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JPH08234842A - Steering device - Google Patents

Steering device

Info

Publication number
JPH08234842A
JPH08234842A JP3509595A JP3509595A JPH08234842A JP H08234842 A JPH08234842 A JP H08234842A JP 3509595 A JP3509595 A JP 3509595A JP 3509595 A JP3509595 A JP 3509595A JP H08234842 A JPH08234842 A JP H08234842A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
external force
device body
camera shake
operation amount
force
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.)
Pending
Application number
JP3509595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Yanosaka
雅巳 矢野坂
Shigeki Fujiwara
茂喜 藤原
Hideki Yamashita
秀樹 山下
Hirohiko Tougeyama
裕彦 峠山
Shinji Tsutsui
慎治 筒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP3509595A priority Critical patent/JPH08234842A/en
Publication of JPH08234842A publication Critical patent/JPH08234842A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide the steering device with which the burden of an operator can be reduced in the case of an operation for changing the attitude or direction of the main body of equipment such as spot light. CONSTITUTION: A light 1 is provided with a manipulator for operating external force for the operation to change the attitude or the direction. The external force to be exerted upon the manipulator is detected by a force detector 5 and a controller 6 controls the output of a motor 3a for vertical rotation or a motor 3b for horizontal rotation as a driving device so that the force detected by the force detector 5 is enlarged or reduced. Therefore, the auxiliary force caused by the driving device is operated in addition to manual operation force and the light 1 can be easily operated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、機器本体の姿勢や方向
を変更する操舵装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering device for changing the posture and direction of a device body.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、舞台照明などに用いる照明装置
や業務用のTVカメラなどは、定位置に設置された固定
台に対して機器本体が移動可能に取り付けられている。
この種の機器本体は大型で重量が大きいから、方向や姿
勢を変更する際に人力のみでは所望の向きに向ける(所
望位置に移動させる)操作が難しく、最近ではモータの
ような駆動装置によって機器本体を移動させるものが主
流である。
2. Description of the Related Art Generally, in a lighting device used for stage lighting or a TV camera for business use, a device body is movably attached to a fixed base installed at a fixed position.
Since this type of equipment body is large and heavy, it is difficult to direct it in a desired direction (to move it to a desired position) only by manpower when changing the direction or posture. The mainstream is to move the main body.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、駆動装置を
駆動するには駆動装置のオン・オフおよび駆動方向につ
いての指示を与えるためのスイッチの操作が必要であ
る。一方、機器本体を駆動装置で移動させる際には、ス
イッチの操作から機器本体が所望の位置に移動するまで
に時間遅れがあり、また重量の大きい機器本体ではその
慣性によってスイッチの操作から機器本体が移動ないし
停止するまでに時間遅れが生じる。つまり、この種の機
器本体を移動させる操作には、時間遅れを考慮したスイ
ッチの操作が必要であって、操作者にとって大きな負担
になっている。
By the way, in order to drive the drive unit, it is necessary to operate a switch for giving an instruction as to ON / OFF of the drive unit and a drive direction. On the other hand, when moving the device body with the drive device, there is a time delay from the operation of the switch until the device body moves to the desired position. There will be a time delay before moving or stopping. In other words, the operation of moving the device body of this type requires the operation of the switch in consideration of the time delay, which is a heavy burden on the operator.

【0004】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、機器本体の姿勢や方向を変更する操
作に際してスイッチの操作を不要とし、操作者の負担を
軽減することができる操舵装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to eliminate the need for operating switches when changing the posture and direction of the main body of an apparatus, thereby reducing the burden on the operator. To provide a steering device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、移動
可能な機器本体と、機器本体を移動させる外力を手操作
で与えるように機器本体に設けた操作子と、機器本体を
移動させる駆動装置と、操作子に作用する外力の大きさ
および向きを検出する力検出器と、力検出器の出力に基
づいて操作子に外力が作用している間に駆動装置を駆動
し手操作による外力と駆動装置による力との合力により
機器本体を移動させるように駆動装置への操作量を決定
する制御装置とを具備することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a movable device body, an operator provided on the device body so as to manually apply an external force for moving the device body, and the device body are moved. The drive device, a force detector that detects the magnitude and direction of the external force that acts on the operator, and the drive device that is driven manually while the external force acts on the operator based on the output of the force detector. And a control device that determines an operation amount for the drive device so as to move the device main body by a combined force of an external force and a force generated by the drive device.

【0006】請求項2の発明は、移動可能な機器本体
と、機器本体を移動させる外力を手操作で与えるように
機器本体に設けた操作子と、機器本体を移動させる駆動
装置と、機器本体の位置を検出する位置検出器と、駆動
装置への操作量および位置検出器の出力に基づいて操作
子に作用する外力の大きさおよび向きを推定する外力推
定器と、外力推定器の出力に基づいて操作子に外力が作
用している間に駆動装置を駆動し手操作による外力と駆
動装置による力との合力により機器本体を移動させるよ
うに駆動装置への操作量を決定する制御装置とを具備す
ることを特徴とする。
According to the invention of claim 2, a movable device body, an operator provided on the device body to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and the device body. The position detector that detects the position of the actuator, the external force estimator that estimates the magnitude and direction of the external force acting on the operator based on the operation amount to the drive device and the output of the position detector, And a control device that determines the operation amount to the drive device so that the device body is moved based on the combined force of the external force by the manual operation and the force by the drive device while driving the drive device while the external force is applied to the operator. It is characterized by including.

【0007】請求項3の発明は、移動可能な機器本体
と、機器本体を移動させる外力を手操作で与えるように
機器本体に設けた操作子と、機器本体を移動させる駆動
装置と、機器本体の位置を検出する位置検出器と、位置
検出器で求めた機器本体の位置について時間に関する1
階微分および2階微分を求める微分装置と、微分装置で
求めた微分値および位置検出器で求めた機器本体の位置
に基づいて操作子に外力が作用している間に駆動装置を
駆動し手操作による外力と駆動装置による力との合力に
より機器本体を移動させるように駆動装置への操作量を
所定の演算式によって決定する制御装置とを具備するこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a movable device body, an operator provided on the device body so as to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and the device body. Position detector that detects the position of the
Differentiator for obtaining the second and second differentials, and a driver that drives the drive device while an external force is acting on the operator based on the differential value obtained by the differentiator and the position of the device body obtained by the position detector. A control device for determining an operation amount to the drive device by a predetermined arithmetic expression so as to move the main body of the device by a combined force of an external force by an operation and a force by the drive device.

【0008】請求項4の発明は、移動可能な機器本体
と、機器本体を移動させる外力を手操作で与えるように
機器本体に設けた操作子と、機器本体を移動させる駆動
装置と、機器本体の位置を検出する位置検出器と、操作
子に作用する外力の大きさおよび向きを検出する力検出
器と、力検出器の出力およびあらかじめ設定した系の運
動方程式に基づいて目標位置を算出する目標位置演算装
置と、目標位置演算装置で求めた目標位置と位置検出器
により検出した位置との差を小さくするように駆動装置
への操作量を決定する制御装置とを具備することを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a movable device body, an operator provided on the device body so as to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and the device body. Position detector that detects the position of the actuator, a force detector that detects the magnitude and direction of the external force acting on the operator, and the target position is calculated based on the output of the force detector and the equation of motion of the preset system. A target position calculation device; and a control device that determines an operation amount to the drive device so as to reduce a difference between the target position obtained by the target position calculation device and the position detected by the position detector. To do.

【0009】請求項5の発明は、移動可能な機器本体
と、機器本体を移動させる外力を手操作で与えるように
機器本体に設けた操作子と、機器本体を移動させる駆動
装置と、機器本体の位置を検出する位置検出器と、駆動
装置への操作量および位置検出器の出力に基づいて操作
子に作用する外力の大きさおよび向きを推定する外力推
定器と、外力推定器の出力およびあらかじめ設定した系
の運動方程式に基づいて目標位置を算出する目標位置演
算装置と、目標位置演算装置で求めた目標位置と位置検
出器により検出した位置との差を小さくするように駆動
装置への操作量を決定する制御装置とを具備することを
特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a movable device body, an operator provided on the device body so as to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and the device body. Position detector for detecting the position of the actuator, an external force estimator for estimating the magnitude and direction of the external force acting on the operator based on the operation amount to the drive device and the output of the position detector, and the output of the external force estimator and The target position calculation device that calculates the target position based on the equation of motion of the preset system, and the drive device that reduces the difference between the target position obtained by the target position calculation device and the position detected by the position detector And a control device that determines an operation amount.

【0010】請求項6の発明では、請求項3の発明にお
いて、制御装置は位置検出器で検出した位置に応じて駆
動装置への操作量を決定する演算式を変化させることを
特徴とする。請求項7の発明では、請求項4または請求
項5の発明において、目標位置演算装置は位置検出器で
検出した位置に応じて運動方程式を変化させることを特
徴とする。
The invention of claim 6 is characterized in that, in the invention of claim 3, the control device changes an arithmetic expression for determining the operation amount to the drive device according to the position detected by the position detector. According to a seventh aspect of the invention, in the fourth or fifth aspect of the invention, the target position calculation device changes the equation of motion according to the position detected by the position detector.

【0011】請求項8の発明では、請求項2ないし請求
項7の発明において、機器本体は上下方向への移動が可
能であって、位置検出器で求めた位置に基づいて機器本
体に作用する重力成分を求める重力演算装置と、重力演
算装置で求めた重力成分を制御装置で求めた操作量に加
味して操作量を補正する操作量補正装置とを付加して成
ることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the second to seventh aspects of the present invention, the device body is movable in the vertical direction and acts on the device body based on the position obtained by the position detector. It is characterized in that a gravity calculation device for obtaining a gravity component and a manipulation amount correction device for correcting the manipulation amount by adding the gravity component obtained by the gravity calculation device to the manipulation amount obtained by the control device are added.

【0012】請求項9の発明では、請求項1ないし請求
項7の発明において、機器本体は内蔵した構成要素が移
動可能であって構成要素の移動に伴う重心移動を生じる
ように構成され、機器本体での構成要素の移動を検出し
て機器本体の重心の位置を求める重心演算装置と、重心
演算装置で求めた重心の位置の変化を制御装置で求めた
操作量に加味して操作量を補正する操作量補正装置とを
付加して成ることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first to seventh aspects of the present invention, the device body is configured such that the built-in components can be moved, and the center of gravity moves with the movement of the components. The center of gravity calculation device that detects the position of the center of gravity of the device body by detecting the movement of the components in the main body, and the change in the position of the center of gravity calculated by the center of gravity calculation device is added to the operation amount calculated by the control device to determine the operation amount. The operation amount correcting device for correcting is added.

【0013】請求項10の発明は、請求項2ないし請求
項7の発明において、位置検出器で求めた機器本体の位
置が機器本体の可動範囲の限界に対して所定範囲内であ
ると操作子に作用する外力とは無関係に駆動装置を制動
する操作量を出力する限界制御装置と、位置検出器で求
めた機器本体の位置が機器本体の可動範囲の限界に対し
て上記所定範囲外であれば制御装置からの操作量を駆動
装置に与え、上記所定範囲内であれば限界制御装置から
の操作量を駆動装置に与える選択装置とを付加して成る
ことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the second to seventh aspects of the present invention, the operating element is that the position of the device body obtained by the position detector is within a predetermined range with respect to the limit of the movable range of the device body. The limit control device that outputs the operation amount that brakes the drive device regardless of the external force that acts on the device, and the position of the device body determined by the position detector are outside the above specified range with respect to the limit of the movable range of the device body. For example, it is characterized in that a selecting device for giving an operating amount from the control device to the driving device and giving an operating amount from the limit control device to the driving device within the predetermined range is added.

【0014】請求項11の発明は、請求項1ないし請求
項5の発明において、操作子に作用する外力の時間変化
に基づいて機器本体の手振れを検出する手振れ検出装置
と、手振れ検出装置で検出した手振れを抑制するように
補正量を決定する手振れ演算装置と、手振れ検出装置よ
り出力される補正量を制御装置より出力される操作量に
加味して操作量を補正する操作量補正装置とを付加して
成ることを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the first to fifth aspects of the present invention, a camera shake detection device for detecting camera shake of the main body of the device based on a time change of an external force acting on the operator, and a shake detection device for detecting the camera shake. The camera shake calculation device that determines the correction amount so as to suppress the camera shake, and the operation amount correction device that corrects the operation amount by adding the correction amount output from the camera shake detection device to the operation amount output from the control device. It is characterized by being added.

【0015】請求項12の発明では、請求項11の発明
において、手振れ検出装置は、操作子に作用する外力と
機器本体の移動速度との少なくとも一方の変動幅が所定
の微小範囲内であってかつ時間経過とともに変動してい
ると手振れがあると判断することを特徴とする。請求項
13の発明では、請求項11の発明において、手振れ演
算装置は、手振れ検出装置で手振れが検出される期間は
駆動装置の駆動を停止するように補正量を決定すること
を特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect of the present invention, the camera shake detection device has a fluctuation range of at least one of the external force acting on the operator and the moving speed of the device body within a predetermined minute range. Moreover, it is characterized in that it is judged that there is camera shake if it fluctuates over time. According to a thirteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect of the present invention, the camera shake calculation device determines the correction amount so that the driving of the drive device is stopped during a period in which the camera shake detection device detects the camera shake.

【0016】請求項14の発明では、請求項12の発明
において、手振れ演算装置は、手振れ検出装置で手振れ
が検出されると上記微小範囲の中心における機器本体の
停止位置からの機器本体の変位を阻止する向きに駆動装
置による力を機器本体に作用させることを特徴とする。
請求項15の発明では、請求項12の発明において、手
振れ演算装置は、手振れ検出装置で手振れが検出される
と上記微小範囲内では駆動装置によって機器本体に作用
する見掛け上の粘性力を上記微小範囲外よりも増大させ
るように補正量を決定することを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect of the present invention, when the camera shake detection device detects a camera shake, the camera shake calculation device shifts the device body from the stop position of the device body at the center of the minute range. It is characterized in that the force by the drive device is applied to the main body of the device in the direction of blocking.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect of the present invention, the camera shake calculation device is configured so that when the camera shake detection device detects the camera shake, the apparent viscous force acting on the device main body by the drive device is within the minute range. It is characterized in that the correction amount is determined so as to be larger than that outside the range.

【0017】請求項16の発明では、請求項12の発明
において、手振れ演算装置は、手振れ検出装置で手振れ
が検出されると上記微小範囲内では駆動装置によって機
器本体に作用する見掛け上の慣性力を上記微小範囲外よ
りも増大させるように補正量を決定することを特徴とす
る。請求項17の発明は、請求項2ないし請求項5の発
明において、機器本体の移動速度が規定の微小範囲内で
ある期間が連続して規定時間に達すると機器本体が停止
したと判断する手振れ検出装置と、手振れ検出装置で機
器本体が停止したと判断された後は操作子に作用する外
力が所定範囲を超えるまでは外力を打ち消すように補正
量を決定する手振れ演算装置と、手振れ検出装置より出
力される補正量を制御装置より出力される操作量に加味
して操作量を補正する操作量補正装置とを付加して成る
ことを特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the invention of the twelfth aspect, the camera shake calculation device has an apparent inertial force acting on the device main body by the drive device within the minute range when the camera shake detection device detects the camera shake. It is characterized in that the correction amount is determined so as to be larger than outside the minute range. According to the invention of claim 17, in the inventions of claims 2 to 5, a camera shake for determining that the device body is stopped when a period during which the moving speed of the device body is within a specified minute range continuously reaches a specified time. After the detection device and the camera shake detection device determine that the device body has stopped, the camera shake calculation device that determines the correction amount so as to cancel the external force until the external force acting on the operator exceeds a predetermined range, and the camera shake detection device. It is characterized in that an operation amount correcting device for correcting the operation amount by adding the correction amount output from the control device to the operation amount output from the control device is added.

【0018】請求項18の発明は、請求項1の発明にお
いて、機器本体の位置を検出する位置検出器と、機器本
体の可動範囲をあらかじめ規定した軌跡決定装置と、位
置検出器で検出した機器本体の位置が軌跡決定装置で設
定されている可動範囲内か否かを判定し機器本体の位置
が可動範囲を逸脱していると可動範囲内に追い込むよう
に駆動装置を制御する補正量を発生する軌跡判定装置と
が付加され、制御装置は軌跡判定装置から出力された補
正量を加味して駆動装置への操作量を決定することを特
徴とする。
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the invention of the first aspect, a position detector for detecting the position of the device body, a trajectory determining device that predefines a movable range of the device body, and a device detected by the position detector. Determines whether the position of the main unit is within the movable range set by the trajectory determination device, and if the position of the device main body deviates from the movable range, generates a correction amount that controls the drive unit to drive it into the movable range. The trajectory determining device is added, and the control device determines the operation amount to the drive device in consideration of the correction amount output from the trajectory determining device.

【0019】請求項19の発明では、請求項1の発明に
おいて、制御装置は、操作子に作用する外力に対して駆
動装置により発生させる力の比率が可変であることを特
徴する。
According to a nineteenth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the control device is characterized in that the ratio of the force generated by the drive device to the external force acting on the operator is variable.

【0020】[0020]

【作用】請求項1の発明の構成によれば、姿勢や方向を
変更するために機器本体を操作する外力を手操作で与え
るように機器本体に設けた操作子と、機器本体を移動さ
せる駆動装置とを備え、かつ操作子に作用する外力の大
きさおよび向きを力検出器により検出して、操作子に外
力が作用している間に駆動装置を駆動し手操作による外
力と駆動装置による力との合力により機器本体を移動さ
せるように駆動装置への操作量を決定するのであり、操
作子を持って手操作で機器本体を所望の位置に移動させ
ようとすれば、その間に駆動装置が人力を補助するよう
に動作するのであって、機器本体を移動させるに際して
人は大きな力を要することなく、機器本体を容易に移動
させることができる。しかも、機器本体に設けた操作子
に力を加えて機器本体を所望位置に移動させようとすれ
ば、スイッチを操作することなく駆動装置が自動的に動
作して人力を補助するから、操作者には駆動装置を駆動
するためのスイッチ操作による負担が伴わず、機器本体
の移動操作が容易になるのである。
According to the configuration of the invention of claim 1, an operator provided on the device body for manually applying an external force for operating the device body to change the posture and direction, and a drive for moving the device body. The force detector detects the magnitude and direction of the external force acting on the operating element, and drives the drive device while the external force is acting on the operating element, and the external force by the manual operation and the driving device The amount of operation to the drive device is determined so that the device body is moved by the resultant force, and if the operator tries to move the device body to a desired position by hand, the drive device Operates so as to assist human power, and a person can easily move the device body without requiring a large force when moving the device body. Moreover, if a force is applied to the operator provided on the device body to move the device body to a desired position, the drive device automatically operates without manipulating the switch to assist human power, so that the operator Therefore, the load of the switch operation for driving the drive device is not involved, and the movement operation of the device body is facilitated.

【0021】また、請求項2の発明の構成は、請求項1
の発明とは操作子に作用する外力を検出する構成が相違
するのみであって同様の機能を有している。請求項3の
発明の構成によれば、制御装置において、機器本体の位
置の微分値を用いた演算式によって駆動装置の操作量を
決定するから、比較的単純な演算で操作量を求めること
ができる。しかも、機器本体の位置と速度と加速度とを
折り込んだ形で操作量を発生させるから、単に補助力を
与えるだけでなく機器本体が軽くなったかのような滑ら
かな操作感が得られる。
According to the invention of claim 2, the structure of claim 1 is
The present invention is different from the above invention only in the configuration for detecting the external force acting on the operator and has the same function. According to the configuration of the third aspect of the present invention, in the control device, the operation amount of the drive device is determined by an arithmetic expression using the differential value of the position of the device body, so that the operation amount can be obtained by a relatively simple calculation. it can. Moreover, since the operation amount is generated by folding the position, speed, and acceleration of the device body, not only the assisting force is applied but also a smooth operation feeling as if the device body is lightened can be obtained.

【0022】請求項4ないし請求項5の発明の構成によ
れば、系の運動方程式を記述しておき外力に対してこの
運動方程式を適用することで機器本体の目標位置を求
め、機器本体の位置との差が小さくなるように駆動装置
への操作量を求めることで、運動方程式として記述した
系のインピーダンスモデルに従うような操作感を得るこ
とができる。つまり、駆動装置によって手操作に補助力
を与えることができるのはもちろんのこと、運動方程式
の設定に応じた所望の操作感を得ることができるのであ
る。
According to the invention of claims 4 to 5, the equation of motion of the system is described, and the target position of the device body is obtained by applying this equation of motion to the external force to determine the target position of the device body. By obtaining the operation amount to the drive device so that the difference from the position becomes small, it is possible to obtain the operation feeling according to the impedance model of the system described as the equation of motion. That is, it is possible not only to give an assisting force to the manual operation by the drive device, but also to obtain a desired operational feeling according to the setting of the equation of motion.

【0023】請求項6ないし請求項7の発明の構成によ
れば、操作量を設定する演算式や運動方程式を機器本体
の位置に応じて変化させるから、たとえば、機器本体の
可動範囲を規定しておき、可動範囲の限界付近では駆動
装置による補助力が操作子に作用する外力に対して逆向
きに作用するような操作量を発生させれば、機器本体を
可動範囲の限界まで移動させることによる機器本体や駆
動装置の破損を防止することが可能になる。
According to the inventions of claims 6 to 7, since the arithmetic expression and the equation of motion for setting the manipulated variable are changed according to the position of the device body, for example, the movable range of the device body is specified. In the vicinity of the limit of the movable range, move the device body to the limit of the movable range by generating an operation amount in which the auxiliary force by the drive device acts in the opposite direction to the external force acting on the operator. It is possible to prevent damage to the main body of the device and the drive unit due to.

【0024】請求項8の発明の構成によれば、機器本体
に作用する重力を考慮して操作量を補正するから、たと
えば、機器本体を上向きに移動させる際には駆動装置に
よる補助力を増大させ、下向きに移動させる際には補助
力を減少させるというような制御が可能になり、機器本
体を位置にかかわらずほぼ一定した力で操作することが
できる。
According to the eighth aspect of the invention, since the operation amount is corrected in consideration of the gravity acting on the device body, for example, when the device body is moved upward, the assisting force by the drive device is increased. Then, it becomes possible to perform control such that the assisting force is reduced when moving downward, and the device body can be operated with a substantially constant force regardless of the position.

【0025】請求項9の発明の構成によれば、機器本体
が重心移動を伴う構成である場合に、重心位置の変化を
考慮して操作量を出力することができるから、機器本体
の重心が移動しても機器本体をほぼ一定の力で操作する
ことができる。請求項10の発明の構成によれば、機器
本体の可動範囲の限界付近では操作子に作用する外力と
は無関係に駆動装置への操作量を設定するから、機器本
体が可動範囲の限界まで移動させることによる機器本体
や駆動装置の破損を防止することができる。
According to the configuration of the ninth aspect of the present invention, when the device main body is configured to move the center of gravity, the operation amount can be output in consideration of the change in the position of the center of gravity. Even if it moves, the device body can be operated with a substantially constant force. According to the structure of the tenth aspect of the invention, since the operation amount to the drive device is set in the vicinity of the limit of the movable range of the device body regardless of the external force acting on the operator, the device body moves to the limit of the movable range. By doing so, it is possible to prevent damage to the device body and the drive device.

【0026】請求項11の発明の構成によれば、機器本
体の手振れを検出して手振れによる機器本体の移動を抑
制するように操作量を決定するから、機器本体の手振れ
による微小な移動を抑制することができる。請求項12
の発明の構成によれば、操作子に作用する外力の変動幅
ないし機器本体の移動速度の変動幅を手振れの範囲とし
て求めることができるから、機器本体の停止位置を仮想
的に求めることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the amount of operation is determined so as to detect the camera shake of the device body and suppress the movement of the device body due to the camera shake. Therefore, the minute movement of the device body due to the camera shake is suppressed. can do. Claim 12
According to the configuration of the invention described above, the fluctuation range of the external force acting on the operator or the fluctuation range of the moving speed of the device body can be obtained as the range of camera shake, so that the stop position of the device body can be virtually obtained. .

【0027】請求項13の発明の構成によれば、手振れ
が生じている期間には駆動装置による補助力が作用しな
いようにしているから、機器本体自身の重量によって手
振れの影響を抑制することができる。請求項14ないし
請求項16の発明は、請求項12の発明の望ましい実施
態様であって、手振れの範囲内でのみ機器本体が手振れ
の影響を抑制されるような操作量を与えることができる
のである。つまり、機器本体を停止させようとする位置
付近では手振れの影響が抑制され、機器本体を移動させ
ている際には駆動装置による補助力が作用して機器本体
を容易に移動させることができる。
According to the structure of the thirteenth aspect of the present invention, since the assisting force by the driving device does not act during the period when the camera shake occurs, the influence of the camera shake can be suppressed by the weight of the apparatus body itself. it can. The fourteenth to sixteenth aspects of the present invention are preferred embodiments of the twelfth aspect of the invention, and can provide an operation amount such that the device body can suppress the influence of camera shake only within the range of camera shake. is there. That is, the influence of camera shake is suppressed near the position where the device body is about to be stopped, and when the device body is being moved, the assisting force of the drive device acts to easily move the device body.

【0028】請求項17の発明の構成によれば、機器本
体がほぼ停止したときに機器本体に作用する外力が所定
範囲を超えるまでその外力を打ち消すように駆動装置へ
の操作量を発生させるから、機器本体の停止状態では手
振れの影響を抑制することができ、しかもその位置から
ある程度の外力を作用させると以後は駆動装置による補
助力が作用して機器本体を容易に移動させることができ
るのである。このことは、機器本体の停止位置付近での
静止摩擦力を増大させたことに相当する。
According to the configuration of the seventeenth aspect of the invention, when the device body is almost stopped, the operation amount to the drive device is generated so as to cancel the external force applied to the device body until it exceeds a predetermined range. In the stopped state of the device body, the influence of camera shake can be suppressed, and if an external force is applied to some extent from that position, the auxiliary force from the drive device will act and the device body can be easily moved. is there. This corresponds to increasing the static frictional force near the stop position of the device body.

【0029】請求項18の発明の構成によれば、機器本
体の可動範囲(軌跡)をあらかじめ登録してあり、機器
本体の移動時には機器本体が設定された可動範囲から逸
脱しようとすると駆動装置によって可動範囲に追い込ま
れるから、機械的なガイドを設けることなく機器本体を
所望の可動範囲から逸脱しないように移動させることが
できる。
According to the structure of the eighteenth aspect of the invention, the movable range (trajectory) of the device body is registered in advance, and when the device body moves out of the set movable range when the device body moves, the drive device causes Since it is driven into the movable range, the device body can be moved without deviating from the desired movable range without providing a mechanical guide.

【0030】請求項19の発明の構成によれば、操作子
に作用する外力に対して駆動装置により発生させる力の
比率を可変としているから、機器本体を操作する人の腕
力の程度や機器本体を移動させる速度などに応じて操作
量を設定することができ、目的に応じた操作感を得るこ
とができる。
According to the structure of the nineteenth aspect of the invention, since the ratio of the force generated by the drive device to the external force acting on the operator is variable, the degree of the arm force of the person who operates the device body and the device body. The operation amount can be set according to the speed at which the is moved, etc., and an operation feeling according to the purpose can be obtained.

【0031】[0031]

【実施例】以下の説明では、舞台照明などにおいて用い
る大型のスポットライトを機器本体の例とし、本発明の
操舵装置を用いてスポットライトの姿勢や方向を変更す
る操作について説明するが、本発明の技術思想は機器本
体がスタジオで用いる業務用のTVカメラ、あるいは大
型の望遠鏡などであっても適用可能である。
EXAMPLES In the following description, a large spotlight used in stage lighting or the like will be taken as an example of the apparatus main body, and an operation for changing the attitude and direction of the spotlight using the steering device of the present invention will be described. The technical idea can be applied even if the device body is a commercial TV camera used in a studio or a large telescope.

【0032】(実施例1)図2ないし図4に示すよう
に、姿勢や方向の変更操作をする機器本体としてのスポ
ットライト(以下、ライトと略称する)1は、定位置に
設置される三脚のような固定台2に取り付けられ、固定
台2に対して水平方向および垂直方向に回転可能となっ
ている。すなわち、ライト1は略水平な垂直回転軸22
によって図2の上方に開口したコ字状の保持台21に投
光方向における中心付近が支承され、垂直方向(上下方
向)での回動が可能になっている。また、保持台21は
略垂直な水平回転軸23によって固定台2に軸着され、
水平方向での回動が可能になっている。したがって、ラ
イト1は水平方向および垂直方向での回動が可能になっ
ている。垂直回転軸22および水平回転軸23には、そ
れぞれ駆動装置としての垂直回転用モータ3aおよび水
平回転用モータ3bからの回転力が伝達される。
(Embodiment 1) As shown in FIGS. 2 to 4, a spotlight (hereinafter abbreviated as a light) 1 as a device main body for changing the posture and direction is a tripod installed at a fixed position. It is attached to such a fixed base 2 and is rotatable in the horizontal and vertical directions with respect to the fixed base 2. That is, the light 1 has a substantially horizontal vertical rotation axis 22.
2 supports a portion near the center in the light projecting direction on the U-shaped holding table 21 that opens upward in FIG. 2, and can rotate in the vertical direction (vertical direction). Further, the holding table 21 is axially attached to the fixed table 2 by a substantially vertical horizontal rotation shaft 23,
It is possible to rotate in the horizontal direction. Therefore, the light 1 can be rotated in the horizontal direction and the vertical direction. Rotational forces from a vertical rotation motor 3a and a horizontal rotation motor 3b, which are drive devices, are transmitted to the vertical rotation shaft 22 and the horizontal rotation shaft 23, respectively.

【0033】ライト1における投光方向の一端面(投光
側とは反対側の面)には把手状の操作子4が取り付けら
れるとともに、操作子4に作用する力の大きさおよび向
きを検出する力検出器5が設けられている。操作子4は
ライト1を垂直回転軸22および水平回転軸23を中心
として回動させるように手操作による外力を作用させる
ことができる。一方、力検出器5は、基本的には垂直回
転軸22を中心として回転する向きの力と、水平回転軸
23を中心として回転する向きの力とを検出することが
できればよいのであるが、実際にはライト1を垂直ない
し水平に回動させる際には垂直方向と水平方向とに直交
する方向の力も作用するから、この方向の力も検出する
ようになっている。さらに、力検出器5は上記各方向の
回りの回転力も検出する。すなわち、垂直方向と水平方
向と両方向に直交する方向との互いに直交する3方向に
おける力と、その3方向の各座標軸(原点はたとえば垂
直回転軸22と水平回転軸23との交点にとることがで
きる)を中心とする回転の力とを検出することができる
のである。この種の力検出器5としてもっとも単純な構
成としては6個の力センサを用い、上記原点を挟んで上
記各座標軸上に2個ずつを配置したものが考えられる
が、他のどのような構成のものを採用してもよい。
A handle-like operator 4 is attached to one end surface of the light 1 in the light projecting direction (the surface opposite to the light projecting side), and the magnitude and direction of the force acting on the operator 4 is detected. A force detector 5 is provided. The operator 4 can apply an external force by a manual operation to rotate the light 1 about the vertical rotation shaft 22 and the horizontal rotation shaft 23. On the other hand, the force detector 5 basically needs to be able to detect the force in the direction of rotation about the vertical rotation axis 22 and the force in the direction of rotation about the horizontal rotation axis 23. Actually, when the light 1 is rotated vertically or horizontally, a force in a direction orthogonal to the vertical direction and a horizontal direction also acts, so that the force in this direction is also detected. Further, the force detector 5 also detects the rotational force around each of the above directions. That is, the forces in the three directions orthogonal to each other in the vertical direction, the horizontal direction, and the directions orthogonal to both directions, and the coordinate axes of the three directions (the origin may be, for example, the intersection of the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23). It is possible to detect the force of rotation centered on (possible). As the simplest configuration of this type of force detector 5, it is conceivable that six force sensors are used and two are arranged on each coordinate axis across the origin, but any other configuration is possible. You may employ the thing of.

【0034】ところで、ライト1の姿勢や方向を変更す
るための手操作により操作子4に作用する外力を力検出
器5が検出すると、制御装置6では、力検出器5の出力
に基づいて垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モー
タ3bに対する操作量を決定する。つまり、図1(a)
に示すように、人の手操作による外力を検出する力検出
器5と、その外力の大きさおよび向きに応じて垂直回転
用モータ3aおよび水平回転用モータ3bへの操作量を
決定する制御装置6とを備えるのであって、制御装置6
で決定された操作量により垂直回転用モータ3aおよび
水平回転用モータ3bが回転することによって上記外力
を増大(拡大)ないし減少(縮小)させるようにライト
1に対する力が作用するのである。つまり、ライト1に
は、人の手操作による外力と垂直回転用モータ3aおよ
び水平回転用モータ3bによる回転力との合力が作用す
るのであって、駆動装置である垂直回転用モータ3aお
よび水平回転用モータ3bの回転力が人力を補助するこ
とになる。ここで、人の手操作による外力を拡大するか
縮小するかは、操作子4に作用する力(すなわち、力検
出器5で検出した力)の時間経過に伴う変化により判断
される。つまり、一般的に言えば人の手操作による外力
が増加傾向であれば加速であるから垂直回転用モータ3
aないし水平回転用モータ3bの回転力を拡大すればよ
く、逆に外力が減少傾向であれば減速であるから回転力
も縮小すればよいのである。
By the way, when the force detector 5 detects an external force acting on the operator 4 by a manual operation for changing the attitude and direction of the light 1, the controller 6 causes the vertical direction based on the output of the force detector 5. The operation amounts for the rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b are determined. That is, FIG. 1 (a)
As shown in FIG. 5, a force detector 5 for detecting an external force by a human manual operation, and a control device for deciding an operation amount to the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b according to the magnitude and direction of the external force. 6 and the control device 6
The vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b rotate according to the operation amount determined in step 1, so that a force acts on the light 1 so as to increase (enlarge) or decrease (reduce) the external force. In other words, the light 1 is acted on by the combined force of the external force of a manual operation of the person and the rotational force of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b. The rotating force of the motor 3b for use assists human power. Here, whether to increase or decrease the external force due to the human manual operation is determined by the change with time of the force acting on the operator 4 (that is, the force detected by the force detector 5). In other words, generally speaking, if the external force due to the manual operation of a person tends to increase, the acceleration is acceleration, so the vertical rotation motor 3
It is only necessary to increase the rotational force of a or the horizontal rotation motor 3b, and conversely, if the external force tends to decrease, deceleration is performed, so the rotational force may also be reduced.

【0035】上記処理は図1(b)のような手順にな
り、まず人が操作子4に外力を作用させることで(S
1)、力検出器5ではライト1に作用した力の大きさお
よび向きを検出し(S2)、制御装置6では操作子4に
作用した外力を拡大ないし縮小させるように操作量を決
定する(S3)。垂直回転用モータ3aないし水平回転
用モータ3bは制御装置6で決定された操作量に応じた
回転力をライト1に与え(S4)、ライト1は手操作に
よる操作力と垂直回転用モータ3aないし水平回転用モ
ータ3bの回転力との合力で移動するのである(S
5)。このように、垂直回転用モータ3aないし水平回
転用モータ3bは、操作子4に外力を作用させることで
回転するから、操作子4に手操作による外力を作用させ
ている間にだけライト1に回転力が作用し、操作者はあ
たかも軽量なライト1を手操作しているかのようにライ
ト1を移動させることができるのである。しかも、操作
子4に外力が作用しなければライト1は移動しないか
ら、外部振動などで垂直回転用モータ3aや水平回転用
モータ3bが回転することはない。
The above-described processing is performed according to the procedure shown in FIG. 1 (b). First, a person applies an external force to the operator 4 (S
1) The force detector 5 detects the magnitude and direction of the force acting on the light 1 (S2), and the control device 6 determines the operation amount so as to enlarge or reduce the external force acting on the operator 4. S3). The vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b gives a rotating force to the light 1 according to the operation amount determined by the control device 6 (S4), and the light 1 manually operates the operation force and the vertical rotation motor 3a or 3a. It moves by the resultant force with the rotational force of the horizontal rotation motor 3b (S
5). As described above, the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b is rotated by applying an external force to the operating element 4. Therefore, the light 1 is applied to the light 1 only while the operating element 4 is externally applied by a manual operation. Rotational force acts, and the operator can move the light 1 as if the light 1 was lightly operated. Moreover, since the light 1 does not move unless an external force acts on the operating element 4, the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b do not rotate due to external vibration or the like.

【0036】(実施例2)本実施例は、図6ないし図8
に示すように、力検出器5を設けずに垂直回転軸22と
水平回転軸23との回転量をそれぞれ検出する位置検出
器としてのロータリエンコーダ7a,7bを設け、人の
手操作により操作子4に作用する外力を外力推定器8に
より推定するようになっている。外力推定器8は、制御
装置6から出力される垂直回転用モータ3aおよび水平
回転用モータ3bの操作量と、ロータリエンコーダ7
a,7bにより検出されたライト1の位置とに基づい
て、操作子4に作用している外力を推定するのであっ
て、数1のような運動方程式を用いて外力を推定する。
すなわち、ロータリエンコーダ7a,7bにより検出し
たライト1の向きをθ、垂直回転用モータ3a、水平回
転用モータ3bのトルクをT、操作子4に作用する外力
をFとするとき、
(Embodiment 2) This embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, rotary encoders 7a and 7b as position detectors for detecting the rotation amounts of the vertical rotary shaft 22 and the horizontal rotary shaft 23 are provided without providing the force detector 5, and the operator is manually operated. The external force acting on 4 is estimated by the external force estimator 8. The external force estimator 8 calculates the operation amount of the vertical rotation motor 3 a and the horizontal rotation motor 3 b output from the control device 6, and the rotary encoder 7.
The external force acting on the manipulator 4 is estimated based on the position of the light 1 detected by a and 7b, and the external force is estimated using the equation of motion as shown in Formula 1.
That is, when the direction of the light 1 detected by the rotary encoders 7a and 7b is θ, the torque of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b is T, and the external force acting on the operator 4 is F,

【0037】[0037]

【数1】 [Equation 1]

【0038】という関係で表すことができる。ただし、
M,D,K,fは、それぞれライト1の慣性モーメン
ト、粘性係数、ばね定数、摩擦力である。また、ライト
1は垂直回転軸22と水平回転軸23とを中心とする回
動が許されているから、垂直方向と水平方向とについて
各別の運動方程式が必要である。外力推定器8における
実際の演算では運動方程式をマトリクスで表しておけば
演算が容易になる。数1の運動方程式において、慣性モ
ーメントM、粘性係数D、ばね定数K、摩擦力fはライ
ト1に固有な値であるから既知であって、ライト1の向
きθおよびその時間に関する微分値はロータリエンコー
ダ7a,7bの出力により求めることができ、垂直回転
用モータ3a、水平回転用モータ3bのトルクは制御装
置6から出力される操作量により決定されるから、上記
運動方程式により操作子4に作用する外力Fを求めるこ
とができるのである。
The relationship can be expressed as However,
M, D, K, and f are the moment of inertia, viscosity coefficient, spring constant, and friction force of the light 1, respectively. Since the light 1 is allowed to rotate about the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23, different equations of motion are required for the vertical direction and the horizontal direction. In the actual calculation in the external force estimator 8, if the equation of motion is represented by a matrix, the calculation becomes easy. In the equation of motion of Equation 1, the moment of inertia M, the viscosity coefficient D, the spring constant K, and the frictional force f are known because they are values unique to the light 1, and the direction θ of the light 1 and its differential value with respect to time are rotary. It can be obtained from the outputs of the encoders 7a and 7b. The torques of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b are determined by the operation amount output from the control device 6. The external force F that acts can be obtained.

【0039】上記説明によって明らかなように、本実施
例は、実施例1の力検出器5に代えてロータリエンコー
ダ7a,7bおよび外力推定器8を設けているのであ
り、図5に示すように、人の手操作により操作子4に外
力が作用するときの垂直回転軸22ないし垂直回転軸2
3を中心としたライト1の回転角を検出するために位置
検出器であるロータリエンコーダ7a,7bを設けてい
る。垂直回転軸22および水平回転軸23には、それぞ
れ駆動装置としての垂直回転用モータ3aおよび水平回
転用モータ3bが結合されており、垂直回転用モータ3
aおよび水平回転用モータ3bの操作量は制御装置6に
より決定される。ここで、制御装置6では実施例1と同
様に操作子1に作用する外力に基づいて操作量を決定す
るのであって、操作子1に作用する外力は、制御装置6
から出力される操作量とロータリエンコーダ7a,7b
で検出した回転角とに基づいて上述シタ数1に基づく演
算を行なう外力推定器8で推定される。このようにして
制御装置6で決定された操作量により垂直回転用モータ
3aおよび水平回転用モータ3bが回転することによっ
て上記外力を増大(拡大)ないし減少(縮小)させるよ
うにライト1に対する力が作用するのである。つまり、
実施例1と同様に、ライト1には人の手操作による外力
と垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ3bに
よる回転力との合力が作用し、駆動装置である垂直回転
用モータ3aおよび水平回転用モータ3bの回転力が人
力を補助することになる。
As is apparent from the above description, in this embodiment, the rotary encoders 7a and 7b and the external force estimator 8 are provided in place of the force detector 5 of the first embodiment, and as shown in FIG. , The vertical rotation shaft 22 or the vertical rotation shaft 2 when an external force is applied to the operator 4 by a manual operation of a person.
Rotary encoders 7a and 7b, which are position detectors, are provided in order to detect the rotation angle of the light 1 around the center 3. A vertical rotation motor 3a and a horizontal rotation motor 3b as driving devices are coupled to the vertical rotation shaft 22 and the horizontal rotation shaft 23, respectively.
The operation amounts of a and the horizontal rotation motor 3b are determined by the control device 6. Here, the control device 6 determines the operation amount based on the external force acting on the operator 1 as in the first embodiment, and the external force acting on the operator 1 is determined by the controller 6
Operation amount output from the rotary encoders 7a and 7b
It is estimated by the external force estimator 8 that performs the calculation based on the above-mentioned number 1 based on the rotation angle detected in step 1. In this way, the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b rotate according to the operation amount determined by the control device 6, so that the external force is increased (enlarged) or decreased (reduced) so that the force applied to the light 1 is increased. It works. That is,
Similar to the first embodiment, the light 1 is acted on by the combined force of the external force by the manual operation of the person and the rotational force by the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b, and the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3a, which are drive devices. The rotation force of the rotation motor 3b assists human power.

【0040】上記処理は図9のような手順になり、まず
人が操作子4に外力を作用させると(S1)、外力推定
器8では数1の運動方程式を適用し、ライト1の操作子
4に作用する外力を推定する(S2)。制御装置6で
は、外力推定器8で推定された外力を拡大ないし縮小さ
せるように操作量を決定する(S3)。垂直回転用モー
タ3aないし水平回転用モータ3bは制御装置6で決定
された操作量に応じた回転力をライト1に与え(S
4)、ライト1は手操作による操作力と垂直回転用モー
タ3aないし水平回転用モータ3bの回転力との合力で
移動するのである(S5)。ライト1の移動はロータリ
エンコーダ7a,7bにより検出され(S6)、再び外
力推定器8での外力の推定に用いられる。
The above-described processing has a procedure as shown in FIG. 9. First, when a person applies an external force to the operator 4 (S1), the external force estimator 8 applies the equation of motion of Equation 1 to the operator of the light 1. The external force acting on 4 is estimated (S2). The control device 6 determines the operation amount so as to enlarge or reduce the external force estimated by the external force estimator 8 (S3). The vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b applies a rotational force to the light 1 according to the operation amount determined by the control device 6 (S
4), the light 1 moves by the combined force of the manual operation force and the rotational force of the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b (S5). The movement of the light 1 is detected by the rotary encoders 7a and 7b (S6), and is again used by the external force estimator 8 for estimating the external force.

【0041】他の構成および動作については実施例1と
同様である。ここに、本実施例の構成ではは実施例1の
構成に比較するとライト1に力検出器5を設ける必要が
なく、ライト1の構造が簡単になっている。 (実施例3)本実施例は、図10および図11に示すよ
うに、実施例2と同様に、力検出器を用いずに位置検出
器としてのロータリエンコーダ7a,7bを用いてライ
ト1の向きを検出するようにしたものであるが、実施例
2における外力推定器8に代えて微分装置9を用い、か
つ駆動装置6からの操作量を用いることなくロータリエ
ンコーダ7a,7bの出力のみを用いて制御装置6の操
作量を決定している点が相違する。
Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment. Here, in the configuration of the present embodiment, as compared with the configuration of the first embodiment, it is not necessary to provide the force detector 5 on the light 1, and the structure of the light 1 is simple. (Embodiment 3) In this embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, in the same manner as in Embodiment 2, the rotary encoders 7a and 7b as position detectors are used instead of the force detectors to control the light 1. Although the direction is detected, only the outputs of the rotary encoders 7a and 7b are used without using the differentiator 9 instead of the external force estimator 8 in the second embodiment and without using the operation amount from the drive device 6. The difference is that the operation amount of the control device 6 is determined by using it.

【0042】微分装置9は、ロータリエンコーダ7a,
7bで求めた垂直回転軸22および水平回転軸23を中
心とするライト1の回転角を微分し、角速度と角加速度
とを求めるようになっている。つまり、微分装置9では
各ロータリエンコーダ7a,7bで検出した角度につい
て時間に関する1階微分と2階微分とを求めて、制御装
置6に入力し、かつまたロータリエンコーダ7a,7b
で求めた角度も制御装置6に与える。本実施例における
制御装置6では、数2のような演算を行なうことで、垂
直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ3bに対す
る操作量T0 を決定する。すなわち、本実施例ではライ
ト1のモデルを単純化して慣性モーメントMのみを考慮
し、数2の(1)式のような運動方程式を仮定してい
る。また、運動方程式は垂直回転軸22と水平回転軸2
3とを中心とする回転について個別に設定する。
The differentiator 9 includes a rotary encoder 7a,
The rotation angle of the light 1 about the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23 obtained in 7b is differentiated to obtain the angular velocity and the angular acceleration. That is, the differentiating device 9 obtains the first-order differential and the second-order differential with respect to the angles detected by the rotary encoders 7a and 7b, and inputs them to the control device 6, and also the rotary encoders 7a and 7b.
The angle obtained in step 1 is also given to the control device 6. In the control device 6 in this embodiment, the operation amount T 0 for the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b is determined by performing a calculation such as Equation 2. That is, in the present embodiment, the model of the light 1 is simplified and only the moment of inertia M is taken into consideration, and a motion equation such as the equation (1) of Equation 2 is assumed. The equation of motion is based on the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 2
Rotation about 3 and 3 is set individually.

【0043】[0043]

【数2】 [Equation 2]

【0044】ただし、θはロータリエンコーダで求めた
ライト1の角度、Fは人の手操作により操作子4に作用
する外力、Tは垂直回転用モータ3aないし水平回転用
モータ3bのトルク、T0 は制御装置6から出力される
操作量、Km ,Kd ,Kk はそれぞれ加速度ゲイン(係
数)、速度ゲイン(係数)、位置ゲイン(係数)であ
り、ライト1に固有な値として設定されている。また、
垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ3bのト
ルクTは制御装置6からの操作量T0 に対応するから、
制御装置6では数2の(2)式により制御量T0 を決定
することは、数2の(1)式を想定して操作子4に作用
する外力を求めていることになる。つまり、説明を簡単
にするために係数Km ,Kd ,Kk を適宜設定して、操
作量T0 がトルクTに一致するように設定したとする
と、操作子4に作用する外力Fは数3のように表すこと
ができる。
Here, θ is the angle of the light 1 determined by the rotary encoder, F is an external force acting on the operator 4 by a manual operation of a person, T is the torque of the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b, and T 0 Is an operation amount output from the control device 6, and K m , K d , and K k are an acceleration gain (coefficient), a velocity gain (coefficient), and a position gain (coefficient), respectively, which are set as values unique to the light 1. ing. Also,
Since the torque T of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b corresponds to the operation amount T 0 from the control device 6,
When the control device 6 determines the control amount T 0 by the equation (2) of the equation 2, it means that the external force acting on the operator 4 is obtained by assuming the equation (1) of the equation 2. That is, assuming that the coefficients K m , K d , and K k are appropriately set to set the manipulated variable T 0 to match the torque T to simplify the description, the external force F acting on the manipulator 4 is It can be expressed as Equation 3.

【0045】[0045]

【数3】 (Equation 3)

【0046】動作については、基本的には実施例2と同
様であり、図12に示すように、まず人が操作子4に外
力を作用させると(S1)、位置検出器としてのロータ
リエンコーダ7a,7bによってライト1の向きが検出
され(S2)、微分装置9ではライト1の角速度および
角加速度が求められる(S3)。制御装置6では、数2
の(2)式を用いて操作量を決定し(S4)、垂直回転
用モータ3aないし水平回転用モータ3bは制御装置6
で決定された操作量に応じた回転力をライト1に与え
(S5)、ライト1は手操作による操作力と垂直回転用
モータ3aないし水平回転用モータ3bの回転力との合
力で移動する(S6)。
The operation is basically the same as that of the second embodiment. As shown in FIG. 12, when a person first applies an external force to the operator 4 (S1), the rotary encoder 7a as the position detector is operated. , 7b detects the direction of the light 1 (S2), and the differentiator 9 obtains the angular velocity and the angular acceleration of the light 1 (S3). In the control device 6, the number 2
The operation amount is determined using the equation (2) (S4), and the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b is controlled by the control device 6
The light 1 is given a rotational force corresponding to the operation amount determined in step S5, and the light 1 moves by the resultant force of the manual operation force and the rotational force of the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b ( S6).

【0047】上述のように、本実施例では、位置検出器
としてのロータリエンコーダ7a,7bの出力のみを用
いて制御装置6から出力される操作量を求めているか
ら、実施例2の構成に比較して演算が容易になり、また
回路構成も簡単になる。また、ライト1の慣性モーメン
トのみを考慮したモデルを想定しているから、操作子4
に外力を作用させている操作者にはライト1の慣性モー
メントが小さくなったように感じられ、ライト1の向き
を手操作で変更するのが容易になる。他の構成および動
作は実施例2と同様である。
As described above, in this embodiment, the operation amount output from the control device 6 is obtained using only the outputs of the rotary encoders 7a and 7b as position detectors. By comparison, the calculation becomes easier and the circuit configuration becomes simpler. In addition, since a model considering only the moment of inertia of the light 1 is assumed, the operator 4
The operator who is exerting an external force feels that the moment of inertia of the light 1 has decreased, and it becomes easy to change the direction of the light 1 by hand. Other configurations and operations are similar to those of the second embodiment.

【0048】(実施例4)本実施例は、図13および図
14に示すように、操作子4に作用する外力を検出する
力検出器5を用いるとともに、ライト1、垂直回転用モ
ータ3a,水平回転用モータ3bなどを含む系について
仮想的に設定したインピーダンスモデルに基づいて設定
した数4のような運動方程式と、力検出器5で検出した
力Fとに基づいてライト1の目標位置(つまり、垂直回
転軸22と水平回転軸23とを中心とする回転角度の目
標値)を求める目標位置演算装置10を設けている。
(Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, a force detector 5 for detecting an external force acting on the operator 4 is used, and the light 1 and the vertical rotation motor 3a, The target position of the light 1 (based on the equation of motion set by Equation 4 based on the impedance model virtually set for the system including the horizontal rotation motor 3b) and the force F detected by the force detector 5 ( That is, the target position calculation device 10 for determining the target value of the rotation angle about the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23 is provided.

【0049】[0049]

【数4】 [Equation 4]

【0050】ただし、M0 ,D0 ,K0 はそれぞれイン
ピーダンスモデルにおいて仮想的に設定した系の質量、
ダンパ、ばねである。上式を解けば位置(角度)θを求
めることができるから、これを目標位置として制御装置
6に入力する。さらに、制御装置6では目標位置演算装
置10で求めた目標位置と、位置検出器としてのロータ
リエンコーダ7a,7bとで求めた位置との差を小さく
するように駆動装置である垂直回転用モータ3aおよび
水平回転用モータ3bへの操作量を決定するのである。
However, M 0 , D 0 , and K 0 are masses of the system virtually set in the impedance model,
Dampers and springs. Since the position (angle) θ can be obtained by solving the above equation, this is input to the control device 6 as the target position. Further, in the control device 6, the vertical rotation motor 3a, which is a drive device, reduces the difference between the target position obtained by the target position calculation device 10 and the positions obtained by the rotary encoders 7a, 7b as position detectors. And the operation amount to the horizontal rotation motor 3b is determined.

【0051】他の構成は実施例1と同様であって、図1
5に示すように、まず人が操作子4に外力を作用させる
ことで(S1)、力検出器5ではライト1に作用した力
の大きさおよび向きを検出し(S2)、目標位置演算装
置10では垂直回転軸22および水平回転軸23を中心
とする外力による回転力と、あらかじめ設定してあるイ
ンピーダンスモデルとに基づいて、垂直回転軸22およ
び水平回転軸23を中心とする角度(位置)θの目標位
置を求める(S3)。制御装置6では目標位置演算装置
10で求めた目標位置になるように操作量を決定し(S
4)、駆動装置としての垂直回転用モータ3aおよび水
平回転用モータ3bを制御し(S5)、操作子4に作用
する外力と垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モー
タ3bによる回転力との合力でライト1を変位させる
(S6)。このようにして変位したライト1の位置(角
度)を位置検出器としてのロータリエンコーダ7a,7
bで求め(S7)、求めた位置と目標位置演算装置で求
めた位置との差を小さくするように制御装置6による制
御を行なうのである。
The other structure is the same as that of the first embodiment.
5, a person first applies an external force to the operating element 4 (S1), and the force detector 5 detects the magnitude and direction of the force acting on the light 1 (S2). In 10, the angle (position) about the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23 is based on the rotational force due to the external force about the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23 and the preset impedance model. A target position of θ is obtained (S3). The control device 6 determines the operation amount so that the target position obtained by the target position calculation device 10 is reached (S
4), controlling the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b as a drive device (S5), and the resultant force of the external force acting on the operator 4 and the rotational force of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b. The light 1 is displaced by (S6). The position (angle) of the light 1 displaced as described above is used as the rotary encoders 7a, 7 as position detectors.
The control device 6 controls so as to reduce the difference between the position obtained by b (S7) and the position obtained by the target position calculation device.

【0052】本実施例では、目標位置演算装置10にお
いてインピーダンスモデルを適宜に設定することが可能
であるから、たとえば、ライト1の可動範囲の限界付近
では仮想的に設定したばねを大きくすることで、限界付
近であることを体感させたり、仮想的に設定したダンパ
を大きくし、仮想的に設定した質量を小さくするこで、
軽量で高速な移動が可能となるようにしながらも十分な
制動力が作用して所望位置に停止させるのを容易にした
り、あるいはまた、手ぶれを小さくするために、仮想的
に設定した質量およびダンパを大きくすることなどの調
節が容易に行なえるのである。つまり、ライト1の操作
感を所望のものとするために、各種の変更が可能になる
のである。
In the present embodiment, since the impedance model can be set appropriately in the target position calculation device 10, for example, by increasing the virtually set spring near the limit of the movable range of the light 1. , By making you feel that it is near the limit, or by increasing the virtually set damper and decreasing the virtually set mass,
It is lightweight and enables high-speed movement, yet it is easy to stop at a desired position due to sufficient braking force, or in order to reduce camera shake, a virtually set mass and damper are set. It is easy to make adjustments such as increasing. That is, various changes can be made in order to obtain the desired operation feeling of the light 1.

【0053】他の構成および動作については実施例1と
同様である。 (実施例5)本実施例は、図16および図17に示すよ
うに、実施例4と同様に、制御装置6に対して目標位置
を与える目標位置演算装置10を用いているが、目標位
置を求める演算を力検出器5の出力ではなく実施例2に
おいて説明した外力推定器8で推定した外力を用いて目
標位置を設定している点が異なる。つまり、位置検出器
としてのロータリエンコーダ7a,7bの出力と制御装
置6から駆動装置としての垂直回転用モータ3aおよび
水平回転用モータ3bに与える操作量とに基づいて、操
作子4に作用する外力の大きさおよび向きを推定し、こ
のようにして推定した外力Fに対し実施例4と同様に数
4を適用して目標位置を求めるわけである。
Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment. (Embodiment 5) As shown in FIGS. 16 and 17, this embodiment uses a target position calculation device 10 for giving a target position to the control device 6 as in the fourth embodiment. The difference is that the target position is set not by using the output of the force detector 5 but by using the external force estimated by the external force estimator 8 described in the second embodiment. That is, based on the outputs of the rotary encoders 7a and 7b as position detectors and the operation amounts given from the control device 6 to the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b as drive devices, the external force acting on the operator 4 is applied. The target position is obtained by estimating the magnitude and the direction and applying the equation 4 to the external force F estimated in this way, as in the fourth embodiment.

【0054】具体的に動作を説明すると、図18に示す
ように、まず人が操作子4に外力を作用させることで
(S1)、外力推定器8はロータリエンコーダ7a,7
bで検出したライト1の位置と制御装置6から出力され
る操作量とに基づいてライト1に作用した外力の大きさ
および向きを推定する(S2)。目標位置演算装置10
では外力推定器8で推定した垂直回転軸22および水平
回転軸23を中心とする回転力と、あらかじめ設定して
あるインピーダンスモデルとに基づいて、垂直回転軸2
2および水平回転軸23を中心とする角度(位置)θの
目標位置を求める(S3)。制御装置6では目標位置演
算装置10で求めた目標位置になるように操作量を決定
し(S4)、駆動装置としての垂直回転用モータ3aお
よび水平回転用モータ3bを制御し(S5)、操作子4
に作用する外力と垂直回転用モータ3aおよび水平回転
用モータ3bによる回転力との合力でライト1を変位さ
せる(S6)。このようにして変位したライト1の位置
(角度)を位置検出器としてのロータリエンコーダ7
a,7bで求め(S7)、求めた位置と目標位置演算装
置10で求めた位置との差を小さくするように制御装置
6による制御を行なうのである。他の構成および動作は
実施例4と同様である。
To explain the operation in detail, as shown in FIG. 18, a person first applies an external force to the operating element 4 (S1) so that the external force estimator 8 causes the rotary encoders 7a and 7 to operate.
The magnitude and direction of the external force acting on the light 1 is estimated based on the position of the light 1 detected in b and the operation amount output from the control device 6 (S2). Target position calculation device 10
Then, based on the rotational force centered on the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23 estimated by the external force estimator 8 and the preset impedance model, the vertical rotation axis 2
2 and a target position of an angle (position) θ about the horizontal rotation axis 23 are obtained (S3). The control device 6 determines the operation amount so as to reach the target position obtained by the target position calculation device 10 (S4), controls the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b as a drive device (S5), and operates. Child 4
The light 1 is displaced by the combined force of the external force that acts on the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b (S6). The position (angle) of the light 1 thus displaced is used as a rotary encoder 7 as a position detector.
The control device 6 controls so as to reduce the difference between the position obtained by a and 7b (S7) and the position obtained by the target position calculation device 10. Other configurations and operations are similar to those of the fourth embodiment.

【0055】(実施例6)本実施例は、図19および図
20に示すように、実施例3の制御装置6で用いた数2
の(2)式における加速度ゲインKm 、速度ゲイン
d 、位置ゲインKkを可変としたものである。つま
り、ライト1の可動範囲内ではライト1を小さい外力で
操作することができるように上記各ゲインKm ,Kd
k を設定し、可動範囲の限界付近ではライト1が動き
にくくなるように上記各ゲインKm ,Kd,Kk を設定
する。ライト1を急速に操作しても可動範囲の限界付近
で減速されまたライト1の移動に対する抵抗が増加する
から、ライト1の損傷を未然に防止することができる。
つまり、操作性が高くかつ安全に操作することができる
のである。
(Embodiment 6) In this embodiment, as shown in FIGS. 19 and 20, the equation 2 used in the control device 6 of the embodiment 3 is used.
The acceleration gain K m , the velocity gain K d , and the position gain K k in the equation (2) are variable. That is, in order to operate the light 1 with a small external force within the movable range of the light 1, the gains K m , K d , and
K k is set, and the gains K m , K d , and K k are set so that the light 1 becomes hard to move near the limit of the movable range. Even if the light 1 is rapidly operated, the light 1 is decelerated near the limit of its movable range and the resistance to movement of the light 1 increases, so damage to the light 1 can be prevented.
That is, the operability is high and the operation can be performed safely.

【0056】基本的な動作は実施例3と同様であるが、
本実施例では、図21に示すように、操作子4に外力を
作用させている間に(S1)、制御装置6において位置
検出器としてのロータリエンコーダ7a,7bにより検
出した角度が(S2)可動範囲の限界(動作限界)か否
かを判断し(S3)、可動範囲の限界付近でなければ実
施例3と同様のゲインKm ,Kd ,Kk で操作量を決定
する(S4)。また、可動範囲の限界付近ではゲインK
m ,Kd ,Kk を変更し、ライト1が動きにくくなるよ
うにする(S5)。以後の処理は実施例3と同様であ
り、微分装置9で角速度および角加速度を求め(S
6)、角速度および角加速度とロータリエンコーダ7
a,7bで求めた角度とに基づいて制御装置6で操作量
を決定する(S7)。さらに、制御装置6から出力され
た操作量で駆動装置である垂直回転用モータ3aおよび
水平回転用モータ3bを制御し(S8)ライト1を移動
させるのである(S9)。他の構成および動作は実施例
3と同様である。
The basic operation is the same as that of the third embodiment,
In this embodiment, as shown in FIG. 21, while the external force is being applied to the manipulator 4 (S1), the angle detected by the rotary encoders 7a and 7b as position detectors in the control device 6 is (S2). It is judged whether or not it is the limit (movement limit) of the movable range (S3), and if it is not near the limit of the movable range, the manipulated variables are determined by the gains K m , K d and K k similar to those in the third embodiment (S4). . Also, near the limit of the movable range, the gain K
By changing m , K d , and K k , the light 1 becomes difficult to move (S5). The subsequent processing is the same as that in the third embodiment, and the angular velocity and the angular acceleration are calculated by the differentiator 9 (S
6), angular velocity and angular acceleration, and rotary encoder 7
The control device 6 determines the manipulated variable based on the angles obtained in a and 7b (S7). Further, the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b, which are drive devices, are controlled by the operation amount output from the control device 6 (S8), and the light 1 is moved (S9). Other configurations and operations are similar to those of the third embodiment.

【0057】(実施例7)本実施例は、図22および図
23に示すように、実施例5の構成において、位置検出
器であるロータリエンコーダ7a,7bにより検出した
ライト1の位置(角度)に応じて系のインピーダンスモ
デルを変更するものである。つまり、目標位置演算装置
10ではライト1の位置が可動範囲の限界付近か否かを
判断して、限界付近でなければライト1が容易に移動で
きるようなインピーダンスモデルを設定し、限界付近に
なるとライト1が移動しにくくなるようにインピーダン
スモデルを設定するのである。このように、ライト1の
位置に応じてインピーダンスモデルを変更することによ
って、可動範囲の限界付近でなければ小さい力でライト
1を操作することができ、可動範囲の限界付近ではライ
ト1を操作するのに必要な力を強めることによってライ
ト1を無理に移動させることによる損傷を未然に防止す
ることができる。
(Embodiment 7) In this embodiment, as shown in FIGS. 22 and 23, in the configuration of Embodiment 5, the position (angle) of the light 1 detected by the rotary encoders 7a and 7b which are position detectors. The impedance model of the system is changed according to. In other words, the target position calculation device 10 determines whether or not the position of the light 1 is near the limit of the movable range, sets an impedance model that allows the light 1 to easily move if it is not near the limit, and when it is near the limit. The impedance model is set so that the light 1 becomes hard to move. Thus, by changing the impedance model according to the position of the light 1, the light 1 can be operated with a small force unless it is near the limit of the movable range, and the light 1 is operated near the limit of the movable range. It is possible to prevent damage caused by forcibly moving the light 1 by increasing the force required for the operation.

【0058】基本的な動作は実施例5と同様であるが、
本実施例では、図24に示すように、操作子4に外力を
作用させている間に(S1)、制御装置6において位置
検出器としてのロータリエンコーダ7a,7bにより検
出した角度が(S2)可動範囲の限界(動作限界)か否
かを判断し(S3)、可動範囲の限界付近でなければ実
施例5と同様のインピーダンスモデルを設定する(S
4)。また、可動範囲の限界付近ではインピーダンスモ
デルを変更し、ライト1が動きにくくなるようにする
(S5)。以後の処理は実施例5と同様であり、力測定
器5により外力の大きさおよび向きを測定し(S6)、
目標位置演算装置10では測定した外力とインピーダン
スモデルとに基づいて目標位置を求める(S7)。さら
に、制御装置6では目標位置に位置決めするように操作
量を決定し(S8)、制御装置6から出力された操作量
で駆動装置である垂直回転用モータ3aおよび水平回転
用モータ3bを制御し(S9)ライト1を移動させるの
である(S10)。他の構成および動作は実施例5と同
様である。
The basic operation is the same as that of the fifth embodiment,
In this embodiment, as shown in FIG. 24, while the external force is being applied to the manipulator 4 (S1), the angle detected by the rotary encoders 7a and 7b as position detectors in the controller 6 is (S2). It is judged whether or not it is the limit (movement limit) of the movable range (S3), and if it is not near the limit of the movable range, an impedance model similar to that of the fifth embodiment is set (S).
4). Further, the impedance model is changed near the limit of the movable range so that the light 1 becomes hard to move (S5). The subsequent processing is the same as that of the fifth embodiment, and the magnitude and direction of the external force are measured by the force measuring device 5 (S6),
The target position calculation device 10 obtains a target position based on the measured external force and the impedance model (S7). Further, the control device 6 determines the operation amount so as to position at the target position (S8), and controls the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b, which are drive devices, by the operation amount output from the control device 6. (S9) The light 1 is moved (S10). Other configurations and operations are similar to those of the fifth embodiment.

【0059】(実施例8)本実施例は、ライト1が水平
回転軸23を中心として上下に移動することにより、重
心位置が水平回転軸23の上にない場合には、ライト1
の上下移動に際して重力の影響を受ける点を考慮したも
のである。基本的には、実施例1と同様の構成を採用し
ており、図25および図26に示すように、操作子4に
作用する外力を検出する力検出器5と、力検出器5によ
り検出した外力により駆動装置としての垂直回転用モー
タ3aと水平回転用モータ3bとへの操作量を出力する
制御装置6とを備える実施例1と同様の構成を有してい
る。また、重力成分を補償する構成として、ライト1の
垂直回転軸22および水平回転軸23の回りでの回転角
度を検出する位置検出器としてのロータリエンコーダ7
a,7bと、ロータリエンコーダ7a,7bの出力に基
づいて重力成分を求める重力演算装置11と、制御装置
6で求めた操作量に重力演算装置11で求めた補正量を
加算して補正する操作量補正装置としての加算器12と
を備える。水平方向にライト1が回転しても重力成分は
変化しないから、位置検出器としては基本的には水平回
転軸23を中心とした垂直方向の回転を検出するロータ
リエンコーダ7aのみでよい。いま、水平回転軸23か
らライト1の重心までの距離をL、水平面に対するライ
ト1の傾斜角度(つまり、ロータリエンコーダ7aによ
る検出角度をθV 、ライト1の質量をm、重力加速度を
gとするときに、重力成分はmgL cosθV と表すとが
できる。そこで、垂直回転用モータ3aを駆動するため
の操作量に対してこの重力成分mgL cosθV に相当す
るトルクを加味するのである。
(Embodiment 8) In this embodiment, the light 1 moves up and down about the horizontal rotary shaft 23, so that the light 1 moves when the center of gravity is not on the horizontal rotary shaft 23.
This is due to the fact that gravity is affected when moving up and down. Basically, the same configuration as that of the first embodiment is adopted, and as shown in FIGS. 25 and 26, the force detector 5 for detecting an external force acting on the operator 4 and the force detector 5 detect the force. It has the same configuration as that of the first embodiment including the control device 6 that outputs the operation amount to the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b as the drive device by the external force. Further, as a configuration for compensating for the gravity component, a rotary encoder 7 as a position detector that detects a rotation angle of the light 1 around the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23.
a, 7b, a gravity calculation device 11 for obtaining a gravity component based on the outputs of the rotary encoders 7a, 7b, and an operation for adding and correcting the operation amount obtained by the control device 6 with the correction amount obtained by the gravity calculation device 11. And an adder 12 as a quantity correction device. Since the gravity component does not change even if the light 1 rotates in the horizontal direction, the position detector basically needs only the rotary encoder 7a for detecting rotation in the vertical direction about the horizontal rotation axis 23. Now, let L be the distance from the horizontal rotation axis 23 to the center of gravity of the light 1, the inclination angle of the light 1 with respect to the horizontal plane (that is, the detection angle by the rotary encoder 7a is θ V , the mass of the light 1 is m, and the gravitational acceleration is g. At this time, the gravity component can be expressed as mgL cos θ V. Therefore, the torque corresponding to this gravity component mgL cos θ V is added to the operation amount for driving the vertical rotation motor 3a.

【0060】要するに、図27に示すように、人が操作
子4を操作すると(S1)、位置検出器としてのロータ
リエンコーダ7a,7bでライト1の角度を検出し(S
2)、さらに力検出器5により操作子4に作用している
外力を検出する(S3)。また、制御装置6では力検出
器5の出力に基づいて外力を拡大ないし縮小するように
垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ3bへの
操作量を決定する(S4)。ステップS2ではライト1
の位置を検出しているから、上述のように重力成分によ
る補正量を求め(S5)、加算器12では操作装置6か
ら出力される操作量に重力演算装置11から出力される
補正量を加算することによって操作量を補正して垂直回
転用モータ3aに与えるのである(S6)。ここに、水
平回転用モータ3bについては制御装置6から出力され
る操作量をそのまま用いればよい。このようにして、垂
直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ3bにより
ライト1が駆動され(S7)、ライト1が変位するので
ある(S8)。他の構成および動作は実施例1と同様で
ある。
In short, as shown in FIG. 27, when a person operates the operator 4 (S1), the angle of the light 1 is detected by the rotary encoders 7a and 7b as position detectors (S1).
2) Further, the force detector 5 detects the external force acting on the operator 4 (S3). Further, the control device 6 determines the operation amount to the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b so as to expand or reduce the external force based on the output of the force detector 5 (S4). Light 1 in step S2
Therefore, the correction amount due to the gravity component is obtained as described above (S5), and the adder 12 adds the correction amount output from the gravity computing device 11 to the operation amount output from the operating device 6. By doing so, the operation amount is corrected and given to the vertical rotation motor 3a (S6). Here, for the horizontal rotation motor 3b, the operation amount output from the control device 6 may be used as it is. In this way, the light 1 is driven by the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b (S7), and the light 1 is displaced (S8). Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

【0061】(実施例9)本実施例は、ライト1に内蔵
したレンズ1aが外部信号によってライト1の内部で光
源との距離を変化させるように移動自在であって、スポ
ットの大きさを変えることができるようになっている例
を示す。このような構成では、レンズ1aの移動に伴っ
てライト1の重視位置が変化することになり、その結
果、ライト1の操作に際して同じ位置間の移動であって
もレンズ1aの位置に応じて操作子4に作用させるに要
する外力が異なることになる。そこで、本実施例ではレ
ンズ1aが移動しても操作子4に作用させるに要する外
力が変化しないようにしている。
(Embodiment 9) In this embodiment, the lens 1a incorporated in the light 1 is movable so as to change the distance to the light source inside the light 1 by an external signal, and changes the size of the spot. Here's an example of what you can do. In such a configuration, the important position of the light 1 changes with the movement of the lens 1a. As a result, even if the light 1 is moved between the same positions, the operation is performed according to the position of the lens 1a. The external force required to act on the child 4 is different. Therefore, in this embodiment, even if the lens 1a moves, the external force required to act on the operator 4 does not change.

【0062】具体的には、実施例1の構成において、ラ
イト1の内部のレンズ1aを移動させる操作を行なうと
(実際にはレンズ1aをモータで駆動しており外部から
制御信号を与えることでレンズ1aを移動させてい
る)、レンズ1aの位置に応じた信号(レンズの1aの
位置を制御する制御信号を用いる)が重心演算装置13
に入力され、また垂直回転軸22および水平回転軸23
を中心とするライト1の回転角度を求める位置検出器と
してのロータリエンコーダ7a,7bの出力とともに用
いて重心が求められるようになっている。いま、単純化
のためにレンズ1aを除くライト1の重心が水平回転軸
23の上にあるものとすれば、重心からレンズ1aまで
の距離をX、水平回転軸23の回りでのランプ1の回転
角度をθV 、レンズ1aの質量をmL 、重力加速度をg
とするときに、ランプ1の慣性モーメントはmL gX c
osθV によって求めることができる。このようにして求
めた値に相当する水平回転用モータ3bへの操作量を補
正量とし、制御装置6で求めた操作量に操作量補正装置
としての加算器12で補正量を加算することによって補
正した操作量を水平回転用モータ3bに与えるのであ
る。要するにライト1の重心移動に伴う慣性モーメント
を補正することができ、レンズ1aが移動しても操作子
4に作用させる外力を一定に保つことができるのであ
る。ここにおいて、実施例8と同様に重力成分について
も補正を行なうのが望ましい。
Specifically, in the structure of the first embodiment, when the lens 1a inside the light 1 is moved (actually, the lens 1a is driven by a motor and a control signal is externally applied. The lens center 1a is moved), and a signal corresponding to the position of the lens 1a (using a control signal for controlling the position of the lens 1a) is sent to the center of gravity calculation device 13
Is input to the vertical rotary shaft 22 and the horizontal rotary shaft 23.
Is used together with the outputs of the rotary encoders 7a and 7b as position detectors for obtaining the rotation angle of the light 1 centered on the center of gravity. Now, for the sake of simplicity, if the center of gravity of the light 1 excluding the lens 1a is on the horizontal rotation axis 23, the distance from the center of gravity to the lens 1a is X, and the lamp 1 around the horizontal rotation axis 23 is The rotation angle is θ V , the mass of the lens 1a is mL , and the gravitational acceleration is g.
And the moment of inertia of the lamp 1 is m L gX c
It can be obtained by osθ V. By setting the operation amount to the horizontal rotation motor 3b corresponding to the value thus obtained as the correction amount, and adding the correction amount to the operation amount obtained by the control device 6 by the adder 12 as the operation amount correction device. The corrected operation amount is given to the horizontal rotation motor 3b. In short, the moment of inertia associated with the movement of the center of gravity of the light 1 can be corrected, and the external force acting on the operator 4 can be kept constant even if the lens 1a moves. Here, it is desirable to correct the gravity component as in the case of the eighth embodiment.

【0063】本実施例の動作は図30のようになる。す
なわち、人が操作子4を操作すると(S1)、レンズ1
aの位置を検出し(S2)、さらに力検出器5により操
作子4に作用している外力を検出する(S3)。また、
制御装置6では力検出器5の出力に基づいて外力を拡大
ないし縮小するように垂直回転用モータ3aおよび水平
回転用モータ3bへの操作量を決定する(S4)。ステ
ップS2ではライト1のレンズ1aの位置を検出してい
るから、上述のように重心移動に伴う慣性モーメントお
よび重力成分の補正量を重心演算装置13で求め(S
5)、加算器12では操作装置6から出力される操作量
に重心演算装置13から出力される補正量を加算するこ
とによって操作量を補正して垂直回転用モータ3aに与
えるのである(S6)。ここに、水平回転用モータ3b
については制御装置6から出力される操作量をそのまま
用いればよい。このようにして、垂直回転用モータ3a
および水平回転用モータ3bによりライト1が駆動され
(S7)、ライト1が変位するのである(S8)。他の
構成および動作は実施例1と同様である。
The operation of this embodiment is as shown in FIG. That is, when a person operates the operator 4 (S1), the lens 1
The position of a is detected (S2), and the force detector 5 detects the external force acting on the operator 4 (S3). Also,
The control device 6 determines the operation amount to the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b so as to expand or reduce the external force based on the output of the force detector 5 (S4). Since the position of the lens 1a of the light 1 is detected in step S2, the correction amount of the moment of inertia and the gravity component associated with the movement of the center of gravity is calculated by the center of gravity calculation device 13 as described above (S
5) In the adder 12, the operation amount is corrected by adding the correction amount output from the center-of-gravity computing device 13 to the operation amount output from the operating device 6 and is given to the vertical rotation motor 3a (S6). . Here, the horizontal rotation motor 3b
For, the operation amount output from the control device 6 may be used as it is. In this way, the vertical rotation motor 3a
And the light 1 is driven by the horizontal rotation motor 3b (S7), and the light 1 is displaced (S8). Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

【0064】(実施例10)本実施例は、ライト1の可
動範囲の限界付近か否かによってライト1の移動しやす
さを変化させる実施例4などと同様の主旨のものであっ
て、図31および図32に示すように、位置検出器とし
てのロータリエンコーダ7a,7bで求めた垂直回転軸
22および水平回転軸23を中心とした回転角度に基づ
いてライト1が可動範囲の限界から所定範囲内であると
きにライト1の回転を減速(制動)するように駆動装置
としての垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ
3bへの操作量を発生する限界制御装置14を設けてい
る。また、制御装置6からの操作量と限界制御装置14
からの操作量とのどちらで垂直回転用モータ3aと水平
回転用モータ3bとを制御するかを選択する選択装置1
5を設けている。選択装置15では、ロータリエンコー
ダ7a,7bの出力に基づいてランプ1aが可動範囲の
限界付近ではなく上記所定範囲外であるときには、制御
装置6からの操作量を垂直回転用モータ3aないし水平
回転用モータ3bに与え、上記所定範囲内であると限界
制御装置14からの操作量を垂直回転用モータ3aない
し水平回転用モータ3bに与える。
(Embodiment 10) This embodiment has the same gist as Embodiment 4 in which the easiness of movement of the light 1 is changed depending on whether or not the movable range of the light 1 is near the limit. As shown in FIG. 31 and FIG. 32, the light 1 is moved from the limit of the movable range to a predetermined range based on the rotation angle about the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23 obtained by the rotary encoders 7a and 7b as position detectors. There is provided a limit control device 14 for generating an operation amount to the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b as a drive device so as to decelerate (brake) the rotation of the light 1 when inside. Further, the operation amount from the control device 6 and the limit control device 14
Selection device 1 for selecting whether to control the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b by the operation amount from
5 is provided. In the selection device 15, when the lamp 1a is not near the limit of the movable range but outside the predetermined range based on the outputs of the rotary encoders 7a and 7b, the operation amount from the control device 6 is used for the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation. The motor 3b is supplied with the operation amount from the limit control device 14 within the predetermined range to the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b.

【0065】本実施例の動作は実施例4に準じたもので
あって、図33に示すように、人が操作子4を操作する
と(S1)、位置検出器としてのロータリエンコーダ7
a,7bによりライト1の角度を検出し(S2)、さら
に力検出器5により操作子4に作用している外力を検出
する(S3)。また、選択装置15ではロータリエンコ
ーダ7a,7bの出力に基づいてライト1が可動範囲の
限界付近か否かを判定する(S4)。可動範囲の限界付
近でなければ制御装置6で力検出器5の出力に基づいて
外力を拡大ないし縮小するように決定した操作量を採用
する(S5)。一方、可動範囲の限界付近では限界制御
部14で求めた力検出器5とは無関係に決定した操作量
を採用する(S6)。その後、採用した操作量を用いて
垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ3bによ
りライト1が駆動され(S7)、ライト1が変位するの
である(S8)。他の構成および動作は実施例1と同様
である。
The operation of this embodiment is similar to that of the fourth embodiment. As shown in FIG. 33, when a person operates the operator 4 (S1), the rotary encoder 7 as a position detector is operated.
The angles of the light 1 are detected by a and 7b (S2), and the external force acting on the operator 4 is detected by the force detector 5 (S3). Further, the selection device 15 determines whether or not the light 1 is near the limit of the movable range based on the outputs of the rotary encoders 7a and 7b (S4). If it is not near the limit of the movable range, the operation amount determined by the control device 6 to increase or decrease the external force based on the output of the force detector 5 is adopted (S5). On the other hand, in the vicinity of the limit of the movable range, the manipulated variable determined by the limit control unit 14 regardless of the force detector 5 is adopted (S6). After that, the light 1 is driven by the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b using the adopted operation amount (S7), and the light 1 is displaced (S8). Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

【0066】(実施例11)上記各実施例において、操
作子4には人の手操作による外力が作用するから、手触
れによってライト1の照射方向が定まらないことがあ
る。そこで、本実施例では、図34および図35に示す
ように、実施例1の構成において操作子4に作用する外
力の時間変化に基づいて手振れ検出装置16でライト1
の手振れを検出し、手振れ演算装置17では手振れ検出
装置16で検出した手振れを抑制するように補正量を決
定し、この補正量を制御装置6から出力される操作量に
加算器12で加算することによって操作量を補正し、ラ
イト1の手振れを抑制する。すなわち、加算器12は操
作量補正装置として機能する。要するに、手振れ検出装
置16および手振れ演算装置17は、力検出器5により
検出される外力が安定しているか微小変動を生じている
かを判定し、微小変動が生じているときには手振れの影
響を抑制するように補正量を決定する。ここにおいて、
垂直回転用モータ3aと水平回転用モータ3bとについ
て手振れを抑制する制御は個別に行なわれる。手振れ検
出装置16での手振れの検出方法および手振れ演算装置
17での補正量の演算方法については後述する。
(Embodiment 11) In each of the above embodiments, since an external force is applied to the operating element 4 by a human hand, the irradiation direction of the light 1 may not be determined by the hand. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 34 and FIG. 35, in the configuration of the first embodiment, the hand shake detection device 16 uses the light 1 based on the time change of the external force acting on the operator 4.
The camera shake calculation device 17 determines the correction amount so as to suppress the camera shake detected by the camera shake detection device 16, and the correction amount is added to the operation amount output from the control device 6 by the adder 12. Thus, the operation amount is corrected, and the hand shake of the light 1 is suppressed. That is, the adder 12 functions as a manipulated variable correction device. In short, the camera shake detection device 16 and the camera shake calculation device 17 determine whether the external force detected by the force detector 5 is stable or causes a slight fluctuation, and when the minute fluctuation occurs, the influence of the camera shake is suppressed. The correction amount is determined as follows. put it here,
The vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b are individually controlled to suppress camera shake. A method for detecting a shake by the shake detecting device 16 and a method for calculating a correction amount by the shake calculating device 17 will be described later.

【0067】しかして、図36のように、人が操作子4
を操作すると(S1)、力検出器5によってライト1の
操作子4に作用する外力を検出し(S2)、手振れ検出
装置16では外力の時間変化により手振れが無いと判断
すると(S3)、手振れ演算装置17による補正量を0
として制御装置6からの操作量を駆動装置である垂直回
転用モータ3aおよび水平回転用モータ3bに与えて操
作子4に作用する外力の拡大ないし縮小を行なう(S
4)。一方、手振れがあると判断した場合には、手振れ
演算装置17で手振れを抑制するような補正量を発生
し、制御装置6から出力される操作量に加算器12で上
記補正量を加算することによって操作量を補正する(S
5)。以上のようにして操作量が決定されると、その操
作量を用いて垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モ
ータ3bによりライト1が駆動され(S6)、ライト1
が変位するのである(S7)。他の構成および動作は実
施例1と同様である。
Then, as shown in FIG.
When (S1) is operated (S1), the force detector 5 detects the external force acting on the operator 4 of the light 1 (S2). The correction amount by the arithmetic unit 17 is set to 0.
As a result, the operation amount from the control device 6 is given to the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b, which are drive devices, to enlarge or reduce the external force acting on the operating element 4 (S).
4). On the other hand, when it is determined that there is camera shake, the camera shake calculation device 17 generates a correction amount for suppressing the camera shake, and the adder 12 adds the correction amount to the operation amount output from the control device 6. The operation amount is corrected by (S
5). When the operation amount is determined as described above, the light 1 is driven by the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b using the operation amount (S6).
Is displaced (S7). Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

【0068】ところで、力検出器5で検出した外力に基
づいて手振れ検出装置16で手振れが有るか否かを判断
する処理は次の考え方を採用している。図37に示すよ
うに、ライト1が加速ないし減速されて移動している間
には、外力(あるいは角速度)は時間経過に伴って変化
し、等角速度で移動させようとしている期間や停止させ
ようとしている期間には、外力(あるいは角速度)はほ
ぼ0になる。そこで、外力(あるいは角速度)が所定範
囲内(つまり、図37の−δと+δとの範囲内)である
期間における外力(あるいは角速度)の時間変化を検出
し、0に十分に近くライト1の照射方向に影響がない程
度に安定していれば停止状態と判断し、−δと+δとの
範囲内で揺らいでいるときには手振れがあると判断す
る。このような処理により、手振れの有無を検出するこ
とができるのである。
By the way, the following concept is adopted for the processing for determining whether or not there is camera shake by the camera shake detection device 16 based on the external force detected by the force detector 5. As shown in FIG. 37, while the light 1 moves while being accelerated or decelerated, the external force (or angular velocity) changes with the passage of time, and the light 1 may be stopped at a constant angular velocity or during a period of time. During this period, the external force (or angular velocity) becomes almost zero. Therefore, the time change of the external force (or the angular velocity) in the period in which the external force (or the angular velocity) is within the predetermined range (that is, within the range between −δ and + δ in FIG. 37) is detected, and the value of the light 1 of the light 1 is sufficiently close to 0. If it is stable to the extent that it does not affect the irradiation direction, it is determined to be in a stopped state, and if it is fluctuating within the range of −δ and + δ, it is determined that there is camera shake. By such processing, it is possible to detect the presence or absence of camera shake.

【0069】一方、手振れ演算装置17では、以下のい
ずれかの方法を採用することで補正量を決定する。以下
の各方法はいずれを採用してもよく、また組み合わせて
用いることも可能である。第1の方法は、手振れ検出装
置16で手振れを検出している期間に駆動装置である垂
直回転用モータ3aないし水平回転用モータ3bの駆動
を停止する方法である。すなわち、手振れの検出を行な
わない場合には図38(b)のように外力(あるいは角
速度)が微小である期間にも垂直回転用モータ3aない
し水平回転用モータ3bを動作させてライト1に駆動力
を作用させているが、この方法では図38(a)のよう
に、外力(あるいは角速度)が手振れの判断を行なう範
囲内(図37の−δと+δとの範囲内)であれば、垂直
回転用モータ3aないし水平回転用モータ3bがライト
1に対して駆動力を作用させないようにする。ここにお
いて、ライト1の停止時および等角速度での移動時にも
駆動力は不要であるから外力(あるいは角速度)が0付
近で安定しているときも手振れと同様に処理することが
できる。つまり、手振れ演算装置17は制御装置6から
出力される操作量を打ち消すように補正量を発生すれば
よいのである。もちろん、手触れがなく外力が作用して
いなければ(あるいは角速度が0であれば)補正量は0
になる。あるいはまた、加算器12は制御装置6と垂直
回転用モータ3aないし水平回転用モータ3bとの間に
挿入されたスイッチに置き換えることができ、その場合
には、手振れ演算装置17は手振れがあればスイッチを
オフにするように機能すればよい。
On the other hand, the camera shake calculation device 17 determines the correction amount by using one of the following methods. Any of the following methods may be adopted, or they may be used in combination. The first method is a method of stopping the driving of the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b, which is the drive device, while the camera shake detection device 16 is detecting camera shake. That is, when the camera shake is not detected, the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b is operated to drive the light 1 even during a period when the external force (or the angular velocity) is small as shown in FIG. Although a force is applied, in this method, if the external force (or the angular velocity) is within the range for determining the shaking motion (the range between −δ and + δ in FIG. 37) as shown in FIG. The vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b does not apply a driving force to the light 1. Here, since the driving force is not required even when the light 1 is stopped and is moved at a constant angular velocity, even when the external force (or angular velocity) is stable near 0, it can be processed in the same manner as camera shake. That is, the camera shake calculation device 17 may generate the correction amount so as to cancel the operation amount output from the control device 6. Of course, if there is no touch and no external force is applied (or if the angular velocity is 0), the correction amount is 0.
become. Alternatively, the adder 12 can be replaced with a switch inserted between the control device 6 and the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b. In that case, if the camera shake calculation device 17 has a camera shake. It only has to function to turn off the switch.

【0070】第2の方法は、手振れ検出装置16で手振
れを検出している期間(つまり外力ないし角速度が図3
7の−δと+δとの間の期間)では、垂直回転用モータ
3aないし水平回転用モータ3bの駆動力を図39のよ
うに、手振れによる外力を打ち消す向きで絶対値が一定
になるように設定する方法である。つまり、外力(ある
いは角速度)が0(ないしほぼ0)のときを除いて、加
算器12の出力の絶対値を一定に保つように手振れ演算
装置17の出力を制御装置6から出力される操作量に応
じて調節するのである。このような制御を行なえば、擬
似的に摩擦力が作用していることになり、ライト1の移
動を抑制することになる。
The second method is the period during which the camera shake detection device 16 detects the camera shake (that is, the external force or the angular velocity is as shown in FIG. 3).
In a period between −δ and + δ in 7), the absolute value of the driving force of the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b becomes constant in the direction in which the external force due to camera shake is canceled as shown in FIG. How to set. That is, except when the external force (or angular velocity) is 0 (or almost 0), the operation amount output from the camera shake calculation device 17 is output from the control device 6 so as to keep the absolute value of the output of the adder 12 constant. It is adjusted accordingly. If such control is performed, the frictional force acts in a pseudo manner, and the movement of the light 1 is suppressed.

【0071】(実施例12)本実施例は、図40に示す
ように、実施例2の構成において、実施例11と同様の
手振れを抑制する構成を追加したものであって、実施例
2では力検出器に代えて外力推定器8を用いていたか
ら、手振れ検出装置16では外力推定器8の出力を用い
て手振れの有無を判断している。他の構成は実施例11
と同様であり、手振れ検出装置16で手振れが検出され
ると、実施例11と同様にして手振れ演算装置17で手
振れに対する補正量を出力し、制御装置6から出力され
た操作量に加算器12で補正量を加算することで、手振
れの影響を抑制するように駆動装置としての垂直回転用
モータ3aないし水平回転用モータ3bの駆動力を制御
するのである。他の構成および動作は実施例11と同様
である。
(Embodiment 12) As shown in FIG. 40, this embodiment is the same as that of Embodiment 11 except that the same camera-shake suppressing mechanism as in Embodiment 11 is added. Since the external force estimator 8 is used instead of the force detector, the camera shake detection device 16 uses the output of the external force estimator 8 to determine the presence or absence of camera shake. The other configuration is the eleventh embodiment.
When the camera shake detection device 16 detects the camera shake, the camera shake calculation device 17 outputs a correction amount for the camera shake as in the eleventh embodiment, and the adder 12 is added to the operation amount output from the control device 6. By adding the correction amount at, the driving force of the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b as a drive device is controlled so as to suppress the influence of camera shake. Other configurations and operations are similar to those of the eleventh embodiment.

【0072】(実施例13)本実施例は、図41に示す
ように、実施例3の構成において、実施例11と同様の
手振れを抑制する構成を追加したものであって、実施例
3では位置検出器としてのロータリエンコーダ7a,7
bから出力される角度と、微分装置9で求めた角速度お
よび角加速度を用いて制御装置6で操作量を決定してい
たから、本実施例では微分装置9で求めた角速度を用い
ることで手振れの有無を検出し、補正量を決定するよう
にしている。つまり、実施例11における外力に基づく
手振れの有無の判定および補正量の決定に代えて、角速
度に基づく処理を行なっているのである。
(Embodiment 13) In this embodiment, as shown in FIG. 41, in addition to the construction of Embodiment 3, a construction for suppressing camera shake similar to that of Embodiment 11 is added. Rotary encoders 7a, 7 as position detectors
Since the control device 6 determines the operation amount by using the angle output from b and the angular velocity and the angular acceleration obtained by the differentiating device 9, in the present embodiment, by using the angular velocity obtained by the differentiating device 9, the presence or absence of camera shake is detected. Is detected and the correction amount is determined. That is, instead of the determination of the presence or absence of camera shake based on the external force and the determination of the correction amount in the eleventh embodiment, the processing based on the angular velocity is performed.

【0073】さらに詳しく説明すると、手振れ検出装置
16では微分装置9から出力される角速度を用いて手振
れの有無を判断し、手振れ演算装置17でも微分装置9
から出力される角速度に基づいて補正量を決定するので
ある。他の構成は実施例11と同様であり、手振れ検出
装置16で手振れが検出されると、実施例11と同様に
して手振れ演算装置17で手振れに対する補正量を出力
し、制御装置6から出力された操作量に加算器12で補
正量を加算することで、手振れの影響を抑制するように
駆動装置としての垂直回転用モータ3aないし水平回転
用モータ3bの駆動力を制御するのである。他の構成お
よび動作は実施例11と同様である。
More specifically, the camera shake detection device 16 determines the presence or absence of camera shake using the angular velocity output from the differentiator 9, and the camera shake calculator 17 also differentiates the device 9.
The correction amount is determined based on the angular velocity output from the. Other configurations are the same as in the eleventh embodiment, and when the handshake detecting device 16 detects the handshake, the handshake calculation device 17 outputs the correction amount for the handshake similarly to the eleventh embodiment, and is output from the control device 6. By adding the correction amount to the operation amount by the adder 12, the driving force of the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b as the drive device is controlled so as to suppress the influence of camera shake. Other configurations and operations are similar to those of the eleventh embodiment.

【0074】(実施例14)本実施例は、図42に示す
ように、実施例4の構成において、実施例11と同様の
手振れを抑制する構成を追加したものであって、実施例
11と同様に力検出器5で検出した操作子4への外力に
基づいて手振れを検出し、補正量を決定している。した
がって、手振れに対する補正を行なう構成および動作は
実施例11と同様になり、他の構成および動作は実施例
4と同様になる。
(Embodiment 14) As shown in FIG. 42, this embodiment is the same as Embodiment 11 except that the same camera-shake suppressing arrangement as Embodiment 11 is added. Similarly, the camera shake is detected based on the external force applied to the operator 4 detected by the force detector 5, and the correction amount is determined. Therefore, the configuration and operation for correcting camera shake are similar to those of the eleventh embodiment, and other configurations and operations are similar to those of the fourth embodiment.

【0075】(実施例15)本実施例は、図43に示す
ように、実施例5の構成において、実施例11と同様の
手振れを抑制する構成を追加したものであって、実施例
5では外力推定器8を用いて操作子4に作用する外力を
推定するようになっていたから、本実施例でも外力推定
器8で推定された外力に基づいて手振れの有無を検出し
ている。手振れの影響を抑制する構成について他の構成
および動作は実施例11と同様であり、手振れの影響を
抑制する構成以外に関する構成および動作は実施例5と
同様になる。
(Embodiment 15) In this embodiment, as shown in FIG. 43, the same structure as that of the embodiment 11 is added to the structure of the embodiment 5 for suppressing camera shake. Since the external force acting on the manipulator 4 is estimated using the external force estimator 8, the presence or absence of camera shake is also detected in this embodiment based on the external force estimated by the external force estimator 8. Other configurations and operations regarding the configuration for suppressing the influence of camera shake are the same as those of the eleventh embodiment, and configurations and operations other than the configuration for suppressing the influence of camera shake are the same as those of the fifth embodiment.

【0076】(実施例16)本実施例は図44に示すよ
うに、実施例4の構成について、実施例11と同様に手
振れ検出装置16および手振れ演算装置17を設け、力
検出器5で検出した外力に基づいて手振れ検出装置16
では手振れの有無を検出し、手振れが有れば手振れの影
響を抑制するような補正量を手振れ演算装置17から出
力するようにしてある。ただし、操作量補正装置として
の加算器を用いず、目標位置演算装置10で設定されて
いるインピーダンスモデル(数4の運動方程式で表され
ている)の質量M0 、ダンパD0 、ばねK0 の少なくと
も1つを変化させることで、制御装置6から出力される
操作量を変化させるようにしている。
(Embodiment 16) In the present embodiment, as shown in FIG. 44, with respect to the configuration of the embodiment 4, a camera shake detection device 16 and a camera shake calculation device 17 are provided as in the embodiment 11, and the force detector 5 detects the same. Shake detection device 16 based on the applied external force
Then, the presence or absence of camera shake is detected, and if there is camera shake, the camera shake calculation device 17 outputs a correction amount that suppresses the influence of camera shake. However, without using an adder as a manipulated variable correction device, the mass M 0 , damper D 0 , and spring K 0 of the impedance model (represented by the equation of motion of Equation 4) set in the target position calculation device 10 are used. By changing at least one of the above, the operation amount output from the control device 6 is changed.

【0077】たとえば、実施例4ではライト1の実際の
質量(図45(b)に破線で示す質量)に対して操作感
では質量(図45(b)に実線で示す質量)が軽減され
たことになるが、その質量は外力(あるいは角速度)に
かかわらず一定に保たれている。これに対して、本実施
例では図45(a)に実線で示すように、外力が実施例
11において説明した−δと+δとの間の範囲になる
と、目標位置演算装置110で設定されている運動方程
式における質量M0 を変更して実際の質量(図45
(a)に破線で示す)よりも大きくするのである。この
ことによって、ライト1が動きにくくなり、手振れが抑
制されることになる。
For example, in Example 4, the actual mass of the light 1 (the mass shown by the broken line in FIG. 45 (b)) was reduced in terms of operational feeling (the mass shown by the solid line in FIG. 45 (b)). However, its mass is kept constant regardless of external force (or angular velocity). On the other hand, in this embodiment, as shown by the solid line in FIG. 45A, when the external force falls within the range between −δ and + δ described in the eleventh embodiment, the target position calculation device 110 sets the external force. actual mass by changing the mass M 0 in the equation of motion are (Fig. 45
(Shown by a broken line in (a)). This makes it difficult for the light 1 to move and suppresses camera shake.

【0078】また、ダンパD0 を制御して手振れの影響
を抑制するのであれば、図46(a)に示すように、外
力が実施例11において説明した−δと+δとの間の範
囲になると、ダンパD0 が大きくなるように目標位置演
算装置10で設定されている運動方程式を変更するので
ある(実施例4では図46(b)のようにダンパD0
外力によっては変化しない)。
If the damper D 0 is controlled to suppress the influence of camera shake, the external force falls within the range between −δ and + δ described in the eleventh embodiment, as shown in FIG. Then, the equation of motion set in the target position calculation device 10 is changed so that the damper D 0 becomes larger (in the fourth embodiment, the damper D 0 does not change depending on the external force as shown in FIG. 46B). .

【0079】しかして、本実施例では、図47に示すよ
うに、人が操作子4を操作すると(S1)、力検出器5
によってライト1の操作子4に作用する外力を検出し
(S2)、手振れ検出装置16では外力の時間変化によ
り手振れが無いと判断すると(S3)、手振れ演算装置
17による補正量を0として目標位置演算装置10に設
定されている運動方程式を変更せず、また手振れが有る
と判断すると上述したように運動方程式を変更する(S
4)。以後の処理は実施例4と同様であって、目標位置
演算装置10では目標位置を求め(S5)。目標位置と
ロータリエンコーダ7a,7bで求めた位置との差が小
さくなるように垂直回転用モータ3aないし水平回転用
モータ3bへの操作量を調節する(S6)。また、制御
装置6から出力される操作量を用いて垂直回転用モータ
3aおよび水平回転用モータ3bによりライト1が駆動
され(S7)、ライト1が変位するのである(S8)。
ライト1の変位はロータリエンコーダ7a,7bにより
検出され(S9)、ライト1の位置のフィードバック制
御に用いられる。
In this embodiment, however, as shown in FIG. 47, when a person operates the operator 4 (S1), the force detector 5
The external force acting on the operator 4 of the light 1 is detected by (S2), and when the camera shake detection device 16 determines that there is no camera shake due to the time change of the external force (S3), the correction amount by the camera shake calculation device 17 is set to 0 and the target position If the motion equation set in the arithmetic unit 10 is not changed and it is determined that there is camera shake, the motion equation is changed as described above (S
4). The subsequent processing is the same as that in the fourth embodiment, and the target position calculation device 10 obtains the target position (S5). The operation amount to the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b is adjusted so that the difference between the target position and the positions obtained by the rotary encoders 7a and 7b becomes small (S6). Further, the light 1 is driven by the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b using the operation amount output from the control device 6 (S7), and the light 1 is displaced (S8).
The displacement of the light 1 is detected by the rotary encoders 7a and 7b (S9) and used for feedback control of the position of the light 1.

【0080】(実施例17)本実施例は図48に示すよ
うに、実施例5の構成について、実施例11と同様に手
振れ検出装置16および手振れ演算装置17を設け、外
力推定器8で求めた操作子4に作用する外力の推定値に
基づいて手振れ検出装置16では手振れの有無を検出し
ている。手振れが有れば実施例16と同様に、手振れの
影響を抑制するような補正量を手振れ演算装置17から
出力して、目標位置演算装置10で設定されているイン
ピーダンスモデル(数4の運動方程式で表されている)
の質量M0 、ダンパD0 、ばねK0 の少なくとも1つを
変化させることで、制御装置6から出力される操作量を
変化させる。要するに、外力推定器8で求めた外力の推
定値に基づくか力検出器5で求めた実際の力に基づくか
が相違するのみであり、他の構成および動作は実施例1
6と同様である。
(Embodiment 17) In this embodiment, as shown in FIG. 48, with respect to the configuration of the embodiment 5, a camera shake detection device 16 and a camera shake calculation device 17 are provided as in the embodiment 11, and the external force estimator 8 finds them. The camera shake detection device 16 detects the presence or absence of camera shake based on the estimated value of the external force acting on the operator 4. If there is camera shake, as in the sixteenth embodiment, a correction amount for suppressing the influence of camera shake is output from the camera shake calculation device 17, and the impedance model set by the target position calculation device 10 (equation 4 Is represented by)
By changing at least one of the mass M 0 , the damper D 0 , and the spring K 0 , the operation amount output from the control device 6 is changed. In short, the only difference is whether it is based on the estimated value of the external force obtained by the external force estimator 8 or the actual force obtained by the force detector 5, and other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
It is similar to 6.

【0081】なお、運動方程式用いて制御する実施例3
ないし実施例5の装置では、実施例13ないし実施例1
7の構成を採用する代わりに、手振れ検出装置16およ
び手振れ演算装置17でロータリエンコーダ7a,7b
の出力も用いるようにし、力検出器5あるいは外力推定
器8で検出した外力(あるいは角速度)がほぼ0になる
所定範囲内(図37で示した−δと+δとの範囲内)に
なると、その時点での位置に対する所定範囲sの変位に
対して、図49のような駆動力を発生するような操作量
を垂直回転用モータ3aないし水平回転用モータ3bに
与えるようにしてもよい。この制御は変位が大きくなる
と駆動力が逆向きに大きくなるような制御であるから、
仮想的に弾性力を作用させたことになり、停止させよう
としている位置に安定点が生じることになるから、手振
れを一層抑制できるのである。
The third embodiment in which control is performed using the equation of motion
In the apparatus of the fifth to fifth embodiments, the thirteenth to first embodiments are described.
Instead of adopting the configuration of FIG.
When the external force (or the angular velocity) detected by the force detector 5 or the external force estimator 8 is within a predetermined range where it is almost 0 (within the range between −δ and + δ shown in FIG. 37), With respect to the displacement within the predetermined range s with respect to the position at that time, an operation amount for generating a driving force as shown in FIG. 49 may be given to the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b. Since this control is such that the driving force increases in the opposite direction when the displacement increases,
Since the elastic force is virtually applied and a stable point is generated at the position where the elastic force is about to be stopped, the camera shake can be further suppressed.

【0082】また、実施例16において説明したよう
に、ダンパD0 を変更することは、粘性力(=D0 ・ d
θ/dt)を変更することと等価であるから、実施例16
ないし実施例17の構成において、手振れ検出装置16
および手振れ演算装置17でロータリエンコーダ7a,
7bの出力を合わせて用いるようにし、角速度 dθ/dt
が微小範囲(−δ′と+δ′との間の範囲)であるとき
には、角速度が大きいほど粘性力の絶対値が大きくなる
ように運動方程式を変更してもよい。
Further, as described in the sixteenth embodiment, changing the damper D 0 means that the viscous force (= D 0 · d
Since it is equivalent to changing (θ / dt),
In addition, in the configuration of Example 17
And the camera shake calculation device 17 includes a rotary encoder 7a,
The output of 7b is also used, and the angular velocity dθ / dt
Is a minute range (range between −δ ′ and + δ ′), the equation of motion may be changed so that the absolute value of the viscous force increases as the angular velocity increases.

【0083】(実施例18)本実施例はライト1が定位
置に停止しているときに、その位置を維持させようとす
るものであって、停止位置が安定点となるように制御す
ることで手振れの影響を抑制している。すなわち、実施
例2ないし実施例5のようにロータリエンコーダ7a,
7bによりライト1の位置を検出する構成について適用
可能なものであって、実施例1のようにロータリエンコ
ーダ7a,7bを備えない場合には、ロータリエンコー
ダ7a,7bを追加することにより適用可能になる。
(Embodiment 18) In the present embodiment, when the light 1 is stopped at a fixed position, the position is maintained, and the stop position is controlled to be a stable point. Suppresses the effects of camera shake. That is, as in the second to fifth embodiments, the rotary encoder 7a,
It is applicable to a configuration for detecting the position of the light 1 by 7b, and when the rotary encoders 7a and 7b are not provided as in the first embodiment, it can be applied by adding the rotary encoders 7a and 7b. Become.

【0084】実施例11の構成にロータリエンコーダ7
a,7bを付加したものとして説明すれば、手振れ検出
装置16ではロータリエンコーダ7a,7bの出力に基
づいてライト1の角速度を求め、図51(a)に示すよ
うに、角速度が0付近の規定の微小範囲内である時間が
規定の時間Δtに達したと判断されると、手振れ演算装
置17において補正量が決定され、垂直回転用モータ3
aないし水平回転用モータ3bによる駆動力が図51
(b)に示すように変化するように制御量が決定される
のである。つまり、外力が所定の範囲(−Δfと+Δf
との間の範囲)では、ライト1が静止状態を維持するよ
うに、外力を打ち消すような駆動力を発生するのであ
る。この制御では擬似的な静止摩擦力を与えることにな
り、外力が最大静止摩擦力に相当する力−ΔfないしΔ
fを超えなければ、ライト1は静止状態に保たれる。
The rotary encoder 7 has the same structure as the eleventh embodiment.
If the description is made assuming that a and 7b are added, the shake detection device 16 obtains the angular velocity of the light 1 based on the outputs of the rotary encoders 7a and 7b, and as shown in FIG. When it is determined that the time within the minute range of the time reaches the specified time Δt, the camera shake calculation device 17 determines the correction amount, and the vertical rotation motor 3
a or the driving force by the horizontal rotation motor 3b is shown in FIG.
The control amount is determined so as to change as shown in (b). That is, the external force is within a predetermined range (-Δf and + Δf
In the range between and), the driving force that cancels the external force is generated so that the light 1 maintains the stationary state. In this control, a pseudo static friction force is applied, and the external force corresponds to the maximum static friction force -Δf or Δ
If f is not exceeded, the light 1 is kept stationary.

【0085】たとえば、実施例2の構成において、手振
れ検出装置16、手振れ演算装置17、加算器12を付
加しているものとすれば、本実施例の制御を行なう場合
には、図52のような処理手順になる。まず、人が操作
子4を操作すると(S1)、外力推定器8ではライト1
の操作子4に作用する外力を推定し(S2)、手振れ検
出装置16ではロータリエンコーダ7a,7bの出力に
基づいて検出した角速度が規定の微小範囲内になり(S
3)、その継続時間が規定の時間Δtを超えると(S
4)、外力の絶対値が上記範囲(−Δf<外力<Δf)
である間には(S5)外力を打ち消すような駆動力を発
生させるような操作量が加算器12の出力として得られ
るように手振れ演算装置17で補正量を決定する(S
6)。また、角速度が上記微小範囲内ではないか、微小
範囲内である時間が時間Δtだけ継続しないか、外力が
上記範囲を超えた場合には、手振れの影響を抑制する処
理を行なわずにお通常の処理を行なうように操作量を決
定する(S7)。ステップS6またはステップS7で操
作量が決定されると、その操作量を用いて垂直回転用モ
ータ3aおよび水平回転用モータ3bによりライト1が
駆動され(S8)、ライト1が変位するのである(S
9)。ライト1の変位はロータリエンコーダ7a,7b
により検出され(S10)、ライト1の位置のフィード
バック制御に用いられる。
For example, assuming that the shake detection device 16, the shake calculation device 17, and the adder 12 are added to the configuration of the second embodiment, the control shown in FIG. It becomes a processing procedure. First, when a person operates the manipulator 4 (S1), the external force estimator 8 uses the light 1
The external force acting on the operator 4 is estimated (S2), and in the camera shake detection device 16, the angular velocity detected based on the outputs of the rotary encoders 7a and 7b falls within the specified minute range (S2).
3) When the duration exceeds the specified time Δt (S
4), the absolute value of the external force is in the above range (-Δf <external force <Δf)
While (S5), the camera shake calculation device 17 determines the correction amount so that an operation amount that generates a driving force that cancels the external force is obtained as the output of the adder 12 (S5).
6). Further, if the angular velocity is not within the above-mentioned minute range, the time within the minute range does not continue for the time Δt, or the external force exceeds the above range, the processing is usually performed without suppressing the influence of camera shake. The operation amount is determined so as to perform the processing of (S7). When the operation amount is determined in step S6 or step S7, the light 1 is driven by the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b by using the operation amount (S8), and the light 1 is displaced (S).
9). The displacement of the light 1 is determined by the rotary encoders 7a and 7b.
Is detected (S10) and used for feedback control of the position of the light 1.

【0086】(実施例19)本実施例は、ライト1の照
射方向の変化があらかじめわかっている場合に用いるも
のであって、図53に示すように、ライト1の可動範囲
をあらかじめ登録した軌跡決定装置18を備えている。
一方、各時点でのライト1の位置は位置検出器としての
ロータリエンコーダ7a,7bで検出され、軌跡判定装
置19において軌跡決定装置18に格納された可動範囲
とライト1の位置とが比較される。ここで、ライト1の
位置が可動範囲に対して所定の微小範囲内であるときに
は制御装置6から垂直回転用モータ3aないし水平回転
用モータ3bへの操作量は通常通りに操作子4に作用す
る外力を拡大ないし縮小するように与えられる。一方、
ライト1の位置が可動範囲に対して所定の微小範囲を逸
脱していると、制御装置6は操作量を修正して可動範囲
内にライト1を追い込むように制御する。他の構成は実
施例1と同様である。
(Embodiment 19) This embodiment is used when the change in the irradiation direction of the light 1 is known in advance, and as shown in FIG. 53, the locus in which the movable range of the light 1 is registered in advance. The determining device 18 is provided.
On the other hand, the position of the light 1 at each time point is detected by the rotary encoders 7a and 7b as position detectors, and the locus determination device 19 compares the movable range stored in the locus determination device 18 with the position of the light 1. . Here, when the position of the light 1 is within a predetermined minute range with respect to the movable range, the operation amount from the control device 6 to the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b acts on the operator 4 as usual. It is given to expand or contract external force. on the other hand,
When the position of the light 1 deviates from the movable range by a predetermined minute range, the control device 6 corrects the operation amount and controls the light 1 to be driven within the movable range. Other configurations are similar to those of the first embodiment.

【0087】動作を簡単に説明すると、図54に示すよ
うに、人が操作子4を操作すると(S1)、力検出器4
ではライト1の操作子4に作用する外力を検出し(S
2)、このときロータリエンコーダ7a,7bではライ
ト1の現在位置を検出する(S3)。軌跡判定装置19
では軌跡決定装置18に登録されている可動範囲とロー
タリエンコーダ7a,7bから得たライト1の現在位置
とを比較し(S4)、現在位置の可動範囲に対する差が
所定の微小範囲内であれば操作子4に作用する外力を拡
大ないし縮小する通常の制御を行なうように制御装置6
からの操作量を決定する(S5)。また、検出した現在
位置の可動範囲に対する差が上記微小範囲を逸脱してい
るときには、可動範囲内に追い込むように操作量を決定
する(S6)。以上のようにして決定された操作量を用
いて垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ3b
によりライト1が駆動され(S7)、ライト1が変位す
るのである(S8)。
The operation will be briefly described. As shown in FIG. 54, when a person operates the operator 4 (S1), the force detector 4
Then, the external force acting on the operator 4 of the light 1 is detected (S
2) At this time, the rotary encoders 7a and 7b detect the current position of the light 1 (S3). Trajectory determination device 19
Then, the movable range registered in the trajectory determining device 18 is compared with the current position of the light 1 obtained from the rotary encoders 7a and 7b (S4), and if the difference between the current position and the movable range is within a predetermined minute range. The control device 6 is configured to perform normal control for enlarging or reducing the external force acting on the operator 4.
The operation amount from is determined (S5). Further, when the difference between the detected current position and the movable range deviates from the minute range, the operation amount is determined so as to be driven into the movable range (S6). Using the operation amount determined as described above, the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b
Thus, the light 1 is driven (S7), and the light 1 is displaced (S8).

【0088】たとえば、ライト1を舞台照明に用いる場
合であって、図55に破線で示すように、舞台上でスポ
ットPをほぼ一直線に移動させたい場合に、熟練者でな
いと水平回転軸23を中心とする回転のみを行なうこと
になり、図54に実線で示すような範囲でスポットPを
移動させることが多い。そこで、垂直回転軸22および
水平回転軸23の回転を規制するような機械的なガイド
を設けることが考えられるが、ガイドの形状を決定する
のは難しい作業であり、また容易に変更することができ
ないという問題を有している。これに対して、本実施例
の制御を採用すれば、操作者が熟練者でない場合でも、
ライト1をあらじめ決まった範囲内で移動させることが
でき、誤った方向に投光される可能性を低減することが
できる。また、ライト1の向きを制限する手段として垂
直回転用モータ3aないし水平回転用モータ3bを用い
ているから、機械的な部品を追加する必要がなく構成が
簡単である。
For example, when the light 1 is used for stage illumination and the spot P is to be moved in a substantially straight line on the stage as shown by the broken line in FIG. Only the rotation around the center is performed, and the spot P is often moved within the range shown by the solid line in FIG. Therefore, it is conceivable to provide a mechanical guide that regulates the rotation of the vertical rotary shaft 22 and the horizontal rotary shaft 23, but it is difficult to determine the shape of the guide, and it is easy to change the shape. It has the problem of not being able to. On the other hand, if the control of this embodiment is adopted, even if the operator is not an expert,
The light 1 can be moved within a predetermined range, and the possibility of projecting light in the wrong direction can be reduced. Further, since the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b is used as a means for limiting the direction of the light 1, the structure is simple without adding any mechanical parts.

【0089】本実施例では、実施例1の構成にライト1
の軌跡を制限する構成を付加しているが、他の実施例に
おいても本実施例の技術思想は適用可能である。 (実施例20)本実施例は、図56に示すように、実施
例1の構成において力検出器5で検出した外力に対して
操作量の大きさを制御装置6で制御できるように、制御
装置6のゲインを可変としたものである。すなわち、制
御装置6のゲインは人が任意に調節できるのであって、
ゲインを調節すれば、図57に示すように、人が操作子
4に作用させる外力(操作力)に対して垂直回転用モー
タ3aないし水平回転用モータ3bから出力される駆動
力の拡大ないし縮小の倍率が変化するのである。いま、
通常の設定状態が図57に示すの状態であって操作力
と駆動力とが1:1であるとすると、のように倍率を
低くすればライト1の移動に比較的大きい操作力が必要
になり、のように倍率を高めると比較的小さい操作力
でライト1を移動させることができるようになる。つま
り、は比較的力の強い人が操作する場合やライト1の
移動速度が遅いときに有効な設定であり、は比較的力
の弱り人が操作する場合やライト1を速く移動させたい
場合に有効である。
In this embodiment, the light 1 is added to the structure of the first embodiment.
However, the technical idea of this embodiment can be applied to other embodiments. (Embodiment 20) In this embodiment, as shown in FIG. 56, the controller 6 controls the magnitude of the operation amount with respect to the external force detected by the force detector 5 in the configuration of Embodiment 1. The gain of the device 6 is variable. That is, the gain of the control device 6 can be arbitrarily adjusted by a person,
If the gain is adjusted, as shown in FIG. 57, the driving force output from the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b with respect to the external force (operation force) applied to the operator 4 by the person is expanded or reduced. The magnification of changes. Now
If the normal setting state is as shown in FIG. 57 and the operating force and the driving force are 1: 1, a relatively large operating force is required to move the light 1 if the magnification is lowered as in When the magnification is increased as described above, the light 1 can be moved with a relatively small operating force. In other words, is a setting that is effective when operated by a person with a relatively strong force or when the moving speed of the light 1 is slow, and is used when operated by a person with a relatively weak power or when moving the light 1 quickly. It is valid.

【0090】他の構成および動作は実施例1と同様であ
り、本願の技術思想は他の実施例でも適用可能である。
Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment, and the technical idea of the present application can be applied to other embodiments.

【0091】[0091]

【発明の効果】請求項1ないし請求項2の発明は、姿勢
や方向を変更するために機器本体を操作する外力を手操
作で与えるように機器本体に設けた操作子と、機器本体
を移動させる駆動装置とを備え、かつ操作子に作用する
外力の大きさおよび向きを検出して、操作子に外力が作
用している間に駆動装置を駆動し手操作による外力と駆
動装置による力との合力により機器本体を移動させるよ
うに駆動装置への操作量を決定するので、操作子を持っ
て手操作で機器本体を所望の位置に移動させようとすれ
ば、その間に駆動装置が人力を補助するように動作する
のであって、機器本体を移動させるに際して人は大きな
力を要することなく、機器本体を容易に移動させること
ができるという利点を有する。また、機器本体に設けた
操作子に力を加えて機器本体を所望位置に移動させよう
とすれば、スイッチを操作することなく駆動装置が自動
的に動作して人力を補助するから、操作者には駆動装置
を駆動するためのスイッチ操作による負担が伴わず、機
器本体の移動操作が容易になるという利点がある。
According to the first and second aspects of the present invention, the operator provided on the device body and the device body are moved so as to manually apply an external force for operating the device body to change the posture and direction. And a driving device for driving the driving device while detecting the magnitude and direction of the external force acting on the operating element, and driving the driving device while the external force is acting on the operating element. Since the amount of operation to the drive unit is determined so that the device main body is moved by the combined force of, the drive unit will not be operated manually if the operator tries to move the device main body to a desired position by hand. Since it operates as an aid, it has an advantage that a person can easily move the device body without requiring a large force when moving the device body. In addition, if an operator is provided with a force on the device body to move the device body to a desired position, the drive device automatically operates without manipulating the switch to assist human power. Has the advantage that the operation of moving the device body is facilitated without the burden of the switch operation for driving the drive device.

【0092】請求項3の発明は、制御装置において、機
器本体の位置の微分値を用いた演算式によって駆動装置
の操作量を決定するから、比較的単純な演算で操作量を
求めることができる。しかも、機器本体の位置と速度と
加速度とを折り込んだ形で操作量を発生させるから、単
に補助力を与えるだけでなく機器本体が軽くなったかの
ような滑らかな操作感が得られるという利点がある。
According to the third aspect of the present invention, in the control device, since the operation amount of the drive device is determined by an arithmetic expression using the differential value of the position of the device body, the operation amount can be obtained by a relatively simple operation. . Moreover, since the operation amount is generated by folding the position, speed, and acceleration of the device body, there is an advantage that not only the assisting force is given but also a smooth operation feeling as if the device body is lightened can be obtained. .

【0093】請求項4ないし請求項5の発明は、系の運
動方程式を記述しておき外力に対してこの運動方程式を
適用することで機器本体の目標位置を求め、機器本体の
位置との差が小さくなるように駆動装置への操作量を求
めるので、運動方程式として記述した系のインピーダン
スモデルに従うような操作感を得ることができる。つま
り、駆動装置によって手操作に補助力を与えることがで
きるのはもちろんのこと、運動方程式の設定に応じた所
望の操作感を得ることができるという利点がある。
In the inventions of claims 4 to 5, the equation of motion of the system is described, and the target position of the device body is obtained by applying this equation of motion to the external force, and the difference from the position of the device body is obtained. Since the amount of operation to the drive device is calculated so that becomes smaller, it is possible to obtain a feeling of operation that follows the impedance model of the system described as the equation of motion. That is, it is possible to give an assisting force to the manual operation by the drive device, and it is possible to obtain a desired operational feeling according to the setting of the equation of motion.

【0094】請求項6ないし請求項7の発明は、操作量
を設定する演算式や運動方程式を機器本体の位置に応じ
て変化させるから、たとえば、機器本体の可動範囲を規
定しておき、可動範囲の限界付近では駆動装置による補
助力が操作子に作用する外力に対して逆向きに作用する
ような操作量を発生させれば、機器本体を可動範囲の限
界まで移動させることによる機器本体や駆動装置の破損
を防止することが可能になるという利点がある。
In the inventions of claims 6 to 7, since the arithmetic expression and the equation of motion for setting the manipulated variable are changed according to the position of the device body, for example, the movable range of the device body is defined and the movable range is set. In the vicinity of the limit of the range, if the amount of operation is generated so that the assisting force from the drive device acts in the opposite direction to the external force acting on the operator, There is an advantage that the drive device can be prevented from being damaged.

【0095】請求項8の発明は、機器本体に作用する重
力を考慮して操作量を補正するから、たとえば、機器本
体を上向きに移動させる際には駆動装置による補助力を
増大させ、下向きに移動させる際には補助力を減少させ
るというような制御が可能になり、機器本体を位置にか
かわらずほぼ一定した力で操作することができるという
利点を有する。。
According to the eighth aspect of the present invention, since the operation amount is corrected in consideration of the gravity acting on the device body, for example, when the device body is moved upward, the assisting force by the drive device is increased and the auxiliary force is lowered. It is possible to perform control such that the assisting force is reduced when the device is moved, and there is an advantage that the device body can be operated with a substantially constant force regardless of the position. .

【0096】請求項9の発明は、機器本体が重心移動を
伴う構成である場合に、重心位置の変化を考慮して操作
量を出力することができるから、機器本体の重心が移動
しても機器本体をほぼ一定の力で操作することができる
という利点を有する。請求項10の発明は、機器本体の
可動範囲の限界付近では操作子に作用する外力とは無関
係に駆動装置への操作量を設定するから、機器本体が可
動範囲の限界まで移動させることによる機器本体や駆動
装置の破損を防止することができるという利点がある。
According to the ninth aspect of the present invention, when the device main body is configured to move the center of gravity, the operation amount can be output in consideration of the change in the position of the center of gravity. Therefore, even if the center of gravity of the device main body moves. This has the advantage that the device body can be operated with a substantially constant force. According to the tenth aspect of the present invention, since the operation amount to the drive device is set in the vicinity of the limit of the movable range of the device body regardless of the external force acting on the operator, the device body is moved to the limit of the movable range. There is an advantage that the main body and the drive device can be prevented from being damaged.

【0097】請求項11の発明は、機器本体の手振れを
検出して手振れによる機器本体の移動を抑制するように
操作量を決定するから、機器本体の手振れによる微小な
移動を抑制することができるという利点がある。請求項
12の発明は、操作子に作用する外力の変動幅ないし機
器本体の移動速度の変動幅を手振れの範囲として求める
ことができるから、機器本体の停止位置を仮想的に求め
ることができるという利点がある。
In the eleventh aspect of the present invention, since the amount of operation is determined so as to detect the camera shake of the device body and suppress the movement of the device body due to the camera shake, it is possible to suppress the minute movement of the device body due to the camera shake. There is an advantage. According to the twelfth aspect of the invention, since the fluctuation range of the external force acting on the operator or the fluctuation range of the moving speed of the device body can be obtained as the range of camera shake, the stop position of the device body can be virtually obtained. There are advantages.

【0098】請求項13の発明は、手振れが生じている
期間には駆動装置による補助力が作用しないようにして
いるから、機器本体自身の重量によって手振れの影響を
抑制することができるという利点がある。請求項14な
いし請求項16の発明は、請求項12の発明の望ましい
実施態様であって、手振れの範囲内でのみ機器本体が手
振れの影響を抑制されるような操作量を与えることがで
きるという利点がある。つまり、機器本体を停止させよ
うとする位置付近では手振れの影響が抑制され、機器本
体を移動させている際には駆動装置による補助力が作用
して機器本体を容易に移動させることができるという効
果を奏する。請求項17の発明は、機器本体がほぼ停止
したときに機器本体に作用する外力が所定範囲を超える
までその外力を打ち消すように駆動装置への操作量を発
生させるから、機器本体の停止状態では手振れの影響を
抑制することができ、しかもその位置からある程度の外
力を作用させると以後は駆動装置による補助力が作用し
て機器本体を容易に移動させることができるという効果
がある。
According to the thirteenth aspect of the present invention, since the assisting force by the drive device does not act during the period when the camera shake occurs, there is an advantage that the influence of the camera shake can be suppressed by the weight of the apparatus body itself. is there. The inventions of claims 14 to 16 are preferred embodiments of the invention of claim 12, and it is possible to provide an operation amount such that the device main body can suppress the influence of camera shake only within the range of camera shake. There are advantages. In other words, the effect of camera shake is suppressed near the position where the device body is about to be stopped, and when the device body is being moved, the assisting force of the drive device acts to easily move the device body. Produce an effect. According to the seventeenth aspect of the present invention, when the device body is almost stopped, the operation amount to the drive device is generated so as to cancel the external force applied to the device body until it exceeds a predetermined range. There is an effect that the influence of camera shake can be suppressed, and further, if an external force is applied to some extent from that position, an assisting force by the drive device will act and the device body can be easily moved.

【0099】請求項18の発明は、機器本体の可動範囲
(軌跡)をあらかじめ登録してあり、機器本体の移動時
には機器本体が設定された可動範囲から逸脱しようとす
ると駆動装置によって可動範囲に追い込まれるから、機
械的なガイドを設けることなく機器本体を所望の可動範
囲から逸脱しないように移動させることができるという
利点を有する。
In the eighteenth aspect of the present invention, the movable range (trajectory) of the device body is registered in advance, and when the device body attempts to deviate from the set movable range when the device body moves, it is driven into the movable range by the drive device. Therefore, there is an advantage that the device body can be moved without deviating from a desired movable range without providing a mechanical guide.

【0100】請求項19の発明は、操作子に作用する外
力に対して駆動装置により発生させる力の比率を可変と
しているから、機器本体を操作する人の腕力の程度や機
器本体を移動させる速度などに応じて操作量を設定する
ことができ、目的に応じた操作感を得ることができると
いう利点がある。
According to the nineteenth aspect of the invention, since the ratio of the force generated by the drive device to the external force acting on the operator is variable, the degree of arm force of the person operating the device body and the speed at which the device body is moved. The operation amount can be set in accordance with the above, and the operation feeling according to the purpose can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1を示し、(a)はブロック図、(b)
は動作説明図である。
1A and 1B show a first embodiment, FIG. 1A is a block diagram, and FIG.
Is an operation explanatory diagram.

【図2】実施例1の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a first embodiment.

【図3】実施例1の要部の一部切欠した側面図である。FIG. 3 is a side view in which a main part of the first embodiment is partially cut away.

【図4】実施例1の要部の一部切欠した正面図である。FIG. 4 is a partially cutaway front view of a main part of the first embodiment.

【図5】実施例2のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a second embodiment.

【図6】実施例2の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a second embodiment.

【図7】実施例2の要部の側面図である。FIG. 7 is a side view of a main part of the second embodiment.

【図8】実施例2の要部の一部切欠した正面図である。FIG. 8 is a partially cutaway front view of a main part of the second embodiment.

【図9】実施例2の動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the second embodiment.

【図10】実施例3のブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of a third embodiment.

【図11】実施例3の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a third embodiment.

【図12】実施例3の動作説明図である。FIG. 12 is an operation explanatory diagram of the third embodiment.

【図13】実施例4のブロック図である。FIG. 13 is a block diagram of a fourth embodiment.

【図14】実施例4の概略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a fourth embodiment.

【図15】実施例4の動作説明図である。FIG. 15 is an operation explanatory diagram of the fourth embodiment.

【図16】実施例5のブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of a fifth embodiment.

【図17】実施例5の概略構成図である。FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment.

【図18】実施例5の動作説明図である。FIG. 18 is an operation explanatory diagram of the fifth embodiment.

【図19】実施例6のブロック図である。FIG. 19 is a block diagram of a sixth embodiment.

【図20】実施例6の概略構成図である。FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a sixth embodiment.

【図21】実施例6の動作説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of the operation of the sixth embodiment.

【図22】実施例7のブロック図である。FIG. 22 is a block diagram of a seventh embodiment.

【図23】実施例7の概略構成図である。FIG. 23 is a schematic configuration diagram of a seventh embodiment.

【図24】実施例7の動作説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram of the operation of the seventh embodiment.

【図25】実施例8のブロック図である。FIG. 25 is a block diagram of an eighth embodiment.

【図26】実施例8の概略構成図である。FIG. 26 is a schematic configuration diagram of an eighth embodiment.

【図27】実施例8の動作説明図である。FIG. 27 is an explanatory diagram of the operation of the eighth embodiment.

【図28】実施例9のブロック図である。FIG. 28 is a block diagram of a ninth embodiment.

【図29】実施例9の概略構成図である。FIG. 29 is a schematic configuration diagram of Example 9.

【図30】実施例9の動作説明図である。FIG. 30 is an explanatory diagram of the operation of the ninth embodiment.

【図31】実施例10のブロック図である。FIG. 31 is a block diagram of a tenth embodiment.

【図32】実施例10の概略構成図である。32 is a schematic configuration diagram of Example 10. FIG.

【図33】実施例10の動作説明図である。FIG. 33 is an explanatory diagram of the operation of the tenth embodiment.

【図34】実施例11のブロック図である。FIG. 34 is a block diagram of an eleventh embodiment.

【図35】実施例11の概略構成図である。FIG. 35 is a schematic configuration diagram of Example 11.

【図36】実施例11の動作説明図である。FIG. 36 is an explanatory diagram of the operation of the eleventh embodiment.

【図37】実施例11の動作説明図である。FIG. 37 is an explanatory diagram of the operation of the eleventh embodiment.

【図38】実施例11の動作説明図である。FIG. 38 is an explanatory diagram of the operation of the eleventh embodiment.

【図39】実施例11の動作説明図である。FIG. 39 is an explanatory diagram of the operation of the eleventh embodiment.

【図40】実施例12を示すブロック図である。FIG. 40 is a block diagram showing a twelfth embodiment.

【図41】実施例13を示すブロック図である。FIG. 41 is a block diagram showing a thirteenth embodiment.

【図42】実施例14を示すブロック図である。FIG. 42 is a block diagram showing an example 14;

【図43】実施例15を示すブロック図である。FIG. 43 is a block diagram showing a fifteenth embodiment.

【図44】実施例16を示すブロック図である。FIG. 44 is a block diagram showing an example 16;

【図45】実施例16の動作説明図である。FIG. 45 is an explanatory diagram of the operation of the sixteenth embodiment.

【図46】実施例16の動作説明図である。FIG. 46 is an explanatory diagram of the operation of the sixteenth embodiment.

【図47】実施例16の動作説明図である。FIG. 47 is a diagram for explaining the operation of the sixteenth embodiment.

【図48】実施例17を示すブロック図である。FIG. 48 is a block diagram showing an example 17;

【図49】実施例17を示す動作説明図である。FIG. 49 is an operation explanatory view showing the seventeenth embodiment.

【図50】実施例17を示す動作説明図である。FIG. 50 is an operation explanatory view of the seventeenth embodiment.

【図51】実施例18を示す動作説明図である。51 is an operation explanatory view showing the eighteenth embodiment. FIG.

【図52】実施例18を示す動作説明図である。52 is an operation explanatory view showing Embodiment 18. FIG.

【図53】実施例19を示すブロック図である。FIG. 53 is a block diagram showing an example 19;

【図54】実施例19を示す動作説明図である。FIG. 54 is an operation explanatory diagram showing Embodiment 19;

【図55】実施例19を示す動作説明図である。FIG. 55 is an operation explanatory view showing Embodiment 19;

【図56】実施例20を示すブロック図である。FIG. 56 is a block diagram showing a twentieth embodiment.

【図57】実施例20を示す動作説明図である。FIG. 57 is an operation explanatory view showing the twentieth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ライト 3a 垂直回転用モータ 3b 水平回転用モータ 4 操作子 5 力検出器 6 制御装置 7a ロータリエンコーダ 7b ロータリエンコーダ 8 外力推定器 9 微分装置 10 目標位置演算装置 11 重力演算装置 12 加算器 13 重心演算装置 14 限界制御装置 15 選択装置 16 手振れ検出装置 17 手振れ演算装置 18 軌跡決定装置 19 軌跡判定装置 1 Light 3a Motor for Vertical Rotation 3b Motor for Horizontal Rotation 4 Operator 5 Force Detector 6 Controller 7a Rotary Encoder 7b Rotary Encoder 8 External Force Estimator 9 Differentiator 10 Target Position Calculator 11 Gravity Calculator 12 Adder 13 Centroid Calculation Device 14 Limit control device 15 Selection device 16 Hand shake detection device 17 Hand shake calculation device 18 Trajectory determination device 19 Trajectory determination device

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年8月21日[Submission date] August 21, 1995

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0036】(実施例2)本実施例は、図6ないし図8
に示すように、力検出器5を設けずに垂直回転軸22と
水平回転軸23との回転量をそれぞれ検出する位置検出
器としてのロータリエンコーダ7a,7bを設け、人の
手操作により操作子4に作用する外力によって回転軸に
加えられるトルクを外力推定器8により推定するように
なっている。外力推定器8は、制御装置6から出力され
る垂直回転用モータ3aおよび水平回転用モータ3bの
操作量と、ロータリエンコーダ7a,7bにより検出さ
れたライト1の位置とに基づいて、操作子4に作用して
いる外力を推定するのであって、数1のような運動方程
式を用いて外力を推定する。すなわち、ロータリエンコ
ーダ7a,7bにより検出したライト1の向きをθ、垂
直回転用モータ3a、水平回転用モータ3bのトルクを
T、操作子4に作用する外力をFとするとき、
(Embodiment 2) This embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 7, rotary encoders 7a and 7b as position detectors for detecting the rotation amounts of the vertical rotary shaft 22 and the horizontal rotary shaft 23 are provided without providing the force detector 5, and the operator is manually operated. To the rotation axis by the external force acting on 4.
The applied torque is estimated by the external force estimator 8. The external force estimator 8 is based on the operation amount of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b output from the control device 6 and the position of the light 1 detected by the rotary encoders 7a and 7b. The external force acting on is estimated, and the external force is estimated using the equation of motion as shown in Equation 1. That is, when the direction of the light 1 detected by the rotary encoders 7a and 7b is θ, the torque of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b is T, and the external force acting on the operator 4 is F,

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0038】という関係で表すことができる。ただし、
M,D,K,fは、それぞれライト1の慣性モーメン
ト、粘性係数、ばね定数、摩擦力である。また、ライト
1は垂直回転軸22と水平回転軸23とを中心とする回
動が許されているから、垂直方向と水平方向とについて
各別の運動方程式が必要である。外力推定器8における
実際の演算では運動方程式をマトリクスで表しておけば
演算が容易になる。数1の運動方程式において、慣性モ
ーメントM、粘性係数D、ばね定数K、摩擦力fはライ
ト1に固有な値であるから既知であって、ライト1の向
きθおよびその時間に関する微分値はロータリエンコー
ダ7a,7bの出力により求めることができ、垂直回転
用モータ3a、水平回転用モータ3bのトルクは制御装
置6から出力される操作量により決定されるから、上記
運動方程式により操作子4に作用する外力によって回転
軸に加えられるトルクFを求めることができるのであ
る。
The relationship can be expressed as However,
M, D, K, and f are the moment of inertia, viscosity coefficient, spring constant, and friction force of the light 1, respectively. Since the light 1 is allowed to rotate about the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23, different equations of motion are required for the vertical direction and the horizontal direction. In the actual calculation in the external force estimator 8, if the equation of motion is represented by a matrix, the calculation becomes easy. In the equation of motion of Equation 1, the moment of inertia M, the viscosity coefficient D, the spring constant K, and the frictional force f are known because they are values unique to the light 1, and the direction θ of the light 1 and its differential value with respect to time are rotary. It can be obtained from the outputs of the encoders 7a and 7b. The torques of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b are determined by the operation amount output from the control device 6. Rotation by external force
The torque F applied to the shaft can be obtained.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0044[Correction target item name] 0044

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0044】ただし、θはロータリエンコーダで求めた
ライト1の角度、Fは人の手操作により操作子4に作用
する外力によって回転軸に加えられるトルク、Tは垂直
回転用モータ3aないし水平回転用モータ3bのトル
ク、T0 は制御装置6から出力される操作量、Km ,K
d ,Kk はそれぞれ加速度ゲイン(係数)、速度ゲ
イン(係数)、角度ゲイン(係数)であり、ライト1に
固有な値として設定されている。また、垂直回転用モー
タ3aおよび水平回転用モータ3bのトルクTは制御装
置6からの操作量T0 に対応するから、制御装置6では
数2の(2)式により制御量T0 を決定することは、数
2の(1)式を想定して操作子4に作用する外力によっ
て回転軸に加えられるトルクを求めていることになる。
つまり、説明を簡単にするために係数Km ,Kd ,Kk
を適宜設定して、操作量T0 がトルクTに一致するよう
に設定したとすると、操作子4に作用する外力によって
回転軸に加えられるトルクFは数3のように表すことが
できる。
Here, θ is the angle of the light 1 obtained by the rotary encoder, F is the torque applied to the rotary shaft by the external force acting on the operator 4 by the manual operation of a person, and T is the vertical rotation motor 3a or horizontal rotation. Torque of the motor 3b, T 0 is an operation amount output from the control device 6, K m , K
d, K k are each angular acceleration gain (coefficient), the angular velocity gain (coefficient), the angle gain (coefficient), is set as a unique value to write 1. Further, since the torque T of the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b corresponds to the operation amount T 0 from the control device 6, the control device 6 determines the control amount T 0 by the expression (2) of the equation 2. it is, depending on the external force acting on the operating element 4 assumes number 2 (1)
Therefore, the torque applied to the rotating shaft is required.
That is, in order to simplify the explanation, the coefficients K m , K d , and K k
Is set appropriately so that the operation amount T 0 matches the torque T, the external force acting on the operator 4 causes
The torque F applied to the rotating shaft can be expressed as in Equation 3.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0048[Correction target item name] 0048

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0048】(実施例4)本実施例は、図13および図
14に示すように、操作子4に作用する外力を検出する
力検出器5を用いるとともに、ライト1、垂直回転用モ
ータ3a,水平回転用モータ3bなどを含む系について
仮想的に設定したインピーダンスモデルに基づいて設定
した数4のような運動方程式と、力検出器5で検出した
力とに基づいてライト1の目標位置(つまり、垂直回転
軸22と水平回転軸23とを中心とする回転角度の目標
値)を求める目標位置演算装置10を設けている。
(Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, a force detector 5 for detecting an external force acting on the operator 4 is used, and the light 1 and the vertical rotation motor 3a, Detected by the force detector 5 and the equation of motion set by Equation 4 based on the impedance model virtually set for the system including the horizontal rotation motor 3b and the like.
A target position calculation device 10 for determining a target position of the light 1 (that is, a target value of a rotation angle about the vertical rotation axis 22 and the horizontal rotation axis 23) based on the force is provided.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0053[Correction target item name] 0053

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0053】他の構成および動作については実施例1と
同様である。 (実施例5)本実施例は、図16および図17に示すよ
うに、実施例4と同様に、制御装置6に対して目標位置
を与える目標位置演算装置10を用いているが、目標位
置を求める演算を力検出器5の出力ではなく実施例2に
おいて説明した外力推定器8で推定した外力を用いて目
標位置を設定している点が異なる。つまり、位置検出器
としてのロータリエンコーダ7a,7bの出力と制御装
置6から駆動装置としての垂直回転用モータ3aおよび
水平回転用モータ3bに与える操作量とに基づいて、操
作子4に作用する外力の大きさおよび向きを推定し、こ
のようにして推定した外力に対し実施例4と同様に数4
を適用して目標位置を求めるわけである。
Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment. (Embodiment 5) As shown in FIGS. 16 and 17, this embodiment uses a target position calculation device 10 for giving a target position to the control device 6 as in the fourth embodiment. The difference is that the target position is set not by using the output of the force detector 5 but by using the external force estimated by the external force estimator 8 described in the second embodiment. That is, based on the outputs of the rotary encoders 7a and 7b as position detectors and the operation amounts given from the control device 6 to the vertical rotation motor 3a and the horizontal rotation motor 3b as drive devices, the external force acting on the operator 4 is applied. of estimating the magnitude and direction, the number in the same manner as in example 4 against the outer forces estimated in this manner 4
Is applied to obtain the target position.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0055[Correction target item name] 0055

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0055】(実施例6)本実施例は、図19および図
20に示すように、実施例3の制御装置6で用いた数2
の(2)式における加速度ゲインKm 速度ゲイン
d 角度ゲインKk を可変としたものである。つま
り、ライト1の可動範囲内ではライト1を小さい外力で
操作することができるように上記各ゲインKm ,Kd
k を設定し、可動範囲の限界付近ではライト1が動き
にくくなるように上記各ゲインKm ,Kd ,Kk を設定
する。ライト1を急速に操作しても可動範囲の限界付近
で減速されまたライト1の移動に対する抵抗が増加する
から、ライト1の損傷を未然に防止することができる。
つまり、操作性が高くかつ安全に操作することができる
のである。
(Embodiment 6) In this embodiment, as shown in FIGS. 19 and 20, the equation 2 used in the control device 6 of the embodiment 3 is used.
Angular acceleration gain K m in the equation (2), the angular speed gain K d, the angle gain K k is made variable. That is, in order to operate the light 1 with a small external force within the movable range of the light 1, the gains K m , K d , and
K k is set, and the gains K m , K d , and K k are set so that the light 1 becomes hard to move near the limit of the movable range. Even if the light 1 is rapidly operated, the light 1 is decelerated near the limit of its movable range and the resistance to movement of the light 1 increases, so damage to the light 1 can be prevented.
That is, the operability is high and the operation can be performed safely.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0088[Correction target item name] 0088

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0088】たとえば、ライト1を舞台照明に用いる場
合であって、図55に破線で示すように、舞台上でスポ
ットPをほぼ一直線に移動させたい場合に、熟練者でな
いと水平回転軸23を中心とする回転のみを行なうこと
になり、図55に実線で示すような範囲でスポットPを
移動させることが多い。そこで、垂直回転軸22および
水平回転軸23の回転を規制するような機械的なガイド
を設けることが考えられるが、ガイドの形状を決定する
のは難しい作業であり、また容易に変更することができ
ないという問題を有している。これに対して、本実施例
の制御を採用すれば、操作者が熟練者でない場合でも、
ライト1をあらじめ決まった範囲内で移動させることが
でき、誤った方向に投光される可能性を低減することが
できる。また、ライト1の向きを制限する手段として垂
直回転用モータ3aないし水平回転用モータ3bを用い
ているから、機械的な部品を追加する必要がなく構成が
簡単である。
For example, when the light 1 is used for stage illumination and the spot P is to be moved in a substantially straight line on the stage as shown by the broken line in FIG. , which makes it rotate only around, often moving the spot P in a range as shown by the solid line in FIG. 55. Therefore, it is conceivable to provide a mechanical guide that regulates the rotation of the vertical rotary shaft 22 and the horizontal rotary shaft 23, but it is difficult to determine the shape of the guide, and it is easy to change the shape. It has the problem of not being able to. On the other hand, if the control of this embodiment is adopted, even if the operator is not an expert,
The light 1 can be moved within a predetermined range, and the possibility of projecting light in the wrong direction can be reduced. Further, since the vertical rotation motor 3a or the horizontal rotation motor 3b is used as a means for limiting the direction of the light 1, the structure is simple without adding any mechanical parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 3/00 G05D 3/00 S H01H 25/04 H01H 25/04 L // A63J 1/00 A63J 1/00 F21P 5/00 F21P 5/00 A (72)発明者 峠山 裕彦 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 筒井 慎治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G05D 3/00 G05D 3/00 S H01H 25/04 H01H 25/04 L // A63J 1/00 A63J 1/00 F21P 5/00 F21P 5/00 A (72) Inventor Hirohiko Togeyama 1048 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Shinji Tsutsui, 1048 Kadoma, Kadoma, Osaka Matsushita Electric Works Stock company

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動可能な機器本体と、機器本体を移動
させる外力を手操作で与えるように機器本体に設けた操
作子と、機器本体を移動させる駆動装置と、操作子に作
用する外力の大きさおよび向きを検出する力検出器と、
力検出器の出力に基づいて操作子に外力が作用している
間に駆動装置を駆動し手操作による外力と駆動装置によ
る力との合力により機器本体を移動させるように駆動装
置への操作量を決定する制御装置とを具備することを特
徴とする操舵装置。
1. A movable device body, an operator provided on the device body to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and an external force acting on the operator. A force detector for detecting size and orientation,
The amount of operation to the drive unit so that the drive unit is driven based on the output of the force detector while the external force is acting on the operator, and the device body is moved by the combined force of the external force by the manual operation and the force by the drive unit. And a control device for determining.
【請求項2】 移動可能な機器本体と、機器本体を移動
させる外力を手操作で与えるように機器本体に設けた操
作子と、機器本体を移動させる駆動装置と、機器本体の
位置を検出する位置検出器と、駆動装置への操作量およ
び位置検出器の出力に基づいて操作子に作用する外力の
大きさおよび向きを推定する外力推定器と、外力推定器
の出力に基づいて操作子に外力が作用している間に駆動
装置を駆動し手操作による外力と駆動装置による力との
合力により機器本体を移動させるように駆動装置への操
作量を決定する制御装置とを具備することを特徴とする
操舵装置。
2. A movable device body, an operator provided on the device body so as to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and a position of the device body is detected. A position detector, an external force estimator that estimates the magnitude and direction of the external force acting on the operator based on the operation amount to the drive device and the output of the position detector, and an operator based on the output of the external force estimator. And a controller for determining an operation amount for the drive device so that the device body is moved by driving the drive device while the external force is acting and moving the device body by the combined force of the external force by the manual operation and the force by the drive device. Characteristic steering device.
【請求項3】 移動可能な機器本体と、機器本体を移動
させる外力を手操作で与えるように機器本体に設けた操
作子と、機器本体を移動させる駆動装置と、機器本体の
位置を検出する位置検出器と、位置検出器で求めた機器
本体の位置について時間に関する1階微分および2階微
分を求める微分装置と、微分装置で求めた微分値および
位置検出器で求めた機器本体の位置に基づいて操作子に
外力が作用している間に駆動装置を駆動し手操作による
外力と駆動装置による力との合力により機器本体を移動
させるように駆動装置への操作量を所定の演算式によっ
て決定する制御装置とを具備することを特徴とする操舵
装置。
3. A movable device body, an operator provided on the device body so as to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and a position of the device body is detected. The position detector, the differentiating device that obtains the first-order differential and the second-order differential with respect to the position of the device body obtained by the position detector, and the differential value obtained by the differentiating device and the position of the device body obtained by the position detector. Based on this, the drive device is driven while an external force is applied to the operator, and the operation amount to the drive device is calculated by a predetermined arithmetic expression so that the device body is moved by the combined force of the external force by the manual operation and the force by the drive device. A steering device comprising: a control device for determining.
【請求項4】 移動可能な機器本体と、機器本体を移動
させる外力を手操作で与えるように機器本体に設けた操
作子と、機器本体を移動させる駆動装置と、機器本体の
位置を検出する位置検出器と、操作子に作用する外力の
大きさおよび向きを検出する力検出器と、力検出器の出
力およびあらかじめ設定した系の運動方程式に基づいて
目標位置を算出する目標位置演算装置と、目標位置演算
装置で求めた目標位置と位置検出器により検出した位置
との差を小さくするように駆動装置への操作量を決定す
る制御装置とを具備することを特徴とする操舵装置。
4. A movable device body, an operator provided on the device body to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and a position of the device body is detected. A position detector, a force detector that detects the magnitude and direction of the external force acting on the operator, and a target position calculation device that calculates the target position based on the output of the force detector and a preset system equation of motion. A steering device, comprising: a control device that determines an operation amount to a drive device so as to reduce a difference between a target position obtained by the target position calculation device and a position detected by a position detector.
【請求項5】 移動可能な機器本体と、機器本体を移動
させる外力を手操作で与えるように機器本体に設けた操
作子と、機器本体を移動させる駆動装置と、機器本体の
位置を検出する位置検出器と、駆動装置への操作量およ
び位置検出器の出力に基づいて操作子に作用する外力の
大きさおよび向きを推定する外力推定器と、外力推定器
の出力およびあらかじめ設定した系の運動方程式に基づ
いて目標位置を算出する目標位置演算装置と、目標位置
演算装置で求めた目標位置と位置検出器により検出した
位置との差を小さくするように駆動装置への操作量を決
定する制御装置とを具備することを特徴とする操舵装
置。
5. A movable device body, an operator provided on the device body so as to manually apply an external force for moving the device body, a drive device for moving the device body, and a position of the device body is detected. A position detector, an external force estimator that estimates the magnitude and direction of the external force acting on the operator based on the operation amount to the drive device and the output of the position detector, and the output of the external force estimator and the preset system A target position calculation device that calculates the target position based on the equation of motion, and the operation amount to the drive device is determined so as to reduce the difference between the target position obtained by the target position calculation device and the position detected by the position detector. A steering device comprising: a control device.
【請求項6】 制御装置は位置検出器で検出した位置に
応じて駆動装置への操作量を決定する演算式を変化させ
ることを特徴とする請求項3記載の操舵装置。
6. The steering apparatus according to claim 3, wherein the control device changes an arithmetic expression that determines an operation amount to the drive device according to the position detected by the position detector.
【請求項7】 目標位置演算装置は位置検出器で検出し
た位置に応じて運動方程式を変化させることを特徴とす
る請求項4または請求項5記載の操舵装置。
7. The steering apparatus according to claim 4, wherein the target position calculation device changes the equation of motion according to the position detected by the position detector.
【請求項8】 機器本体は上下方向への移動が可能であ
って、位置検出器で求めた位置に基づいて機器本体に作
用する重力成分を求める重力演算装置と、重力演算装置
で求めた重力成分を制御装置で求めた操作量に加味して
操作量を補正する操作量補正装置とを付加して成ること
を特徴とする請求項2ないし請求項7記載の操舵装置。
8. The gravity calculation device, which is capable of moving the device body in the vertical direction, and which calculates the gravity component acting on the device body based on the position calculated by the position detector, and the gravity calculated by the gravity calculation device. 8. The steering apparatus according to claim 2, further comprising an operation amount correction device that corrects the operation amount by adding the component to the operation amount obtained by the control device.
【請求項9】 機器本体は内蔵した構成要素が移動可能
であって構成要素の移動に伴う重心移動を生じるように
構成され、機器本体での構成要素の移動を検出して機器
本体の重心の位置を求める重心演算装置と、重心演算装
置で求めた重心の位置の変化を制御装置で求めた操作量
に加味して操作量を補正する操作量補正装置とを付加し
て成ることを特徴とする請求項1ないし請求項7記載の
操舵装置。
9. The device main body is configured such that the constituent elements contained therein are movable and the center of gravity of the device main body moves along with the movement of the component, and the movement of the component in the device main body is detected to detect the center of gravity of the device main body. A barycenter calculating device for determining a position, and an operation amount correcting device for correcting the operation amount by adding a change in the position of the center of gravity obtained by the center of gravity calculating device to the operation amount obtained by the control device. The steering apparatus according to any one of claims 1 to 7.
【請求項10】 位置検出器で求めた機器本体の位置が
機器本体の可動範囲の限界に対して所定範囲内であると
操作子に作用する外力とは無関係に駆動装置を制動する
操作量を出力する限界制御装置と、位置検出器で求めた
機器本体の位置が機器本体の可動範囲の限界に対して上
記所定範囲外であれば制御装置からの操作量を駆動装置
に与え、上記所定範囲内であれば限界制御装置からの操
作量を駆動装置に与える選択装置とを付加して成ること
を特徴とする請求項2ないし請求項7記載の操舵装置。
10. If the position of the device body determined by the position detector is within a predetermined range with respect to the limit of the movable range of the device body, an operation amount for braking the drive device regardless of an external force acting on the operator is set. If the output of the limit control device and the position of the device body determined by the position detector are outside the above specified range with respect to the limit of the movable range of the device body, the operation amount from the control device is given to the drive device, 8. The steering system according to claim 2, further comprising a selection device for providing the drive device with an operation amount from the limit control device.
【請求項11】 操作子に作用する外力の時間変化に基
づいて機器本体の手振れを検出する手振れ検出装置と、
手振れ検出装置で検出した手振れを抑制するように補正
量を決定する手振れ演算装置と、手振れ検出装置より出
力される補正量を制御装置より出力される操作量に加味
して操作量を補正する操作量補正装置とを付加して成る
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5記載の操舵装
置。
11. A camera shake detection device for detecting camera shake of a device body based on a time change of an external force acting on an operator.
A camera shake calculation device that determines a correction amount so as to suppress the camera shake detected by the camera shake detection device, and an operation that corrects the operation amount by adding the correction amount output from the camera shake detection device to the operation amount output from the control device. The steering system according to claim 1, further comprising a quantity correction device.
【請求項12】 手振れ検出装置は、操作子に作用する
外力と機器本体の移動速度との少なくとも一方の変動幅
が所定の微小範囲内であってかつ時間経過とともに変動
していると手振れがあると判断することを特徴とする請
求項11記載の操舵装置。
12. The camera shake detection device has camera shake if the fluctuation width of at least one of the external force acting on the operator and the moving speed of the device body is within a predetermined minute range and fluctuates over time. The steering apparatus according to claim 11, wherein the steering apparatus is determined as follows.
【請求項13】 手振れ演算装置は、手振れ検出装置で
手振れが検出される期間は駆動装置の駆動を停止するよ
うに補正量を決定することを特徴とする請求項11記載
の操舵装置。
13. The steering apparatus according to claim 11, wherein the camera shake calculation device determines the correction amount so that the driving of the driving device is stopped during a period in which the camera shake detection device detects a camera shake.
【請求項14】 手振れ演算装置は、手振れ検出装置で
手振れが検出されると上記微小範囲の中心における機器
本体の停止位置からの機器本体の変位を阻止する向きに
駆動装置による力を機器本体に作用させることを特徴と
する請求項12記載の操舵装置。
14. The camera shake calculation device, when the camera shake is detected by the camera shake detection device, applies a force by the drive device to the device body in a direction to prevent displacement of the device body from the stop position of the device body at the center of the minute range. The steering device according to claim 12, wherein the steering device operates.
【請求項15】 手振れ演算装置は、手振れ検出装置で
手振れが検出されると上記微小範囲内では駆動装置によ
って機器本体に作用する見掛け上の粘性力を上記微小範
囲外よりも増大させるように補正量を決定することを特
徴とする請求項12記載の操舵装置。
15. The camera shake calculation device corrects when the camera shake is detected by the camera shake detection device, the apparent viscous force acting on the device main body by the drive device is increased within the minute range above the outside of the minute range. The steering system according to claim 12, wherein the steering amount is determined.
【請求項16】 手振れ演算装置は、手振れ検出装置で
手振れが検出されると上記微小範囲内では駆動装置によ
って機器本体に作用する見掛け上の慣性力を上記微小範
囲外よりも増大させるように補正量を決定することを特
徴とする請求項12記載の操舵装置。
16. The camera shake calculation device corrects when a camera shake is detected by the camera shake detection device, the apparent inertial force acting on the device main body by the drive device is increased within the above-described minute range beyond the outside of the minute range. The steering system according to claim 12, wherein the steering amount is determined.
【請求項17】 機器本体の移動速度が規定の微小範囲
内である期間が連続して規定時間に達すると機器本体が
停止したと判断する手振れ検出装置と、手振れ検出装置
で機器本体が停止したと判断された後は操作子に作用す
る外力が所定範囲を超えるまでは外力を打ち消すように
補正量を決定する手振れ演算装置と、手振れ検出装置よ
り出力される補正量を制御装置より出力される操作量に
加味して操作量を補正する操作量補正装置とを付加して
成ることを特徴とする請求項2ないし請求項5記載の操
舵装置。
17. A camera shake detection device that determines that the device body has stopped when a period during which the moving speed of the device body is within a specified minute range continuously reaches a specified time, and the device body is stopped by the camera shake detection device. After it is determined that the external force acting on the operator exceeds the predetermined range, the camera shake calculation device determines the correction amount so as to cancel the external force, and the correction amount output from the camera shake detection device is output from the control device. The steering apparatus according to claim 2, further comprising an operation amount correcting device that corrects the operation amount in consideration of the operation amount.
【請求項18】 機器本体の位置を検出する位置検出器
と、機器本体の可動範囲をあらかじめ規定した軌跡決定
装置と、位置検出器で検出した機器本体の位置が軌跡決
定装置で設定されている可動範囲内か否かを判定し機器
本体の位置が可動範囲を逸脱していると可動範囲内に追
い込むように駆動装置を制御する補正量を発生する軌跡
判定装置とが付加され、制御装置は軌跡判定装置から出
力された補正量を加味して駆動装置への操作量を決定す
ることを特徴とする請求項1記載の操舵装置。
18. A position detector for detecting the position of the device body, a trajectory determining device that predefines a movable range of the device body, and a position of the device body detected by the position detector are set by the trajectory determining device. A locus determination device that determines whether or not the position of the device body is out of the movable range and generates a correction amount that controls the drive device so as to drive it into the movable range is added. The steering apparatus according to claim 1, wherein the operation amount to the drive device is determined in consideration of the correction amount output from the trajectory determination device.
【請求項19】 制御装置は、操作子に作用する外力に
対して駆動装置により発生させる力の比率が可変である
ことを特徴する請求項1記載の操舵装置。
19. The steering device according to claim 1, wherein the control device is capable of varying the ratio of the force generated by the drive device to the external force acting on the operating element.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10249769A (en) * 1997-01-13 1998-09-22 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd Operating device for force auxiliary equipment
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