JP5904744B2 - Armrest type remote control device - Google Patents
Armrest type remote control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5904744B2 JP5904744B2 JP2011225780A JP2011225780A JP5904744B2 JP 5904744 B2 JP5904744 B2 JP 5904744B2 JP 2011225780 A JP2011225780 A JP 2011225780A JP 2011225780 A JP2011225780 A JP 2011225780A JP 5904744 B2 JP5904744 B2 JP 5904744B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- connecting shaft
- armrest
- spring
- shaft
- remote control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Mechanical Control Devices (AREA)
Description
本発明はロボットや仮想現実下の操縦対象を、手首を含む肘を載置したまま遠隔操縦することのできる肘掛型遠隔操縦装置に関する。 The present invention relates to an armrest-type remote control device that can remotely control a robot or an object under virtual reality while placing an elbow including a wrist.
ロボットや仮想現実下の操縦対象の遠隔操縦がすでにいろいろな分野で使用されている。例えば、災害地や危険地区、あるいは、極限環境、宇宙空間での作業、物の移動等のために遠隔操縦が行われており、また、医療等の分野では手術トレーニング装置、遠隔手術のための遠隔操縦の研究が進められている。また、アミューズメント分野においては仮想現実下の操縦対象の遠隔操縦の開発が進められている。 Remote control of robots and target objects under virtual reality has already been used in various fields. For example, remote control is performed for disaster areas and hazardous areas, extreme environments, work in outer space, movement of objects, etc., and in the field of medicine etc., surgical training equipment, for remote surgery Research on remote control is underway. In the field of amusement, the development of remote control for virtual control targets is underway.
ロボットの遠隔操縦をおこなうということは、ロボットのオペレータの操作情報(通常は手の動き)を検出してロボットに送り、ロボットが送られた操作情報にもとづき操作をおこなうということである。最近では、より適確な操作がおこなうことができるように力覚のフィードバックをおこなうものもあり、それも含めて多くの研究、開発が行われている。 Remote control of the robot means that operation information (usually hand movement) of the robot operator is detected and sent to the robot, and the operation is performed based on the operation information sent by the robot. Recently, there are some that provide feedback of force so that more accurate operations can be performed, and many researches and developments are being conducted.
また、仮想現実下の遠隔操縦をおこなうということは、仮想現実下において計算機上に表現された操縦対象を操縦装置の情報をもとに動作させるということである。ロボットの場合と同様に仮想現実下で表現された操縦対象に接触した場合には、対象に接触した場合に操縦対象が感じるであろう感覚を擬似的に創出し、操縦装置にフィードバックするような研究も数多くおこなわれている。 In addition, performing remote control under virtual reality means operating a control target expressed on a computer under virtual reality based on information on the control device. As in the case of robots, when touching a maneuvering object expressed in virtual reality, a pseudo-feeling that the maneuvering object will feel when touching the object is created and fed back to the maneuvering device. A lot of research has been done.
ところで、操縦対象の遠隔操縦は必ずしも屋内で行われるものではなく、例えば、災害現場においてレスキュー隊が屋外でロボットを遠隔操縦しなければならないことがある。
その際には、机等の大きな付随物を必要とせず災害現場まで容易に運搬できること、長時間操縦しても疲れないこと等が要求される。
By the way, remote control of a control target is not necessarily performed indoors. For example, a rescue team may have to remotely control a robot outdoors at a disaster site.
In that case, it is required that a large incidental object such as a desk is not required and that it can be easily transported to a disaster site and that it does not get tired even if it is operated for a long time.
これまで良く使われる遠隔操縦装置としては、ジョイスティックがあるが、これは最大3自由度の限られた角度の指令しか出来ない。また机に置く必要があった。
特許文献1の装置は球面リンク機構をもちいており比較的コンパクトな構造を有するものであるが、力覚を与えようとすると動き回る関節部分にモータ等の駆動系を取り付けねばならず、その分大きな質量を動かさねばならず軽快な操作感が得られない恐れがある。
特許文献2、特許文献3は1つの回転中心周りに3軸方向のモーメントを生成する手術シュミレータである。しかし、赤道部、南極部に複雑な機構を配設する必要があり、大きなスペースを要する。
As a remote control device that is often used so far, there is a joystick, but this can only command a limited angle of up to 3 degrees of freedom. I also had to put it on my desk.
The device of Patent Document 1 uses a spherical link mechanism and has a relatively compact structure. However, if a force sensation is to be applied, a drive system such as a motor must be attached to a joint portion that moves around, and the size is increased accordingly. The mass must be moved, and there is a risk that a light operation feeling cannot be obtained.
非特許文献1の図4の装置は球座標型の5節リンク機構を用いているが軸回転部A,Bが離間しており経度方向の可動範囲が大きくとれない。
非特許文献2の装置は力覚フィードバックをおこなう装置であるが装置が多数のリンクを含み構造が複雑であり、かつ大型であり、台上に設置して使用することが必要と思われ使用範囲が限定される。
非特許文献3の装置も非特許文献1の装置と同様に台上に設置して使用することが必要と思われ使用範囲が限定される。
The apparatus shown in FIG. 4 of Non-Patent Document 1 uses a spherical coordinate type five-bar linkage mechanism, but the shaft rotating parts A and B are separated from each other, and the movable range in the longitude direction cannot be increased.
The device of Non-Patent
Similarly to the apparatus of Non-Patent Document 1, the apparatus of Non-Patent
机を必要としない方式としては、非特許文献4のように操作者の背中にバックパックを背負いそこから操縦桿を伸ばす方式の操縦桿も開発されているが、どうしても重くなり、立位姿勢で長期間操縦しなければならない。また、操作者に力感覚を与えようとすると、操作者にその力が働くためうまく作動しない。ゲーム用のWii(登録商標)コントローラのような操縦桿では手を常に空中に浮かして指令値を生成するため、長時間の操作では疲れやすく、また精密な指令はし難い、などの問題があった。
As a method that does not require a desk, as in Non-Patent
本発明は、上記問題に鑑み、長時間使用しても疲れないように、手首を含む肘を載置したまま遠隔操縦できる肘掛型遠隔操縦装置を開発することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to develop an armrest-type remote control device that can be remotely controlled while an elbow including a wrist is placed so as not to get tired even if used for a long time.
請求項1の発明によれば、肘掛型遠隔操縦装置であって、
オペレータの手首を含む肘を載せるための肘掛部材であって、第1連結軸を介して第1連結部材の上端が回動自在に取り付けられ、第2連結軸を介して第2連結部材の上端が回動自在に取り付けられている肘掛部材と、
ベース連結部材であって、第1連結部材の下端が第3連結軸を介して回動自在に連結され、第2連結部材の下端が第4連結軸を介して回動自在に連結されている、ベース連結部材と、
第3連結軸が固定されたベース部材であって、ベース部材が地面に立設される垂直軸部材の外側において、垂直軸部材回りに回動できるように、垂直軸部材に取り付けられるベース部材と、を具備し、
第1連結軸と第2連結軸の距離と第3連結軸と第4連結軸との距離が等しく、第1連結軸と第3連結軸の距離と第2連結軸と第4連結軸の距離が等しくされ、肘掛部材、第1連結部材、第2連結部材、ベース連結部材が平行四辺形をなしており、
第1連結部材の第3連結軸周りの回転角度を検出可能な第1角度検出手段と、ベース連結部材の第3連結軸まわりの回転角度を検出可能な第2角度検出手段と、ベース部材の垂直軸部材まわりの角度を検出可能な第3角度検出手段と、を備えて、肘掛部材の状態を検出し、かつ、
第1連結部材の基準角度からの傾斜角に応じて第3連結軸周りの復元力を生成する第1のバネ機構と、ベース連結部材に平行な肘掛部材の基準角度からの傾斜角に応じて第1連結軸周りの復元力を生成する第2のバネ機構と、を備えて、肘掛部材の状態に応じた復元力を提供する、
ことを特徴とする肘掛型遠隔操縦装置が提供される。
According to invention of Claim 1, it is an armrest type remote control device,
An armrest member for placing an elbow including an operator's wrist, wherein the upper end of the first connecting member is rotatably attached via the first connecting shaft, and the upper end of the second connecting member is attached via the second connecting shaft. An armrest member that is rotatably mounted;
A base connecting member, the lower end of the first connecting member is rotatably connected via a third connecting shaft, and the lower end of the second connecting member is rotatably connected via a fourth connecting shaft. A base connecting member;
A base member third connecting shaft is fixed, outside the vertical axis member base member is erected on the ground, so that it can be pivoted in a vertical shaft member around a base member attached to a vertical shaft member , And
The distance between the first connecting shaft and the second connecting shaft is equal to the distance between the third connecting shaft and the fourth connecting shaft, the distance between the first connecting shaft and the third connecting shaft, and the distance between the second connecting shaft and the fourth connecting shaft. The armrest member, the first connecting member, the second connecting member, and the base connecting member form a parallelogram,
First angle detection means capable of detecting a rotation angle of the first connection member around the third connection axis, second angle detection means capable of detecting a rotation angle of the base connection member around the third connection axis, and A third angle detecting means capable of detecting an angle around the vertical shaft member, and detecting a state of the armrest member; and
A first spring mechanism that generates a restoring force around the third connection axis according to an inclination angle from the reference angle of the first connection member, and an inclination angle from the reference angle of an armrest member parallel to the base connection member A second spring mechanism for generating a restoring force around the first connecting shaft, and providing a restoring force according to the state of the armrest member,
An armrest type remote control device is provided.
請求項2の発明によれば、第1のバネ機構のバネは第1連結部材に取り付けられ、バネの端部から延伸されたワイヤが第3連結軸に対して固定されている下部非円形プーリの外周に巻張された後に下部非円形プーリに対して固定されており、前記第3連結軸に対して固定されている下部非円形プーリは、第1連結部材の垂直軸に対する傾きに係らず、肘掛部全体の重量と肘掛部材に載置されたオペレータの手首を含む肘の重量とバランスするバネ力を第1のバネ機構に発生せしめる形状とされている。
請求項3の発明によれば、第2のバネ機構のバネは肘掛部材に取り付けられ、バネの端部から延伸されたワイヤが第1連結軸に対して固定されている上部非円形プーリの外周に巻張された後に上部非円形プーリに対して固定されており、
前記第1連結軸に対して固定されている上部非円形プーリは、肘掛部材の水平軸に対する傾きに係らず、第2のバネ機構を含む肘掛部材の重量と肘掛部材に載置されたオペレータの手首を含む肘の重量とバランスするバネ力を第2のバネ機構に発生せしめる形状とされており、第1連結軸と第3連結軸が連結手段を介して連結されていて、一方の連結軸の回動と同じ回動が他方の連結軸に伝達される。
請求項4の発明によれば、第2のバネ機構のバネは肘掛部材に取り付けられ、バネの端部から延伸されたワイヤが第2連結軸に対して固定されている円形プーリ、第4連結軸に対して固定されている円形プーリを経由して第3連結軸に対して固定されている第2の下部非円形プーリの外周に巻張されてから第2の下部非円形プーリに対して固定されている。
請求項5の発明によれば、第1のバネ機構と第2のバネ機構は、バネ力を調整可能である。
請求項6の発明によれば、第3連結軸部材まわりの回転に対してトルクを与えることで手先部に前後方向の力覚を与える駆動手段と、
ベース連結部材の第3連結軸まわりの回転に対してトルクを与えることで手先部に上下方向の力覚を与える駆動手段と、
ベース部材の垂直軸部材まわりの回転に対してトルクを与えることで手先部に左右方向の力覚を与える駆動手段と備える。
請求項7の発明によれば、垂直軸部材が、折りたたみ椅子の後脚とされる。
According to the invention of
According to the invention of
The upper non-circular pulley fixed with respect to the first connecting shaft has a weight of the armrest member including the second spring mechanism and an operator placed on the armrest member regardless of the inclination of the armrest member with respect to the horizontal axis. The second spring mechanism is configured to generate a spring force that balances the weight of the elbow including the wrist, and the first connecting shaft and the third connecting shaft are connected via connecting means, and one connecting shaft The same rotation as this rotation is transmitted to the other connecting shaft.
According to invention of
According to the invention of claim 5, the first spring mechanism and the second spring mechanism can adjust the spring force.
According to the invention of
Driving means for giving a force sense in the vertical direction to the hand portion by giving a torque to the rotation of the base connecting member around the third connecting shaft;
Drive means for applying a torque to the hand portion in the left-right direction by applying a torque to the rotation of the base member around the vertical axis member.
According to the invention of claim 7, the vertical shaft member is the rear leg of the folding chair.
本発明の肘掛型遠隔操縦装置は手首を含む肘を載置したまま遠隔操縦でき、かつ、肘の位置に応じて保持力が生成されるので長時間使用しても疲れない。
特に請求項7のようにすれば持ち運び、設置が容易であり、どのようなところでも遠隔操縦をおこなうことができる。
The armrest-type remote control device of the present invention can be remotely controlled while placing an elbow including a wrist, and a holding force is generated according to the position of the elbow, so that it does not get tired even if it is used for a long time.
In particular, according to the seventh aspect, it is easy to carry and install, and remote control can be performed anywhere.
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、第1の実施形態について説明意する。
図1は椅子に取り付けられている本発明の第1の実施形態の肘掛型操縦装置が椅子に腰掛けたオペレータにより操縦されている様子を示す図である。図2は椅子に取り付けられている肘掛型操縦装置を斜め後方から見た図である。図3は本発明の肘掛型操縦装置の主要部の外観の拡大図であり、図4は主要部の内部を示す図である。図5は肘掛部材10、第1連結部材31を取り除いて示す図である。
肘掛部材10に第1連結部材31と第2連結部材32が、それぞれ第1連結軸21と第2結軸22を介して、連結されている。第1連結部材31と第2連結部材32はそれぞれ第3連結軸41と第4連結軸42を介してベース連結部材40に連結されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a view showing a state in which an armrest type control device according to a first embodiment of the present invention attached to a chair is being operated by an operator sitting on a chair. FIG. 2 is an oblique view of the armrest type control device attached to the chair. FIG. 3 is an enlarged view of the external appearance of the main part of the armrest type control device of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing the inside of the main part. FIG. 5 is a view showing the
The first connecting
第1連結軸21と第2連結軸22との間の軸間距離X1と第3連結軸41と第4連結軸42との間の軸間距離X2は等しく、第1連結軸21と第3連結軸41との間の軸間距離Y1は第1連結軸21と第4連結軸42との間の軸間距離Y2は等しくされており、第1連結軸21と第2結軸22と第3連結軸41と第4連結軸42を連節点とする変形可能な平行四辺形が形成されている。参照符号100で示されるのはベース部材である。
The inter-axis distance X1 between the first connecting
図4、5に示されるように肘掛部材10の内部には、水平バネ取り付け部材11が取り付けられており、水平バネ取り付け部材11には第1水平バネ12と第2水平バネ13が取り付けられている。第2ワイヤ16が第1水平バネ12と第2水平バネ13の内部を通って配置され、第1水平バネ12と第2水平バネ13の水平バネ取り付け部材11とは反対側の端部において、それぞれ第1水平バネストッパ14と第2水平バネストッパ15が第2ワイヤ16に取り付けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, a horizontal
第1連結部材31の内部には、垂直バネ取り付け部材35が取り付けられており、垂直バネ取り付け部材35には第1垂直バネ33と第2垂直バネ34が取り付けられている。第1ワイヤ38が第1垂直バネ33と第2垂直バネ34の内部を通って配置され、第1垂直バネ33と第2垂直バネ34の垂直バネ取り付け部材35とは反対側の端部において、それぞれ第1垂直バネストッパ36と第2垂直バネストッパ37が第1ワイヤ38に取り付けられている。
A vertical
第1連結軸21には上部非円形プーリ23と上部円形プーリ24が固定されており、第2ワイヤ16は上部非円形プーリ23に巻張され、かつ、1点において上部非円形プーリ23に固定されている。第3連結軸41には下部非円形プーリ43と下部円形プーリ44が固定されており、第2ワイヤ16は上部非円形プーリ23に巻張され、かつ、1点において下部非円形プーリ43に固定されている。
上部円形プーリ24と下部円形プーリ44は第3ワイヤ45で連動回転するように連結されている。
An upper
The upper
第1連結部材31の内部には、第1モータ取り付け部材39が取り付けられており、第1モータ取り付け部材39には第1モータ51が固定されている。第1モータ51の軸には第2傘歯車47が取り付けられており、第2傘歯車47は第3連結軸41に取り付けられている第1傘歯車46と噛合っている。
A first
第1連結部材31と同様に第2連結部材32の内部には第2モータ52が第2モータ取り付け部材55に取り付けられており、第2モータ52の軸に取り付けられた第4傘歯車54が第4連結軸42に取り付けられた第3傘歯車53と噛合している。
Similar to the first connecting
図6は第1連結部材31、第2連結部材32、ベース部材100を下方から見た図であるが、この図6において、参照符号101で示されるのはベース部材100の内部に固定される第3モータ取り付け部材であって、第3モータ取り付け部材101には図8において参照符号58でしめされている第3モータが取り付けられている。
また、参照符号102で示されるのは第3連結軸41をベース部材100の内部に固定する固定部材である。
FIG. 6 is a view of the first connecting
図7はベース部材100の下部の拡大図であるが、この図7に示されるように、ベース部材100の外側にベース部材100を参照符号2で示される椅子の後脚に取り付けるための第1装着部材104、第2装着部材105が固定されている。第1装着部材104、第2装着部材105は椅子の脚部1に対しては回動可能である。
図8はベース部材100の内部を示す図であって、第3モータ取り付け部材101に取り付けられた第3モータ58が示されている。
FIG. 7 is an enlarged view of the lower part of the
FIG. 8 is a view showing the inside of the
以下、上記のように構成された肘掛型操縦装置の作動について説明する。
図4はニュートラルな状態で、オペレータが肘掛部材10を上下、前後、左右のいずれにも動かしていない状態を示しているが、図9はオペレータが肘掛部材10の前端を上方に移動せしめたときの状態を示し、図10はオペレータが肘掛部材10の前端を下方に移動せしめたときの状態を示し、図11はオペレータが肘掛部材10を前方に移動せしめたときの状態を示し、図12はオペレータが肘掛部材10を後方に移動せしめたときの状態を示している。
Hereinafter, the operation of the armrest type control device configured as described above will be described.
FIG. 4 shows a state in which the operator does not move the
図9に示す状態では、肘掛部材10は前端が上方に傾斜し第1水平バネ12が伸び、第2水平バネ13が縮み、第1垂直バネ33と第2垂直バネ34はニュートラルな状態と同じ長さを保っている。肘掛部材10の水平軸に対する傾斜角をθ1とするとθ1はベース連結部材40の水平軸に対する傾斜角に等しく、この傾斜角θ1は第2連結部材32内に配設されている第2モータ52に隣接して配設されている図示しない角度検出部材によって検出される。
In the state shown in FIG. 9, the front end of the
すなわち、ベース連結部材40に第4連結軸42が固定されており、第2連結部材32が回動すると第4連結軸42が公転回転するのでそれにより第3傘歯車53が回転してそれに噛合している第4傘歯車54が回転し、第4傘歯車54が取り付けられている第2モータ52の軸が回転し、その第2モータ52の軸に取り付けられているギヤ56に噛合しているギヤ57が回転し、このギヤ57が取り付けられている軸の回転の角度が第2モータ取り付け部材55の裏側の図示されない角度検出部材によって検出されるのである(図6参照)。この角度検出部材が特許請求の範囲の記載における第2角度検出手段に相当する。
In other words, the fourth connecting
図10に示す状態では、肘掛部材10は前端が下方に傾斜し第1水平バネ12が縮み、第2水平バネ13が伸び、第1垂直バネ33と第2垂直バネ34はニュートラルな状態と同じ長さを保っている。肘掛部材10の水平軸に対する傾斜角θ1は図8の場合とは逆に水平軸より下方に向かうが上述の図示されない角度検出部材によって同様に検出される。
In the state shown in FIG. 10, the front end of the
上記の図4、図9、図10に示される状態における第1水平バネ12、第2水平バネ13の作用について図11を参照して説明する。
図11において、第1水平バネ12が上部非円形プーリ23の真横に記載されているのが図4に示される状態であり、第1水平バネ12が上部非円形プーリ23の斜め上方に記載されているのが図10に示される状態であり、第1水平バネ12が上部非円形プーリ23の斜め下方に記載されているのが図11に示される状態である。
The operation of the first
In FIG. 11, the first
上部非円形プーリ23上に仮想基準点Aを仮定する。また、図4、図9、図10に示される状態における第1バネストッパ14の位置をそれぞれWH,WM,WLと仮定し、図4、図9、図10に示される状態におけるワイヤ16が上部非円形プーリ23から離れる点をそれぞれSH,SM,SLと仮定する。そして、図4、図9、図10に示される状態における上部非円形プーリ23の中心から離れる点上部非円形プーリ23から離れる点SH,SM,SLとから垂直バネ取り付け部材11の外側面までの距離をLH,LM、LLとする。
Assume a virtual reference point A on the upper
AからWHまでの距離=AからWMまでの距離=AからWLまでの距離であり、
AからSHまでの距離<AからSMまでの距離<AからSLまでの距離であり、
LH>LM>LLである。
したがって、図4、図9、図10に示される状態における第1水平バネ12の長さをそれぞれBH,BM,BLとすれば、BH>BM>BLである。
The distance from A to W H = the distance from A to W M = the distance from A to W L ,
The distance from the distance <A from A to S H from the distance <A to S M to S L,
L H > L M > L L.
Therefore, if the lengths of the first
したがって、図4、図9、図10に示される状態における第1水平バネ12のバネ力をFH,FM,FLとすると、このバネは圧縮されると伸びようとする力を発生するものであり、縮められて短くされるほど大きい力を発生するものであるのでFH<FM<FLとなる。
そして、このバネ力は垂直バネ取り付け部材11を上部非円形プーリ23側に押しやろうとする力である。
一方、図4、図9、図10に示される状態における上部非円形プーリ23の中心から離れる点上部非円形プーリ23から離れる点SH,SM,SLまでの距離をRH,RM、RLとすると、RH>RM>RLである。
Therefore, if the spring force of the first
This spring force is a force for pushing the vertical
On the other hand, FIG. 4, FIG. 9, S H point away from the point away from the center upper
図4、図9、図10に示される状態においては、それぞれ、第1連結軸21には、FH×RH、FM×RM、FL×RLの反時計回りのトルクがかかる。
ここで、上述のようにFH<FM<FLであり、RH>RM>RLである。
したがって、FH×RH、FM×RM、FL×RLの値を一定にすることができる。
すなわち、FH×RH、FM×RM、FL×RLの値が一定になるように上部非円形プーリ23のプーリの外周形状が決められている。
その際、オペレータの肘(手首を含む)の重量と肘掛部材10の重量(内部の機構の重量を含む)を補償できる、すなわち上記重量を感じさせない、ようにバネが設定される。
In the state shown in FIGS. 4, 9, and 10, counterclockwise torques of F H × R H , F M × R M , and F L × R L are applied to the first connecting
Here, as described above, F H <F M <F L and R H > R M > R L.
Therefore, the values of F H × R H , F M × R M , and F L × R L can be made constant.
That is, the outer peripheral shape of the upper
At that time, the spring is set so that the weight of the operator's elbow (including the wrist) and the weight of the armrest member 10 (including the weight of the internal mechanism) can be compensated, that is, the weight is not felt.
図12、図13に示されるように肘掛部材10が前方、あるいは、後方に移動せしめられ第1水平バネ12、第2水平バネ13が伸縮しない状態では、第1垂直バネ33、第2垂直バネ34が上述の第1水平バネ12、第2水平バネ13と同様な動きと作用をおこなう。
そして、第1連結部材31の垂直軸線からの傾斜θ2は第1連結部材31内に配設されている第1モータ51に付設されている図示しない角度検出部材によって検出される。
As shown in FIGS. 12 and 13, when the
The inclination θ2 of the first connecting
すなわち、ベース連結部材40に第3連結軸41が固定されており、第1連結部材31が回動すると第3連結軸41が公転回転するのでそれにより第1傘歯車46が回転してそれに噛合している第2傘歯車47が回転し、第2傘歯車47が取り付けられている第1モータ51の軸が回転し、その第1モータ51の軸に取り付けられているギヤ48に噛合しているギヤ49が回転し、このギヤ49が取り付けられている軸の回転の角度が第1モータ取り付け部材39の裏側の図示されない角度検出部材によって検出されるのである(図6参照)。この角度検出部材が特許請求の範囲の記載における第1角度検出手段に相当する。
That is, the third connecting
肘掛部材10およびが上または下に傾斜せしめられ、第1連結部材31(および第2連結部材32)も前方または後方に移動せしめることも可能である。前述のように、上部円形プーリ24と下部円形プーリ44は第3ワイヤ45で連動回転するように連結されているので、例えば、肘掛部材10およびが上に傾斜せしめられ、第1連結部材31(および第2連結部材32)が前方に移動せしめられた場合には、上部非円形プーリ23、下部非円形プーリ43は、図9に示した場合よりも、時計回り方向に回転しており、その結果、バネ力はより小さくなる。
The
次に、垂直軸線まわりの回動の角度θ3の検出について説明する。
図8において、参照符号111で示されるのは図示しない第3モータの軸に取り付けられている歯車であり、歯車111は半円形のセクター歯車112と噛合している。セクター歯車112は脚部1に対して固定される第1位置決め部材106に固定されている。一方、第2装着部材105の上側には同様に脚部1に対して固定される第2位置決め部材107が配置される。
Next, detection of the rotation angle θ3 around the vertical axis will be described.
In FIG. 8, a
第1位置決め部材106と第2位置決め部材107でベース部材100に取り付けられている第1装着部材104と第2装着部材105を上下方向から挟むようにして全体の取り付け高さが決められるが、前述のように第1装着部材104、第2装着部材105は椅子の脚部1に対して固定されていないのでベース部材100を介して全体が脚部1の周りを回動することができる。
The overall mounting height is determined by sandwiching the first mounting
図7に示されるように、第3モータの軸にはセクター歯車112と噛合する歯車111の他に歯車113が取り付けられており、この歯車113はより小径の歯車114と噛合している。そしてこの歯車114の取り付けられている軸の回転の角度が垂直軸線まわりの回動の角度θ3として第3モータ取り付け部材101の裏側の図示されない角度検出部材によって検出されるのである。この角度検出部材が特許請求の範囲の記載における第3角度検出手段に相当する。
As shown in FIG. 7, a
次に、図14を参照して、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態は第1の実施形態と同様な、肘掛部材10、ベース連結部材40、第1連結部材31、第2連結部材32を含み、第1連結軸21と第2連結軸22と第3連結軸41と第4連結軸42を連節点とする変形可能な平行四辺形を形成している。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
The second embodiment includes the
そして、第1の実施形態とは異なり、第1連結軸21に上部円形プーリ24が取り付けられておらず、第3連結軸に下部円形プーリ44が取り付けられておらず、その代わりに、第2連結軸22に上部円形プーリ25が、第4連結軸42には下部円形プーリ25が取り付けられている。そして、第3連結軸41には第1の実施形態の下部非円形プーリ43に加えて、同様な第2下部非円形プーリ27が取り付けられている。第2下部非円形プーリ27は図中下左部分で半径変化による効果を発揮するようにされている。
Unlike the first embodiment, the upper
水平バネ取り付け部材11には、第1の実施形態と同様に、第1水平バネ12と第2水平バネ13が取り付けられている。第1の実施形態の第2ワイヤ16よりも長い第1ロングワイヤ61が第1水平バネストッパ14のところを始点として図中反時計回りに上部円形プーリ25と下部円形プーリ26に部分周接してから第2下部非円形プーリ27に達しその第2下部非円形プーリ27の半径変化による効果を発揮しない部分、例えば、図中右中間部分、に固定されている。
A first
一方、第2ロングワイヤ62が第2水平バネストッパ15のところを始点として上部円形プーリ25に第1ロングワイヤ61とは反対に時計周りに部分周接し、下部円形プーリ26にも時計周りに部分周接してから第2下部非円形プーリ27に達しその第2下部非円形プーリ27の半径変化による効果を発揮しない部分、例えば、図中右中間部分、に固定されている。
On the other hand, the second
上述のように、上部円形プーリ25と下部円形プーリ26は第1ロングワイヤ61と第2ロングワイヤ62が周接するのでそれぞれ2個づつ形成されている。なお、ニュートラル状態から変移せしめられたときに第1ロングワイヤ61と第2ロングワイヤ62は、上部円形プーリ25、下部円形プーリ26、および、第2下部非円形プーリ27を互いに逆方向に回転せしめようとする。
As described above, two upper
この第2の実施形態においては、第1連結軸21に上部円形プーリ24が取り付けられておらず、第3連結軸に下部円形プーリ44が取り付けられておらず、もちろん、第3ワイヤ45もない。したがって、第1連結部材31の内部に構成部品が集中的に配置されることが防止され、組み立てが容易になるという利点がある。
In the second embodiment, the upper
前述した第1モータ51、第2モータ52、および、第3モータ58に付設された角度検出センサの検出した信号によって肘掛部材の位置、姿勢を含む状態を特定することができる。この信号は、図示しない、適切な、有線または無線の伝達手段によりロボット等の操縦対象に伝達され、伝達された信号にもとづきロボット等の操縦対象の対応する部位が動いて所望の操作が行われる。
ここで、ロボット等の操縦対象が何らかの対象物に接触し反力を受けるとその反力はロボット等にあらかじめ備えられたセンサにより検出され、その信号が本発明の遠隔操縦装置に伝達される。
The state including the position and posture of the armrest member can be specified by the signals detected by the angle detection sensors attached to the
Here, when a control target such as a robot contacts a certain object and receives a reaction force, the reaction force is detected by a sensor provided in advance in the robot or the like, and the signal is transmitted to the remote control device of the present invention.
すると、伝達された信号にもとづいて第1モータ51、第2モータ52、および、第3モータ58が作動せしめられてオペレータに力覚が与えられるが、その際に力覚が目標値になるようにモータにはその力に相当する電流が供給される。なお、力覚はあらかじめ定めた倍力比によりロボットが検出した力に対して倍力されるが、倍力比は1より小さい場合もあれば、1より大きい場合もある。
上記のような信号の送受、倍力比の設定、および、前述したロール角の検出値の補正等のためにベース部材100内に、図示しないが制御装置が設けられている。
Then, based on the transmitted signal, the
A control device (not shown) is provided in the
本発明はロボットや仮想現実下の操縦対象を遠隔操縦するための遠隔操縦装置であり、遠隔操縦をおこなうロボットや仮想現実を利用するアミューズメント装置等に広く適用できる。
特にはレスキュー隊等が屋外で使用するロボットを遠隔操縦する場合に適している。
The present invention is a remote control device for remotely controlling a robot or a control object under virtual reality, and can be widely applied to a robot that performs remote control, an amusement device that uses virtual reality, and the like.
It is particularly suitable when a rescue team or the like remotely controls a robot used outdoors.
1 椅子
2 後脚
10 肘掛部材
11 水平バネ取り付け部材
12 第1水平バネ
13 第2水平バネ
16 第2ワイヤ
17 グリップ
21 第1連結軸
22 第2連結軸
23 上部非円形プーリ
24 上部円形プーリ
25 上部円形プーリ
26 下部円形プーリ
27 第2下部非円形プーリ
31 第1連結部材
32 第2連結部材
33 第1垂直バネ
34 第2垂直バネ
35 垂直バネ取り付け部材
38 第1ワイヤ
40 ベース連結部材
41 第3連結軸
42 第4連結軸
43 下部非円形プーリ
44 下部円形プーリ
45 第3ワイヤ
51 第1モータ
52 第2モータ
58 第3モータ
100 ベース部材
112 セクター歯車
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
オペレータの手首を含む肘を載せるための肘掛部材であって、第1連結軸を介して第1連結部材の上端が回動自在に取り付けられ、第2連結軸を介して第2連結部材の上端が回動自在に取り付けられている肘掛部材と、
ベース連結部材であって、第1連結部材の下端が第3連結軸を介して回動自在に連結され、第2連結部材の下端が第4連結軸を介して回動自在に連結されている、ベース連結部材と、
第3連結軸が固定されたベース部材であって、ベース部材が地面に立設される垂直軸部材の外側において、垂直軸部材回りに回動できるように、垂直軸部材に取り付けられるベース部材と、を具備し、
第1連結軸と第2連結軸の距離と第3連結軸と第4連結軸との距離が等しく、第1連結軸と第3連結軸の距離と第2連結軸と第4連結軸の距離が等しくされ、肘掛部材、第1連結部材、第2連結部材、ベース連結部材が平行四辺形をなしており、
第1連結部材の第3連結軸周りの回転角度を検出可能な第1角度検出手段と、ベース連結部材の第3連結軸まわりの回転角度を検出可能な第2角度検出手段と、ベース部材の垂直軸部材まわりの角度を検出可能な第3角度検出手段と、を備えて、肘掛部材の状態を検出し、かつ、
第1連結部材の基準角度からの傾斜角に応じて第3連結軸周りの復元力を生成する第1のバネ機構と、ベース連結部材に平行な肘掛部材の基準角度からの傾斜角に応じて第1連結軸周りの復元力を生成する第2のバネ機構と、を備えて、肘掛部材の状態に応じた復元力を提供する、
ことを特徴とする肘掛型遠隔操縦装置。 An armrest-type remote control device,
An armrest member for placing an elbow including an operator's wrist, wherein the upper end of the first connecting member is rotatably attached via the first connecting shaft, and the upper end of the second connecting member is attached via the second connecting shaft. An armrest member that is rotatably mounted;
A base connecting member, the lower end of the first connecting member is rotatably connected via a third connecting shaft, and the lower end of the second connecting member is rotatably connected via a fourth connecting shaft. A base connecting member;
A base member third connecting shaft is fixed, outside the vertical axis member base member is erected on the ground, so that it can be pivoted in a vertical shaft member around a base member attached to a vertical shaft member , And
The distance between the first connecting shaft and the second connecting shaft is equal to the distance between the third connecting shaft and the fourth connecting shaft, the distance between the first connecting shaft and the third connecting shaft, and the distance between the second connecting shaft and the fourth connecting shaft. The armrest member, the first connecting member, the second connecting member, and the base connecting member form a parallelogram,
First angle detection means capable of detecting a rotation angle of the first connection member around the third connection axis, second angle detection means capable of detecting a rotation angle of the base connection member around the third connection axis, and A third angle detecting means capable of detecting an angle around the vertical shaft member, and detecting a state of the armrest member; and
A first spring mechanism that generates a restoring force around the third connection axis according to an inclination angle from the reference angle of the first connection member, and an inclination angle from the reference angle of an armrest member parallel to the base connection member A second spring mechanism for generating a restoring force around the first connecting shaft, and providing a restoring force according to the state of the armrest member,
An armrest-type remote control device characterized by that.
前記第3連結軸に対して固定されている下部非円形プーリは、第1連結部材の垂直軸に対する傾きに係らず、肘掛部全体の重量と肘掛部材に載置されたオペレータの手首を含む肘の重量とバランスするバネ力を第1のバネ機構に発生せしめる形状とされている、
ことを特徴とする請求項1に記載の肘掛型遠隔操縦装置。 The spring of the first spring mechanism is attached to the first connecting member, and the wire extending from the end of the spring is wound around the outer periphery of the lower non-circular pulley fixed to the third connecting shaft and then the lower part Fixed against a non-circular pulley,
The lower non-circular pulley fixed to the third connecting shaft includes the weight of the entire armrest portion and the operator's wrist placed on the armrest member regardless of the inclination of the first connecting member with respect to the vertical axis. The first spring mechanism is configured to generate a spring force that balances the weight of the first spring mechanism.
The armrest-type remote control device according to claim 1.
前記第1連結軸に対して固定されている上部非円形プーリは、肘掛部材の水平軸に対する傾きに係らず、第2のバネ機構を含む肘掛部材の重量と肘掛部材に載置されたオペレータの手首を含む肘の重量とバランスするバネ力を第2のバネ機構に発生せしめる形状とされており、第1連結軸と第3連結軸が連結手段を介して連結されていて、一方の連結軸の回動と同じ回動が他方の連結軸に伝達される、ことを特徴とする請求項1または2に記載の肘掛型遠隔操縦装置。 The spring of the second spring mechanism is attached to the armrest member, and the wire extending from the end of the spring is wound around the outer periphery of the upper noncircular pulley fixed to the first connecting shaft, and then the upper noncircular Fixed to the pulley,
The upper non-circular pulley fixed with respect to the first connecting shaft has a weight of the armrest member including the second spring mechanism and an operator placed on the armrest member regardless of the inclination of the armrest member with respect to the horizontal axis. The second spring mechanism is configured to generate a spring force that balances the weight of the elbow including the wrist, and the first connecting shaft and the third connecting shaft are connected via connecting means, and one connecting shaft The armrest-type remote control device according to claim 1, wherein the same rotation as the rotation is transmitted to the other connecting shaft.
ベース連結部材の第3連結軸まわりの回転に対してトルクを与えることで、手先部に上下方向の力覚を与える駆動手段と、
ベース部材の垂直軸部材まわりの回転に対してトルクを与えることで肘に左右方向の力覚を与える駆動手段と、を備え、
肘掛部材の状態に応じて力覚を与えることが可能である、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の肘掛型遠隔操縦装置。 Drive means for giving a force sense in the front-rear direction to the hand portion by applying torque to the rotation of the first connecting member around the third connecting shaft;
Drive means for giving a force sensation in the vertical direction to the hand portion by giving a torque to the rotation of the base connecting member around the third connecting shaft;
Drive means for giving a force sense in the left-right direction to the elbow by giving torque to rotation around the vertical axis member of the base member,
It is possible to give a force sense according to the state of the armrest member,
The armrest type remote control device according to any one of claims 1 to 5, wherein
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011225780A JP5904744B2 (en) | 2011-10-13 | 2011-10-13 | Armrest type remote control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011225780A JP5904744B2 (en) | 2011-10-13 | 2011-10-13 | Armrest type remote control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013088852A JP2013088852A (en) | 2013-05-13 |
| JP5904744B2 true JP5904744B2 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=48532748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011225780A Active JP5904744B2 (en) | 2011-10-13 | 2011-10-13 | Armrest type remote control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5904744B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105538337B (en) * | 2016-02-02 | 2017-06-06 | 哈尔滨工业大学 | A kind of high accuracy steel wire rope vertical-transmission joint |
| JP6936712B2 (en) * | 2017-11-24 | 2021-09-22 | 川崎重工業株式会社 | Operating device |
| JP7420543B2 (en) | 2019-12-13 | 2024-01-23 | 川崎重工業株式会社 | remote control device |
| WO2022230826A1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-11-03 | 川崎重工業株式会社 | Robot system |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5111286Y2 (en) * | 1971-02-27 | 1976-03-26 | ||
| JPS59156793U (en) * | 1983-04-06 | 1984-10-20 | 株式会社小松製作所 | Manipulator master device |
| JPS6025689A (en) * | 1983-07-21 | 1985-02-08 | 神鋼電機株式会社 | Balancing mechanism of arm for robot |
| JP2557735B2 (en) * | 1990-09-19 | 1996-11-27 | 三井造船株式会社 | Multi-axis joystick |
| JP2552977B2 (en) * | 1991-11-22 | 1996-11-13 | 三井造船株式会社 | Force feedback type multi-axis operating device |
| JPH0985650A (en) * | 1995-09-25 | 1997-03-31 | Kubota Corp | Manipulator |
| NL1033964C2 (en) * | 2007-06-11 | 2008-12-12 | Exact Dynamics B V | Armrest and seat support with such an armrest. |
-
2011
- 2011-10-13 JP JP2011225780A patent/JP5904744B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013088852A (en) | 2013-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5916320B2 (en) | Remote control device | |
| US8639386B2 (en) | Haptic device for manipulator and vehicle control | |
| CA2176899C (en) | Mechanism for control of position and orientation in three dimensions | |
| US6281651B1 (en) | Haptic pointing devices | |
| US5673595A (en) | Four degree-of-freedom manipulator | |
| JP2009050987A (en) | Robot and control method thereof | |
| JP5904744B2 (en) | Armrest type remote control device | |
| JP2006282160A (en) | Omnidirectional mobile robot and omnidirectional mobile drive mechanism for the robot | |
| JP2014018912A (en) | Robot control device, robot control method, robot control program and robot system | |
| JP5126892B2 (en) | Multi-degree-of-freedom force-sensing manipulator | |
| JP2012056045A (en) | Force-sensation-presentation manipulator having five axes | |
| US11696633B1 (en) | System and methods for controlling motion of a target object and providing discrete, directional tactile feedback | |
| JP2000181618A (en) | Tactile interface device with four-shaft force feedback | |
| KR101603044B1 (en) | 6 degree-of-freedom mechanism haptic device | |
| KR20180095171A (en) | Series and parallel combined manipulator | |
| CN108136590B (en) | Parallel Link Robots and Manipulators | |
| WO2023074140A1 (en) | Distal-end wrist device and robot arm device | |
| JP2005059758A (en) | Propulsion device based on principle of screw and propulsion unit used for it | |
| JP2552977B2 (en) | Force feedback type multi-axis operating device | |
| Baker et al. | The Joysnake œ A Haptic Operator Console for High-Degree-of-Freedom Robots | |
| KR101829128B1 (en) | Robot Arm Controlling Method Using Wrist and Elbow | |
| KR101792566B1 (en) | Parallel Link structure and Force-reflecting interface system having the same | |
| KR101435189B1 (en) | Remote Dynamic Control Device | |
| WO2018212199A1 (en) | Operation device and operating method thereof | |
| JP2002264045A (en) | Force feedback type steering device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140829 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20140903 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150521 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150526 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150723 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20150820 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20150925 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20150925 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151208 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160120 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160216 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160315 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5904744 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |