(57)【要約】【課題】本発明は、複数の線状柔軟リンクを用いることにより、あるいは１つの線状柔軟リンクを用い、その把持部材との結合部を重心位置に移動可能にすることにより、各リンクの張力によって把持部材の並進運動を回転運動から独立に制御可能な把持部材の運動制御装置を備えたキャスティングマニピュレータを提供することを目的とする。  【解決手段】本発明のキャスティングマニピュレータは、把持部材を対象物体へ投射し、対象物体を把持、回収するようにしたキャスティングマニピュレータにおいて、繰り出し・巻き取り機構に巻き付けられた線状柔軟リンクの一端を把持部材に結合し、線状柔軟リンクの張力によって、投射された把持部材の空中における並進運動と回転運動を同時に、あるいは並進運動のみを独立に制御可能とすることを特徴とする。            【選択図】    図１９
2005231015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持部材を対象物体へ投射し、対象物体を把持、回収するようにしたキャスティングマニピュレータにおいて、繰り出し・巻き取り機構に巻き付けられた線状柔軟リンクの一端を把持部材に結合し、線状柔軟リンクの張力によって、投射された把持部材の空中における並進運動と回転運動を同時に、あるいは並進運動のみを独立に制御可能とすることを特徴とするキャスティングマニピュレータ。
【請求項２】
把持部材の重心位置に並進運動制御用の線状柔軟リンクを結合するとともに、把持部材のハンドとは逆の端に並進・回転運動制御用の線状柔軟リンクを結合することを特徴とする請求項１記載のキャスティングマニピュレータ。
【請求項３】
把持部材の重心を通り、重心が運動する平面に垂直な方向にバーを設け、バーの両端に並進運動制御用の線状柔軟リンクを結合することを特徴とする請求項２記載のキャスティングマニピュレータ。
【請求項４】
把持部材の重心と把持部材のハンドとを結ぶ直線上でかつ把持部材上にスライダを装着するとともに、スライダ上を線状柔軟リンクと把持部材との結合部が移動可能に形成することを特徴とする請求項１記載のキャスティングマニピュレータ。
【請求項５】
把持部材に結合した線状柔軟リンクの張力、又は、支点の位置を周期的に変化させて把持部材に回転運動を与えることにより把持部材の投射動作を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のキャスティングマニピュレータ。
【請求項６】
並進・回転運動制御用の線状柔軟リンクの繰り出し・巻き取りを行う機構の位置を可変とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のキャスティングマニピュレータ。
【請求項７】
把持部材を、主として、本体部、手の平の部分にあたるアタッカー及び複数の指より形成し、前記アタッカーが対象物体に衝突すると指を閉じる構成とすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のキャスティングマニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柔らかい連鎖を持つ新しい機構を用いて「投げの動作（キャスティング）」によりロボットアームに接続される把持部材の慣性力及び遠心力を利用して把持部材を投射するキャスティングマニピュレータに関し、特にロボット作業空間における把持部材の運動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械システムを用いて対象物体をある任意の位置から他の目標位置まで自動的に移動させる方法としてロボットアームを用いる方法があるが、対象物体がロボットアームの手先の届く範囲（到達領域）内にない場合、対象物体を操作することができない。ロボットアームの到達領域はロボットの性能を示す１つの指標と考えられ、とりわけ野外作業などの大空間における作業では、到達領域のより広いロボットが求められる。  
【０００３】
ロボットの到達領域をできるだけ広くするために、まずアームを構成するリンクの長さをできるだけ長くした機構が考えられる。しかし、従来技術では剛体のリンクを用いているため、リンクが長くなる程、アーム重量の増加が駆動源の出力に対してより大きな負荷となる。したがって、リンクの長さを長くするほどより大きな駆動源が必要になりロボット全体の重量がより大きくなったり、リンクの慣性が大きくなるためにアームの運動速度がより低く制限されたり、作業に対するエネルギー効率がより低下するという問題が生ずる。現在、野外で作業するために開発されたロボットアームの長さは高々数メートルである（図１のａ参照。）。  
【０００４】
次に、ロボットアームを移動機構に搭載してロボットの到達領域を拡大する方法がある。移動機構として、地表に接して移動する車輪、クローラ、脚などの機構が開発され、これらの移動機構にロボットアームを搭載した従来技術がある（図１のｂ及びｃ参照。）。  しかし、地表に接する移動機構は地表面の形状や性質に影響されるため、急斜面、窪地、沼地などの荒れ地における移動は従来技術では非常に困難であるという問題がある。  
【０００５】
また、地表に接しないで移動するヘリコプター、飛行機、飛行船などの無人機を代表とする移動機構が開発されているが、この移動機構にロボットアームを搭載した実用機は存在しない。地表に接しないで移動する機構にロボットアームを搭載しても、この移動機構では可搬重量が小さいこと、機体の姿勢制御が困難なこと、墜落などに代表されるように環境との接触によりシステム全体が容易にダウンしてしまうことなどの問題がある。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、ロボットアーム機構において、一部の剛体リンクの代わりに線状で可変長の軽量・柔軟なリンクを用いる方法が考えられる。これは、例えば図１のｄに示すように、ロボット本体１０から線状柔軟リンク１１の長さを伸ばしながら、その先にある把持部材１２を対象物体１３へ投射（キャスティング）し、線状のリンク１１の張力によって空中で把持部材１２の運動を制御し、対象物体１３を把持する方法である（本明細書において、この種の方法を実現する機械システムのタイプを「キャスティングマニピュレータ」という。）。この方法を用いると、簡便な機構かつコンパクトなサイズで、非常に広い到達領域をもつことができるうえに、エネルギー効率が高く、高速な運動を繰り返し行うことが可能で、耐故障性に優れているという利点がある。
【０００７】
しかし、従来のシステムでは、線状柔軟リンク１１を把持部材１２の端の一カ所に固定して結合しているため、張力による把持部材１２の運動制御時には、鉛直面内における把持部材の並進運動と回転運動は独立に制御できないという問題があった。また、把持部材１２によって対象物体１３を安定に把持するためには、把持部材１２の位置・姿勢ならびに並進速度・回転速度を適切に制御する必要がある。したがって、１本の線状柔軟リンク１１の張力のみでは、把持部材１２によって対象物体１３を安定に把持するための制御が容易でないという問題がある。例えば、図２に示すように張力の方向と把持部材１２の長軸の方向が直角に近い状態の場合、把持部材１２の並進運動に対して張力の効果が最小、回転運動に対して張力の効果が最大となる。したがって、張力が大きいほど大きな回転運動が生じるため、物体把持が困難になる、線状柔軟リンク１１が把持部材１２に絡まるなどの問題が生ずる。よって、張力の方向と把持部材の長軸の方向が直角に近い状態の場合、大きな張力を与えることができないという制約が生じ、物体を把持するための制御が容易でなくなる。
【０００８】
また、現在開発されたシステムでは、決められた鉛直平面内の運動のみ制御可能であるために、外乱などの影響により鉛直平面に対して垂直の方向に把持部材の運動が生じた場合、その運動を制御できないという問題がある。
【０００９】
本発明は、従来、線状柔軟リンクを把持部材の重心以外の一カ所に固定して結合している場合、線状柔軟リンクの張力によって空間内を移動中の把持部材の運動を制御することが容易でないこと及び鉛直平面外の把持部材の運動を制御できないことに鑑み、複数の線状柔軟リンクを用いることにより、あるいは１つの線状柔軟リンクを用い、その把持部材との結合部を重心位置に移動可能にすることにより、各リンクの張力によって把持部材の並進運動を回転運動から独立に制御可能な把持部材の運動制御装置を備えたキャスティングマニピュレータを提供することを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記目的を達成するため本発明のキャスティングマニピュレータは、把持部材を対象物体へ投射し、対象物体を把持、回収するようにしたキャスティングマニピュレータにおいて、繰り出し・巻き取り機構に巻き付けられた線状柔軟リンクの一端を把持部材に結合し、線状柔軟リンクの張力によって、投射された把持部材の空中における並進運動と回転運動を同時に、あるいは並進運動のみを独立に制御可能とすることを特徴とする。
（２）また、本発明のキャスティングマニピュレータは、上記（１）において把持部材の重心位置に並進運動制御用の線状柔軟リンクを結合するとともに、把持部材のハンドとは逆の端に並進・回転運動制御用の線状柔軟リンクを結合することを特徴とする。
（３）また、本発明のキャスティングマニピュレータは、上記（２）において把持部材の重心を通り、重心が運動する平面に垂直な方向にバーを設け、バーの両端に並進運動制御用の線状柔軟リンクを結合することを特徴とする。
（４）また、本発明のキャスティングマニピュレータは、上記（１）において把持部材の重心と把持部材のハンドとを結ぶ直線上でかつ把持部材上にスライダを装着するとともに、スライダ上を線状柔軟リンクと把持部材との結合部が移動可能に形成することを特徴とする。
（５）また、本発明のキャスティングマニピュレータは、上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて把持部材に結合した線状柔軟リンクの張力、又は、支点の位置を周期的に変化させて把持部材に回転運動を与えることにより把持部材の投射動作を行うようにしたことを特徴とする。
（６）また、本発明のキャスティングマニピュレータは、上記（１）乃至（５）のいずれかにおいて並進・回転運動制御用の線状柔軟リンクの繰り出し・巻き取り行う機構の位置を可変とすることを特徴とする。
（７）また、本発明のキャスティングマニピュレータは、上記（１）乃至（６）のいずれかにおいて把持部材を、主として、本体部、手の平の部分にあたるアタッカー及び複数の指より形成し、前記アタッカーが対象物体に衝突すると指を閉じる構成とすることを特徴とする
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）簡便な機構、コンパクトなサイズ、かつ小さい駆動源で非常に広い到達領域をもつことができる。
（２）地表面の形状や性質に影響されない。
（３）エネルギー効率が高く、高速な運動を繰り返し行うことが可能で、耐故障性に優れている。
（４）把持部材の並進運動を回転運動とは独立して制御することができるため、空間内を移動中の把持部材の運動制御を容易とする。
（５）空間内の任意の位置において、把持部材の並進運動と回転運動との従属関係を考慮せずに並進運動の制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るキャスティングマニピュレータを実施するための最良の形態を図面を参照して以下に説明する。  
【００１３】
図３は、本発明に係るキャスティングマニピュレータにおける線状柔軟リンク１１に結合された把持部材１２の運動制御装置を備えたロボット１０により、災害時の救助活動、特に水害に遭った人の救助活動を示したものであり、また、図４は、同ロボット１０により、災害時の復旧作業、特に倒壊した家屋等の除去作業を示したものである。
【００１４】
図５は、キャスティングマニピュレータによる把持部材の操作（キャスティングマニピュレーション）における対象物体の把持・回収に関する基本動作を示すものであり、次の５つの動作に分割される。
（ａ）回転動作：マニピュレータ全体をスイングさせ、把持部材が対象物体へ到達するのに必要な運動を与える。    
（ｂ）投射動作：適切なタイミングで線状柔軟リンクの拘束を解放し、線状柔軟リンクを繰り出しながら把持部材を目標に向けて投射する。
（ｃ）軌道制御動作：対象物体を把握できるように投射中の把持部材の位置・姿勢を制御する。
（ｄ）把持動作：対象物体を掴む。
（ｅ）回収動作：把持した対象物体を回収するために、線状柔軟リンクの巻き取りと剛体リンクの運動を同時に行う。
【００１５】
本発明は、上記（ａ）〜（ｄ）の対象物体を取りに行く操作に焦点をあて、把持部材に運動を与えた後に把持部材を投射して投射位置から目標位置まで移動させ、把持部材により対象物体を掴むまでの把持部材の運動制御を行う装置に関する。以下、詳細に説明する。
【００１６】
〔把持部材の投射方法〕    
把持部材の投射方法は、把持部材が投射時に並進運動するか、あるいは回転運動するかによって大別される。それぞれの特徴は以下のとおりである。
（１）回転運動：図６（ａ）に示すような回転運動では、周期的な運動によって把持部材に繰り返し力を与え続けることができる。したがって、小さい駆動力で大きな運動エネルギーを生成可能である。
（２）並進運動：図６（ｂ）に示すような並進運動では、回転運動に比べて力を与え続けられる距離が短い。したがって、バネ、空気圧、水圧などの瞬発力を発生するには大きな駆動力が必要である。
【００１７】
〔把持部材の運動制御方法〕
把持部材の運動を空中で制御するための力を得る主な方法として、把持部材に内蔵された力を発生する装置による方法と、線状柔軟リンクを介して把持部材の外部から力を与える方法の２つがある。把持部材に内蔵する力発生装置として、例えばスラスタ、リアクションホイール、コントロールモ−メントジャイロなどが挙げられるが、把持部材の質量やサイズの増加、耐衝撃性の低下が問題となる。また、このような装置は一般的に高価であり、把持部材が回収できないときに、線状柔軟リンクを切って新しい把持部材を装着する場合や、装置自身が破損した場合に、コストが高く付いてしまう。よって、線状柔軟リンクを介して外から把持部材に力を作用させる方法が有効であり、把持部材に装置を内蔵するならば、力を発生させる装置ではなく、線状柔軟リンクを介して外から把持部材に力を作用させる方法を補助する安価で軽量コンパクトな装置を考える必要がある。図７（ａ）（ｂ）に、並進運動を回転運動とは独立に制御可能な方法の例を示す。
図７（ａ）は、把持部材の重心以外の点に結合された線状柔軟リンクａによって並進・回転運動を制御し、把持部材の重心に結合された線状柔軟リンクｂによって並進運動のみを制御することが可能な方法である。
図７（ｂ）は、把持部材の重心と把持部材のハンド１５とを結ぶ直線上でかつ把持部材上にスライダ１８を装着するとともに、スライダ１８上を線状柔軟リンクと把持部材の結合部２４が移動できるように制御する方法である。結合部を重心に移動させることにより並進運動のみを制御することができる。また、結合部と重心との距離を変えることにより、回転運動に対する張力の効果を変えて回転運動を制御することが可能となる。
【００１８】
〔システム構成〕
図６に示した把持部材の投射方法、図７に示した線状柔軟リンクと把持部材との結合方法及び繰り出し・巻き取り位置制御法の組み合わせによって様々なシステムを構成することができる。
各方法の組み合わせを整理すると以下のとおりである。 
2005231015.tif 000003
図８に、繰り出し・巻き取り位置制御法としてロボットアームを用いた場合の各方式のシステムの概略を示す。  
全てのタイプに関して、「線状柔軟リンクの繰り出し・巻き取り位置の制御装置（ロボットアーム）と把持部材１２を繋ぐ線状柔軟リンク１１−３」と「把持部材１２の重心Ｇを通る長軸」は同一鉛直面内を運動する。ただし、必要に応じて線状柔軟リンク１１−１、１１−２の張力やロボットアームによって、鉛直面に垂直な方向の運動を生成することが可能である。また、図８のタイプＣ及びタイプＤでは並進運動による投射方法としてバネを用いた方法を示しているが、水圧、空気圧、火薬などの瞬発力を用いる方法に置き換えることも可能である。
【００１９】
〔回転運動による投射方法〕
ここで回転運動による投射方法の詳細を述べる。なお、並進運動による投射方法の詳細は省略する。
タイプＡでは、図９のような運動を行う。図９（ａ）のように、点線で示すラインガイド５、５を通る直線の周りを把持部材１２の重心Ｇを通るバー１４が点線に平行となるように円運動する。
また、図１０の（ａ）に示すように多回転運動によって投射する方法と、（ｂ）に示すように振り子のような周期的な揺動運動によって投射する方法に分けられる。
【００２０】
次に、回転運動を生成する方法について述べる。タイプＡにおいて回転運動を生成する方法は以下の２つの方法が考えられる。
（１）線状柔軟リンクの張力を周期的に変える。
（２）回転運動の支点であるラインガイドの位置を周期的に変える。
まず、上記（１）の方法はいわゆる「ブランコこぎの原理」を用いる方法で、図１１に示すように振り子運動の中心線（図中の点線）に近いときは把持部材の重心の位置を振り子運動の支点に近づけるように線状柔軟リンクを引き、中心線から遠いときは支点から遠ざかるように線状柔軟リンクを弛める方法である。図１１のような把持部材の重心位置が八の字を描くように線状柔軟リンクの張力を制御することによって、振り子運動の振れ角が次第に大きくなり、振り子運動から多回転運動へ遷移させることも可能である。ただし、把持部材の初期位置が図１１の点線上にある場合、張力を制御しても上下に運動するだけで、振り子運動が生成されない。この場合、ロボットアームなどで把持部材の初期運動を与える必要がある。
上記（２）の方法は、図９（ａ）のラインガイドの位置を同図の点線に垂直な一方向に周期的に運動させる方法やラインガイドを同図の点線の周りに周期的に回転させる方法などがある。それぞれの方法により系は共振して周期的な揺動運動、回転運動を始める。また、把持部材の重心を通るバーの端とラインガイドとの間にロボットアームを装着し、アームの振り子動作によって系の周期的な揺動運動、回転運動を生成することも可能である。
次に、タイプＢにおいては、タイプＡと同様に張力を制御して回転運動を生成することが可能であるが、把持部材とロボットアームとが干渉する場合がある。図１２にはロボットアームを振ることによって系の回転運動を生成する方法を示す。なお、ロボットアームは線状柔軟リンクの繰り出し・巻き取り位置を制御するためのものであったが、タイプＢではロボットアームを把持部材の投射にも利用することが可能であり、１つの機構で複数の機能を実現することができる。
【００２１】
〔空中における把持部材の運動制御の必要性〕
目標点へ投射した把持部材の運動を制御しなければならない場合がある。例えば、投射した後、飛行中の把持部材が外乱を受けた場合、目標軌道から外れることが考えられる。このとき投射だけの制御では軌道の修正が不可能で目標点へ到着することができない。そこで、線状柔軟リンクを介した力などによって軌道修正する必要がある。また、図1３のように目標点が障害物の背後にある場合、点線のような放物線軌道では障害物と干渉してしまい、目標点へ到達できない。そこで、目標点より遠方に投射し、途中で把持部材の運動を制御することによって障害物を回り込むような軌道で目標点へ到達させる必要がある。
【００２２】
〔空中における把持部材への力の作用方法〕
線状柔軟リンクを介して把持部材に力を与える方法の例として図１４に示すような以下の方法が考えられる。
（１）剛体リンクの振り｛図１４（ａ）｝
（２）ドラム機構による線状柔軟リンクの巻き取り｛図１４（ｂ）｝
（３）繰り出される線状柔軟リンクの拘束｛図１４（ｃ）｝
（４）上記（１）〜（３）の組み合わせ
把持部材を遠方に投射する効果を高めるために線状柔軟リンクを高速にかつできる限り小さい張力で繰り出す必要がある。そこで、より簡便かつ実用的な方法として上記（３）にあたる線状柔軟リンクの拘束のためのブレーキ機構を用いる方法を提案する。
把持部材の飛行中、図１５のように線状柔軟リンクはドラムから繰り出されるが、ある適切な時刻にブレーキ機構により線状柔軟リンクの動きを拘束すると、線状柔軟リンクの伸びる方向に関して把持部材の運動は拘束される。このとき、把持部材はあたかも線状柔軟リンクに垂直な方向に生成される仮想的な壁に衝突したときのような挙動を示すと考えられる。このときに、線状柔軟リンクから把持部材に伝達される撃力により、飛行中の把持部材の運動が変わり、位置及び姿勢を制御することが可能となる。
【００２３】
〔ブレーキによって制御できる量〕
線状柔軟リンクをブレーキする仕方として以下の変数を制御する方法がある。
（１）ブレーキを開始する時刻
（２）ブレーキをかけている継続時間
（３）ブレーキ力
ブレーキ力を制御することは滑り摩擦の制御を行うことであり、そのときの挙動は非常に複雑である。そこで、ここではブレーキ力を制御するのではなく、滑りの影響が無視できるほどの十分な一定のブレーキ力を与える場合を考える。すなわち、（１）、（２）の各変数を制御することを考える。
まず、（１）の拘束開始時刻に関するブレーキの入力のチャートを図１６に示す。
チャートは投射してからの時刻に対するブレーキの入力を示している。投射点の時刻を０、拘束点の時刻をｔｂとする。拘束開始時刻ｔｂを制御することによって、拘束する位置、すなわち把持部材の運動を変える位置を制御することが可能となる。
次に、（１）に加えて（２）の変数である拘束継続時間を図１７のチャートに示す。
拘束継続時間Δｔｂはブレーキを開始してから停止するまでの時間で、線状柔軟リンクを拘束し続けている時間である。このときのブレーキの入力は図１７のようにパルス形状になる。拘束継続時間Δｔｂが大きい場合、把持部材の跳ね返りが大きく、小さい場合は跳ね返りが小さい。拘束継続時間により把持部材の跳ね返り量を制御することが可能となる。
２つの変数、すなわち拘束開始時刻ｔｂ及び拘束継続時間Δｔｂによって、把持部材の運動を変える位置及び把持部材の跳ね返り量を制御することが可能である。
【００２４】
〔マルチプルブレーキ制御〕
鉛直面内における把持部材の運動は、重心の位置（ｘ、ｙ）、 重心回りの角度（姿勢）φ 、重心の並進速度
【数１】
2005231015.tif 000004
重心回りの回転速度
【数２】
2005231015.tif 000005
の計６変数で表せる。一方、ブレーキ制御ではｔｂとΔｔｂの２つの制御変数がある。したがって、１回のブレーキ制御では、把持部材の運動を完全に制御することはできない。そこで、複数回のブレーキを行うことを考える。例えば、３回のブレーキ制御を行うことにより、制御変数の数の合計が６つになる。図１８に３回のブレーキ制御時のブレーキ入力のチャートを示す。
図１８に示すように、ｔｂ（1），Δｔｂ（1）、ｔｂ（2），Δｔｂ（2）、ｔｂ（3），Δｔｂ（3）の６つの制御変数を扱うことができる。ただし、ブレーキを同時に３回行うことは不可能なので、時々刻々の把持部材の運動を制御できないが、３回目のブレーキが終了後に、目標とする把持部材運動を生成することができる。
【実施例１】
【００２５】
図１９は、把持部材１２の運動を制御する運動制御機構の一実施例を示すものであって、把持部材１２を投射する手段を省略して記載してある。なお、投射方法については図９を参照されたい。  
この実施例においては、把持部材１２に駆動源を搭載せずに、複数の線状柔軟リンク１１−１、１１−２、１１−３により把持部材１２の外部から把持部材１２の運動を制御する機構を実現した。具体的には、把持部材１２の重心Ｇを通り、重心運動に垂直な方向のバー１４の両端に並進運動制御用の線状の柔軟リンク１１−１、１１−２を結合し、把持部材１２のハンド１５と逆の方向の端１６に並進・回転運動制御用の線状の柔軟リンク１１−３を結合した機構である。これにより、把持部材１２の軽量化を実現することができた。繰り出し・巻き取り機構１、２には、それぞれ線状の柔軟リンク１１−１、１１−２が巻き付いており、それぞれの回転半径は同じで、両回転軸１７、１７は結合されているため、同時に同じ長さの線状柔軟リンクを繰り出し・巻き取ることが可能である。また、両回転軸１７、１７の結合を外して繰り出し・巻き取り機構１、２を独立に制御すると、把持部材１２の鉛直面内の運動以外の運動を制御することが可能となる。
繰り出し・巻き取り機構３及びスライダ１８は、線状柔軟リンク１１−３を介して把持部材１２の並進・回転運動を制御するための機構である。
スライダ１８は、線状の柔軟リンク１１−３の方向と把持部材１２の長軸の方向とが一致した場合、把持部材１２の回転運動を制御できなくなるため、線状の柔軟リンク１１−３の繰り出し・巻き取り位置を変えるための機構である。
【００２６】
図２０は、把持部材１２を示したものである。把持部材１２は主として、本体部１２−１、手の平の部分にあたるアタッカー１９及び複数の指２１より構成され、手の平の部分にあたるアタッカー１９と対象物体１３とが衝突するとフック２０が外れ、バネ２３の力により４本の指２１、２１、２１、２１がパッシブに閉じる構造となっている。指２１が開いた状態においても、指２１の付け根の関節は開く方向に自由なので、指２１と対象物体１３との衝突に対して衝撃力を緩和できる仕組みとなっている。また、アタッカー１９は、図に示すように本体部１２−１に対して出没自在に設けられ、緩衝バネ２２より衝撃を緩衝される構造となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のキャスティングマニピュレータ及び剛体リンクのみで構成された従来のマニピュレータの概略を説明するための図である。
【図２】線状柔軟リンクが把持部材の重心位置以外に結合された状態を説明するための図である。
【図３】本発明のキャスティングマニピュレータの応用例を示す図である。
【図４】本発明のキャスティングマニピュレータの応用例を示す図である。
【図５】キャスティングマニピュレーションの基本動作を説明する図である。
【図６】把持部材の投射方法を説明する図である。
【図７】線状柔軟リンクと把持部材との結合方法を示す図である。
【図８】把持部材の投射方法、線状柔軟リンクと把持部材との結合方法及び繰り出し・巻き取り位置制御法の組み合わせによる様々なシステム構成を示す図である。
【図９】タイプＡにおける回転運動による投射方法を示す図である。
【図１０】回転運動による投射及び揺動運動による投射を示す図である。
【図１１】ブランコの原理を利用した回転運動を生成する方法を説明する図である。
【図１２】ロボットアームの振りによる系の回転運動を生成する方法を示す図である。
【図１３】空中における把持部材の運動制御の必要性を示す図である。
【図１４】線状柔軟リンクを介して把持部材に力を与える方法の例を示す図である。
【図１５】撃力による把持部材の運動の変化を説明する図である。
【図１６】線状柔軟リンクをブレーキする仕方として拘束開始時刻を制御する方法を示す図である。
【図１７】線状柔軟リンクをブレーキする仕方として拘束継続時間を制御する方法を示す図である。
【図１８】マルチプルブレーキ制御の例を示す図である。
【図１９】把持部材の運動を制御する運動制御機構の一実施例を示す概略図である。
【図２０】把持部材の構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    繰り出し・巻き取り機構
２    繰り出し・巻き取り機構
３    繰り出し・巻き取り機構
４    プーリ
５    ラインガイド
６    繰り出し・巻き取り機構の位置制御装置
１０  ロボット本体
１１  線状柔軟リンク
１２  把持部材
１３  対象物体
１４  バー
１５  ハンド
１６  把持部材の端
１７  回転軸
１８  スライダ
１９  アタッカー
２０  フック
２１  指
２２  緩衝バネ
２３  バネ
２４  結合部
【図１】
2005231015.tif 000006
【図２】
2005231015.tif 000007
【図３】
2005231015.tif 000008
【図４】
2005231015.tif 000009
【図５】
2005231015.tif 000010
【図６】
2005231015.tif 000011
【図７】
2005231015.tif 000012
【図８】
2005231015.tif 000013
【図９】
2005231015.tif 000014
【図１０】
2005231015.tif 000015
【図１１】
2005231015.tif 000016
【図１２】
2005231015.tif 000017
【図１３】
2005231015.tif 000018
【図１４】
2005231015.tif 000019
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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