JP6994308B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作装置に関する。

６自由度で動作できるパラレルマニピュレータが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されているパラレルマニピュレータでは、操作しようとする対象物を支持するための端部プラットフォームと端部プラットフォームから離隔して配置され、連結要素によって端部プラットフォームに連結された中間プラットフォームを含む。複数の第１リンクの一端が端部プラットフォームに連結され、複数の第２リンクの一端が中間プラットフォームに連結されている。また、複数の第１リンクの他端及び複数の第２リンクの他端は、それぞれ、リニアモータに連結されている。

そして、特許文献１に開示されているパラレルマニピュレータでは、端部プラットフォームに取り付けられたハンドルを使用者が握ることができ、使用者は端部プラットフォームをジョイスティックのように操作すると記載されている。

特表２００５－５３６７０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているパラレルマニピュレータでは、リニアモータが駆動することにより、第１リンク及び第２リンクの他端の位置が変動し、これに伴い、端部プラットフォームの位置が変動する。

このため、特許文献１に開示されているパラレルマニピュレータをジョイスティックとして使用する場合に、リニアモータへの電力の供給を停止すると、端部プラットフォームの自重により、複数の第１リンク及び複数の第２リンクの内、いずれかのリンクが押し下がり、これに伴い、端部プラットフォームが原点位置から大きく外れるおそれがあった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、従来の操作装置に比して、操作部の自重により、当該操作部が押し下がることを抑制し、操作部が原点位置に位置している状態を維持することができる、操作装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明に係る操作装置は、ベース部と、前記ベース部の上方に配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、その基端部が前記ベース部に接続されているアーム部と、その基端部が前記アーム部に接続され、その先端部が前記可動部に接続されているリンク部と、を有するリンク機構と、前記アーム部の基端部に接続され、前記アーム部の先端部を押し上げて、前記操作部を原点位置に位置するように構成されている第１部材と、前記アーム部の基端部の位置を検知する位置センサと、前記位置センサが検知した位置に基づき、ロボットの位置及び／又は姿勢を制御する制御器と、を備える。

これにより、第１部材が、アーム部の先端部を押し上げることにより、可動部と被把持部を有する操作部及び／又はリンク機構の自重によって、アーム部の先端部が押し下がることを抑制することができる。このため、操作部が原点位置に位置している状態を維持することができる。

本発明の操作装置によれば、従来の操作装置に比して、操作部の自重により、当該操作部が押し下がることを抑制することができる。

図１は、本実施の形態１に係る操作装置の概略構成を示す正面図である。 図２は、図１に示す操作装置の上面図である。 図３は、図１に示す操作装置の斜視図である。 図４は、図１に示す操作装置におけるパラレルリンク機構の要部の概略構成を示す模式図である。 図５は、本実施の形態１に係る操作装置を備えるロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。 図６は、本実施の形態１における変形例１の操作装置の概略構成を示す模式図である。 図７は、実施の形態１における変形例２の操作装置の要部の概略構成を示す模式図である。 図８は、本実施の形態２に係る操作装置の概略構成を示す斜視図である。 図９は、図８に示す操作装置の側面図である。 図１０は、図８に示す操作装置におけるパラレルリンク機構の要部の概略構成を示す斜視図である。 図１１は、図８に示す操作装置におけるパラレルリンク機構の要部の概略構成を示す斜視図である。 図１２は、図８に示す操作装置における可動部近傍の概略構成を示す側面図である。 図１３は、図８に示す操作装置における可動部近傍の概略構成を示す斜視図である。 図１４は、図８に示す操作装置の一対のアーム部の概略構成を示す模式図である。 図１４は、図８に示す操作装置の一対のアーム部の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係る操作装置は、ベース部と、ベース部の上方に配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、その基端部がベース部に接続されているアーム部と、その基端部がアーム部に接続され、その先端部が可動部に接続されているリンク部と、を有するリンク機構と、アーム部の基端部に接続され、アーム部の先端部を押し上げて、操作部を原点位置に位置するように構成されている第１部材と、アーム部の基端部の位置を検知する位置センサと、位置センサが検知した位置に基づき、ロボットの位置及び／又は姿勢を制御する制御器と、を備える。

また、本実施の形態１に係る操作装置では、アーム部の基端部に設けられ、当該アーム部を駆動する駆動器をさらに備え、第１部材は、駆動器が駆動を停止したときに、操作部及び／又はリンク機構の自重により、アーム部の先端部が押し下げられることを抑制するように構成されていてもよい。

さらに、本実施の形態１に係る操作装置では、第１部材は、アーム部の基端部を押し下げる弾性部材で構成されていてもよい。

以下、本実施の形態１に係る操作装置の一例について、図１～図４を参照しながら説明する。

［操作装置の構成］
図１は、本実施の形態１に係る操作装置の概略構成を示す正面図である。図２は、図１に示す操作装置の上面図である。また、図３は、図１に示す操作装置の斜視図である。

なお、図１においては、操作装置における上下方向及び左右方向を図における上下方向及び左右方向として表している。図２においては、操作装置における前後方向及び左右方向を図における前後方向及び左右方向として表している。図３においては、操作装置における上下方向、前後方向、及び左右方向を図における上下方向、前後方向、及び左右方向として表している。また、図２及び図３においては、操作装置の一部の記載を省略している。

図１～図３に示すように、本実施の形態１に係る操作装置１００は、ベース部１０１、操作部１０２、パラレルリンク機構１０３Ａ～１０３Ｃ、位置センサ１０４Ａ～１０４Ｆ、及び制御器１１０を備えていて、操作者が、操作部１０２を操作することにより、後述するロボット２００の位置及び／又は姿勢を制御する。

ベース部１０１は、略矩形に形成されていて、その上方には、操作部１０２が配置されている。ベース部１０１と操作部１０２は、パラレルリンク機構１０３Ａ～１０３Ｃにより連結されている。

なお、本実施の形態１においては、６自由度を有するように、３組のパラレルリンク機構を用いて、ベース部１０１と操作部１０２を連結する形態（いわゆるヘキサ型パラレルリンク機構）を採用したが、これに限定されない。本実施の形態１に係る操作装置は、いわゆるスチュワートプラットフォーム型パラレルリンク機構を採用してもよく、３自由度を有するように、３組のリンク機構を用いて、ベース部１０１と操作部１０２を連結する形態（いわゆるデルタ型パラレルリンク機構）を採用してもよい。

また、本実施の形態１においては、２本で１組のパラレルリンク機構を用いて、ベース部１０１と操作部１０２を連結する形態を採用したが、これに限定されない。３本のリンク機構により、ベース部１０１と操作部１０２を連結する形態を採用してもよい。

操作部１０２は、可動部１１と被把持部１２を有している。可動部１１は、操作者の操作に伴い、前後、左右、上下に移動及び／又は傾斜（揺動）するように構成されている。可動部１１には、パラレルリンク機構１０３Ａ～１０３Ｃの上端が接続されている。

また、被把持部１２は、操作者が把持する部分であり、ロボット２００を操作するための各種のボタン１２Ａ、１２Ｂが設けられている。

ボタン１２Ａ及び／又はボタン１２Ｂは、例えば、ロボット２００の位置制御と姿勢制御とを切り替えるためのスイッチ（トリガー；切替器）として機能してもよい。この場合、例えば、操作者が、ボタン１２Ａを操作（押圧）することにより、ロボット２００の位置制御が実行され、ボタン１２Ｂを操作（押圧）することにより、ロボット２００の姿勢制御（姿勢制御と位置制御の両方を含む）が実行されてもよい。

また、図１及び図２に示すように、パラレルリンク機構１０３Ａは、一対のアーム部１４Ａ、１４Ｂと、一対のリンク部１５Ａ、１５Ｂと、を有している。同様に、パラレルリンク機構１０３Ｂは、一対のアーム部１４Ｃ、１４Ｄと、一対のリンク部１５Ｃ、１５Ｄと、を有していて、パラレルリンク機構１０３Ｃは、一対のアーム部１４Ｅ、１４Ｆと、一対のリンク部１５Ｅ、１５Ｆと、を有している。

リンク部１５Ａは、上端部（先端部）が、第１ジョイント１０７Ａを介して、操作部１０２の可動部１１に回動自在に接続されている（図１参照）。また、リンク部１５Ａは、下端（基端部）が、第２ジョイント１０８Ａを介して、アーム部１４Ａの外方側端部（先端部）に回動自在に接続されている（図２参照）。

同様に、リンク部１５Ｂは、上端部（先端部）が、第１ジョイント１０７Ｂを介して、操作部１０２の可動部１１に回動自在に接続されている。また、リンク部１５Ｂは、下端（基端部）が、第２ジョイント１０８Ｂを介して、アーム部１４Ｂの外方側端部（先端部）に回動自在に接続されている（図２参照）。

第１ジョイント１０７Ａ、１０７Ｂ、及び第２ジョイント１０８Ａ、１０８Ｂは、それぞれ、ユニバーサルジョイント又はボールジョイント等の各種のジョイントを用いてもよい。

なお、リンク部１５Ｃ～１５Ｆについては、リンク部１５Ａ、１５Ｂと同様に、構成されているため、その詳細な説明は省略する。

アーム部１４Ａは、基端部が、略矩形状（板状）の支持部材１１１Ａを介して、適宜な手段により、ベース部１０１に回動自在に接続されている。また、アーム部１４Ｂは、基端部が、略矩形状（板状）の支持部材１１１Ｂを介して、適宜な手段により、ベース部１０１に回動自在に接続されている。同様に、アーム部１４Ｃ～１４Ｆは、それぞれ、基端部が、略矩形状（板状）の支持部材１１１Ｃ～１１１Ｆを介して、適宜な手段により、ベース部１０１に回動自在に接続されている。

ここで、図４を参照しながら、一対のアーム部１４Ａ、１４Ｂについて、詳細に説明する。なお、アーム部１４Ｂについては、アーム部１４Ａと同様に構成されているため、その詳細な説明を省略する。また、他のアーム部１４Ｃ～１４Ｆについても、アーム部１４Ａと同様に構成されているため、その詳細な説明を省略する。

図４は、図１に示す操作装置におけるパラレルリンク機構の要部の概略構成を示す模式図である。なお、図４においては、パラレルリンク機構の一部の記載を省略している。

図４に示すように、アーム部１４Ａは、略棒状に形成されていて、中央部分１Ａがアーム部１４Ａの基端部を構成する。また、中央部分１Ａには、駆動器（ここでは、サーボモータ）１０６Ａの出力軸が、適宜な手段により、直接又は間接的に固定されている（図示せず）。なお、駆動器１０６Ａの出力軸は、支持部材１１１Ａに設けられた軸受部材（例えば、ベアリング等）により、支持されていてもよい。

また、アーム部１４Ａの外方側端部３Ａが、アーム部１４Ａの先端部を構成する。外方側先端３Ａには、上述したように第２ジョイント１０８Ａを介して、リンク部１５Ａの基端部が回動自在に接続されている。

さらに、アーム部１４Ａの内方側端部４Ａには、貫通孔２Ａが設けられている。貫通孔２Ａには、ワイヤ５０Ａの一端が、図示されない適宜な手段（例えば、ボルトとナット等）により、固定（接続）されている。ワイヤ５０Ａの他端は、図示されない適宜な手段（固定リング等）により、ワイヤ５２の一端に固定（接続）されている（図１参照）。

また、図１～図４に示すように、アーム部１４Ｂ～１４Ｆの内方側端部には、それぞれ、ワイヤ５０Ｂ～５０Ｆの一端が固定されている。ワイヤ５０Ｂ～５０Ｆの他端は、それぞれ、適宜な手段により、ワイヤ５２の一端に固定（接続）されている。ワイヤ５２は、筒状部材５３の内部空間を挿通して、鉛直方向に延びるように配置されていて、その他端は、第１部材５４の一端と固定（接続）されている。第１部材５４の他端は、締結部材５６により、枠状の支持部材５５の下端に固定（締結）されている。

支持部材５５は、その上端が、ベース部１０１の下端に固定されている。支持部材５５の内部空間には、筒状部材５３が配置されていて、筒状部材５３は、支持部材５５の下端部に、適宜な手段により、固定されている。また、筒状部材５３は、その上端部が、ベース部１０１の中央部に設けられている貫通孔１０１Ａを挿通するように、配置されている。

なお、筒状部材５３の上側の開口端は、テーパー状に形成されていてもよい。これにより、ワイヤ５０Ａ～５０Ｆ又はワイヤ５２が、筒状部材５３の開口部との接触面積を大きくすることができる。このため、摩擦によるワイヤの切断を抑制することができる。

第１部材５４は、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの外方側端部（先端部）を押し上げるように構成されている。具体的には、第１部材５４は、ワイヤ５２及びワイヤ５０Ａ～５０Ｆを介して、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの内方側端部を引き下げることで、各アーム部の外方側端部（先端部）を押し上げるように構成されている。第１部材５４としては、弾性部材（例えば、引っ張りばね）、おもり、及びエアシリンダからなる群から少なくとも１の部材で構成されていればよい。なお、本実施の形態１においては、弾性部材（引っ張りばね）を採用し、第１部材５４は、その延伸方向が鉛直方向に向くように配置している。

これにより、操作部１０２及び／又は各パラレルリンク機構１０３Ａ～１０３Ｃの自重により、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの外方側端部（先端部）が押し下げられることが抑制され、操作部１０２が原点位置に位置している状態を維持することができる。

なお、本実施の形態１においては、第１部材５４は、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの内方側端部（先端部）と、ワイヤ５２及びワイヤ５０Ａ～５０Ｆで接続されている形態を採用したが、これに限定されない。第１部材５４は、アーム部１４Ａ～１４Ｆのうち、少なくとも１つのアーム部の先端部と接続されていればよい。

さらに、図１～図４に示すように、支持部材１１１Ａには、アーム部１４Ａの基端部（ここでは、中央部分１Ａ）の位置を検知する位置センサ１０４Ａが設けられている。また、支持部材１１１Ｂには、アーム部１４Ｂの基端部（ここでは、中央部分１Ｂ）の位置を検知する位置センサ１０４Ｂが設けられている。

同様に、支持部材１１１Ｃには、アーム部１４Ｃの基端部の位置を検知する位置センサ１０４Ｃが設けられていて、支持部材１１１Ｄには、アーム部１４Ｄの基端部の位置を検知する位置センサ１０４Ｄが設けられている。また、支持部材１１１Ｅには、アーム部１４Ｅの基端部の位置を検知する位置センサ１０４Ｅが設けられていて、支持部材１１１Ｆには、アーム部１４Ｆの基端部の位置を検知する位置センサ１０４Ｆが設けられている。

位置センサ１０４Ａ～１０４Ｆは、それぞれ、アーム部１４Ａ～１４Ｆの基端部の位置を検知し、検知した位置情報を制御器１１０に出力するように構成されている。位置センサ１０４Ａ～１０４Ｆは、例えば、アーム部１４Ａ～１４Ｆの基端部のそれぞれの回転位置を検知する回転センサであってもよい。回転センサとしては、例えば、ロータリーエンコーダ、ポテンショメータ、又はレーザセンサ等が挙げられる。

なお、位置センサ１０４Ａ～１０４Ｆは、アーム部１４Ａ～１４Ｆの基端部の回転位置を直接検知してもよく、間接的に検知してもよい。例えば、位置センサ１０４Ａ～１０４Ｆは、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの出力軸の回転位置を、アーム部１４Ａ～１４Ｆの基端部のそれぞれの回転位置として検知してもよい。

また、位置センサ１０４Ａ～１０４Ｆは、例えば、アーム部１４Ａ～１４Ｆの回転運動（回転動作）を直線運動（直線動作）に変換する機構（ボールネジ等）を用いて、直線運動に変換し、リニアセンサにより、その変位量を検知してもよい。リニアセンサとしては、例えば、リニアエンコーダ、又はレーザセンサ等が挙げられる。

制御器１１０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部と、を備えている（図示せず）。記憶部には、基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部は、記憶部に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット２００の各種動作を制御する。

なお、制御器１１０は、集中制御する単独の制御器１１０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御器１１０によって構成されていてもよい。また、制御器１１０は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。

［ロボットシステムの構成］
次に、本実施の形態１に係る操作装置を備えるロボットシステムの一例について、図５を参照しながら説明する。

図５は、本実施の形態１に係る操作装置を備えるロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

図５に示すように、本実施の形態１に係る操作装置を備えるロボットシステム３００は、操作装置１００とロボット２００を備えている。ロボット２００は、水平多関節型の双腕ロボットであってもよく、水平多関節型・垂直多関節型等の他のロボットであってもよい。

ロボット２００は、各関節を相対的に駆動させるための駆動器２０１を有している。駆動器２０１は、制御器１１０から出力されたロボット２００の位置及び／又は姿勢の指令値に基づいて、駆動するように構成されている。駆動器２０１としては、例えば、サーボモータであってもよい。

また、ロボット２００は、力覚センサ２０２を有していてもよい。力覚センサ２０２は、エンドエフェクタ等に外部から作用する反力、又はエンドエフェクタ等が外部に作用する力を検出し、検出した力覚情報を制御器１１０に出力するように構成されている。

また、ロボット２００は、力覚センサ２０２を有していてもよい。力覚センサ２０２は、エンドエフェクタ等に外部から作用する反力、又はエンドエフェクタ等が外部に作用する力を検出し、検出した力覚情報を制御器１１０に出力するように構成されている。そして、制御器１１０は、力覚センサ２０２が検知した力覚情報を駆動器１０６Ａ～１０６Ｆにフィードバックする、ハプティクス制御を実行してもよい。また、制御器１１０は、操作装置１００とロボット２００をバイラテラルに制御してもよい。

［操作装置及びそれを備えるロボットシステムの動作及び作用効果］
操作者が、ロボット２００の位置制御を実行するために、ボタン１２Ａを操作（押圧）し、操作部１０２を操作すると、制御器１１０は、一対のアーム部において、一方のアーム部の動作（揺動）に追随するように、他方のアーム部を駆動する駆動器を制御する。具体的には、制御器１１０は、一方のアーム部の基端部の位置情報（例えば、回転角度）を位置センサから取得し、当該位置情報を基にして、他方のアーム部を駆動する駆動器を制御する。

一方、操作者が、ロボット２００の姿勢制御を実行するために、ボタン１２Ｂを操作（押圧）し、操作部１０２を操作すると、制御器１１０は、一対のアーム部において、それぞれのアーム部が独立して動作（揺動）するように、駆動器を制御する。このとき、制御器１１０は、操作者が負荷を感じないように、駆動器を制御してもよい。また、制御器１１０は、力覚センサ２０２が検知した力覚情報を駆動器１０６Ａ～１０６Ｆにフィードバックする、ハプティクス制御を実行してもよい。また、制御器１１０は、操作装置１００とロボット２００をバイラテラルに制御してもよい。

このように構成された、本実施の形態１に係る操作装置１００では、ボタン１２Ａとボタン１２Ｂにより、ロボット２００の位置制御と姿勢制御とを切り替えることができるため、容易に、ロボット２００を操作することができる。

なお、本実施の形態１においては、ロボット２００の位置制御と姿勢制御の切替を、ボタン１２Ａとボタン１２Ｂにより実行する形態を採用したが、これに限定されない。ロボット２００の位置制御と姿勢制御の切替を、ボタン１２Ａにより実行する形態を採用してもよく、ボタン１２Ｂにより実行する形態を採用してもよい。この場合、ボタンを１度押圧した場合と、２度連続で押圧した場合と、により、ロボット２００の位置制御と姿勢制御と、を切り替えるようにしてもよい。

また、本実施の形態１に係る操作装置１００では、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの内方側端部（基端部）に接続され、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの先端部を押し上げるように構成されている第１部材５４が設けられている。

これにより、操作部１０２及び／又は各パラレルリンク機構１０３Ａ～１０３Ｃの自重により、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの外方側端部（先端部）が押し下げられることが抑制される。このため、操作部１０２が、その自重により、押し下がることが抑制され、原点位置に位置している状態を維持することができる。

特に、制御器１１０が、操作部１０２等の自重により、操作部１０２が原点位置から押し下がらないように、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させている場合には、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆへの電力の供給が停止されると、操作部１０２等の自重により、操作部１０２が原点位置から押し下がるおそれがある。

しかしながら、上述したように、本実施の形態１においては、第１部材５４が、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの外方側端部（先端部）を押し上げるため、操作部１０２が、原点位置に位置している状態を維持することができる。

また、第１部材５４により、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの先端部を押し上げているため、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの駆動力（トルク）を小さくすることができる。このため、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを小型化することができ、ひいては、操作装置１００全体をコンパクトにすることができる。

［変形例１］
次に、本実施の形態１に係る操作装置の変形例について、図６を参照しながら説明する。

［操作装置の構成］
図６は、本実施の形態１における変形例１の操作装置の概略構成を示す模式図である。なお、図６においては、操作装置における上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表している。また、図６においては、操作装置の一部の記載を省略している。

図６に示すように、本変形例１の操作装置１００は、実施の形態１に係る操作装置１００と基本的構成は同じであるが、第１部材の配置数及び配置方向等が異なる。具体的には、各アーム部１４Ａ～１４Ｆのそれぞれに対して、第１部材が配置されている。すなわち、実施の形態１に係る操作装置１００では、６つのアーム部に対して、１つの第１部材５４が配置されていたが、本変形例１の操作装置１００では、６つのアーム部に対して、６つの第１部材が配置されている。

また、本変形例１においては、図６に示すように、第１部材５４Ｆが、その延伸方向が水平方向に向くように配置されている。また、第１部材５４は、その一端が、適宜な手段により、ワイヤ５０Ｆの他端と接続されていて、他端は、締結部材５６Ｆにより、ベース部１０１に固定（締結）されている。そして、本変形例１においては、ワイヤ５０Ｆは、プーリー５７Ｆにより、その力の向きが水平方向から鉛直方向に変更されている。

このように構成された、本変形例１の操作装置１００であっても、実施の形態１に係る操作装置１００と同様の作用効果を奏する。

また、本変形例１の操作装置１００では、各アーム部１４Ａ～１４Ｆのそれぞれに対して、第１部材が配置されている。このため、実施の形態１に係る操作装置１００に比して、第１部材の大きさを小さくすることができる。

さらに、本変形例１の操作装置１００では、第１部材を水平方向に配置している。このため、実施の形態１に係る操作装置１００に比して、装置をコンパクトにすることができる。

［変形例２］
図７は、実施の形態１における変形例２の操作装置の要部の概略構成を示す模式図である。

図７に示すように、本変形例２の操作装置１００は、実施の形態１に係る操作装置１００と基本的構成は同じであるが、第１部材が、アーム部とベース部１０１とを、直接、接続するように設けられている点が異なる。

具体的には、第１部材５４Ａは、その一端が、締結部材５Ａを介して、アーム部１４Ａの内方側端部４Ａに回動自在に接続されていて、その他端が、ベース部１０１の適所に、締結部材５６Ａを介して、回動自在に接続されている。

同様に、第１部材５４Ｂは、その一端が、締結部材５Ｂを介して、アーム部１４Ｂの内方側端部４Ｂに回動自在に接続されていて、その他端が、ベース部１０１の適所に、締結部材５６Ｂを介して、回動自在に接続されている。

なお、アーム部１４Ｃ～１４Ｆにおいても、アーム部１４Ａ、１４Ｂと同様に、第１部材が設けられている。

このように構成された、本変形例２の操作装置１００であっても、実施の形態１に係る操作装置１００と同様の作用効果を奏する。

また、本変形例２の操作装置１００では、各アーム部１４Ａ～１４Ｆのそれぞれに対して、第１部材が配置されている。このため、実施の形態１に係る操作装置１００に比して、第１部材の大きさを小さくすることができる。

さらに、本変形例２の操作装置１００では、第１部材がアーム部とベース部１０１とを、直接、接続するように設けられている。このため、実施の形態１に係る操作装置１００に比して、装置をコンパクトにすることができる。

（実施の形態２）
また、本実施の形態２に係る操作装置１００では、一対のアーム部に第１接続部材が配置されていてもよい。

以下、本実施の形態２に係る操作装置の一例について、図８～図１５を参照しながら説明する。

［操作装置の構成］
図８は、本実施の形態２に係る操作装置の概略構成を示す斜視図である。図９は、図８に示す操作装置の側面図である。また、図１０は、図８に示す操作装置におけるパラレルリンク機構の要部の概略構成を示す斜視図である。図１１は、図８に示す操作装置におけるパラレルリンク機構の要部の概略構成を示す斜視図である。

なお、図８においては、操作装置における上下方向、前後方向、及び左右方向を図における上下方向、前後方向、及び左右方向として表し、図９においては、操作装置における上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表している。

図８及び図９に示すように、本実施の形態２に係る操作装置１００は、実施の形態１に係る操作装置１００と基本的構成は同じであるが、パラレルリンク機構を構成するアーム部１４Ａ～１４Ｆの内方側端部（基端部）４Ａ～４Ｆの回動軸と、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの出力軸とが、それぞれ、ベルトドライブにより、接続されている点と、可動部１１に反転抑制部材５１Ａ～５１Ｆが設けられている点と、が異なる。

また、図１０及び図１１に示すように、本実施の形態２に係る操作装置１００では、アーム部１４Ａ～１４Ｆの内方側端部４Ａ～４Ｆのそれぞれに、カウンターウエイトが設けられている点が、実施の形態１に係る操作装置１００と異なる。

以下、図８～図１１を参照しながら、パラレルリンク機構１０３Ａの構成について、説明する。なお、パラレルリンク機構１０３Ｂ、１０３Ｃは、パラレルリンク機構１０３Ａと同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。

図８及び図９に示すように、アーム部１４Ａは、第１軸部材１６１Ａにより、第１プーリー１４１Ａと接続されている。具体的には、アーム部１４Ａの内方側端部４Ａに設けられている貫通孔２Ａ（図１０及び図１１参照）に、第１軸部材１６１Ａの一端が、適宜な手段により、嵌合されていて、第１軸部材１６１Ａの他端は、適宜な手段により、第１プーリー１４１Ａに嵌合されている。また、第１軸部材１６１Ａは、支持部材１１１Ａ及び支持部材１１２Ａのそれぞれの上端部に設けられている軸受部材を嵌挿するように配置されている。

これにより、アーム部１４Ａの回動に伴って、第１プーリー１４１Ａが回動することができる。すなわち、第１軸部材１６１Ａが、アーム部１４Ａの回転軸を構成する。

また、第１プーリー１４１Ａの下方には、第１プーリー１４１Ａよりも半径が小さい第２プーリー１４２Ａが配置されている。第２プーリー１４２Ａには、第２軸部材１６２Ａを介して、駆動器１０６Ａの出力軸が接続されている。また、第１プーリー１４１Ａと第２プーリー１４２Ａの外周面には、ベルト１４３Ａが掛けられている。

これにより、アーム部１４Ａの回動動作が、第１プーリー１４１Ａ、ベルト１４３Ａ、及び第２プーリーから構成されるベルトドライブ１４０Ａにより、駆動器１０６Ａの出力軸に伝達される。

次に、パラレルリンク機構１０３Ａを構成する一対のアーム部１４Ａ、１４Ｂの構成について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。なお、パラレルリンク機構１０３Ｂを構成する一対のアーム部１４Ｃ、１４Ｄと、パラレルリンク機構１０３Ｃを構成する一対のアーム部１４Ｅ、１４Ｆと、は、一対のアーム部１４Ａ、１４Ｂと同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。

図１０及び図１１に示すように、アーム部１４Ａは、略Ｔ字状に形成されていて、内方側端部４Ａには、外方側端部３Ａに対して、重量バランスをとるためのカウンターウエイト９Ａが設けられている。内方側端部４Ａのカウンターウエイト９Ａよりも先端側の適所には、貫通孔２Ａが設けられている。貫通孔２Ａには、上述したように、第１軸部材１６１Ａ（図１０及び図１１では、図示せず）の一端が嵌合されている。

同様に、アーム部１４Ｂは、略Ｔ字状に形成されていて、内方側端部４Ｂには、外方側端部３Ｂに対して、重量バランスをとるためのカウンターウエイト９Ｂが設けられている。内方側端部４Ｂのカウンターウエイト９Ｂよりも先端側の適所には、貫通孔２Ｂが設けられている。貫通孔２Ｂには、第１軸部材（図示せず）の一端が嵌合されている。

また、アーム部１４Ａの貫通孔２Ａよりも先端側の上部には、ストッパ６Ａが設けられている。ストッパ６Ａは、アーム部１４Ａとアーム部１４Ｂが、それぞれ、独立して揺動する場合には、アーム部１４Ｂの揺動範囲を規制するように構成されている。

一方、アーム部１４Ｂの内方側端部４Ｂには、締結部材５Ｂを介して、第１接続部材１０５Ａの一端が接続されている。第１接続部材１０５Ａの他端は、ワイヤ１０９Ａが接続されている。ワイヤ１０９Ａは、アーム部１４Ｂの外方側端部（先端部）３Ｂに設けられている、一対のプーリー１２１Ｂ、１２２Ｂの間を通るように配置されている。また、ワイヤ１０９Ａの先端部は、アーム部１４Ａの外方側端部３Ａに固定されている。すなわち、本実施の形態２においては、第１接続部材１０５Ａが、アーム部１４Ａの延伸方向に沿うように配置されている。

第１接続部材１０５Ａは、予め設定されている所定の第１保持力未満の荷重がかかるとアーム部１４Ａ、１４Ｂのうち、一方のアーム部の動作に他方のアーム部が追随するように動作し、第１接続部材１０５Ａに第１保持力以上の荷重がかかると、アーム部１４Ａとアーム部１４Ｂは、それぞれ、独立して動作するように構成されている。第１接続部材１０５Ａとしては、例えば、引っ張りばねで構成されていてもよい。

第１保持力は、予め実験等により設定することができる。具体的には、第１保持力は、０．１Ｎ・ｍ～１．０Ｎ・ｍであってもよい。そして、第１接続部材１０５Ａを引っ張りばねで構成する場合には、引っ張りばねが第１保持力を有するように、ばね定数等を適宜設定すればよい。

また、アーム部１４Ｂの内方側端部４Ｂのプーリー１２１Ｂよりも基端側の適所には、ローラ部１７１Ｂ、１７２Ｂが配置されている。より詳細には、ローラ部１７１Ｂ、１７２Ｂは、アーム部１４Ｂにおけるアーム部１４Ａと対向する側面に配置されている。一方、アーム部１４Ａのローラ部１７１Ｂ、１７２Ｂと対向する部分には、上下方向に延びるように、ローラガイド部１７３Ａが設けられている。なお、ローラガイド部１７３Ａには、段部１７４Ａ、１７５Ａが設けられていてもよい。

次に、図１２及び図１３を参照しながら、反転抑制部材の構成について、説明する。

図１２は、図８に示す操作装置における可動部近傍の概略構成を示す側面図である。図１３は、図８に示す操作装置における可動部近傍の概略構成を示す斜視図である。なお、図１２及び図１３においては、操作部の被把持部等の記載を省略している。

図１２及び図１３に示すように、可動部１１は、略円板状に形成されていて、その側面には、それぞれ、３方向に突出するように、板状の突起部４１Ａ～４１Ｃが設けられている。

突起部４１Ａの一方の側壁の中央部には、リンク部１５Ａが、第１ジョイント１０７Ａを介して、回動自在に接続されている。また、突起部４１Ａの他方の側壁の中央部には、リンク部１５Ｂが、第１ジョイント１０７Ｂを介して、回動自在に接続されている。

そして、突起部４１Ａの一方の側壁の先端部には、棒状の反転抑制部材５１Ａが設けられていて、突起部４１Ａの他方の側壁の先端部には、棒状の反転抑制部材５１Ｂが設けられている。

反転抑制部材５１Ａは、リンク部１５Ａと当接することにより、リンク部１５Ａが反転することを抑制するように構成されている。同様に、反転抑制部材５１Ｂは、リンク部１５Ｂと当接することにより、リンク部１５Ｂが反転することを抑制するように構成されている。

ここで、リンク部が反転するとは、リンク部が回動することにより、当該リンク部と可動部１１とのなす角度が１８０°よりも大きくなることをいう。なお、被把持部１２が、初期状態（原点位置）にあるときに、リンク部と可動部１１とのなす角度が鋭角であるとする。

同様に、突起部４１Ｂの両側壁の中央部には、リンク部１５Ｃ、１５Ｄが、それぞれ、第１ジョイント１０７Ｃ、１０７Ｄを介して、回動自在に接続されている。突起部４１Ｂの両側壁の先端部には、棒状の反転抑制部材５１Ｃ、５１Ｄが設けられている。また、突起部４１Ｃの両側壁の中央部には、リンク部１５Ｅ、１５Ｆが、それぞれ、第１ジョイント１０７Ｅ、１０７Ｆを介して、回動自在に接続されている。突起部４１Ｃの両側壁の先端部には、棒状の反転抑制部材５１Ｅ、５１Ｆが設けられている。

なお、本実施の形態２においては、リンク部１５Ａ～１５Ｆのそれぞれに対して、反転抑制部材５１Ａ～５１Ｆを設ける形態を採用したが、これに限定されない。リンク部１５Ａ～１５Ｆのうち、少なくとも１つのリンク部に対して、反転抑制部材を設けていればよく、いずれかのリンク部に対して、反転抑制部材を設けていない形態を採用してもよい。

次に、本実施の形態２に係る操作装置の動作及び作用効果について、図８～図１５を参照しながら説明する。

図１４及び図１５は、図８に示す操作装置の一対のアーム部の概略構成を示す模式図であり、図１４は、第１接続部材に第１保持力未満の荷重がかかった状態を示し、図１５は、第１接続部材に第１保持力以上の荷重がかかった状態を示す。なお、図１４においては、図における手前側のアーム部の一部記載を省略している。

操作者が、操作部１０２の被把持部１２を把持して、操作部１０２を操作することにより、可動部１１が上下、前後、左右方向に移動する。これに伴い、リンク部１５Ａ～１５Ｆ及びアーム部１４Ａ～１４Ｆが回動（揺動）する。

このとき、図１４に示すように、第１接続部材１０５Ａに第１保持力未満の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ａ、１４Ｂは、第１接続部材１０５Ａの弾性力により、一方のアーム部の動作（揺動）に追随するように、他方のアーム部が動作（揺動）する。

同様に、一対のアーム部１４Ｃ、１４Ｄにおいても、アーム部１４Ｃ、１４Ｄを接続する第１接続部材に第１保持力未満の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ｃ、１４Ｄは、第１接続部材の弾性力により、一方のアーム部の動作（揺動）に追随するように、他方のアーム部が動作する。

また、一対のアーム部１４Ｅ、１４Ｆにおいても、アーム部１４Ｅ、１４Ｆを接続する第１接続部材に第１保持力未満の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ｅ、１４Ｆは、第１接続部材の弾性力により、一方のアーム部の動作（揺動）に追随するように、他方のアーム部が動作する。

これにより、操作部１０２の可動部１１は、水平状態を保って、上下、前後、左右方向に移動する。このため、制御器１１０から出力される制御指令値は、ロボット２００の位置情報を変更する指令値となり、ロボット２００は、操作者が操作部１０２を操作する直前の姿勢状態を保つことができる。すなわち、操作者が、第１接続部材１０５Ａ等に第１保持力未満の荷重がかかるように（可動部１１が水平状態を保つように）、操作部１０２を操作することで、ロボット２００の位置を変更するように操作することができる。

一方、図１５に示すように、第１接続部材１０５Ａに第１保持力以上の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ、独立して動作（揺動）する。同様に、アーム部１４Ｃ、１４Ｄを接続する第１接続部材に第１保持力以上の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ｃ、１４Ｄは、それぞれ、独立して動作（揺動）する。また、アーム部１４Ｅ、１４Ｆを接続する第１接続部材に第１保持力以上の荷重がかかったとすると、アーム部１４Ｅ、１４Ｆは、それぞれ、独立して動作（揺動）する。

これにより、操作部１０２の可動部１１は、任意の方向に傾斜し、また、傾斜しながら上下、前後、左右方向に移動する。このため、制御器１１０から出力される制御指令値は、ロボット２００の姿勢情報、又はロボット２００の姿勢情報と位置情報となり、ロボット２００の姿勢、又はロボット２００の姿勢と位置を変更することができる。すなわち、操作者が、第１接続部材１０５Ａ等のうち、少なくとも１つ以上の第１接続部材に第１保持力以上の荷重がかかるように、操作部１０２を操作することで、ロボット２００の位置、又はロボット２００の位置と姿勢を変更するように操作することができる。

このように構成された、本実施の形態２に係る操作装置１００であっても、実施の形態１に係る操作装置１００と同様の作用効果を奏する。

また、本実施の形態２に係る操作装置１００では、アーム部１４Ａ～１４Ｆの内方側端部のそれぞれに、カウンターウエイトが設けられている。

これにより、操作者が、操作部１０２を操作して、重心が移動しても、各アーム部１４Ａ～１４Ｆの外方側端部（先端部）が押し下げられることが抑制される。

また、本実施の形態２に係る操作装置１００では、カウンターウエイトが、鉛直方向に延びるように、円弧状に形成されている。これにより、実施の形態１に係る操作装置１００に比して、装置をコンパクト化することができる。

また、本実施の形態２に係る操作装置１００では、アーム部１４Ｂには、ローラ部１７１Ｂ、１７２Ｂが設けられ、アーム部１４Ａには、ローラ部１７１Ｂ、１７２Ｂが移動するように構成されているローラガイド部１７３Ａが設けられている。

これにより、第１接続部材１０５Ａの第１保持力により、アーム部１４Ａ又はアーム部１４Ｂが撓んだとしても、ローラ部１７１Ｂ、１７２Ｂが、ローラガイド部１７３Ａに沿って、移動することにより、アーム部１４Ａとアーム部１４Ｂが当接して、摺動することを抑制できる。

また、ローラガイド部１７３Ａに段部１７４Ａ、１７５Ａが設けられている場合には、アーム部１４Ｂが、アーム部１４Ａと独立して揺動するには、ローラ部１７１Ｂ、１７２Ｂが、段部１７４Ａ、１７５Ａを乗り越えなければならない。このため、段部１７４Ａ、１７５Ａが設けられていない場合に比して、第１保持力を小さくすることができる。

さらに、本実施の形態２に係る操作装置１００では、可動部１１に、リンク部１５Ａ～１５Ｆのそれぞれに対して、反転抑制部材５１Ａ～５１Ｆが設けられている。

これにより、各リンク部が反転することを抑制することができる。また、操作者は、リンク部が反転抑制部材と当接することにより、操作部１０２の操作範囲を容易に理解することができる。このため、操作者は、ロボット２００の操作に集中することができ、作業の効率化を図ることができる。

さらに、本実施の形態２に係る操作装置１００では、一対のアーム部に第１接続部材が配置されている。

これにより、操作者が、第１接続部材に第１保持力未満の荷重がかかるように、操作部１０２を操作することで、ロボット２００の位置を変更するように操作することができる。

一方、操作者が、第１接続部材に第１保持力以上の荷重がかかるように、操作部１０２を操作することで、ロボット２００の位置、又はロボット２００の位置と姿勢を変更するように操作することができる。

すなわち、操作者が、第１接続部材にかかる荷重を変動することで、ロボット２００の位置制御と、姿勢制御と、を切り替えることができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の操作装置は、従来の操作装置に比して、操作部の自重により、当該操作部が押し下がることを抑制することができるため、ロボットの分野において有用である。

１Ａ 中央部分
１Ｂ 中央部分
２Ａ 貫通孔
３Ａ 外方側先端
３Ｂ 外方側端部
４Ａ 内方側端部
４Ｂ 内方側端部
１１ 可動部
１２ 被把持部
１２Ａ ボタン
１２Ｂ ボタン
１４Ａ アーム部
１４Ｂ アーム部
１４Ｃ アーム部
１４Ｄ アーム部
１４Ｅ アーム部
１４Ｆ アーム部
１５Ａ リンク部
１５Ｂ リンク部
１５Ｃ リンク部
１５Ｅ リンク部
１５Ｆ リンク部
１００ 操作装置
１０１ ベース部
１０１Ａ 貫通孔
１０２ 操作部
１０３Ａ パラレルリンク機構
１０３Ｂ パラレルリンク機構
１０３Ｃ パラレルリンク機構
１０４Ａ 位置センサ
１０４Ｂ 位置センサ
１０４Ｃ 位置センサ
１０４Ｄ 位置センサ
１０４Ｅ 位置センサ
１０４Ｆ 位置センサ
１０５Ａ 第１接続部材
１０５Ｂ 第１接続部材
１０５Ｃ 第１接続部材
１０６Ａ 駆動器
１０６Ｂ 駆動器
１０６Ｃ 駆動器
１０６Ｄ 駆動器
１０６Ｅ 駆動器
１０６Ｆ 駆動器
１０７Ａ 第１ジョイント
１０７Ｂ 第１ジョイント
１０８Ａ 第２ジョイント
１０８Ｂ 第２ジョイント
１０８Ｃ 第２ジョイント
１０８Ｄ 第２ジョイント
１０８Ｅ 第２ジョイント
１０８Ｆ 第２ジョイント
１１０ 制御器
１１１Ａ 支持部材
１１１Ｂ 支持部材
１１１Ｃ 支持部材
１１１Ｄ 支持部材
１１１Ｅ 支持部材
１１１Ｆ 支持部材
２００ ロボット
２０１ 駆動器
２０２ 力覚センサ
３００ ロボットシステム

Claims (3)

1. ベース部と、
   前記ベース部の上方に配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、
   その基端部が一の回動軸周りに回動自在に前記ベース部に接続されているアーム部と、その基端部が前記アーム部に接続され、その先端部が前記可動部に接続されているリンク部と、を有するリンク機構と、
   その基端部が前記一の回動軸と異なる他の回動軸周りに回動自在に、前記ベース部に接続されている他のアーム部と、その基端部が前記他のアーム部に接続され、その先端部が前記可動部に接続されている他のリンク部と、を有する他のリンク機構と、
   前記アーム部の基端部と前記他のアーム部の基端部とのそれぞれにワイヤで接続され、前記アーム部の先端部と前記他のアーム部の先端部とを押し上げて、前記操作部を原点位置に位置するように構成されている第１部材と、
   前記アーム部の基端部の位置を検知する位置センサと、
   前記位置センサが検知した位置に基づき、ロボットの位置及び／又は姿勢を制御する制御器と、を備える、操作装置。
2. 前記アーム部の基端部に設けられ、当該アーム部を駆動する駆動器をさらに備え、
   前記第１部材は、前記駆動器が駆動を停止したときに、前記操作部及び／又は前記リンク機構の自重により、前記アーム部の先端部が押し下げられることを抑制するように構成されている、請求項１に記載の操作装置。
3. 前記第１部材は、前記アーム部の基端部と前記他のアーム部の基端部とを押し下げる弾性部材で構成されている、請求項１又は２に記載の操作装置。

Images