(57)【要約】【課題】安定性の悪化や物理的な干渉等による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置、及び、マスタスレーブ装置を実現することにある。【解決手段】第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置において、前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、
前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、
前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、
前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、
前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、
前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置において、
前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマスタ装置において、
前記第一関節、前記第二関節、前記第三関節、前記第四関節を結ぶ四角形は、平行四辺形であることを特徴とするマスタ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のマスタ装置において、
所定の基準方向と前記第二アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第一関節に設けられていることを特徴とするマスタ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載のマスタ装置において、
該マスタ装置は複数並べて使用されることを特徴とするマスタ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のマスタ装置において、
複数の該マスタ装置が手に装着され、各々の該マスタ装置は、前記手の各々の指により操作されることを特徴とするマスタ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のマスタ装置において、
該マスタ装置は、
操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、
の前記マスタとして用いられることを特徴とするマスタ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のマスタ装置において、
該マスタ装置は、
操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御され、前記スレーブにかかるトルクｔ３が所定の値を超えているときに前記スレーブが物体と接触している状態と判定するマスタスレーブ装置、
の前記マスタとして用いられることを特徴とするマスタ装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載のマスタ装置において、
該マスタ装置は、
操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者により操作される前記マスタを保持するとともに、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、
の前記マスタとして用いられ、
前記マスタの前記保持のために、前記角度制御部材が、前記第二アームと前記第三アームの成す角を保持することを特徴とするマスタ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のマスタ装置において、
該マスタ装置は、前記第二アームと前記第三アームとを付勢するための付勢部材を有し、
操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者により操作される前記マスタを保持するとともに、前記マスタに加えられるトルクにより伸縮する弾性要素の伸縮量を検出することにより前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、
の前記マスタとして使用され、
前記付勢部材は、前記弾性要素として用いられることを特徴とするマスタ装置。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載のマスタ装置において、
前記角度制御部材はクラッチであることを特徴とするマスタ装置。
【請求項１１】
請求項８又は請求項９に記載のマスタ装置において、
前記角度制御部材は超音波モータであることを特徴とするマスタ装置。
【請求項１２】
操作者により操作され、
第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、
前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、
前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、
前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、
前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、
前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置と、
前記操作者による前記マスタ装置の操作に応じて動作するスレーブ装置とを有し、
前記スレーブ装置が物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタ装置に加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブ装置にかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブ装置が制御されるマスタスレーブ装置において、
前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタスレーブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスタ装置、及び、マスタスレーブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マスタスレーブ装置は、２体の類似構造を持つ装置を用意し、一つ、すなわちマスタ装置を操作端として用い、他の一つ、すなわちスレーブ装置を作業用装置として用いることにより、操作者の位置が作業現場と離れていても必要な作業を行うことができるようにしたものである。操作者がマスタ装置を操作することにより、この操作に応じて動作するスレーブ装置を介して、望みの作業が行われる。特に、作業現場が悪環境である場合の遠隔操作や患者が遠隔地に居る場合の遠隔医療に大きな威力を発揮することから、近年、急速に研究が進められている。
【０００３】
また、マスタスレーブ装置は、スレーブ装置と対象物との接触等による触覚情報や力覚情報をマスタ装置の操作者に提示する機能を有する場合がある。かかる機能により、作業反力等の作業情報をマスタの操作者にフィードバックすることができるようになる。そして、当該機能を実現するために、マスタ装置には、当該マスタ装置の位置や動きを制御するための制御部材が設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記制御部材を設ける位置には特に注意を払う必要がある。例えば、当該制御部材を、マスタ装置のベース部材より離れた場所に設けると、制御部材の自重により安定性が悪くなるし、また、当該制御部材が複数個設けられるような場合に、これらの制御部材を近接した位置におくと、物理的な干渉が生ずる。本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、前記観点に基づき理想的な位置に前記制御部材を備えたマスタ装置、及び、マスタスレーブ装置を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
主たる本発明は、第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置において、前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタ装置である。
【０００６】
また、主たる本発明は、操作者により操作され、第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置と、前記操作者による前記マスタ装置の操作に応じて動作するスレーブ装置とを有し、前記スレーブ装置が物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタ装置に加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブ装置にかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブ装置が制御されるマスタスレーブ装置において、前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタスレーブ装置である。
【０００７】
本発明の上記以外の目的、及び、その特徴とするところは、本明細書及び添付図面の記載により明らかとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
＝＝＝マスタ装置の構成例＝＝＝
先ず、図１を用いて、本実施の形態に係るマスタ装置の構成例について、その概要を説明する。図１は、マスタ装置１０２の構成の一例を模式的に表した図である。なお、図１には、矢印にて上下方向を示しており、例えば、第三関節１１８は、マスタ装置１０２の上部に配置されており、ベース部材１２２は、マスタ装置１０２の下部に配置されている。
【０００９】
図１において、マスタ装置１０２は、第一関節１１４と、第二関節１１６と、第三関節１１８と、第四関節１２０と、ベース部材１２２と、を備え、さらに、第一関節１１４と第二関節１１６とに連結された第一アーム１０４と、第一関節１１４と第三関節１１８とに連結された第二アーム１０６と、第三関節１１８と第四関節１２０とに連結された第三アーム１０８と、第二関節１１６と第四関節１２０とに連結され、第二関節１１６から見て第四関節１２０とは反対側に自由端１２４を備えた第四アーム１１０と、第一関節１１４とペース部材１２２とに連結された第五アーム１１２と、を有している。
【００１０】
ベース部材１２２は、互いに連結されたアーム群を支持するための部材であり、第五アーム１１２が当該部材に連結されている。
【００１１】
第一アーム１０４は、その一端部が第一関節１１４を介して第二アーム１０６と第五アーム１１２とに連結する一方で、その他端部が第二関節１１６を介して第四アーム１１０に連結して、構成されている。第一アーム１０４と第五アーム１１２の成す角は、第一関節１１４を中心として第一アーム１０４が回動することにより、変更可能である。
【００１２】
第二アーム１０６は、その一端部が第一関節１１４を介して第一アーム１０４と第五アーム１１２とに連結する一方で、その他端部が第三関節１１８を介して第三アーム１０８に連結して、構成されている。第二アーム１０６と第五アーム１１２の成す角は、第一関節１１４を中心として第二アーム１０６が回動することにより、変更可能である。
【００１３】
第三アーム１０８は、その一端部が第三関節１１８を介して第二アーム１０６に連結する一方で、その他端部が第四関節１２０を介して第四アーム１１０に連結して、構成されている。第三アーム１０８と第二アーム１０６の成す角は、変更可能である。
【００１４】
第四アーム１１０は、その一端部が第四関節１２０を介して第三アーム１０８に連結する一方で、その他端部は自由端１２４となって、構成されている。また、第四アーム１１０は、第四関節１２０と自由端１２４との間に設けられた第二関節１１６を介して、第一アーム１０４と連結している。第四アーム１１０と第一アーム１０４の成す角は、第二関節１１６を中心として第四アーム１１０が回動することにより、変更可能である。また、第四アーム１１０と第三アーム１０８の成す角も、変更可能である
第五アーム１１２は、その一端部がベース部材１２２に連結する一方で、その他端部が第一関節１１４を介して第一アーム１０４と第二アーム１０６とに連結して、構成されている。なお、第一関節１１４は、前記四つの関節のうち、最もベース部材１２２に近い位置にある。
【００１５】
また、第一関節１１４と、第二関節１１６と、第三関節１１８と、第四関節１２０とを結ぶ四角形は、平行四辺形を構成している。すなわち、第一関節１１４と第二関節１１６間の距離は、第三関節１１８と第四関節１２０間の距離と等しく、また、第一関節１１４と第三関節１１８間の距離は、第二関節１１６と第四関節１２０間の距離と等しい。また、第一アーム１０４と第二アーム１０６の成す角は、第三アーム１０８と第四アーム１１０の成す角に等しく、また、第二アーム１０６と第三アーム１０８の成す角は、第一アーム１０４と第四アーム１１０の成す角に等しい。
【００１６】
図１において、マスタ装置１０２は、さらに、角度検出部材としての第一ポテンショメータ１２６、第二ポテンショメータ１２８と、付勢部材としての第一ねじりばね１３０、第二ねじりばね１３２と、角度制御部材としての第一クラッチ１３４，第二クラッチ１３６と、を有している。
【００１７】
第一ポテンショメータ１２６は、第四関節１２０に設けられ、第三アーム１０８と第四アーム１１０の成す角（以下、角度θａ１ともいう）を検出する機能を有している。
第二ポテンショメータ１２８は、第一関節１１４に設けられ、第二アーム１０６と第五アーム１１２の成す角（以下、角度θｂ１ともいう）を検出する機能を有している。
第一ねじりばね１３０は、第三関節１１８に設けられ、第二アーム１０６と第三アーム１０８とを付勢する機能を有している。
第二ねじりばね１３２は、第一関節１１４に設けられ、第二アーム１０６と第五アーム１１２とを付勢する機能を有している。
第一クラッチ１３４は、第三関節１１８に設けられ、第二アーム１０６と第三アーム１０８の角度を制御する機能を有している。
第二クラッチ１３６は、第一関節１１４に設けられ、第二アーム１０６と第五アーム１１２の角度を制御する機能を有している。
【００１８】
＝＝＝マスタスレーブ装置の構成例及びその動作＝＝＝
＜＜＜マスタスレーブ装置の構成例＞＞＞
次に、前述したマスタ装置１０２をマスタとして用いたマスタスレーブ装置の構成例とその動作について、例を挙げて説明する。図２は、本実施の形態に係るマスタスレーブ装置の全体図である。先ず、マスタスレーブ装置の構成を説明する。
【００１９】
図２において、マスタスレーブ装置は、マスタ３２、スレーブ４４、及び、制御装置７６を有している。マスタ３２には、前述したマスタ装置１０２を用いる。その構成は、既に述べた通りである。スレーブ４４には、マスタ装置１０２と類似した構成をもつスレーブ装置２０２を用いる。
【００２０】
スレーブ装置２０２は、第一関節２１４と、第二関節２１６と、第三関節２１８と、第四関節２２０と、ベース部材２２２と、を備え、さらに、第一関節２１４と第二関節２１６とに連結された第一アーム２０４と、第一関節２１４と第三関節２１８とに連結された第二アーム２０６と、第三関節２１８と第四関節２２０とに連結された第三アーム２０８と、第二関節２１６と第四関節２２０とに連結され、第二関節２１６から見て第四関節２２０とは反対側に自由端２２４を備えた第四アーム２１０と、第一関節２１４とペース部材２２２とに連結された第五アーム２１２と、を有しており、これらの構成は、図２に示すように、マスタ装置１０２について既に説明したものと同様である。
【００２１】
また、スレーブ装置２０２は、角度検出部材としての第一ポテンショメータ２２６、第二ポテンショメータ２２８と、付勢部材としての第一ねじりばね２３０、第二ねじりばね２３２と、を有しており、これらの構成は、図２に示すように、マスタ装置１０２について既に説明したものと同様である。第一ポテンショメータ２２６は、第四関節２２０に設けられ、第三アーム２０８と第四アーム２１０の成す角（以下、角度θａ３ともいう）を検出する機能を有している。第二ポテンショメータ２２８は、第一関節２１４に設けられ、第二アーム２０６と第五アーム２１２の成す角（以下、角度θｂ３ともいう）を検出する機能を有している。第一ねじりばね２３０は、第三関節２１８に設けられ、第二アーム２０６と第三アーム２０８とを付勢する機能を有している。第二ねじりばね２３２は、第一関節２１４に設けられ、第二アーム２０６と第五アーム２１２とを付勢する機能を有している。
【００２２】
また、スレーブ装置２０２は、角度制御部材として、第一クラッチ１３４，第二クラッチ１３６の代わりに、第一モータ２３４、第二モータ２３６を有している。第一モータ２３４は、第三関節２１８に設けられ、第二アーム２０６と第三アーム２０８の角度を制御する機能を有している。また、第一モータ２３４は、当該モータの角度（以下、角度θａ２ともいう）を検出する機構を有している。第二モータ２３６は、第一関節２１４に設けられ、第二アーム２０６と第五アーム２１２の角度を制御する機能を有している。また、第二モータ２３６も、当該モータの角度（以下、角度θｂ２ともいう）を検出する機構を有している。
【００２３】
制御装置７６は、ｔ１算出部７８、ｔ３算出部８０、ｔ１／ｔ２変換部３８、保持指令部４０、切換指令部４２、モータ制御部５０を備え、モータ制御部５は、角度制御部５０ａとトルク制御部５０ｂを有する。
【００２４】
第一ポテンショメータ１２６、第二ポテンショメータ１２８で各々検出された角度θａ１、θｂ１の情報信号は、ｔ１算出部７８と角度制御部５０ａに入力される。また、第一モータ２３４の角度検出機構、第二モータ２３６の角度検出機構で各々検出された角度θａ２、θｂ２の情報信号は、ｔ３算出部８０に入力される。また、第一ポテンショメータ２２６、第二ポテンショメータ２２８で各々検出された角度θａ３、角度θｂ３の情報信号は、ｔ３算出部８０と角度制御部５０ａに入力される。
【００２５】
ｔ１算出部７８は、第一ポテンショメータ１２６、第二ポテンショメータ１２８で各々検出された角度θａ１、θｂ１の情報信号を受け取り、トルクｔａ１、ｔｂ１を算出し、算出されたトルクｔａ１、ｔｂ１の情報信号をｔ１／ｔ２変換部３８へ送る。トルクｔａ１、ｔｂ１の算出方法については、後述する。
【００２６】
ｔ３算出部８０は、第一モータ２３４の角度検出機構、第二モータ２３６の角度検出機構で各々検出された角度θａ２、θｂ２の情報信号と第一ポテンショメータ２２６、第二ポテンショメータ２２８で各々検出された角度θａ３、角度θｂ３の情報信号を受け取り、トルクｔａ３、トルクｔｂ３を算出し、算出されたトルクｔａ３、ｔｂ３の情報信号を切換指令部４２とトルク制御部５０ｂへ送る。トルクｔａ３、ｔｂ３の算出方法については、後述する。
【００２７】
ｔ１／ｔ２変換部３８は、ｔ１算出部７８からトルクｔａ１、トルクｔｂ１の情報信号を受け取り、トルクｔ１に応じたトルクｔ２を算出し、トルクｔａ２、トルクｔｂ２の情報信号を出力する。トルクｔ１とトルクｔ２の関係は、両者が等しい関係になっているものでもよいし、両者がｔ２＝ｋ・ｔ１のように比例関係になっているものでもよいし、ｔ２＝Ｆ（ｔ１）のようにｔ２がｔ１の関数になっているものでもよい。
【００２８】
切換指令部４２は、ｔ３算出部８０からトルクｔａ３、トルクｔｂ３の情報信号を受け取り、この情報信号に基づいて保持指令部４０及びモータ制御部５０に指令を与える。詳細については後述するが、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が所定の値を超えているときにはスレーブ４４が物体５２と接触している状態と判定され、保持指令部４０とトルク制御部５０ｂを作動させる。逆に、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が所定の値を超えていないときにはスレーブ４４が物体５２と接触していない状態と判定され、角度制御部５０ａを作動させるとともに、保持指令部４０を作動させないか、または、スレーブ４４が物体と接触している状態から物体と接触していない状態となる場合には、クラッチの保持力によるマスタ３２の保持を解除するよう保持指令部４０を作動させる。
【００２９】
角度制御部５０ａは、第一ポテンショメータ１２６、第二ポテンショメータ１２８で各々検出された角度θａ１、角度θｂ１の情報信号と、第一ポテンショメータ２２６、第二ポテンショメータ２２８で各々検出された角度θａ３、角度θｂ３の情報信号を受け取り、角度θａ３が角度θａ１へ、角度θｂ３が角度θｂ１へ、追従するように、第一モータ２３４、第二モータ２３６へ制御信号を送る。
【００３０】
保持指令部４０は、切換指令部４２の指令を受けて、マスタ３２をクラッチの保持力により保持するように、第一クラッチ１３４，第二クラッチ１３６へ制御信号を送る。
【００３１】
トルク制御部５０ｂは、ｔ１／ｔ２変換部３８から出力されたトルクｔａ２、トルクｔｂ２の情報信号とｔ３算出部８０から出力されたトルクｔａ３、トルクｔｂ３の情報信号を受け取り、トルクｔａ３がトルクｔａ２へ、トルクｔｂ３がトルクｔｂ２へ、追従するように、第一モータ２３４、第二モータ２３６へ制御信号を送る。
【００３２】
＜＜＜マスタスレーブ装置の動作例＞＞＞
次に、上記構成に基づいて、マスタスレーブ装置の動作例について、図２を参照しつつ、図３を用いて以下に説明する。図３は、マスタスレーブ装置の動作を表すフローチャートである。
【００３３】
操作者がマスタ３２を操作することからこのフローチャートは始まる（ステップＳＴＡＲＴ）。例えば、操作者は、自由端１２４を手で掴み、マスタ３２が下方向へ動くように操作する。一方、スレーブ４４は、操作者によるマスタ３２の操作に応じて下方向へ動作する。これらの動作により、各関節におけるアーム間の角度は変化していく。以下、手順を説明する。
【００３４】
先ず、第一ポテンショメータ２２６により角度θａ３を、第一モータ２３４の角度検出機構により角度θａ２を各々検出することにより、すなわち、第一ねじりばね２３０の伸縮量を検出することにより、トルクｔａ３を算出する。同様に、第二ポテンショメータ２２８により角度θｂ３を、第二モータ２３６の角度検出機構により角度θｂ２を各々検出することにより、すなわち、第二ねじりばね２３２の伸縮量を検出することにより、トルクｔｂ３を算出する（ステップＳ２及びＳ４）。ｔａ３＝ｋｒ（θａ２−（θａ３＋１８０°））、ｔｂ３＝ｋｒ（θｂ２−θｂ３）となる（ｋｒ：ねじりばね係数）。ｔａ３の算出式が、ｔｂ３の算出式に比して１８０°差があるのは、第一ポテンショメータ２２６が設けられている関節と、第一モータ２３４が設けられている関節が異なっているからである。なお、上記算出は、ｔ３算出部８０で行われる。
【００３５】
検出されたトルクｔａ３、トルクｔｂ３の情報信号は、切換指令部４２に入力される。トルクｔａ３、トルクｔｂ３は切換指令部４２において、所定の値と比較される、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が所定の値を超えているときには「Ｙ」の方向へ、そうでないときには「Ｎ」の方向へ進む（ステップＳ６）。
【００３６】
ここで、ステップＳ６の意味を説明する。スレーブ４４が物体５２と接触しているときには、スレーブ４４は物体５２から反力を受ける。したがって、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が所定の値を超えているときにスレーブ４４が物体５２と接触している状態と判定し、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が所定の値以下であるときには、物体５２と接触していない状態と判定する。所定の値は、トルクｔａ３、トルクｔｂ３のどちらかに対して設定してもよいし、両方に設定してもよい。この選択や設定する数値は、マスタスレーブ装置の系の慣性力や摩擦力等を考慮して決定される。
【００３７】
マスタ３２を操作し始めて暫くは、マスタの操作に応じて動作するスレーブ４４は物体５２と接触していない状態を保つ。したがって、ステップＳ６の判定の結果は「Ｎ」ということとなり、保持指令部４０を作動させないよう指令を送るとともに、角度制御部５０ａを作動させ、トルク制御部５０ｂを作動させないようモータ制御部５０へ指令を送る。そして、次のステップＳ８へ進む。
【００３８】
ステップＳ８はマスタの保持を解除する手順であることを意味するが、マスタ３２は未だ保持されていないのでこのステップはスキップされることとなる。
【００３９】
次に、第一ポテンショメータ１２６、第二ポテンショメータ１２８によりマスタ３２に係る角度θａ１、θｂ１が、第一ポテンショメータ２２６、第二ポテンショメータ２２８によりスレーブ４４に係る角度θａ３、角度θｂ３が検出される（ステップＳ１０）。
【００４０】
検出された角度θａ１、θｂ１、θａ３、θｂ３の情報信号は角度制御部５０ａに送られる。角度制御部５０ａは、θａ１−θａ３の値に応じて、すなわち、角度θａ３が角度θａ１に追従するように第一モータ２３４を制御し、第一モータ２３４によりスレーブ４４の位置制御が行われる。同様に、角度制御部５０ａは、θｂ１−θｂ３の値に応じて、すなわち、角度θｂ３が角度θｂ１に追従するように第二モータ２３６を制御し、第二モータ２３６によりスレーブ４４の位置制御が行われる。（ステップＳ１２）。
次に、手順はステップＳ２へ戻り、スレーブ４４が物体５２と接触していない状態においては、Ｓ２からＳ１２のステップを繰り返すこととなる。
【００４１】
操作者がマスタ３２を操作すると、前記ステップＳ２からＳ１２の繰り返しにより、マスタ３２に追従するようにスレーブ４４が動くことになる。このように操作者がマスタ３２を操作することにより、マスタ３２にスレーブ４４が追従する形で上記のように動作するが、暫くすると、スレーブ４４が物体５２と接触する状態が生じる。
【００４２】
図３のフローチャートに戻ると、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が算出された後（ステップＳ４）、この情報信号が切換指令部４２に入力され、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が所定の値と比較される（ステップＳ６）。ここで、スレーブ４４が物体５２と接触している状態、すなわち、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が所定の値を超えると判定された場合には、ステップＳ２の判定の結果は「Ｙ」ということとなり、保持指令部４０を作動させるよう指令を送るとともに、トルク制御部５０ｂを作動させ、角度制御部５０ａを作動させないようモータ制御部５０へ指令を送る。
【００４３】
そして、保持指令部４０は、切換指令部４２の指令を受けて、マスタ３２をクラッチの保持力により保持するように、第一クラッチ１３４，第二クラッチ１３６へ制御信号を送る（ステップＳ１４）。これにより、マスタ３２はクラッチの保持力により保持される。
【００４４】
次に、トルクｔａ１、トルクｔｂ１、トルクｔａ３、トルクｔｂ３を算出するが、当該算出の手法は以下の通りである。
トルクｔａ１、トルクｔｂ１の算出については、マスタ３２がクラッチの保持力により保持された直後の角度θａ１、θｂ１をそれぞれ格納領域θａ１０、θｂ１０にセットしておき、その後検出される角度θａ１、θｂ１との差を算出することによりトルクｔａ１、トルクｔｂ１を検出する。すなわち、ねじりばね１２８、ねじりばね１３０の伸縮量を検出することにより、トルクｔａ１、トルクｔｂ１を算出することとなる。トルクｔａ１＝ｋｒ（θａ１−θａ１０）、トルクｔｂ１＝ｋｒ（θｂ１−θｂ１０）となる（ｋｒ：ねじりばね係数）。なお、上記算出は、ｔ１算出部７８で行われる。
トルクｔａ３、トルクｔｂ３の算出については、前記ステップＳ２及びＳ４と同様である。
【００４５】
上記のトルクｔ１及びトルクｔ３の算出手法につき、その手順を説明すると以下の通りとなる。
先ず、カウンタを用意し、ＳＴＡＲＴ時にリセット、すなわち、値をゼロにしておく（ステップＳ１）。ステップＳ６において、スレーブが物体と接触している状態と判定されたら、カウンタに１を加算する。（ステップＳ１５）。次に、前述した角度θａ１、θｂ１、θａ２、θｂ２、θａ３、θｂ３を各々検出する（ステップＳ１６）。
【００４６】
次に、カウンタの値が１であるか否かにより、手順を変更する（ステップＳ１７）。カウンタの値が１である場合には、マスタ３２の角度θａ１、θｂ１を角度θａ１０、θｂ１０の領域に格納し（ステップＳ１８）、トルクｔａ１、ｔｂ１に０をセットし、トルクｔａ３、ｔｂ３を角度θａ２、θｂ２、θａ３、θｂ３に基づいて算出する（ステップＳ１９）。カウンタの値が２以上である場合には、トルクｔａ１、ｔｂ１を角度θａ１、θｂ１、θａ１０、θｂ１０に基づいて、トルクｔａ３、ｔｂ３を角度θａ２、θｂ２、θａ３、θｂ３に基づいて算出する（ステップＳ２０）。また、スレーブが物体と接触している状態から、物体と接触していない状態となり、再度物体と接触している状態となることもあることから、マスタ３２の保持解除後には、カウンタをリセットすることとする（ステップＳ９）。
【００４７】
このようにして、算出されたトルクｔａ１、トルクｔｂ１、トルクｔａ３、トルクｔｂ３のうち、トルクｔａ１、トルクｔｂ１の情報信号はｔ１／ｔ２変換部３８に送られ、トルクｔａ１、トルクｔｂ１は、それぞれ、トルクｔａ２、トルクｔｂ２に変換される（ステップＳ２２）。
【００４８】
変換されたトルクｔａ２、トルクｔｂ２の情報信号と、算出されたトルクｔａ３、トルクｔｂ３の情報信号は、トルク制御部５０ｂに送られる。トルク制御部５０ｂは、ｔａ２−ｔａ３の値に応じて、すなわち、トルクｔａ３がトルクｔａ２に追従するように第一モータ２３４を制御し、第一モータ２３４によりスレーブ４４のトルク制御が行われる。同様に、トルク制御部５０ｂは、ｔｂ２−ｔｂ３の値に応じて、すなわち、トルクｔｂ３がトルクｔｂ２に追従するように第二モータ２３６を制御し、第二モータ２３６によりスレーブ４４のトルク制御が行われる（ステップＳ２４）。
【００４９】
次に、手順はステップＳ２へ戻り、スレーブ４４が物体５２と接触している状態においては、Ｓ２からＳ２４までのステップを繰り返すこととなる。
【００５０】
なお、本ステップの繰り返しにおいて、操作者によるマスタ３２の操作により、スレーブ４４が物体５２と接触していない状態に戻る場合も考えられる。かかる場合には、次のような手順となる。トルクｔａ３、トルクｔｂ３が算出された後（ステップＳ４）、この情報信号が切換指令部４２に入力され、トルクｔａ３、トルクｔｂ３が所定の値と比較され、スレーブ４４が物体５２と接触していない状態と判定される（ステップＳ６）。切換指令部４２は、クラッチによる保持を解除するため保持指令部４０を作動させるよう指令を送るとともに、角度制御部５０ａを作動させ、トルク制御部５０ｂを作動させないようモータ制御部５０へ指令を送る。そして、次のステップＳ８へ進むが、この場合は、操作者により操作されるマスタ３２はクラッチの保持力により保持されている状態なので、保持指令部４０はクラッチの保持力による保持を解除するように第一クラッチ１３４，第二クラッチ１３６へ指令を送る（ステップＳ８）。以降の手順は前述したステップＳ１０及びステップＳ１２の手順と同様である。
【００５１】
＝＝＝第一クラッチ、第二クラッチを設ける位置について＝＝＝
次に、図４を用いて、第一クラッチ、第二クラッチを設けるマスタ装置１０２上の位置について考察する。図４は、マスタ装置１０２の構成の一例を模式的に表した図である。
図４において、説明を簡単にするために、第一関節１１４を点Ａ、第二関節１１６を点Ｂ、第三関節１１８を点Ｃ、第四関節１２０を点Ｄ、第五アーム１１２とベース部材１２２との節点を点Ｏとし、∠ＯＡＣの大きさをα、∠ＯＡＢの大きさをβ、∠ＣＡＢの大きさをγとする。前述したとおり、四角形ＡＣＤＢは平行四辺形を構成するから、∠ＡＣＤ、∠ＣＤＢ、∠ＡＢＤの大きさは、それぞれ、１８０°−γ、γ、１８０°−γとなる。
【００５２】
先ず、図４の点Ａに着目すると、αとβとγの和は３６０°であるから、これらの三つの数値のうち、二つを決定すれば、他の一つの数値は自動的に決められる。また、∠ＣＡＢ、∠ＡＣＤ、∠ＣＤＢ、∠ＡＢＤは、上記関係にあるから、これらの角の大きさのうち、一つを決定すれば、他の三つの角の大きさは自動的に決められる。したがって、∠ＣＡＢ、∠ＡＣＤ、∠ＣＤＢ、∠ＡＢＤのうちの一つと、∠ＯＡＣと、∠ＯＡＢの三つの角のうち、二つを決定すれば、∠ＣＡＢ、∠ＡＣＤ、∠ＣＤＢ、∠ＡＢＤ、∠ＯＡＣ、∠ＯＡＢが、総て決定されることとなる。
【００５３】
このことを、別の視点から見ると次のようなことが言える。すなわち、前述したとおりマスタ装置１０２はクラッチの保持力により保持されるが、∠ＣＡＢ、∠ＡＣＤ、∠ＣＤＢ、∠ＡＢＤのうちの一つと、∠ＯＡＣと、∠ＯＡＢの三つの角のうち、二つの角を当該クラッチにより保持することとすれば、マスタ装置１０２が保持されることとなる。
【００５４】
ここで、クラッチにより保持される角につき、さらなる検討を加える。先ず、∠ＯＡＣと、∠ＯＡＢの二つの角をクラッチにより保持する場合について考察すると、この場合には上述したとおりマスタ装置１０２の保持を実現することが可能であるが、二つのクラッチが同一の関節に設けられることとなるため、二つのクラッチ間の又は他の部材との物理的な干渉が発生するという問題が生じる可能性がある。∠ＯＡＣと∠ＣＡＢの二つの角をクラッチにより保持する場合や∠ＣＡＢと∠ＯＡＢの二つの角をクラッチにより保持する場合についても同様の問題が生ずる可能性がある。
【００５５】
次に、∠ＯＡＣと、∠ＣＤＢの二つの角をクラッチにより保持する場合について考察すると、この場合にも上述したとおりマスタ装置１０２の保持を実現することが可能であるが、∠ＣＤＢをクラッチにより保持する場合には、第四関節１２０にクラッチを設ける必要があるため、マスタ装置のベース部材より離れた場所にクラッチが備えられることとなり、クラッチの自重によりマスタ装置１０２の安定性が悪くなるという問題が生じる可能性がある。∠ＣＤＢに代えて∠ＡＢＤをクラッチにより保持する場合や∠ＯＡＣに代えて∠ＯＡＢをクラッチにより保持する場合についても同様の問題が生ずる可能性がある。一方、∠ＣＤＢに代えて∠ＡＣＤをクラッチにより保持する場合には、マスタ装置１０２の保持を実現することが可能であると共に、上述したようなデメリットが存在しない。
【００５６】
すなわち、第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置において、前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタ装置は、前述した安定性の悪化や物理的な干渉による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えている点でメリットを有する。
【００５７】
なお、上記においては、角度制御部材によるアーム間の成す角の制御としてクラッチによるアーム間の成す角の保持を例に挙げて説明したが、後述するように超音波モータ等のモータによるアーム間の成す角の保持であってもよい。この場合にも、当然のことながら、上記効果は維持される。また、後述するように、超音波モータ等のモータによるアーム間の成す角の変更であってもよい。この場合にも、上記効果は維持される。
【００５８】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、一実施形態に基づき本発明に係るマスタ装置等を説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００５９】
上記実施の形態においては、マスタ装置は、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、対称形、力逆送形、力帰還形等の通常のバイラテラル制御方式により制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしてもよい。
【００６０】
ただし、マスタの操作者に力覚、触覚を提示できるというバイラテラル制御方式による長所を維持したまま、バイラテラル制御方式による短所、例えば、制御系の複雑化及びこれによる高コスト化や発振や位相遅れの発生、スレーブ側装置の慣性力や摩擦力の補償の必要性等を考慮した適切な制御系の実現という制御の難しさ、を避けることができるようになる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。
【００６１】
すなわち、バイラテラル制御方式の長所として位置づけられるマスタの操作者への力覚、触覚の提示という点については、操作者によりマスタに加えられるトルクｔ１に応じたトルクｔ２にスレーブにかかるトルクｔ３を追従させるというスレーブの制御により、マスタの操作者に力覚、触覚を提示できる、すなわち、スレーブが物体と接触した際にマスタの操作者が物体から受けた反力を力感覚として受け取ることができる。
【００６２】
また、バイラテラル制御方式の短所として位置づけられる制御系の複雑さ及びこれに関連するコストという点については、操作者によりマスタに加えられるトルクｔ１を求め、スレーブにかかるトルクｔ３がトルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するようスレーブが制御されるという簡易な制御手順により、制御系の簡易化、低コスト化を達成することができ、特に、スレーブが物体と接触している状態でもスレーブの状態をフィードバックしてマスタを制御し続けなければならないことに起因する、発振や位相遅れの発生、スレーブ側装置の慣性力や摩擦力の補償の必要性等を考慮した適切な制御系の実現という制御の難しさも回避することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態においては、スレーブが物体と接触していない状態における制御方法としてユニラテラル制御方式を例に説明したが、バイラテラル制御方式であってもよい。すなわち、マスタ装置は、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触していない状態にでは、通常のユニラテラル制御方式により制御され、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしてもよいし、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触していない状態では、通常のバイラテラル制御方式により制御され、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしてもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態においては、マスタ装置は、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御され、前記スレーブにかかるトルクｔ３が所定の値を超えているときに前記スレーブが物体と接触している状態と判定するマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしたが、これに限定されるものではない。スレーブが物体と接触している状態と判定する方法は、例えば、スレーブと物体の角度に着目したものでもよく、接触状態を感知するセンサによるものでもよい。
【００６５】
ただし、トルクｔ３は、前述したステップＳ１８、Ｓ２０においても取得されることから、接触の有無をトルクの大きさで判定することにより、当該取得手段を双方で共有化することができるという点で、上記実施の形態の方がより望ましい。また、接触を検知するような特別なセンサを用意する必要が無いという点や、系の慣性力や摩擦力を考慮した設計が可能となるという点からも上記実施の形態の方がより望ましい。
【００６６】
また、上記実施の形態においては、マスタ装置は、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者により操作される前記マスタを保持するとともに、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられ、前記マスタの前記保持のために、前記角度制御部材が、前記第二アームと前記第三アームの成す角を保持することとした。すなわち、上記実施の形態に係るマスタスレーブ装置は、スレーブが物体と接触している状態では、操作者により操作されるマスタを角度制御部材の一例としてのクラッチの保持力により、保持することとしたが、これに限定されるものではない。
【００６７】
ただし、マスタに設けられたクラッチの保持力によりマスタが保持され、マスタ、スレーブ間で類似の動作状態、すなわち、マスタ及びスレーブの双方がほぼ停止している状態を作り出し、力覚、触覚のマスタ操作者への提示に加えて、視覚による感覚をマスタ操作者へ提示することが可能となる点で上記実施の形態の方が望ましい。
【００６８】
また、上記実施の形態においては、角度制御部材はクラッチであることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、モータ等のアクチュエータであってもよい。
ただし、クラッチは保持力が高いためマスタ装置を構成するうえで、本特長を生かすことができ、さらに、低コスト化を実現することができる点で上記実施の形態の方が望ましい。
【００６９】
また、前記角度制御部材は、超音波モータであることとしてもよい。
このようにすれば、マスタ装置が、対称形、力逆送形、力帰還形等の通常のバイラテラル制御方式により制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられる場合や、スレーブが物体と接触していない状態では、通常のバイラテラル制御方式により制御され、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられる場合にアーム間の角度を変更させるアクチュエータとして使用することができることに加えて、マスタ装置を構成するうえで超音波モータの保持力の高さを生かすことができるという利点が生ずる。さらに、超音波モータが進行波型である場合には、超音波モータに定在波を発生させると保持トルクが極めて小さくなるという特徴を利用することにより、スレーブが物体と接触していない状態における制御方式を、ハードウエアを変更することなく、バイラテラル制御方式とすることのみならず、ユニラテラル制御方式とすることもできるという利点が生じる。
【００７０】
また、上記実施の形態においては、マスタ装置は、第二アームと第三アームとを付勢するための付勢部材を有し、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者により操作される前記マスタを保持するとともに、前記マスタに加えられるトルクにより伸縮する弾性要素の伸縮量を検出することにより前記マスタに加えられるトルクｔ１を求め、前記スレーブにかかるトルクｔ３が該トルクｔ１に応じたトルクｔ２へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして使用され、前記付勢部材は、前記弾性要素として用いられることとした。すなわち、上記実施の形態におけるマスタスレーブ装置は、スレーブが物体と接触している状態では、マスタがマスタに接続されているクラッチの保持力により保持され、操作者の操作によりマスタに加えられるトルクにより伸縮する前記付勢部材の一例としてのねじりばねを前記弾性要素として用い、当該ねじりばねの伸縮量を検出することによりトルクを求めることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前記付勢部材の代わりにひずみゲージを設けて、これによりトルクを求めることとしてもよい。
【００７１】
ただし、角度だけでなくトルクも角度検出部材を用いてその値を求めることができ、ひずみゲージ等の特別なトルク検出部材は不要となる点で上記実施の形態の方が望ましい。
【００７２】
また、上記実施の形態においては、前記付勢部材としてねじりばねを例に挙げて説明したが、弾性要素であれば、例えば、コイルばね、トルクばね、または様々な形状の板ばねや切り欠きを有する金属等でもよい。また、前記付勢部材を備えず、他の部材がそれ自体弾性要素を含んでいる場合であってもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態においては、所定の基準方向と第二アームの成す角を制御するための角度制御部材が、第一関節に設けられていることとしたが、これに限定されるものではない。
【００７４】
前述した通り、図４において∠ＣＡＢ、∠ＡＣＤ、∠ＣＤＢ、∠ＡＢＤのうちの一つと、∠ＯＡＣと、∠ＯＡＢの三つの角のうち、二つを決定すれば、∠ＣＡＢ、∠ＡＣＤ、∠ＣＤＢ、∠ＡＢＤ、∠ＯＡＣ、∠ＯＡＢが、総て決定されることから、例えば、所定の基準方向と第一アームの成す角を制御するための角度制御部材が、第一関節に設けられていることとしてもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態においては、前記所定の基準方向を第五アームの方向としたが、これに限定されるものではない。また、マスタ装置は第五アームを有さず、例えば、ベース部材と第一関節が直接連結されているように構成されていてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態においては、第一関節、第二関節、第三関節、第四関節を結ぶ四角形は、平行四辺形であることとしたが、これに限定されるものではなく、平行四辺形以外の四角形でもよい。
ただし、マスタ装置を単純な構成にすることができる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。
【００７７】
また、上記実施の形態においては、各アームは各々の端部を介して他アームと連結されることとしたが、これに限定されるものではなく、端部以外の部分を介して連結されることとしてもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態においては、スレーブはマスタと類似した構成をもつこととしたが、これに限定されるものではない。
【００７９】
また、上記実施の形態においては、スレーブが有するモータの個数を二個としたが、これに限定されるものではない。
【００８０】
また、スレーブは、実際の物ではなく、コンピューター上の、すなわち、ディスプレイを通じて見ることができる仮想的な物であってもよい。操作者がマスタを操作して、これに応じてコンピューター上のスレーブが動作し、操作者がコンピューターと対話する手段として映像（視覚）と音（聴覚）のみならず力覚、触覚をコンピューター上のスレーブから受け取るとき等に本発明が適用され得る。
【００８１】
＜＜＜マスタ装置の具体的使用法＞＞＞
次に、前述したマスタ装置１０２の具体的使用法について、図５を用いて説明する。図５は、マスタ装置１０２の具体的使用法を説明するための図である。
【００８２】
先ず、マスタ装置１０２が複数用意され、当該複数のマスタ装置１０２が手に装着される。マスタ装置１０２は、前述した自由端１２４に指挿し部１２５を有しており、当該指挿し部１２５に指が挿入される。手の各々の指が、複数用意されたマスタ装置１０２の指挿し部１２５にそれぞれ挿入されることにより、マスタ装置１０２が複数並んで手に装着されることとなる。また、各々のマスタ装置１０２が有する前述したベース部材１２２は、手袋１２７に備えられており、当該手袋１２７を介して、手に固定される。なお、図５においては、二つのマスタ装置１０２が用意され、それぞれのマスタ装置１０２の指挿し部１２５に人差し指と中指が挿入されているが、これに限定されるものではなく、例えば、五つのマスタ装置１０２が用意され、それぞれのマスタ装置１０２の指挿し部１２５に総ての指が挿入されることとしてもよい。
【００８３】
操作者は、マスタ装置１０２の指挿し部１２５に挿入した指を曲げることにより、マスタ装置１０２を操作する。かかる操作により、各関節におけるアーム間の角度は変化していく。一方、スレーブ装置２０２は、操作者によるマスタ装置１０２の操作に応じて動作する。
【００８４】
上記のように、本例においては、マスタ装置が複数並べて使用されることから、前述した物理的な干渉がより起こりやすくなる。したがって、本例においては、前述した効果、すなわち、物理的な干渉による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置等を実現するという効果、がより有効に発揮されることとなる。
【００８５】
また、本例においては、複数のマスタ装置が手に装着され、各々のマスタ装置は手の各々の指により操作されることから、マスタ装置のベース部材より離れた場所に角度制御部材が備えられると、より直接的に角度制御部材の自重が指にかかることになる。このような場合には、前述した安定性の悪化に加えて、指を曲げる動作の困難性というデメリットが生ずる。
【００８６】
したがって、本例においては、前述した効果、すなわち、安定性の悪化や物理的な干渉による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置等を実現するという効果に加えて、指を曲げる動作の困難性を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置等を実現するというという効果が発揮されることとなる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、安定性の悪化や物理的な干渉等による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置、及び、マスタスレーブ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスタ装置１０２の構成の一例を模式的に表した図である。
【図２】本実施の形態に係るマスタスレーブ装置の全体図である。
【図３】マスタスレーブ装置の動作を表すフローチャートである。
【図４】マスタ装置１０２の構成の一例を模式的に表した図である。
【図５】マスタ装置１０２の具体的使用法を説明するための図である。
【符号の説明】
３２　マスタ
３８　ｔ１／ｔ２変換部
４０　保持指令部
４２　切換指令部
４４　スレーブ
５０　モータ制御部
５０ａ角度制御部
５０ｂトルク制御部
５２　物体
７６　制御装置
７８　ｔ１算出部
８０　ｔ３算出部
１０２　マスタ装置
１０４　第一アーム
１０６　第二アーム
１０８　第三アーム
１１０　第四アーム
１１２　第五アーム
１１４　第一関節
１１６　第二関節
１１８　第三関節
１２０　第四関節
１２２　ベース部材
１２４　自由端
１２５　指挿し部
１２７　手袋
１２６　第一ポテンショメータ
１２８　第二ポテンショメータ
１３０　第一ねじりばね
１３２　第二ねじりばね
１３４　第一クラッチ
１３６　第二クラッチ
２０２　スレーブ装置
２０４　第一アーム
２０６　第二アーム
２０８　第三アーム
２１０　第四アーム
２１２　第五アーム
２１４　第一関節
２１６　第二関節
２１８　第三関節
２２０　第四関節
２２２　ベース部材
２２４　自由端
２２６　第一ポテンショメータ
２２８　第二ポテンショメータ
２３０　第一ねじりばね
２３２　第二ねじりばね
２３４　第一モータ
２３６　第二モータ
【図１】
2004009188.tif 000003
【図２】
2004009188.tif 000004
【図３】
2004009188.tif 000005
【図４】
2004009188.tif 000006
【図５】
2004009188.tif 000007