(57)【要約】【課題】操縦者がグリップを把持して操作する際、その手指の回りに何等の干渉部材もなく、操縦性に優れた操縦装置を提供すること。【解決手段】ベース、該ベース上に水平面内の直交する２軸方向で可動可能に設けられた第１可動台１２、該第１可動台１２上に垂直の１軸方向に可動可能に設けられた第２可動台１３、該第２可動台１３に対して直交する２軸及び垂直の１軸の３軸の周りに回転可能に設けられた手で把持するグリップ１４、及び該３軸の軸方向及び３軸の回転方向の作動量を検知する検知手段とを備え、３軸回転方向での回転支軸及びその周辺関連部材が、グリップ１４に内蔵されている。【選択図】　図２
2004130418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース、該ベース上に水平面内の直交する２軸方向で可動可能に設けられた第１可動台、該第１可動台上に垂直の１軸方向に可動可能に設けられた第２可動台、該第２可動台に対して前記直交する２軸及び垂直の１軸の計３軸の周りに回転可能に設けられた手で把持するグリップ、及び該３軸の軸方向及び３軸の回転方向の作動量を検知する検知手段とを備え、
前記３軸回転方向での回転支軸及びその周辺関連部材が、前記グリップに内蔵されていることを特徴とする操縦装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操縦装置において、
前記グリップに、前記検知手段から検知信号が発せられても制御系が駆動信号を発しないようにする指令信号を発する信号発生手段を設けたことを特徴とする操縦装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の操縦装置において、
前記グリップに、操作者が指で操作し得るレバー、該レバーの作動量を検知するための検知手段を設けたことを特徴とする操縦装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の操縦装置において、
前記３軸方向の少なくともいずれか１軸方向の案内に、直線案内機構を用いることを特徴とする操縦装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦装置に係り、ロボットハンド等の位置や姿勢を操縦する操縦装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の操縦装置の例として、ロボットの位置と姿勢を操縦者の動きと対応しやすくできるマスタスレーブ方式のロボット操縦装置がある（例えば、特許文献１を参照）。図１は従来の操縦装置の構成例を示す図である。この操縦装置はマスタフレーム１００を具備する。該マスタフレーム１００は、直交する３軸の周りの姿勢を制御する姿勢制御部１０１と、この直交する３軸に沿って並進移動するロボットの位置を制御する位置制御部１０２と、操作グリップ１０３とを備えている。操作者は手１０４で操作グリップ１０３を握り、３個の回転と３個の並進との計６個の自由度を制御する。
【０００３】
上記マスタスレーブ方式のロボット操縦装置は、操作グリップ１０３の操作方向がロボットの運動の方向と対応しやすいので、多自由度であって直感的に操作し易く、操作上の違和感が生じ難いという特徴を有している。しかしながら、上記従来の操縦装置は、操縦者がグリップを把持して操作する際、その手指が当該操縦装置を構成する構成部材と干渉し易く、操縦性が阻害されるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１７３１８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、操縦者がグリップを把持して操作する際、その手指の回りに何等の干渉部材もなく、操縦性に優れた操縦装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ベース、該ベース上に水平面内の直交する２軸方向で可動可能に設けられた第１可動台、該第１可動台上に垂直の１軸方向に可動可能に設けられた第２可動台、該第２可動台に対して直交する２軸及び垂直の１軸の計３軸の周りに回転可能に設けられた手で把持するグリップ、及び該３軸の軸方向及び３軸の回転方向の作動量を検知する検知手段とを備え、３軸回転方向での回転支軸及びその周辺関連部材が、グリップに内蔵されていることを特徴とする。
【０００７】
上記のように３軸回転方向での回転支軸及びその周辺関連部材が、グリップに内蔵されているので、操縦者がグリップを把持して操作する際、その手指の回りに何等の干渉部材もなく、操縦性に優れたものとなる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の操縦装置において、グリップに、検知手段から検知信号が発せられても制御系が駆動信号を発しないようにする指令信号を発する信号発生手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記のようにグリップに信号発生手段を設けることにより、検知手段から検知信号が発せられても誤操作の恐れがある場合、グリップを把持した状態で該信号発生手段を指で操作することにより、制御系が駆動信号を発しないようにすることができ、誤操作の回避が可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の操縦装置において、グリップに、操作者が指で操作し得るレバー、該レバーの作動量を検知するための検知手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記のようにグリップに、操作者が指で操作し得るレバー及びその作動量を検知するための検知手段を設けたことにより、グリップの操作による信号に加え、レバー操作による信号を制御系に伝送できるから、より複雑な動きの操縦が可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の操縦装置において、３軸方向の少なくともいずれか１軸方向の案内に、直線案内機構を用いることを特徴とする。
【００１３】
上記のように３軸方向の少なくともいずれか１軸方向の案内に、直線案内機構を用いることにより、操作性がより良好となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２乃至図５は本発明に係る操縦装置の構成を示す図で、図２は外観斜視図、図３はＸ軸方向から見た側面図、図４はＹ軸方向から見た側面図、図５はグリップ部の平面図である。
【００１５】
本操縦装置１０はベース１１を具備し、該ベース１１上に水平面内の直交する２軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に可動可能に設けられた第１可動台１２、該第１可動台１２上に垂直の１軸方向（Ｚ軸方向）に可動可能に設けられた第２可動台１３、該第２可動台１３に対して直交する２軸及び垂直１軸の計３軸の軸周りに回転可能に設けられた手で把持するグリップ１４を具備する。
【００１６】
第１可動台１２は中間部材１５、１６を具備し、該中間部材１５はベース１１上にＹ軸方向に平行に配置された２個の直線案内機構（ＬＭガイド）１７、１７によりベース１１に対してＸ軸方向に移動できるようになっている。また、中間部材１６は中間部材１５上にＸ軸方向に配置された直線案内機構（ＬＭガイド）１８によりベース１１に対してＹ軸方向に移動できるようになっている。また、第１可動台１２のＸ軸方向の移動量（作動量）はスライドボリューム１９により検出され、Ｙ軸方向の移動量（作動量）はスライドボリューム２０により検出されるようになっている。
【００１７】
第２可動台１３は中間部材２１を具備し該中間部材２１は第１可動台１２の中間部材上に配置された直線案内機構（ＬＭガイド）２２により、ベース１１に対して垂直方向に移動できるようになっている。第２可動台１３の垂直方向の移動量（作動量）はスライドボリューム２３で検出されるようになっている。
【００１８】
なお、ベース１１、第１可動台１２、中間部材１５、１６、直線案内機構１７、１７及び直線案内機構１８等はカバー６１、６２で覆われ、スライドボリューム２０、中間部材２１、直線案内機構２２及びスライドボリューム２３等はカバー６３、６４で覆われている。
【００１９】
図６乃至８はグリップ１４の構成を示す図で、図６はＹ軸方向から見た側面図、図７はＸ軸方向から見た側面図、図８は平面断面図（図６のＡ−Ａ矢視断面図）である。グリップ１４はグリップ本体２４を具備し、該グリップ本体２４の上部に指受２５が一体に設けられている。指受２５は上端に鍔２５ａを具備する板部材２５ｂがグリップ本体２４の上に鍔２５ａを外側にして２枚平行に配置した構成であり、図２に示すように、手２６の親指と人差し指で把持できるようになっている。
【００２０】
グリップ本体２４は、図６に示すように支持軸２７を中心にＹ軸周りに左側に９０°、右側に３０°傾けることができるようになっている。該支持軸２７の両端には図７に示すようにベアリング２９、２９を介して側部プレート３１、３１が回動自在に支持されると共に、ねじりスプリング３０、３０により常時は中立位置（Ｚ軸方向）に位置するようになっている。グリップ本体２４は、図７に示すように回転軸２８（図６参照）を中心にＸ軸周りに左側に４５°、右側に４５°傾けることができるようになっている。
【００２１】
回転軸２８の両側端にはそれぞれ側部プレート３１、３１のそれぞれ一端がベアリング３２、３２により回動自在に支持され、該側部プレート３１、３１はそれぞれねじりスプリング３３、３３により常時は中立位置（Ｚ軸方向）に位置するようになっている。側部プレート３１、３１の他端には上部プレート３４が取り付けられている。グリップ本体２４には受部材３６を介して支持回転軸３５が固定され、該支持回転軸３５は上部プレート３４にベアリング３７を介して回動自在に支持されている。上部プレート３４と受部材３６には図８に示すように２本の略平行に配置された引張バネ３８、３８の両端がそれぞれ固定され、受部材３６は該２本の引張バネ３８、３８の張力により常時中立位置になるように付勢されている。
【００２２】
図６及び図７において、４０は上記グリップ１４と第２可動台１３を連結するためのセンター軸であり、該センター軸４０の下端は第２可動台１３の中間部材２１に取り付けられ、その上端は支持軸２７に取り付けられている。また、図３、図４に示すように、引張バネ４１、４１の一端がセンター軸４０に取り付けられ、他端が回転軸２８に固定されている。
【００２３】
第２可動台１３には図７に示すようにブラケット４２を介してポテンショメータ４３が取り付けられ、該ポテンショメータ４３の回転軸４３ａは支持軸２７の端部に連結されている。また、図６に示すように側部プレート３１、３１の一方にはブラケット４５を介してポテンショメータ４６が取り付けられ、該ポテンショメータ４６の回転軸４６ａは回転軸２８の端部に連結されている。また、図６及び図７に示すように上部プレート３４にはブラケット４８を介してポテンショメータ４９が取り付けられ、該ポテンショメータ４９の回転軸４９ａは支持回転軸３５の端部に連結されている。
【００２４】
グリップ１４を図６に示すようにＹ軸の周りに傾けた際、その傾け量（作動量）は該ポテンショメータ４３で検出され（図７参照）、図７に示すようにＸ軸の周りに傾けた際、その傾け量（作動量）は該ポテンショメータ４６で検出され（図６参照）、さらにＺ軸の周りに回動させた際、その回動量（作動量）は該ポテンショメータ４９で検出される。更にＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させた場合、その移動量（作動量）は、それぞれスライドボリューム１９、２０、２３で検出される。
【００２５】
操縦装置を上記のように構成することにより、図２に示すようにグリップ１４の指受２５を手２６の親指と人差し指で把持すると共に、中指、薬指及び小指をグリップ本体２４の側部に当て、図３及び図４に２点鎖線で示すように、グリップ１４をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させ、更にＸ軸周り、Ｙ軸周り及びＺ軸周りに回動させた場合、各作動量は、それぞれ上記のようにスライドボリューム１９、２０、２３、ポテンショメータ４３、４６、４９で検出される。なお、グリップ１４をＺ軸方向に移動させる場合、指受２５、２５の鍔部２５ａ、２５ａが親指、人差し指に当接するから、Ｚ軸方向の操作が容易となる。
【００２６】
上記スライドボリューム１９、２０、２３、ポテンショメータ４３、４６、４９で検出された作動量を図示しない制御系に出力することにより、該制御系からロボットアームの駆動部にこれらの検出量に応じた駆動信号が出力され、ロボットアームはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動し、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りに回動する。
【００２７】
なお、図２乃至３において、５１は押しボタンスイッチであり、このようにグリップ１４の指受２５に押しボタンスイッチ５１を設けることにより、このグリップ１４の動きを検出する検出手段であるスライドボリューム１９、２０、２３、ポテンショメータ４３、４６、４９から検出出力が発せられても制御系が駆動信号を発しないようにする指令信号をこの押しボタンスイッチ５１を押すことにより、制御系に出力するようにすれば、ロボットアームの誤動作を回避することができる。
【００２８】
また、図５及び図８において、５３は操縦者が指で操作し得る操作レバーであり、該操作レバー５３を操作することにより（図５の５３’を参照）、その作動量はポテンショメータ５４で検出され、その検出した操作量は制御系に送られるようになっている。操作レバー５３はワイヤー５６を介して引張バネ５７により所定の回転方向（図では時計周り方向）に付勢されている。このように、グリップ１４に操作レバー５３とその作動量を検知するためのポテンショメータ５４を設けたことにより、グリップ１４の操作による信号に加え、操作レバー５３による信号を制御系に伝送できるから、より複雑な動きの操縦が可能となる。
【００２９】
また、上記例ではグリップ１４のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の軸方向案内に直線案内機構１７、１７、１８、２２を用いることにより、操作性がより良好となる。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての軸方向案内に直線案内機構を用いる必要はなく、操作性が良好となる軸方向のみの案内に直線案内機構を用いてもよい。直線案内機構としてはＬＭガイドとして市販されているものを用いる。
【００３０】
上記のように本操縦装置は、ベース１１上で水平面内で直交するＸ軸及びＹ軸方向に可動可能な第１可動台１２、第１可動台１２上のＺ軸方向に可動可能な第２可動台１３、該第２可動台に対して直交する２軸及び垂直の１軸の計３軸の周りに回転可能なグリップ１４、及び該３軸の軸方向及び３軸の回転方向の作動量を検知する検知手段としてスライドボリューム１９、２０、２３、ポテンショメータ４３、４６、４９とを備え、更に３軸回転方向での回転支軸及びその周辺関連部材をグリップに内蔵させているので、操縦者がグリップ１４を把持して操作する際、その手指の回りに何等の干渉部材もなく、操縦性に優れたものとなる。
【００３１】
なお、検知手段としてはスライドボリューム、ポテンショメータに限定されるものではなく、要は３軸の軸方向及び３軸の回転方向の作動量を検知する検知手段であれば、どのような検知手段でもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３３】
請求項１に記載の発明によれば、３軸回転方向での回転支軸及びその周辺関連部材が、グリップに内蔵されているので、操縦者がグリップを把持して操作する際、その手指の回りに何等の干渉部材もなく、操縦性に優れた操縦装置を提供できる。
【００３４】
請求項２に記載の発明によれば、グリップに信号発生手段を設けることにより、検知手段から検知信号が発せられても誤操作の恐れがある場合、グリップを把持した状態で該信号発生手段を指で操作することにより、制御系が駆動信号を発しないようにすることができ、誤操作の回避が可能な操縦装置を提供できる。
【００３５】
請求項３に記載の発明によれば、グリップに、操作者が指で操作し得るレバー及びその作動量を検知するための検知手段を設けたことにより、グリップの操作による信号に加え、レバー操作による信号を制御系に伝送できるから、より複雑な動きの操縦が可能な操縦装置を提供できる。
【００３６】
請求項４に記載の発明によれば、３軸方向の少なくともいずれか１軸方向の案内に、直線案内機構を用いることにより、操作性がより良好となる操縦装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の操縦装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る操縦装置の構成例を示す外観斜視図である。
【図３】本発明に係る操縦装置の構成例を示すＸ軸方向から見た側面図である。
【図４】本発明に係る操縦装置の構成例を示すＹ軸方向から見た側面図である。
【図５】本発明に係る操縦装置のグリップ部の構成例を示す平面図である。
【図６】本発明に係る操縦装置のグリップ部のＹ軸方向から見た側面図である。
【図７】本発明に係る操縦装置のグリップ部のＸ軸方向から見た側面図である。
【図８】図６のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　操縦装置
１１　　　　　　ベース
１２　　　　　　第１可動台
１３　　　　　　第２可動台
１４　　　　　　グリップ
１５　　　　　　中間部材
１６　　　　　　中間部材
１７　　　　　　直線案内機構
１８　　　　　　直線案内機構
１９　　　　　　スライドボリューム
２０　　　　　　スライドボリューム
２１　　　　　　中間部材
２２　　　　　　直線案内機構
２３　　　　　　スライドボリューム
２４　　　　　　グリップ本体
２５　　　　　　指受
２６　　　　　　手
２７　　　　　　支持軸
２８　　　　　　回転軸
２９　　　　　　ベアリング
３０　　　　　　ねじりスプリング
３１　　　　　　側部プレート
３２　　　　　　ベアリング
３３　　　　　　ねじりスプリング
３４　　　　　　上部プレート
３５　　　　　　支持回転軸
３６　　　　　　受部材
３７　　　　　　ベアリング
３８　　　　　　引張バネ
４０　　　　　　センター軸
４１　　　　　　引張バネ
４２　　　　　　ブラケット
４３　　　　　　ポテンショメータ
４５　　　　　　ブラケット
４６　　　　　　ポテンショメータ
４８　　　　　　ブラケット
４９　　　　　　ポテンショメータ
５１　　　　　　押しボタンスイッチ
５３　　　　　　操作レバー
５４　　　　　　ポテンショメータ
５６　　　　　　ワイヤー
５７　　　　　　引張バネ
６１　　　　　　カバー
６２　　　　　　カバー
６３　　　　　　カバー
６４　　　　　　カバー
【図１】
2004130418.tif 000003
【図２】
2004130418.tif 000004
【図３】
2004130418.tif 000005
【図４】
2004130418.tif 000006
【図５】
2004130418.tif 000007
【図６】
2004130418.tif 000008
【図７】
2004130418.tif 000009
【図８】
2004130418.tif 000010