JPH0760679A - Manipulator - Google Patents
ManipulatorInfo
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- JPH0760679A JPH0760679A JP21623593A JP21623593A JPH0760679A JP H0760679 A JPH0760679 A JP H0760679A JP 21623593 A JP21623593 A JP 21623593A JP 21623593 A JP21623593 A JP 21623593A JP H0760679 A JPH0760679 A JP H0760679A
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- hand
- arm
- joint
- manipulator
- electromagnetic brake
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、人間の腕的な機能を有
し、人間の手作業を代行するマニピュレータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator having a human arm function and acting as a human hand.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マニピュレータの構造は、一般的に腕的
な機構と、この腕的な機構を所定の位置まで移動させる
移動機構（作業形態によっては据え付けタイプもある）
とからなっている。この腕的な機構は、物体を把持する
ハンドと、ハンドを作業空間内で移動させるアームとか
ら構成されている。2. Description of the Related Art Generally, a manipulator has an arm-like mechanism and a moving mechanism for moving the arm-like mechanism to a predetermined position.
It consists of This arm-like mechanism is composed of a hand that holds an object and an arm that moves the hand within the work space.
【０００３】ところで、物体を把持するハンドには、様
々な運動機能が要求されるが、図５に示すように、従来
のマニピュレータのハンド１０４は、互いに接離して物
体を把持する一対の指１０６と、ハンド１０４を駆動モ
ータ１０８で上下方向（矢印Ａ方向）に揺動させるチル
ト機構（１自由度）しか備えていなかった。By the way, a hand holding an object is required to have various movement functions, but as shown in FIG. 5, the hand 104 of the conventional manipulator has a pair of fingers 106 that hold the object by contacting and separating from each other. Then, only the tilt mechanism (1 degree of freedom) for swinging the hand 104 in the vertical direction (direction of arrow A) by the drive motor 108 is provided.
【０００４】しかしながら、作業及び物体の形態によっ
ては、単にハンド１０４をアーム１１０の軸線に対して
上下方向に揺動させるだけでは、指１０６でワークを把
持する際の操作性が悪く、ハンド１０４の姿勢を自由に
コントロールする機構（３自由度）が求められている。However, depending on the form of the work and the object, if the hand 104 is simply swung in the vertical direction with respect to the axis of the arm 110, the operability when gripping the work with the finger 106 is poor, and the hand 104 does not move. A mechanism (3 degrees of freedom) for freely controlling the posture is required.
【０００５】このため、ハンドに３つの関節を設け各関
節を駆動装置で駆動し、３自由度の動きができるよう制
御されたハンドも提案されているが、細かい作業を行う
際、駆動装置の制御が非常に複雑となる。For this reason, a hand in which three joints are provided in the hand and each joint is driven by a driving device so that the hand can be moved in three degrees of freedom has been proposed. Control becomes very complicated.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮して、ハンドを３自由度で自由にコントロールでき、
ハンドの細かい姿勢の修整が手作業で行えるマニピュレ
ータを提供することを目的とする。In consideration of the above facts, the present invention allows the hand to be freely controlled with three degrees of freedom,
It is an object of the present invention to provide a manipulator capable of manually adjusting a fine posture of a hand.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のマニピ
ュレータは、マニピュレータのアーム先端へハンドを前
記アームの軸線に対して上下方向へ駆動する駆動手段
と、前記ハンドを前記アームの軸線に対して横方向へ揺
動可能にアームと連結する第１関節と、前記第１関節の
揺動を停止させる第１ロック手段と、前記ハンドを前記
アームの軸線に対して旋回可能に前記アームと連結する
第２関節と、前記第２関節の旋回を停止させる第２ロッ
ク手段と、を有することを特徴としている。A manipulator according to claim 1, wherein a driving means for driving a hand to an arm tip of the manipulator in a vertical direction with respect to an axis of the arm, and the hand with respect to an axis of the arm. A first joint that is swingably laterally connected to the arm, a first locking unit that stops the swing of the first joint, and the hand is swingably connected to the arm with respect to the axis of the arm. It is characterized in that it has a second joint and a second locking means for stopping the turning of the second joint.
【０００８】請求項２に記載のマニピュレータは、前記
第２関節に設けられ前記ハンドと一体となって旋回する
ラチェット手段と、前記第２関節に設けられ前記ハンド
と相対回転可能な操作レバーと、前記ラチェット手段と
前記操作レバーとを係合させる係合手段と、を有するこ
とを特徴としている。A manipulator according to a second aspect of the present invention is a manipulator, wherein the ratchet means is provided at the second joint and turns together with the hand, and an operation lever provided at the second joint and rotatable relative to the hand. It is characterized in that it has an engaging means for engaging the ratchet means and the operating lever.
【０００９】[0009]
【作用】請求項１に記載のマニピュレータでは、アーム
先端に設けられた駆動手段によって、ハンドがアームの
軸線に対して上下方向へ揺動される。In the manipulator according to the first aspect of the present invention, the hand is swung up and down with respect to the axis of the arm by the driving means provided at the tip of the arm.
【００１０】また、第１関節がアームの軸線に対して横
方向へ揺動可能にアームとハンドを連結する。この第１
関節は、第１ロック手段によって、揺動を停止される。
従って、第１ロック手段を解除してハンドを横方向へ手
動によって微調整することができ、この調整後、第１ロ
ック手段によってハンドを固定し正確に横方向の位置を
決めることができる。The first joint connects the arm and the hand so that the first joint can swing laterally with respect to the axis of the arm. This first
The swing of the joint is stopped by the first lock means.
Therefore, the first locking means can be released to manually finely adjust the hand in the lateral direction, and after this adjustment, the hand can be fixed by the first locking means to accurately determine the lateral position.
【００１１】さらに、第２関節も、第２ロック手段によ
って、旋回が停止される。従って、第２ロック手段を解
除してハンドを手動により旋回して微調整することがで
き、この調整後、第２ロック手段によってハンドを固定
し正確に旋回方向の位置を決めができる。Further, the turning of the second joint is also stopped by the second locking means. Therefore, the second locking means can be released and the hand can be manually swiveled for fine adjustment, and after this adjustment, the hand can be fixed by the second locking means and the position in the swiveling direction can be accurately determined.
【００１２】このように、ハンドは、細かい３自由度の
動きが可能となり、ハンドの姿勢の修整は手作業で行う
ことができる。As described above, the hand can move in three fine degrees of freedom, and the posture of the hand can be adjusted manually.
【００１３】請求項２に記載のマニピュレータでは、第
２関節に設けられたラチェット手段と操作レバーとを係
合手段によって係合させることにより、操作レバーでハ
ンドを横方向へ揺動あるいは旋回させることができる。
さらに、係合手段による係合状態を解除すると、操作レ
バーがフリーとなり、ハンドと相対回転可能となる。こ
れによって、作業の容易な位置まで操作レバーを回転さ
せ、再度ラチェット手段と係合させることで、操作のし
易い位置で操作レバーを操作することができる。In the manipulator according to the second aspect of the present invention, the ratchet means provided at the second joint and the operating lever are engaged by the engaging means, so that the operating lever swings or swivels the hand in the lateral direction. You can
Further, when the engagement state by the engagement means is released, the operation lever becomes free and can rotate relative to the hand. Accordingly, by rotating the operation lever to a position where the operation is easy and engaging the ratchet means again, the operation lever can be operated at a position where the operation is easy.
【００１４】[0014]
【実施例】図１に示すように、本実施例に係るマニピュ
レータ１０は、所定の作業位置まで移動できるように移
動台車１２を備えている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, a manipulator 10 according to this embodiment is equipped with a moving carriage 12 so that it can be moved to a predetermined working position.
【００１５】この移動台車１２の上には、旋回装置１４
を介して架台１６が旋回可能に取付けられている。架台
１６には、移動台車１２の走行をコントロールする走行
レバー１８が配設されている。また、架台１６には、取
付板２０が立設され、この取付板２０には、肩関節用の
駆動モータ２２と腕関節用の駆動モータ２４が取付けら
れている。A turning device 14 is mounted on the moving carriage 12.
The pedestal 16 is rotatably attached via the. A travel lever 18 for controlling travel of the mobile carriage 12 is provided on the gantry 16. A mounting plate 20 is erected on the pedestal 16, and a driving motor 22 for shoulder joints and a driving motor 24 for arm joints are mounted on the mounting plate 20.
【００１６】肩関節用の駆動モータ２２の回転軸には、
第１リンク材２６の後端が固定されている。この第１リ
ンク材２６の先端は、アーム２８の後端付近に回転可能
に連結されている。一方、腕関節用の駆動モータ２４の
回転軸には、アーム２８と平行に配設された第２リンク
材３０の後端が固定されている。この第２リンク材３０
は、第１リンク材２６と平行に配置された第３リンク材
３２の後端付近と回転可能に連結されている。この第３
のリンク材３２の先端は、アーム２８の後端へ回転可能
に連結され、後端には、カウンタウエイト３４が取付け
られている。The rotary shaft of the drive motor 22 for the shoulder joint is
The rear end of the first link member 26 is fixed. The tip of the first link member 26 is rotatably connected near the rear end of the arm 28. On the other hand, the rear end of the second link member 30 arranged in parallel with the arm 28 is fixed to the rotary shaft of the drive motor 24 for the arm joint. This second link material 30
Are rotatably connected to the vicinity of the rear end of the third link member 32 arranged in parallel with the first link member 26. This third
The tip end of the link member 32 is rotatably connected to the rear end of the arm 28, and the counter weight 34 is attached to the rear end.
【００１７】このように、平行四辺形のリンクを構成す
ることによって、カウンタウエイト３４でバランスを保
ちながら、駆動モータ２２、２４を駆動することで、ア
ーム２８が腕関節部、肩関節部で上下方向へ２自由度で
屈伸できるようになっている。As described above, by forming the parallelogram link, the drive motors 22 and 24 are driven while the counterweight 34 keeps the balance, whereby the arm 28 moves up and down at the arm joint portion and the shoulder joint portion. You can bend and stretch in two directions with two degrees of freedom.
【００１８】一方、図２〜図４に示すように、アーム２
８の先端には、一対の平行な脚板３６Ａを有するブラケ
ット３６が固定されている。一方の脚板３６Ａの外側に
は、駆動モータ３８が取付けられている。この駆動モー
タ３８の回転軸４０は、脚板３６Ａを貫通し、その回転
軸４０の中央部には、連結プレート４２が固定されてい
る。これによって、連結プレート４２は駆動モータ３８
の回転軸４０と一体となってアーム２８の軸線に対して
上下方向へ揺動するようになっている。On the other hand, as shown in FIGS.
A bracket 36 having a pair of parallel leg plates 36 </ b> A is fixed to the tip of 8. A drive motor 38 is attached to the outside of one leg plate 36A. A rotary shaft 40 of the drive motor 38 penetrates the leg plate 36A, and a connecting plate 42 is fixed to the central portion of the rotary shaft 40. Accordingly, the connecting plate 42 causes the drive motor 38 to move.
It is adapted to swing vertically with respect to the axis of the arm 28 together with the rotary shaft 40.
【００１９】また、連結プレート４２には、Ｌ型のブラ
ケット４４が取付けられている。このブラケット４４に
は、操作用センサー４６が取付けられている。この操作
用センサー４６には、コントロールグリップ４８が設け
られたＬ型のプレート５０が固定されている。これによ
って、操作用センサー４６が、コントロールグリップ４
８に働く力を検出するようになっている。また、コント
ロールグリップ４８には、ハンド５２の指９８を操作す
る操作スイッチ５４が設けられている。なお、操作用セ
ンサー４６としては、歪みケージを使用して各方向に加
わる力を歪みケージの変形として捉え、信号を出力する
ものが使用される。An L-shaped bracket 44 is attached to the connecting plate 42. An operation sensor 46 is attached to the bracket 44. An L-shaped plate 50 provided with a control grip 48 is fixed to the operation sensor 46. As a result, the operation sensor 46 is moved to the control grip 4
The force acting on 8 is detected. Further, the control grip 48 is provided with an operation switch 54 for operating the finger 98 of the hand 52. As the operation sensor 46, a sensor that uses a strain cage to detect a force applied in each direction as deformation of the strain cage and outputs a signal is used.
【００２０】連結プレート４２には、一対の平行な脚板
５６Ａを有するブラケット５６が固定されている。この
脚板５６Ａの間には、円柱状の回転部材６０が配設され
ている。この回転部材６０からは、シャフト６２、６４
が両側へ突設され、それぞれ脚板５６Ａに軸支されてい
る。シャフト６２の先端は脚板５６Ａを貫通し、脚板５
６Ａの外側に取付けられた第１電磁ブレーキ６６の図示
しないブレーキデイスクに連結されている。この第１電
磁ブレーキ６６は、印加される電流によって電磁コイル
に磁力を生じさせ、電磁機械的にブレーキデスクにブレ
ーキをかけるようになっている。A bracket 56 having a pair of parallel leg plates 56A is fixed to the connecting plate 42. A cylindrical rotating member 60 is arranged between the leg plates 56A. From the rotating member 60, the shafts 62, 64
Are projected on both sides and are pivotally supported by the leg plates 56A, respectively. The tip of the shaft 62 penetrates the leg plate 56A,
It is connected to a brake disk (not shown) of the first electromagnetic brake 66 attached to the outside of 6A. The first electromagnetic brake 66 is configured to generate a magnetic force in the electromagnetic coil by the applied current and electromagnetically mechanically brake the brake desk.
【００２１】回転部材６０の先端には、矩形状の取付プ
レート６８が固定されている。この取付プレート６８に
は、第２電磁ブレーキ７０が取付けられている。第２電
磁ブレーキ７０のクラッチデイスクには、旋回シャフト
７２が連結されている。この旋回シャフト７２には、外
周に凹部７４が形成されたラチェットデスク７６が固定
されている。また、旋回シャフト７２には、ソケット７
８が回転自在に挿通され、このソケット７８の外周面か
ら屈曲面８０Ａがラチェットデスク７６の凹部７４と対
面するように、Ｌ型のブラケット８０が立設されてい
る。このブラケット８０の屈曲面８０Ａには、貫通孔８
２が穿設され、貫通孔８２には、操作レバー８４が挿入
されている。この操作レバー８４の先端部には、ラチェ
ットデスク７６の凹部７４と係合可能な突部８６が突設
されている。A rectangular mounting plate 68 is fixed to the tip of the rotating member 60. The second electromagnetic brake 70 is attached to the attachment plate 68. A swing shaft 72 is connected to the clutch disk of the second electromagnetic brake 70. A ratchet desk 76 having a recess 74 formed on the outer periphery is fixed to the turning shaft 72. Further, the turning shaft 72 has a socket 7
8 is rotatably inserted, and an L-shaped bracket 80 is erected from the outer peripheral surface of the socket 78 so that the bent surface 80A faces the recess 74 of the ratchet desk 76. The bending surface 80A of the bracket 80 has a through hole 8
2 is bored, and the operation lever 84 is inserted into the through hole 82. A projecting portion 86 that can engage with the recessed portion 74 of the ratchet desk 76 is provided at the tip of the operating lever 84.
【００２２】この突部８６をラチェットデスク７６の凹
部７４へ係合または係合解除（図２の２点鎖線で示す）
することで、操作レバー８４を回転して任意の位置で操
作できる。この操作レバー８４の操作によって、ハンド
５２を、シャフト６２、６４及び旋回シャフト７２を軸
として回転させることができる。The protrusion 86 is engaged with or disengaged from the recess 74 of the ratchet desk 76 (shown by a chain double-dashed line in FIG. 2).
By doing so, the operation lever 84 can be rotated and operated at an arbitrary position. By operating the operation lever 84, the hand 52 can be rotated about the shafts 62 and 64 and the turning shaft 72.
【００２３】また、操作レバー８４のグリップ８８付近
には、電磁ブレーキ操作ボタン９０が設けられている。
この電磁ブレーキ操作ボタン９０を操作することで、第
１電磁ブレーキ６６及び第２電磁ブレーキ７０へ電流が
流れて電磁コイルに磁力が生じ、シャフト６２、６４及
び旋回シャフト７２の回転が停止する。An electromagnetic brake operating button 90 is provided near the grip 88 of the operating lever 84.
By operating the electromagnetic brake operation button 90, a current flows to the first electromagnetic brake 66 and the second electromagnetic brake 70, a magnetic force is generated in the electromagnetic coil, and the rotation of the shafts 62 and 64 and the turning shaft 72 is stopped.
【００２４】旋回シャフト７２の先端には、ハンド５２
を構成する直方状のガイドブロック９４が取付けられて
いる。このガイドブロック９４には、ガイド溝９６が長
手方向へ形成されており、一対の指９８が装着されてい
る。この指９８の基部は、モータ１００で回転する図示
しないスクリュー軸と螺合しており、このスクリュー軸
を旋回させることによって、ワークを把持するようにな
っている。At the tip of the turning shaft 72, the hand 52
A rectangular guide block 94 constituting the above is attached. A guide groove 96 is formed in the guide block 94 in the longitudinal direction, and a pair of fingers 98 are attached thereto. The base of the finger 98 is screwed with a screw shaft (not shown) that is rotated by the motor 100, and the work is gripped by turning the screw shaft.
【００２５】次に、本実施例に係るマニピュレータの作
用を説明する。マニピュレータ操作者は、手作業感覚で
ワークの直ぐ近くでコントロールグリップ４８を操作
し、操作スイッチ５４を押して指９８でワークを把持し
て持ち運ぶことができる。ここで、コントロールグリッ
プ４８に加えられた力の大きさと方向は、操作センサー
４６によって検知され、この検知信号に応じて駆動モー
タ２２、２４、３８が駆動され、アーム２８及びハンド
５２が必要な動きをするように制御される。Next, the operation of the manipulator according to this embodiment will be described. The manipulator operator can operate the control grip 48 in the immediate vicinity of the work, press the operation switch 54 to grasp the work with the finger 98, and carry the work as if manually operating. Here, the magnitude and direction of the force applied to the control grip 48 are detected by the operation sensor 46, the drive motors 22, 24, 38 are driven according to this detection signal, and the arm 28 and the hand 52 move as necessary. To be controlled.
【００２６】ところで、立て掛けられた板材、載置され
た板材等のように、ワークの載置状態が作業位置によっ
て異なる場合がある。By the way, there are cases where the mounting state of the work differs depending on the work position, such as a plate material leaned against and a plate material placed.
【００２７】このときは、電磁ブレーキ操作ボタン９０
を操作して第１電磁ブレーキ６６、第２電磁ブレーキ７
０のブレーキ状態を解除し、操作レバー８４を持って、
ハンド５２をシャフト６２、６４及び旋回シャフト７２
を軸として回転させる。このようにハンド５２が２方向
へ微調整された後、第１電磁ブレーキ６６及び第２電磁
ブレーキ７０へ電流を流すと、シャフト６２、６４及び
旋回シャフト７２がロックされハンド５２が最適な作業
位置に保持される。At this time, the electromagnetic brake operation button 90
To operate the first electromagnetic brake 66 and the second electromagnetic brake 7.
Release the 0 brake state, hold the operating lever 84,
The hand 52 is attached to the shafts 62 and 64 and the swing shaft 72.
Rotate about the axis. After the hand 52 is finely adjusted in the two directions as described above, when a current is applied to the first electromagnetic brake 66 and the second electromagnetic brake 70, the shafts 62 and 64 and the turning shaft 72 are locked, and the hand 52 has an optimum working position. Held in.
【００２８】また、突部８６をラチェットデスク７６の
凹部７４へ係合または係合解除（図１の２点鎖線で示
す）させることで、任意の位置で操作レバー８４を操作
できる。Further, by engaging or disengaging the protrusion 86 with the recess 74 of the ratchet desk 76 (shown by the two-dot chain line in FIG. 1), the operation lever 84 can be operated at any position.
【００２９】なお、本実施例では、電磁機械的にシャフ
ト６２、６４及び旋回シャフト７２に止めるようにした
が、機械的にロックする構造としてもよい。In this embodiment, the shafts 62, 64 and the turning shaft 72 are electromagnetically and mechanically stopped, but a mechanically locking structure may be used.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明は上記構成としたので、ハンドを
３自由度で自由にコントロールでき、ハンドの細かい姿
勢の修整を手作業で行える。Since the present invention has the above-described structure, the hand can be freely controlled with three degrees of freedom, and the fine posture of the hand can be adjusted manually.
【図１】本発明に係るマニピュレータの全体斜視図であ
る。FIG. 1 is an overall perspective view of a manipulator according to the present invention.
【図２】本発明に係るマニピュレータのハンドの斜視図
である。FIG. 2 is a perspective view of a hand of the manipulator according to the present invention.
【図３】本発明に係るマニピュレータのハンドの平面図
である。FIG. 3 is a plan view of a hand of the manipulator according to the present invention.
【図４】本発明に係るマニピュレータのハンドの側面図
である。FIG. 4 is a side view of the hand of the manipulator according to the present invention.
【図５】従来のマニピュレータのハンドの斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view of a hand of a conventional manipulator.
２８ アーム ５２ ハンド ６２ シャフト（第１関節） ６４ シャフト（第１関節） ６６ 第１電磁ブレーキ（第１ロック手段） ７２ 旋回シャフト（第２関節） ７０ 第２電磁ブレーキ（第２ロック手段） ７６ ラチェットデスク（ラチェット手段） ８４ 操作レバー ８６ 突部（係合手段） 28 arm 52 hand 62 shaft (first joint) 64 shaft (first joint) 66 first electromagnetic brake (first locking means) 72 swivel shaft (second joint) 70 second electromagnetic brake (second locking means) 76 ratchet Desk (ratchet means) 84 Operation lever 86 Protrusion (engagement means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 勇雄 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yukio Matsunaga 2-5-14 Minamisuna, Koto-ku, Tokyo Incorporated Takenaka Corporation Technical Research Institute
Claims (2)
前記アームの軸線に対して上下方向へ駆動する駆動手段
と、前記ハンドを前記アームの軸線に対して横方向へ揺
動可能にアームと連結する第１関節と、前記第１関節の
揺動を停止させる第１ロック手段と、前記ハンドを前記
アームの軸線に対して旋回可能に前記アームと連結する
第２関節と、前記第２関節の旋回を停止させる第２ロッ
ク手段と、を有することを特徴とするマニピュレータ。1. A driving means for driving a hand to an arm tip of a manipulator in a vertical direction with respect to an axis of the arm; and a means for connecting the hand to the arm so as to be swingable laterally with respect to the axis of the arm. One joint, a first lock means for stopping the swing of the first joint, a second joint that connects the hand to the arm so that the hand can swing about the axis of the arm, and a swing of the second joint. And a second locking means for stopping the manipulator.
体となって旋回するラチェット手段と、前記第２関節に
設けられ前記ハンドと相対回転可能な操作レバーと、前
記ラチェット手段と前記操作レバーとを係合させる係合
手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のマ
ニピュレータ。2. A ratchet means provided on the second joint to rotate integrally with the hand, an operation lever provided on the second joint and rotatable relative to the hand, the ratchet means and the operation lever. The manipulator according to claim 1, further comprising: engaging means for engaging with.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21623593A JPH0760679A (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21623593A JPH0760679A (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Manipulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0760679A true JPH0760679A (en) | 1995-03-07 |
Family
ID=16685399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21623593A Pending JPH0760679A (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760679A (en) |
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