JPH07121512B2 - 触覚機能を有する駆動装置 - Google Patents
触覚機能を有する駆動装置Info
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- JPH07121512B2 JPH07121512B2 JP60199314A JP19931485A JPH07121512B2 JP H07121512 B2 JPH07121512 B2 JP H07121512B2 JP 60199314 A JP60199314 A JP 60199314A JP 19931485 A JP19931485 A JP 19931485A JP H07121512 B2 JPH07121512 B2 JP H07121512B2
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- signal
- elastic contraction
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/14—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
- B25J9/142—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid comprising inflatable bodies
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J18/00—Arms
- B25J18/02—Arms extensible
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
- B25J9/046—Revolute coordinate type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
- F15B15/103—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type using inflatable bodies that contract when fluid pressure is applied, e.g. pneumatic artificial muscles or McKibben-type actuators
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加圧流体の給排により膨径変形し軸線方向に
収縮力を生起するエアーバッグ・タイプの弾性収縮体を
用いた、触覚機能を有する駆動装置に関するものであ
り、たとえば、被駆動部材への外力の作用を一種の合図
として、ロボット等に次の作動を開始させる場合に用い
て、人の手、足、口などによって及ぼされることのある
その外力を、特別の触覚センサを使用することなしに検
知可能ならしめるものである。
収縮力を生起するエアーバッグ・タイプの弾性収縮体を
用いた、触覚機能を有する駆動装置に関するものであ
り、たとえば、被駆動部材への外力の作用を一種の合図
として、ロボット等に次の作動を開始させる場合に用い
て、人の手、足、口などによって及ぼされることのある
その外力を、特別の触覚センサを使用することなしに検
知可能ならしめるものである。
（従来の技術） 近年、人間の腕および手の動きと同様な動作を行うメカ
ニカルなアームを持ったロボットが実用化されて来てい
る。この様なロボットアームの作動をもたらすアクチュ
エータとしては、油圧シリンダ、モータ等が広く一般に
用いられており、かかるアクチュエータを用いたロボッ
トアームは、ロボットアーム系が低いコンプライアンス
特性をもっている為、ロボットアームに加わる外力に対
する剛性が高く、高精度な位置制御を行ことができる。
ニカルなアームを持ったロボットが実用化されて来てい
る。この様なロボットアームの作動をもたらすアクチュ
エータとしては、油圧シリンダ、モータ等が広く一般に
用いられており、かかるアクチュエータを用いたロボッ
トアームは、ロボットアーム系が低いコンプライアンス
特性をもっている為、ロボットアームに加わる外力に対
する剛性が高く、高精度な位置制御を行ことができる。
そしてまた、このようなロボットアームに触覚機能を付
与するための研究、開発も盛んに行われており、その触
覚機能をもって、たとえば、ロボットアームの手先に物
体が触れたか否か、次の作業工程に進む必要な、合図と
しての外力の入力があったか否か等を判断することによ
って、ロボットアームの作動の確実性および円滑性を担
保することとしている。
与するための研究、開発も盛んに行われており、その触
覚機能をもって、たとえば、ロボットアームの手先に物
体が触れたか否か、次の作業工程に進む必要な、合図と
しての外力の入力があったか否か等を判断することによ
って、ロボットアームの作動の確実性および円滑性を担
保することとしている。
ここで、ロボットアームへの触覚機能の付与のためには
アームの把持部に、触覚センサとしてのオン−オフ・ス
イッチ、ひずみゲージなどを装着すること、ロードセル
を、その把持部と腕部との間に装着することなどが多
く、このような触覚センサは、対象物を把持した際に、
そこに生起される電気信号に基づいて、対象物の把持状
態または、信号としての外力の入力を検知すべく機能す
る。
アームの把持部に、触覚センサとしてのオン−オフ・ス
イッチ、ひずみゲージなどを装着すること、ロードセル
を、その把持部と腕部との間に装着することなどが多
く、このような触覚センサは、対象物を把持した際に、
そこに生起される電気信号に基づいて、対象物の把持状
態または、信号としての外力の入力を検知すべく機能す
る。
（発明が解決しようとする問題点） しかかながら、このような従来技術には、 1.ロボットハンドを、目標とする位置へ作動させるため
の動作制御装置とは全く別個に設けた触覚センサが必要
となり、 2.触覚センサの設置作業が不可避となる他、ロボットハ
ンドの構造が複雑になり、 3.重量が大きくなり、 4.大型化が余儀なくされ、 5.触覚センサを設置した特定部分以外の部分への力の作
用に対しては検出感度を有しない、 等の問題点があった。
の動作制御装置とは全く別個に設けた触覚センサが必要
となり、 2.触覚センサの設置作業が不可避となる他、ロボットハ
ンドの構造が複雑になり、 3.重量が大きくなり、 4.大型化が余儀なくされ、 5.触覚センサを設置した特定部分以外の部分への力の作
用に対しては検出感度を有しない、 等の問題点があった。
（発明の目的） 本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであ
り、それ自身軽量であるエアーバッグ・タイプの弾性収
縮体を用い、ひずみゲージ、ロードセルなどの特別の触
覚センサを全く必要とすることのない、構造が簡単で、
軽量かつ安価であるとともに、十分小型にして、被駆動
部材への外力の作用を確実に検知することができる、触
覚機能を有する駆動装置を提供することをその目的とす
るものである。
り、それ自身軽量であるエアーバッグ・タイプの弾性収
縮体を用い、ひずみゲージ、ロードセルなどの特別の触
覚センサを全く必要とすることのない、構造が簡単で、
軽量かつ安価であるとともに、十分小型にして、被駆動
部材への外力の作用を確実に検知することができる、触
覚機能を有する駆動装置を提供することをその目的とす
るものである。
（発明の構成） この目的を達成するため、本発明の触覚機能を有する駆
動装置は、特に、弾性収縮体の一端に直接又は間接に連
結された被駆動部材の変位を検知する検知手段と、弾性
収縮体への加圧流体の給排を司る弁手段と、検知手段か
らの出力信号に基づいて弁手段を作動させて、被駆動部
材を目標位置まで移動させるとともに、その被駆動部材
の、目標位置への静止保持を行う制御部と、この制御部
からの静止保持信号によって作動し、被駆動部材の静止
状態の下での、その被駆動部材の変位量を、検知手段か
らの信号によって検知し、その変位量の大きさによっ
て、被駆動部材への、信号としての外力の作用の有無を
判断する触覚機能部を設けたものである。
動装置は、特に、弾性収縮体の一端に直接又は間接に連
結された被駆動部材の変位を検知する検知手段と、弾性
収縮体への加圧流体の給排を司る弁手段と、検知手段か
らの出力信号に基づいて弁手段を作動させて、被駆動部
材を目標位置まで移動させるとともに、その被駆動部材
の、目標位置への静止保持を行う制御部と、この制御部
からの静止保持信号によって作動し、被駆動部材の静止
状態の下での、その被駆動部材の変位量を、検知手段か
らの信号によって検知し、その変位量の大きさによっ
て、被駆動部材への、信号としての外力の作用の有無を
判断する触覚機能部を設けたものである。
（作用） 本願出願人は先に、特公昭52−40378号に示すエアーバ
ッグ・タイプの弾性収縮体を用いたアクチュエータを提
案しており、このアクチュエータを用いたロボットアー
ムは、アクチュエータ自身の弾性及び、導入流体の圧縮
性に基づき、ロボットアームの静止制御を行っている時
であってもなお、ロボットアームに、それを動かそうと
する外力が加われば、その外力の作用方向へ若干変位す
ることができ、ロボットアームは高コンプライアンス特
性を有する。
ッグ・タイプの弾性収縮体を用いたアクチュエータを提
案しており、このアクチュエータを用いたロボットアー
ムは、アクチュエータ自身の弾性及び、導入流体の圧縮
性に基づき、ロボットアームの静止制御を行っている時
であってもなお、ロボットアームに、それを動かそうと
する外力が加われば、その外力の作用方向へ若干変位す
ることができ、ロボットアームは高コンプライアンス特
性を有する。
本発明では、このようなアクチュエータを適用したロボ
ットアームにおいて、被駆動部材の変位位置を検知手段
によって検知するとともに、その検知結果に基づいた、
制御部の作用によって、被駆動部材の、目標位置への作
動および、その目標位置への静止をもたらし、そして、
被駆動部材の静止状態下での、そこへの信号外力の入力
の有無を、その被駆動部材が目標位置に静止された後に
作動を開始する触覚機能部の作用下で、検知手段にて検
知される、被駆動部材のその後の変位量の多少に基づい
て判断する。
ットアームにおいて、被駆動部材の変位位置を検知手段
によって検知するとともに、その検知結果に基づいた、
制御部の作用によって、被駆動部材の、目標位置への作
動および、その目標位置への静止をもたらし、そして、
被駆動部材の静止状態下での、そこへの信号外力の入力
の有無を、その被駆動部材が目標位置に静止された後に
作動を開始する触覚機能部の作用下で、検知手段にて検
知される、被駆動部材のその後の変位量の多少に基づい
て判断する。
発明装置のより具体的な作用は以下の通りとなる。
ここでは、弾性収縮体への加圧流体の給排を、それぞれ
の弁手段によって調整することにより、弾性収縮体に生
起される収縮力を制御して、被駆動部材に回動および／
または並進運動を付与する。ここで、被駆動部材の変位
量は、検知手段により検知され、そこからの検知信号を
入力される制御部は、その検知結果に基づいて弁手段を
作動させて、被駆動部材を目標位置まで移動させ、かか
る移動の後は、弁部材の再度の作動によって、被駆動部
材を、その目標位置に静止保持する。
の弁手段によって調整することにより、弾性収縮体に生
起される収縮力を制御して、被駆動部材に回動および／
または並進運動を付与する。ここで、被駆動部材の変位
量は、検知手段により検知され、そこからの検知信号を
入力される制御部は、その検知結果に基づいて弁手段を
作動させて、被駆動部材を目標位置まで移動させ、かか
る移動の後は、弁部材の再度の作動によって、被駆動部
材を、その目標位置に静止保持する。
なお、その目標位置における被駆動部材の停止時間、言
い換えれば弁をその後に作動させるまでの時間は、その
制御部によって自由に設定することができる。
い換えれば弁をその後に作動させるまでの時間は、その
制御部によって自由に設定することができる。
このようにして、被駆動部材を目標位置に静止させる
と、制御部が、触覚機能部に静止保持信号を出力し、こ
れによって、その触覚機能部が作動を開始して、それ以
後は、検知手段からの、被駆動部材の変位信号をそこに
取り込む。
と、制御部が、触覚機能部に静止保持信号を出力し、こ
れによって、その触覚機能部が作動を開始して、それ以
後は、検知手段からの、被駆動部材の変位信号をそこに
取り込む。
すなわち、被駆動部材は、エアーバッグ・タイプの弾性
収縮体に連結されており、その弾性収縮体は、そこに外
力が作用すると、前述したように、それの平衡位置から
若干変位することから、被駆動部材は、制御部が弁手段
を作動させない場合であっても、外部信号としての外力
をその被駆動部材へ入力させることで、被駆動部材の変
位をもたらすことができる。そこでここでは、被駆動部
材の静止保持中におけるその被駆動部材の変位量を、検
知手段によって検知して、その検知結果を、作動状態に
ある触覚機能部へ入力する。
収縮体に連結されており、その弾性収縮体は、そこに外
力が作用すると、前述したように、それの平衡位置から
若干変位することから、被駆動部材は、制御部が弁手段
を作動させない場合であっても、外部信号としての外力
をその被駆動部材へ入力させることで、被駆動部材の変
位をもたらすことができる。そこでここでは、被駆動部
材の静止保持中におけるその被駆動部材の変位量を、検
知手段によって検知して、その検知結果を、作動状態に
ある触覚機能部へ入力する。
ところで、触覚機能部は、被駆動部材の、上述したよう
な変位量が、予じめ決められた基準レベルより大きいか
否かを判断し、その変位量が基準レベルより大きい場
合、いいかえれば、被駆動部材の変位が、単なる外乱そ
の他によって生じたものではなく、外部信号としての外
力が入力された結果として生じたものであることを確認
したときには、制御部に信号を出力し、これによってそ
の制御部は予じめ定められたシーケンスに従って弁手段
を作動させて、被駆動部材を次の作業位置に変位させ
る。
な変位量が、予じめ決められた基準レベルより大きいか
否かを判断し、その変位量が基準レベルより大きい場
合、いいかえれば、被駆動部材の変位が、単なる外乱そ
の他によって生じたものではなく、外部信号としての外
力が入力された結果として生じたものであることを確認
したときには、制御部に信号を出力し、これによってそ
の制御部は予じめ定められたシーケンスに従って弁手段
を作動させて、被駆動部材を次の作業位置に変位させ
る。
このように、本発明では、被駆動部材を静止保持してい
る間に、その被駆動部材に生じる変位を検知手段によっ
て検知し、その変位量が予め設定されたしきい値を越え
た時には、被駆動部材に信号としての外力が加わったと
判断する触覚機能部を設けたことから、特別の触覚セン
サを何ら設けることなしに、外部信号を確実に検出する
ことができ、また、被駆動部材に、それを変位させよう
とする信号外力が作用すれば、それの作用位置のいかん
にかかわらず、その外力の存在を常に高い感度をもって
検知することができるので、通常の触覚センサのよう
な、外力の不感部分を生じることもない。
る間に、その被駆動部材に生じる変位を検知手段によっ
て検知し、その変位量が予め設定されたしきい値を越え
た時には、被駆動部材に信号としての外力が加わったと
判断する触覚機能部を設けたことから、特別の触覚セン
サを何ら設けることなしに、外部信号を確実に検出する
ことができ、また、被駆動部材に、それを変位させよう
とする信号外力が作用すれば、それの作用位置のいかん
にかかわらず、その外力の存在を常に高い感度をもって
検知することができるので、通常の触覚センサのよう
な、外力の不感部分を生じることもない。
（実施例） 以下に本願発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明の、触覚機能を有する駆動装置を線図
的に示した図であり、符号10a,10bは弾性収縮体をそれ
ぞれ示す。弾性収縮体としては、たとえば特公昭52−40
378号に示すエアーバッグ・タイプのものが適してお
り、ゴム又はゴム状弾性材料よりなる管状体の外周を、
有機又は無機質高張力繊維、たとえば芳香族ポリアミド
繊維の編組み補強構造体にて被覆し、両端開口を閉鎖部
材にて封止したものであって、閉鎖部材に設けた接続口
から管状体の内部空洞に加圧流体を適用することにより
膨径変形し軸線方向に収縮力を生起するものである。
的に示した図であり、符号10a,10bは弾性収縮体をそれ
ぞれ示す。弾性収縮体としては、たとえば特公昭52−40
378号に示すエアーバッグ・タイプのものが適してお
り、ゴム又はゴム状弾性材料よりなる管状体の外周を、
有機又は無機質高張力繊維、たとえば芳香族ポリアミド
繊維の編組み補強構造体にて被覆し、両端開口を閉鎖部
材にて封止したものであって、閉鎖部材に設けた接続口
から管状体の内部空洞に加圧流体を適用することにより
膨径変形し軸線方向に収縮力を生起するものである。
各弾性収縮体10a,10bのそれぞれの一端は、固定壁Ｓ
に、また、それらの他端は線状部材12にそれぞれ連結さ
れており、この線状部材12を介して被駆動部材14、本実
施例ではプーリに間接的に連結されている。
に、また、それらの他端は線状部材12にそれぞれ連結さ
れており、この線状部材12を介して被駆動部材14、本実
施例ではプーリに間接的に連結されている。
なお、本実施例では２本で一組の弾性収縮体を用いた
が、これに限定されるものではない。
が、これに限定されるものではない。
線状部材12としては、可撓性に富み伸びの少ない合成樹
脂製または金属製のロープなどが考えられるが、チェー
ンを用いることも可能であり、この場合にはプーリに代
わりスプロケットを用いることになる。
脂製または金属製のロープなどが考えられるが、チェー
ンを用いることも可能であり、この場合にはプーリに代
わりスプロケットを用いることになる。
被駆動部材14は、固定部Ｓに固着された支持アーム16に
回動自在に軸支され、一方、被駆動部材を支持する軸に
は、被駆動部材の回動変位を検知する検知手段18、たと
えばロータリエンコンダが取り付けられている。また被
駆動部材14には、先端に把持運動を行うフィンガー部20
aを設けた把持アーム20が固着されている。なおフィン
ガー部20aは、図示しない駆動手段により把持運動を行
うものであるが、本発明には直接関係ないのでこれ以上
の説明は省略する。
回動自在に軸支され、一方、被駆動部材を支持する軸に
は、被駆動部材の回動変位を検知する検知手段18、たと
えばロータリエンコンダが取り付けられている。また被
駆動部材14には、先端に把持運動を行うフィンガー部20
aを設けた把持アーム20が固着されている。なおフィン
ガー部20aは、図示しない駆動手段により把持運動を行
うものであるが、本発明には直接関係ないのでこれ以上
の説明は省略する。
今、把持アーム20に、被駆動部材14の軸線を中心とした
図中矢印Ａで示す旋回運動を行わせるには、たとえば図
の左側の弾性収縮体10aに加圧流体を供給し、他方の弾
性収縮体10bから加圧流体を排出すれば良い。
図中矢印Ａで示す旋回運動を行わせるには、たとえば図
の左側の弾性収縮体10aに加圧流体を供給し、他方の弾
性収縮体10bから加圧流体を排出すれば良い。
このため本発明装置においては、操作圧力源としてのエ
ア．コンプレッサ22に弁手段としての流量制御24a,24b
及び26a,26bを含む加圧流体供給管路28を接続し、各弾
性収縮体10a,10bの内部空洞に加圧流体を供給する。こ
こで、それぞれの流量制御弁は、制御部28からの信号に
よって弁開度を調整できるものとし、たとえば弾性収縮
体10aについては、制御弁24aを開き、一方制御弁24bを
閉じることにより弾性収縮体10aに作用する圧力を高
め、弾性収縮体10aに大きな収縮力を生起させることが
できる。これとは逆に制御弁24aを閉じ、制御弁24bを開
くことにより弾性収縮体10aに作用する圧力を低め、弾
性収縮体10aに生起された収縮力を低減させることがで
きる。
ア．コンプレッサ22に弁手段としての流量制御24a,24b
及び26a,26bを含む加圧流体供給管路28を接続し、各弾
性収縮体10a,10bの内部空洞に加圧流体を供給する。こ
こで、それぞれの流量制御弁は、制御部28からの信号に
よって弁開度を調整できるものとし、たとえば弾性収縮
体10aについては、制御弁24aを開き、一方制御弁24bを
閉じることにより弾性収縮体10aに作用する圧力を高
め、弾性収縮体10aに大きな収縮力を生起させることが
できる。これとは逆に制御弁24aを閉じ、制御弁24bを開
くことにより弾性収縮体10aに作用する圧力を低め、弾
性収縮体10aに生起された収縮力を低減させることがで
きる。
これらのことは、他の弾性収縮体10bに関連する流量制
御弁26a,26bに関しても同様である。
御弁26a,26bに関しても同様である。
ところで、以上のような流量制御弁としては、電気信号
の大小に応じて弁開度を自由に調整できる弁、たとえば
電磁式流量制御弁を用いることができる。
の大小に応じて弁開度を自由に調整できる弁、たとえば
電磁式流量制御弁を用いることができる。
ここで、制御部28は、予じめ定められた順序に従い、検
知手段18からの出力信号に基づいて、把持アーム20を一
又は複数の目標位置まで作動させるとともに、各目標位
置に、ある時間静止保持すべく機能するものであり、把
持アーム20の停止時間を含めて、その手順は自由に変更
できるものであることが好ましく、検知手段18からの信
号に基づくフィードバック制御によって、把持アーム20
が所定の目標位置に到達すると、その制御部28は、各弾
性収縮体に関連した流量制御弁を閉止位置にもたらし
て、把持アーム20を静止保持する。
知手段18からの出力信号に基づいて、把持アーム20を一
又は複数の目標位置まで作動させるとともに、各目標位
置に、ある時間静止保持すべく機能するものであり、把
持アーム20の停止時間を含めて、その手順は自由に変更
できるものであることが好ましく、検知手段18からの信
号に基づくフィードバック制御によって、把持アーム20
が所定の目標位置に到達すると、その制御部28は、各弾
性収縮体に関連した流量制御弁を閉止位置にもたらし
て、把持アーム20を静止保持する。
ところで、本発明駆動装置は、エアーバッグ・タイプの
弾性収縮体10a,10bによって把持アーム20を所定位置に
移動させる構成としたので、伝動モータ又は油圧式アク
チュエータなどと異なり、弾性収縮体内に収容された空
気の圧縮性及びそれ自身の有する弾性により、装置の支
持アーム16を除くいずれかの部分に、外部信号として
の、ある程度以上の大きさの外力が、被駆動部材14の回
動方向に作用すると、支持アーム16と把持アーム20との
間の相対変位、ひいては、被駆動部材14の回動変位が生
じ、この変位は検知手段18により検知されることにな
る。
弾性収縮体10a,10bによって把持アーム20を所定位置に
移動させる構成としたので、伝動モータ又は油圧式アク
チュエータなどと異なり、弾性収縮体内に収容された空
気の圧縮性及びそれ自身の有する弾性により、装置の支
持アーム16を除くいずれかの部分に、外部信号として
の、ある程度以上の大きさの外力が、被駆動部材14の回
動方向に作用すると、支持アーム16と把持アーム20との
間の相対変位、ひいては、被駆動部材14の回動変位が生
じ、この変位は検知手段18により検知されることにな
る。
そこで、本発明装置では、制御部28による、把持アーム
20の静止保持の開始に伴って作動される触覚機能部30に
検知手段18を接続し、その静止保持中の、検知手段から
の変位信号を、その触覚機能部30へ入力することによっ
て、外部信号としての外力の、被駆動部材14への入力
を、触覚機能部30によって検出する。
20の静止保持の開始に伴って作動される触覚機能部30に
検知手段18を接続し、その静止保持中の、検知手段から
の変位信号を、その触覚機能部30へ入力することによっ
て、外部信号としての外力の、被駆動部材14への入力
を、触覚機能部30によって検出する。
ここで、この触覚機能部30は、上述のように、把持アー
ム20が目標位置に到達し、制御部28が、各流量制御弁を
閉止位置とする静止保持制御が始まると、その制御部28
からの信号によって作動され、それ以後は、検知手段18
からの信号を取り込むとともに、その出力信号、いいか
えれば、被駆動部材14の回動変位量が設定基準レベルよ
り大きいか否かを判断するものであって、その回動変位
量が基準レベルより大きければ、被駆動部材14に作用し
ている外力が、信号として行為的に加えられた外力であ
ると判定して、たとえば、把持アーム20を、予め定めら
れた静止保持時間の経過を待つことなく、制御部28の作
用下で、強制的に次ステップにすすめるべく機能する。
一方、検知手段18にて検知された変位が、外乱その他に
起因して生じたものであって、その変位量が基準レベル
以下にしかならない場合には、触覚機能部30は静止制御
保持状態の継続をもたらし、その静止保持は、把持アー
ム20の、所定の静止保持時間が経過すると、制御部28に
よりリセットされる。
ム20が目標位置に到達し、制御部28が、各流量制御弁を
閉止位置とする静止保持制御が始まると、その制御部28
からの信号によって作動され、それ以後は、検知手段18
からの信号を取り込むとともに、その出力信号、いいか
えれば、被駆動部材14の回動変位量が設定基準レベルよ
り大きいか否かを判断するものであって、その回動変位
量が基準レベルより大きければ、被駆動部材14に作用し
ている外力が、信号として行為的に加えられた外力であ
ると判定して、たとえば、把持アーム20を、予め定めら
れた静止保持時間の経過を待つことなく、制御部28の作
用下で、強制的に次ステップにすすめるべく機能する。
一方、検知手段18にて検知された変位が、外乱その他に
起因して生じたものであって、その変位量が基準レベル
以下にしかならない場合には、触覚機能部30は静止制御
保持状態の継続をもたらし、その静止保持は、把持アー
ム20の、所定の静止保持時間が経過すると、制御部28に
よりリセットされる。
なお、制御部28は、その後は、予め定められた順序に従
って各流量制御弁の弁開度を調整し、検知手段18からの
信号のフィードバックに基づいて把持アーム20に所定の
運動を行わせる。
って各流量制御弁の弁開度を調整し、検知手段18からの
信号のフィードバックに基づいて把持アーム20に所定の
運動を行わせる。
ところで、以上のように作用する触覚機能部30は、把持
部材の各停止位置にて機能させることができる他、特定
停止位置に対してだけ機能させることもできる。
部材の各停止位置にて機能させることができる他、特定
停止位置に対してだけ機能させることもできる。
ちなみに、触覚機能部30の作動を示せば第１図（ｂ）に
示すようになる。
示すようになる。
第１図（ａ）において把持アーム20が初期位置P1から目
標位置P2に達すると、制御部28が、把持アーム20、ひい
ては、被駆動部材14の静止保持を開始するとともに、触
覚機能部30を作動させる。これにより、その触覚機能部
30は、その目的位置P2に達した把持アーム20の現在位置
信号L1を検知手段18から取り込むとともに、適当なサン
プリング間隔で、検知手段18からの信号を取り込み、こ
の取り込んだ信号l1と現在位置信号L1とを比較してその
偏差εを求め、さらに、この偏差εと基準レベルε０と
を比較し、偏差εがε０より大きければ制御部28に信号
を出力して静止保持をリセットする。従ってその後は、
把持アーム20は、制御部28の作用下で、予め定めた次ス
テップにもたらされる。
標位置P2に達すると、制御部28が、把持アーム20、ひい
ては、被駆動部材14の静止保持を開始するとともに、触
覚機能部30を作動させる。これにより、その触覚機能部
30は、その目的位置P2に達した把持アーム20の現在位置
信号L1を検知手段18から取り込むとともに、適当なサン
プリング間隔で、検知手段18からの信号を取り込み、こ
の取り込んだ信号l1と現在位置信号L1とを比較してその
偏差εを求め、さらに、この偏差εと基準レベルε０と
を比較し、偏差εがε０より大きければ制御部28に信号
を出力して静止保持をリセットする。従ってその後は、
把持アーム20は、制御部28の作用下で、予め定めた次ス
テップにもたらされる。
これに対し偏差εが基準レベルε０以下の場合には、把
持アーム20の変位が、作為的に加えられた信号外方によ
るものではなく、外乱その他によって生じた不作為変位
であると判定し、以後、その行為的な信号外力による把
持アーム20の、所定量以上の変位が生じるまで、また
は、予め定めた静止保持時間が経過するまでの間、同様
のサンプリングを継続する。なお把持アーム20の静止保
持時間が経過すると、その静止保持は、制御部28によっ
て自動的にリセットされる。
持アーム20の変位が、作為的に加えられた信号外方によ
るものではなく、外乱その他によって生じた不作為変位
であると判定し、以後、その行為的な信号外力による把
持アーム20の、所定量以上の変位が生じるまで、また
は、予め定めた静止保持時間が経過するまでの間、同様
のサンプリングを継続する。なお把持アーム20の静止保
持時間が経過すると、その静止保持は、制御部28によっ
て自動的にリセットされる。
第２図は、本発明の他の実施例を示す図であり、第１図
（ａ）に示す部分と同様な部分はそれと同一の符号で示
す。
（ａ）に示す部分と同様な部分はそれと同一の符号で示
す。
この駆動装置は、被駆動部材14に並進運動を付与する装
置であり、このため、弾性収縮体10a,10bは、その一端
が被駆動部材14を介して直列に連結され、それぞれの他
端は固定部S1,S2に連結されている。また被駆動部材14
が並進運動を行うので、検知手段は第１図（ａ）に用い
たものと異なり被駆動部材14の直線変位を測定できるも
の、たとえばリニアエンコーダ、直線変位型のポテンシ
ョメータなどが用いられる。その作動については第１図
に示した実施例と同様であるので省略する。
置であり、このため、弾性収縮体10a,10bは、その一端
が被駆動部材14を介して直列に連結され、それぞれの他
端は固定部S1,S2に連結されている。また被駆動部材14
が並進運動を行うので、検知手段は第１図（ａ）に用い
たものと異なり被駆動部材14の直線変位を測定できるも
の、たとえばリニアエンコーダ、直線変位型のポテンシ
ョメータなどが用いられる。その作動については第１図
に示した実施例と同様であるので省略する。
第３図は、本発明の更に他の実施例を示す図であり、第
２図と同様に、第１図（ａ）に示す部分と同様な部分は
それと同一の符号で示す。
２図と同様に、第１図（ａ）に示す部分と同様な部分は
それと同一の符号で示す。
この駆動装置は、第１図（ａ）に示した装置と同様な構
成のアセンブリを２個合わせた装置である。全体を符号
50で示す第１のアセンブリは、被駆動部材14に把持アー
ムに代わり、第２のアセンブリ52の固定部を形成するブ
ラケット32が固定されている。それゆえ、この固定ブラ
ケット32は、第１のアセンブリ50の各弾性収縮体10a,10
bへの加圧流体の給排により被駆動部材14とともに、そ
の部材14の回転中心を中心として回転する。
成のアセンブリを２個合わせた装置である。全体を符号
50で示す第１のアセンブリは、被駆動部材14に把持アー
ムに代わり、第２のアセンブリ52の固定部を形成するブ
ラケット32が固定されている。それゆえ、この固定ブラ
ケット32は、第１のアセンブリ50の各弾性収縮体10a,10
bへの加圧流体の給排により被駆動部材14とともに、そ
の部材14の回転中心を中心として回転する。
一方、一端が固定ブラトット32に固着された支持アーム
16aの他端には、被駆動部材14aが回動自在に軸支され、
この被駆動部材14aに巻掛けされた線状部材12aの各端部
には、固定ブラケット32に一端が連結された弾性収縮体
11a,11bの他端が連結されている。また被駆動部材14aに
は、把持アーム20が固着され、その先端部にはフィンガ
ー部20aが取り付けられている。それゆえ把持アーム20
は、第１のアセンブリの各弾性収縮体への加圧流体の給
排による固定ブラケットの運動によるばかりでなく、第
２のアセンブリの各弾性収縮体への加圧流体の給排によ
る被駆動材14aの運動によってもその位置を種々変更す
ることができる。勿論第１及び第２のアセンブリを同時
に作動させても良い。
16aの他端には、被駆動部材14aが回動自在に軸支され、
この被駆動部材14aに巻掛けされた線状部材12aの各端部
には、固定ブラケット32に一端が連結された弾性収縮体
11a,11bの他端が連結されている。また被駆動部材14aに
は、把持アーム20が固着され、その先端部にはフィンガ
ー部20aが取り付けられている。それゆえ把持アーム20
は、第１のアセンブリの各弾性収縮体への加圧流体の給
排による固定ブラケットの運動によるばかりでなく、第
２のアセンブリの各弾性収縮体への加圧流体の給排によ
る被駆動材14aの運動によってもその位置を種々変更す
ることができる。勿論第１及び第２のアセンブリを同時
に作動させても良い。
このような装置においても、第１及び第２のアセンブリ
に設けた被駆動部材の変位を検知する検知手段18,18aか
らの信号に基づいて、この装置への外力の作用を感知す
ることができる。
に設けた被駆動部材の変位を検知する検知手段18,18aか
らの信号に基づいて、この装置への外力の作用を感知す
ることができる。
すなわち触覚機能部30は、制御部28により目標位置にも
たらされた被駆動部材14および、把持アーム20を含む被
駆動部材14aに、それらの静止保持下で、外部との物理
的な関係により生起された変位を、各検知手段18,18aか
ら取り込む。そしてその触覚機能部30は、取り込んだそ
れぞれの信号l1,l2と、各被駆動部材の目標位置におけ
るそれぞれの現在位置信号L1,L2とを比較して、各偏差
ε1,ε２を求め、これら偏差のうち、その値が最大であ
る偏差εmaxと基準レベルε０とを比較し、εmaxがε０
より大きければ外部から作為的な信号外力を受けたもの
と判断する。そして制御部28にその旨を出力し、制御部
28は、両被駆動部材14,14aの静止保持をリセットして、
それらを次ステップに進める。
たらされた被駆動部材14および、把持アーム20を含む被
駆動部材14aに、それらの静止保持下で、外部との物理
的な関係により生起された変位を、各検知手段18,18aか
ら取り込む。そしてその触覚機能部30は、取り込んだそ
れぞれの信号l1,l2と、各被駆動部材の目標位置におけ
るそれぞれの現在位置信号L1,L2とを比較して、各偏差
ε1,ε２を求め、これら偏差のうち、その値が最大であ
る偏差εmaxと基準レベルε０とを比較し、εmaxがε０
より大きければ外部から作為的な信号外力を受けたもの
と判断する。そして制御部28にその旨を出力し、制御部
28は、両被駆動部材14,14aの静止保持をリセットして、
それらを次ステップに進める。
これに対してεmaxがε０以下であれば、第１図（ａ）
に示した実施例と同様にサンプリングを継続する。勿
論、目標位置の選択は自由であり、また、行為的な信号
外力の作用の有無の判断は、その信号外力の予想作用位
置との関連の下で、いずれか一方のアセンブリにおける
変位量だけを検知することにて行うこともできる。そし
て更には、各アセンブリの偏差に対して重みをもたせる
ことにより、特定の方向の外力の作用を選択することも
できる。
に示した実施例と同様にサンプリングを継続する。勿
論、目標位置の選択は自由であり、また、行為的な信号
外力の作用の有無の判断は、その信号外力の予想作用位
置との関連の下で、いずれか一方のアセンブリにおける
変位量だけを検知することにて行うこともできる。そし
て更には、各アセンブリの偏差に対して重みをもたせる
ことにより、特定の方向の外力の作用を選択することも
できる。
なお、本発明はこれら実施例に限定されるものでなく、
たとえば被駆動部材が並進運動を行うアセンブリと、被
駆動部材が旋回運動を行うアセンブリとを連結した装置
とすること、又複数のアセンブリを自在継手にて連結し
た駆動装置とすることもでき、特許請求の範囲内で種々
の変更が可能である。
たとえば被駆動部材が並進運動を行うアセンブリと、被
駆動部材が旋回運動を行うアセンブリとを連結した装置
とすること、又複数のアセンブリを自在継手にて連結し
た駆動装置とすることもでき、特許請求の範囲内で種々
の変更が可能である。
（発明の効果） 以上詳述したように本発明駆動装置は、加圧流体の給排
により膨径変形し軸線方向に収縮力を生起するエアーバ
ッグ・タイプの弾性収縮体を用い、被駆動部材を、その
変位を検知する検知手段からの信号に基づいて目標位置
に位置決め保持するとともに、弾性収縮体それ自身の有
する弾性及びその内部に収容された加圧流体の圧縮性を
利用して、その位置決め保持時に、信号外力の作用によ
って被駆動部材にもたらされる変位を、触覚機能部の作
用下で、前記検知手段からの信号に基づいて感知する構
成としたので、別個の触覚センサを設けることが不要と
なって、装置構造の簡素化、装置それ自身の小型軽量化
および低廉化を有効に実現することができる。しかも、
装置の可動部のいずれの部分にても、信号外力の作用を
すぐれた感度をもって確実に感知することができる。そ
れゆえ、従来の装置のように触覚センサを設けた部位だ
けが外力の作用を感知するものでなく、融通性に優れた
駆動装置である。
により膨径変形し軸線方向に収縮力を生起するエアーバ
ッグ・タイプの弾性収縮体を用い、被駆動部材を、その
変位を検知する検知手段からの信号に基づいて目標位置
に位置決め保持するとともに、弾性収縮体それ自身の有
する弾性及びその内部に収容された加圧流体の圧縮性を
利用して、その位置決め保持時に、信号外力の作用によ
って被駆動部材にもたらされる変位を、触覚機能部の作
用下で、前記検知手段からの信号に基づいて感知する構
成としたので、別個の触覚センサを設けることが不要と
なって、装置構造の簡素化、装置それ自身の小型軽量化
および低廉化を有効に実現することができる。しかも、
装置の可動部のいずれの部分にても、信号外力の作用を
すぐれた感度をもって確実に感知することができる。そ
れゆえ、従来の装置のように触覚センサを設けた部位だ
けが外力の作用を感知するものでなく、融通性に優れた
駆動装置である。
第１図（ａ）は本発明装置を模式的に示す線図、 第１図（ｂ）は、第１図（ａ）に示した装置の要部の作
動を示すフローチャート、 第２図及び第３図は本発明装置の他の実施例を示す線図
である。 10a,10b,11a,11b……弾性収縮体 12,12a……線状部材、14,14a……被駆動部材 16,16a……支持アーム、18,18a……検知手段 20……把持アーム、22……エアーコンプレッサ 24a,24b,25a,25b26a,26b,27a,27b……弁手段 28……制御部、30……触覚機能部 50,52……アセンブリ
動を示すフローチャート、 第２図及び第３図は本発明装置の他の実施例を示す線図
である。 10a,10b,11a,11b……弾性収縮体 12,12a……線状部材、14,14a……被駆動部材 16,16a……支持アーム、18,18a……検知手段 20……把持アーム、22……エアーコンプレッサ 24a,24b,25a,25b26a,26b,27a,27b……弁手段 28……制御部、30……触覚機能部 50,52……アセンブリ
Claims (1)
- 【請求項１】一端を固定部に連結し、他端を被駆動部材
に直接又は間接に連結した弾性収縮体を具え、その弾性
収縮体への加圧流体の導入によって生起される、弾性収
縮体の軸線方向の収縮力により被駆動部材に回動および
／または並進運動を付与する駆動装置において、 被駆動部材（14）の変位を検知する検知手段（18）と、
弾性収縮体への加圧流体の給排を司る弁手段（24a,24b,
26a,26b）と、検知手段（18）からの出力信号に基づい
て弁手段を作動させて、被駆動部材（14）を目標位置ま
で移動させるとともに、その被駆動部材（14）を、前記
目標位置に静止保持する制御部（28）と、この制御部
（28）からの静止保持信号によって作動し、被駆動部材
の静止状態の下での、その被駆動部材の変位量を、前記
検知手段（18）からの信号によって検知し、その変位量
の大きさによって被駆動部材への外力の作用の有無を判
断する触覚機能部（30）とを具えてなることを特徴とす
る触覚機能を有する駆動装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60199314A JPH07121512B2 (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 触覚機能を有する駆動装置 |
| DE3630822A DE3630822C2 (de) | 1985-09-11 | 1986-09-10 | Antriebsvorrichtung |
| US06/906,059 US4689538A (en) | 1985-09-11 | 1986-09-11 | Driving device having tactility |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60199314A JPH07121512B2 (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 触覚機能を有する駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263080A JPS6263080A (ja) | 1987-03-19 |
| JPH07121512B2 true JPH07121512B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=16405739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60199314A Expired - Fee Related JPH07121512B2 (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 触覚機能を有する駆動装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4689538A (ja) |
| JP (1) | JPH07121512B2 (ja) |
| DE (1) | DE3630822C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| ATE119451T1 (de) * | 1988-05-19 | 1995-03-15 | Eric Frank Rhys Edwards | Bewegungsantriebsvorrichtungen. |
| US5245885A (en) * | 1992-07-13 | 1993-09-21 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Bladder operated robotic joint |
| US6202004B1 (en) * | 1995-08-10 | 2001-03-13 | Fred M. Valerino, Sr. | Autoacceptertube delivery system with a robotic interface |
| US6002184A (en) * | 1997-09-17 | 1999-12-14 | Coactive Drive Corporation | Actuator with opposing repulsive magnetic forces |
| GB2354752A (en) * | 1999-08-19 | 2001-04-04 | British Nuclear Fuels Plc | Material handling arm |
| GB2390400A (en) * | 2002-03-07 | 2004-01-07 | Shadow Robot Company Ltd | Air muscle arrangement |
| US6901840B1 (en) * | 2002-10-29 | 2005-06-07 | Joseph S. Yatsko | Angular actuator and control therefor |
| EP1929158B1 (de) | 2005-09-30 | 2013-07-10 | Paolo Ferrara | Vorrichtung zum flexibel steuerbaren bewegen von menschen oder gegenständen |
| EP1986826B1 (de) | 2006-02-24 | 2009-10-21 | Ferrobotics Compliant Robot Technology GmbH | Roboterarm |
| AT504269B1 (de) * | 2006-09-27 | 2011-07-15 | Paolo Dr Ferrara | Gerät für die passive heilgymnastik |
| WO2007134461A1 (en) * | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Titan Medical Inc. | Snaking robotic arm with movable shapers |
| NL2004044C2 (nl) * | 2009-01-02 | 2010-07-08 | Bootsman Holding Bv | Besturingsysteem aan boord van een vrachtwagen voor het oppompen en laten leeglopen van een pneumatische slang die zich uitstrekt over de lengte van het laadruim dicht onder het dak van het met een dekkleed afgesloten laadruim van de vrachtwagen en werkwijze voor het oppompen en laten leeg lopen van die slang. |
| GB2467762B (en) * | 2009-02-13 | 2013-08-14 | Shadow Robot Company Ltd | Robotic musculo-skeletal jointed structures |
| DE102010033326B4 (de) * | 2010-08-04 | 2014-05-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Roboter, insbesondere zur Ausführung einer medizinischen Behandlung |
| DE102013223603A1 (de) | 2013-11-19 | 2015-05-21 | Ferrobotics Compliant Robot Technology Gmbh | Roboterarm |
| US9194403B2 (en) * | 2014-02-23 | 2015-11-24 | Dylan Pierre Neyme | Modular hinged joint for use with agonist-antagonist tensile inputs |
| US10132333B2 (en) | 2014-11-13 | 2018-11-20 | Bell Helicopter Textron Inc. | Actuator utilizing pneumatic muscles |
| US11318626B1 (en) * | 2018-03-02 | 2022-05-03 | Empower Robotics Corporation | Compliant joint for a robotic arm |
| WO2023052233A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Katholieke Universiteit Leuven | Contractile and extensile fluidic artificial muscle actuator |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US28089A (en) * | 1860-05-01 | Eenst rudolf knorr | ||
| US28437A (en) * | 1860-05-22 | Improvement in revolving fire-arms | ||
| SU759308A1 (ru) * | 1978-06-13 | 1980-08-30 | Igor L Vladov | Манипулятор . 1 |
| FR2519690A1 (fr) * | 1982-01-11 | 1983-07-18 | Montabert Ets | Dispositif d'asservissement electro-hydraulique de bras-support articule pour glissiere d'appareil de foration |
| DE3210466A1 (de) * | 1982-03-22 | 1983-09-29 | Peter Dipl.-Kfm. Dr. 6230 Frankfurt Gschaider | Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung von handhabungsprozessen |
| US4595334A (en) * | 1984-01-18 | 1986-06-17 | International Business Machines Corporation | Robotic apparatus with improved positioning accuracy |
| US4645084A (en) * | 1985-02-21 | 1987-02-24 | Construction Robotics, Inc. | Robot arm |
| JP2719477B2 (ja) * | 1992-02-26 | 1998-02-25 | 株式会社豊田自動織機製作所 | 油圧配管用管継手と油圧機器との接続構造 |
-
1985
- 1985-09-11 JP JP60199314A patent/JPH07121512B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-09-10 DE DE3630822A patent/DE3630822C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-09-11 US US06/906,059 patent/US4689538A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3630822C2 (de) | 1996-12-12 |
| JPS6263080A (ja) | 1987-03-19 |
| US4689538A (en) | 1987-08-25 |
| DE3630822A1 (de) | 1987-03-19 |
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