JPH02284888A - マスタ／スレイブシステム - 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、遠隔操作により器具（作業マニピュレータ）
を制御するマスタ／スレイブシステムに関し、特にオペ
レータが操作するマスクマニピュレータの一部であるマ
スタハンドを改良して圧力情報を取り込むことができる
ようにしたシステムに関する 〔従来の技術〕 マスタ／スレイブシステムとして、第５図に示すように
、オペレータ１が操作するマスクマニピュレータ２によ
って作業マニピュレータ（スレイブマニピュレータ）３
を遠隔制御するシステムがある。

このシステムでは、マスクマニピュレータ２の一部であ
るマスタハンド２１がオペレータ１の指の動きを検知し
、この検知情報がＣＰＵ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器
、メモリ等を具備するコントローラ４に取り込まれて処
理され、増幅機能を有しドライバとして働く制御装置５
に伝達され、この制御装置５によりスレイブマニピュレ
ータ３の一部であるスレイブハンド３１がオペレータ１
の手の指の動きに従動するように制御され、作業対象物
６が操作される。

ここで使用されるマスタハンド２１として、例えば第６
図に示すように全体がグローブ状に形成されたもの（Ｄ
ＡＴＡＧＬＯＶＥ　、米国ＶＰＬ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ製
）が市販されている。このマスタハンド２１は手袋２１
１にオペレータ１の各指の各関節の屈折角度を測定する
光ファバセンサ２１２を複数組筋状に追設したものであ
る。２１３は光ファバ止め、２１４はオペレータ１の手
の動きおよび位置を測定する３スペースセンサである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このマスタハンド２１では光ファバモンサ２
１２からの信号によりオペレータ１の名指の各関節の屈
折角度を測定することは可能であるが、名指に発生する
力（反力）を測定することはできない。

従って、スレイブイマニピュレータ３にその力に基づく
指令を出すことは不可能であり、スレイブハンド３１に
力制御の目標値としてオペレータ１の指に発生する力を
用いることができないという不都合があった。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その
目的はオペレータの名指に発生する力を検出できるマス
タハンドを具備するマスタ／スレイブシステムを提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕 このために本発明は、オペレータがマスタハンダを操作
することによりスレイブハンドを遠隔制御するマスタ／
スレイブシステムにおいて、上記マスタハンドに上記オ
ペレータの操作指に発生する力を指関節ごとに検出する
感圧導電性ゴムを設けたことを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。第１図はその
一実施例のマスタハンド７を示す図である。本実施例の
マスタハンド７は、オペレータ１の名指が挿入される５
個のユニッｌ−７１（１個のみを代表して図示した）と
、そのユニット７１が装填されるユニット７２とからな
る。

ユニット７１の内側にはオペレータの指の各関節の位置
に対応する感圧導電性ゴム７１ａ、７１ｂ、７１ｃを軸
方向に沿った一方の端から他方の端にかけて設け、感圧
導電性ゴム７１ａで第１関節に発生する力を、感圧導電
性ゴム７１ｂで第２関節に発生する力を、感圧導電性ゴ
ム７１Ｃで第３関節に発生する力を各々検出する。また
、ユニット７１の外側の軸方向に沿った凸条部分にはそ
の表裏表面に感圧導電性ゴム７１ｄを設けて、指の水平
面内の回転又は移動により発生する力を検出する。

第２図は５個のユニット７１をユニット７２に装填した
マスタハンド７の全体を示す図である。

各ユニット７１の各感圧導電性ゴム７１ａ〜７１ｄはユ
ニット７２を介して第５図で示したコントローラ４に接
続される。

第３図は本実施例のマスタハンド７を用いたマスタ／ス
レイブシステムの一部の回路図である。

破線の左側はマスタハンド７側の回路を示し、右側はコ
ントローラ４側の回路を示す。この例では、マスタハン
ド７側では各感圧導電性ゴム７１ａ〜７１ｄに標準抵抗
８ａ〜８ｄを各々直列接続し、これら感圧導電性ゴム７
１ａ〜７１ｄと各標準抵抗８ａ〜８ｄとの間に直流電圧
（本例では５Ｖ）を印加する。

従って、各標準抵抗８３〜８ｄの両端に生じる電圧から
、マスタハンド７にオペレータ１が指を挿入して操作す
る際の導電性ゴム７１８〜７１ｄの抵抗値変化を求める
ことができる。すなわち、感圧導電性ゴムは加えられる
圧力に対してその抵抗値が変化し、例えば圧力が高くな
れば抵抗値が減少して標準抵抗に発生する電圧が高くな
るため、標準抵抗に発生する電圧を測定することにより
オペレータ１の指に発生する力を求めることができるの
である。

なお、標準抵抗に発生する電圧はコントローラ４にはＡ
／Ｄ変換器４１でデジタル化して取り込まれる。このコ
ントローラ４内では、メモリ４２に予め書き込んだプロ
グラムをＣＰＵ４３で実行して、上記取り込んだ力情報
を処理し、Ｄ／Ａ変換器４４から制御装置５に転送する
。

さて、オペレータ１の５本の指を第２図のマスタハンド
７のユニット７１の各々に挿入して、例えば作業対象物
６　（第５図参照）をつかむような仕種で動かすことに
より、スレイブマニピュレータ３に力指令を与えること
ができる。すなわち、オペレータ１の名指に発生する力
がコトローラ４に取り込まれて対応する力がスレイブハ
ンド３Ｉに付与され、スレイブハンド３１がオペレータ
１の名指に発生する力分布に対応した力分布で作業対象
物６をつかむ等の動作を実行する。

このとき、コントローラ４は予め定められた力制御則に
従い制御装置５への入力を決定する。制御装置５はこの
信号を増幅しスレイブハンド３１に取り付けたモータを
駆動する。

実際の操作においては、第５図に示したようにオペレー
タ１は他方の手でマスクマニピュレータ２を操作し動作
命令をコントローラ４へ入力する。

なお、このときマスクマニピュレータ２にはその自重等
を補償するだめの信号が制御装置５から送出される。そ
して上記スレイブハンド３１系の信号処理と同様に、コ
ントローラ４は、この動作命令の信号を予め定められた
制御則に従い制御装置５に入力する。制御装置５はこの
信号を増幅しスレイブマニピュレータ３に取り付けたモ
ータを駆動する。

第４図は他の実施例のマスタハンド９の一つの指に対応
する部分の図である。この例では、オペレータの指の各
関節の位置に対応するように３個のリング９１を３個の
回転部９２を用いて連結し、各リング９１の内側にオペ
レータの名指の各関節と接触する感圧導電性ゴム９３を
取り付ける。各回転部９２には反力を得るための力を回
転部９２に与えるためのモータ９４と回転角度を検出す
るためのポテンショメータ９５を取り付けておき、名指
の回転角を目標値としてスレイブハンドを位置制御する
。

このように、この実施例のマスタハンド９では当該マス
タハンド９の名指の各関節の回転角を目標値としてスレ
イブハンドの位置制御を行うので、スレイブハンド３１
が作業対象物６に接触した際に、マスタハンド９の感圧
導電性ゴム９３とオペレータの指との間に生じる接触力
と同様の力分布の力を、当該スレイブハンド３１に与え
ることができる。

以上説明したように、感圧導電性ゴムを用いたマスタハ
ンドによりオペレータの名指の各関節が発生する力を検
知することが可能となり、よって感圧導電性ゴムを用い
たマスタ／スレイブシステムを構成することが可能とな
る。従って、オペレータの名指の各関節に発生する力を
スレイブハンドの力制御の目標値として用いることがで
きる。

なお、以上の各実施例ではマスクマニピュレータとマス
タハンドとを分離して構成しているが、マスタマニピュ
レータの先端部にマスタハンドを取り付けた一体形とし
て構成することもできる。

Ｃ発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、オペレータの名指
の各関節軸に発生する力を検知するマスタハンドを実現
することができ、スレイブハンドを圧力制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のマスタハンドの部分分解斜
視図、第２図はそのマスタハンドの全体の説明図、第３
図はそのマスタハンドを用いたマスタ／スレイブシステ
ムの一部の回路図、第４図は他の実施例のマスタハンド
の部分斜視図、第５図はマスタ／スレイブシステムの全
体の説明図、第６図は従来のマスタハンドの斜視図であ
る。 ｌ・・・オペレータ、２・・・マスクマニピュレータ、
２１・・・マスタハンド、３・・・スレイブマニピュレ
ータ、３１・・・スレイブハンド、４・・・コントロー
ラ、４１・・・Ａ／Ｄ変換器、４２・・・メモリ、４３
・・・ＣＰＵ、４４・・・Ｄ／Ａ変換器、５・・・制御
装置、６・・・作業対ｊｌ、７・・・マスタハンド、７
１・・・ユニット、７１ａ〜７１ｄ・・・感圧導電性ゴ
ム、７２・・・ユニ・７ト、８ａ〜８ｄ・・・標準抵抗
、９・・・マスタハンド、９１・・・リング、９２・・
・回転部、９３・・・感圧導電性コム、９４・・・モー
タ、９５・・・ポテンショメータ。 代理人　弁理士　長　尾　常　明 第２ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、オペレータがマスタハンダを操作することによ
   りスレイブハンドを遠隔制御するマスタ／スレイブシス
   テムにおいて、 上記マスタハンドに上記オペレータの操作指に発生する
   力を指関節ごとに検出する感圧導電性ゴムを設けたこと
   を特徴とするマスタ／スレイブシステム。