における人命救助活動、警備のための人との接
触、サービス業等、人間と共存して動作する各種ロボッ
トとして効果を発揮することができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、荷重を把持して三次元
空間を移動するマニピュレータにおいて、上記荷重と上
記マニピュレータの重力とを検出して力制御する２軸以
上の保持装置と独立した位置制御装置により上記保持装
置と独立した２つ以上の駆動装置を制御するようにして
あるため、産業用ロボットの自重や移載物の重量は作動
するために動力（前後シリンダと上下用シリンダ）で保
持することなく別の手段（第１の電動サーボモータと第
２の電動サーボモータと駆動機構）で保持し、作動のた
めに原動機を最小の出力にして、産業用ロボット動作中
に産業用ロボットの動作領域に作業者が入って産業用ロ
ボット自身の重量や移動物の重量をバランスすることに
より無重力化して、作業者に対する危険を回避すること
ができる。
空間を移動するマニピュレータにおいて、上記荷重と上
記マニピュレータの重力とを検出して力制御する２軸以
上の保持装置と独立した位置制御装置により上記保持装
置と独立した２つ以上の駆動装置を制御するようにして
あるため、産業用ロボットの自重や移載物の重量は作動
するために動力（前後シリンダと上下用シリンダ）で保
持することなく別の手段（第１の電動サーボモータと第
２の電動サーボモータと駆動機構）で保持し、作動のた
めに原動機を最小の出力にして、産業用ロボット動作中
に産業用ロボットの動作領域に作業者が入って産業用ロ
ボット自身の重量や移動物の重量をバランスすることに
より無重力化して、作業者に対する危険を回避すること
ができる。
【図１】本発明に係るマニピュレータの安全操作システ
ムの実施例を示すシステム構成図である。
ムの実施例を示すシステム構成図である。
１………………………………………………………アーム
機構 ２………………………………………………………アーム
支持部 ３………………………………………………………荷重 ４………………………………………………………上下用
シリンダ ５………………………………………………………第１ア
ーム ６………………………………………………………第２ア
ーム ７………………………………………………………第１平
行リンク ８………………………………………………………前後シ
リンダ ９，１０………………………………………………パイロ
ット減圧弁 １１……………………………………………………第１の
電動サーボモータ １１……………………………………………………第２の
電動サーボモータ １３……………………………………………………第２平
行リンク １４……………………………………………………空圧源 １５……………………………………………………制御装
置 １６……………………………………………………制御回
路 １７……………………………………………………計算機 １８……………………………………………………ティー
チング装置 １９……………………………………………………電源 ２０，２１，２２……………………………………サーボ
増幅器 ２３，２４，２５……………………………………フィー
ドバック回路 Ａ………………………………………………………移動軸
支点 Ｂ………………………………………………………移動支
点 ｃ………………………………………………………軸支点
機構 ２………………………………………………………アーム
支持部 ３………………………………………………………荷重 ４………………………………………………………上下用
シリンダ ５………………………………………………………第１ア
ーム ６………………………………………………………第２ア
ーム ７………………………………………………………第１平
行リンク ８………………………………………………………前後シ
リンダ ９，１０………………………………………………パイロ
ット減圧弁 １１……………………………………………………第１の
電動サーボモータ １１……………………………………………………第２の
電動サーボモータ １３……………………………………………………第２平
行リンク １４……………………………………………………空圧源 １５……………………………………………………制御装
置 １６……………………………………………………制御回
路 １７……………………………………………………計算機 １８……………………………………………………ティー
チング装置 １９……………………………………………………電源 ２０，２１，２２……………………………………サーボ
増幅器 ２３，２４，２５……………………………………フィー
ドバック回路 Ａ………………………………………………………移動軸
支点 Ｂ………………………………………………………移動支
点 ｃ………………………………………………………軸支点
Claims (1)
- 【請求項１】 先端に荷重を吊り下げる第１アームと， 該第１アームの末端にその一端が回動自在に軸支される
第２アームと， 前記第１アームにその一端が回動自在に軸支され前記第
２アームに平行になるように配置される第１平行リンク
と， 前記第１平行リンクの末端に回動自在に軸支され他端が
前記第２アームの適宜箇所に回動自在に軸支され前記第
１アームと平行になるように配置される第２平行リンク
と， 前記第１平行リンクと前記第２平行リンクに懸架され前
記荷重の前後方向のバランスを制御する前後シリンダ
と， 前記第２アームの末端に取り付けられ該第２アームの末
端を上下動させる上下用シリンダと， 前記第２アームを前後に傾ける第１の電動サーボモータ
と， 前記第２アームに対して前記荷重を上下に移動させる第
２の電動サーボモータと， 前記第１アームを旋回する駆動機構とを備え， アーム機構の自重及び前記荷重の重量を、前記第１アー
ムの先端ａと、第１アームと第２アームとの軸支点ｃ
と、第２アームの末端の移動支点Ｂとによって形成され
る△ａｃＢと、第１平行リンクの末端と第２平行リンク
の一端が連結軸支される移動軸支点Ａと、第２平行リン
クと第２アームとの軸支点ｂと、第２アームの末端の移
動支点Ｂとによって形成される△ＡｂＢとが常に相似三
角形を形成するように前記前後シリンダと上下用シリン
ダとによってバランスせしめ前記荷重が任意の位置に停
留するようにすると共に、前記荷重の上下・前後・旋回
を前記第１の電動サーボモータと、前記第２の電動サー
ボモータと、前記駆動機構によって行うようにしたこと
を特徴とするマニピュレータの安全操作システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6080721A JP2799952B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | マニピュレータの安全操作システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6080721A JP2799952B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | マニピュレータの安全操作システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07285092A JPH07285092A (ja) | 1995-10-31 |
| JP2799952B2 true JP2799952B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=13726232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6080721A Expired - Lifetime JP2799952B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | マニピュレータの安全操作システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2799952B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITTO20120425A1 (it) * | 2012-05-11 | 2013-11-12 | Dalmec Spa | Manipolatore pneumatico bilanciato |
| ITUA20164565A1 (it) * | 2016-06-21 | 2017-12-21 | Bdf Ind S P A | Dispositivo di movimentazione oggetti |
| CN113099821B (zh) * | 2021-04-09 | 2022-07-08 | 梅里科技(广州)有限公司 | 一种基于割草机用的可支撑高负载的机械臂 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60259391A (ja) * | 1984-06-05 | 1985-12-21 | 株式会社岡村製作所 | 産業用ロボツトのア−ム支持装置 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP6080721A patent/JP2799952B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07285092A (ja) | 1995-10-31 |
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