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WO2018212199A1 - 操作装置及びその運転方法 - Google Patents

操作装置及びその運転方法 Download PDF

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WO2018212199A1
WO2018212199A1 PCT/JP2018/018805 JP2018018805W WO2018212199A1 WO 2018212199 A1 WO2018212199 A1 WO 2018212199A1 JP 2018018805 W JP2018018805 W JP 2018018805W WO 2018212199 A1 WO2018212199 A1 WO 2018212199A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
link
arm
movable
unit
arm portions
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/018805
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
掃部　雅幸
秀行 笠
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.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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 Kawasaki Heavy Industries Ltd, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Publication of WO2018212199A1 publication Critical patent/WO2018212199A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/02—Hand grip control means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G25/00—Other details or appurtenances of control mechanisms, e.g. supporting intermediate members elastically
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks

Definitions

  • the present invention relates to an operating device and an operation method thereof.
  • a multi-degree-of-freedom force sense manipulator shown in Patent Document 1 is known as an operation device used for remote operation of a robot or the like.
  • This force sense presentation manipulator includes a manipulator base, an end effector, a pair of parallel link mechanisms having a pair of three translational degrees of freedom supporting the end effector, and a pair of parallel link mechanisms and an end effector.
  • a driving means for driving a pair of parallel link mechanisms The end effector is converted into a translational motion of 3 degrees of freedom and a rotational motion of 2 degrees of freedom with respect to the base by the power of the driving means, the pair of parallel link mechanisms and the pair of gimbal mechanisms.
  • This invention solves the said conventional subject, and it aims at providing the operating device which can be maintained to a reference
  • An operating device includes a base portion, an operating portion that is disposed above the base portion and includes a movable portion and a gripped portion, and a pair of links that include a first arm portion and a second arm portion.
  • a parallel link mechanism provided with a portion, a driver for driving the link portion, a position sensor for detecting the position of the movable portion displaced by the link portion to be driven, and the movable portion detected by the position sensor
  • a controller for controlling the driver according to the position of the first arm portion, the first arm portion being pivotally connected to the base portion, and the second arm portion being a base portion.
  • An end is pivotally or linearly connected to the first arm, and a tip is pivotally connected to the movable part.
  • the controller returns the position of the movable part to the origin. At least the driving force of the pair of link portions Meanwhile the driver is configured to drive so as to impart to.
  • the controller may be configured to drive the driver so as to apply the driving force corresponding to the displacement amount of the movable part to a pair of the link parts.
  • the controller applies the driving force corresponding to the displacement amount of the movable portion to one of the link portions of the pair of link portions, and drives to follow the displacement of the one link portion.
  • the driver may be configured to drive so as to apply a force to the other link portion.
  • the controller increases the driving force in the direction opposite to the displacement direction of the movable part and the position of the movable part as the displacement speed of the movable part increases based on the detection result of the position sensor.
  • the driving device may be driven so as to apply a driving force combined with the driving force for returning to the origin to at least one of the pair of link portions.
  • An operating method of an operating device includes a base portion, an operating portion disposed above the base portion and having a movable portion and a gripped portion, and a first arm portion and a second arm portion.
  • a parallel link mechanism provided with a pair of link parts, a driver for driving the link part, a position sensor for detecting the position of the movable part displaced by the link part to be driven, and the position sensor
  • a controller for controlling the driver in accordance with the position of the movable part, wherein the first arm part has a base end part rotatably connected to the base part, and the second arm part Is a method of operating an operating device in which a base end portion is pivotally or linearly connected to the first arm portion, and a distal end portion is pivotally connected to the movable portion.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the operating device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of the operating device of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the controller of the operating device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a part of the operation device in the reference posture of FIG.
  • FIG. 5A and FIG. 5B are diagrams schematically showing a part of the operating device in which the posture of FIG. 4 is changed.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a method of operating the operating device illustrated in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a method for operating the operating device according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the operating device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of the operating device of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the controller of the operating device according to the first embodiment
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a method for operating the operating device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a method for operating the operating device according to the modification of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of the operating device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the controller of the operating device of FIG.
  • FIG. 1 the up-down direction, the front-rear direction, and the left-right direction in the operating device 100 are represented as the up-down direction, the front-rear direction, and the left-right direction in the drawing.
  • the operating device 100 includes a base unit 101, an operating unit 102, a parallel link mechanism 103, angle sensors 104A to 104F, drivers 106A to 106F, and a controller 120.
  • the operating device 100 controls (remotely operates) the position and / or posture of a robot (FIG. 3) provided away from the operating device 100 when the operator operates the operation unit 102.
  • the base unit 101 is formed in a substantially rectangular flat plate, and the operation unit 102 is disposed above the base unit 101.
  • the base unit 101 and the operation unit 102 are connected by a parallel link mechanism 103 so as to have six degrees of freedom.
  • the operation unit 102 includes a movable unit 11 and a gripped unit 12.
  • the movable part 11 is composed of a plate-like part to which the upper end of the parallel link mechanism 103 is connected and a columnar part standing on the upper surface of the plate-like part.
  • the gripped portion 12 is a portion gripped by the operator, and is provided with various buttons 12A and 12B for operating the robot (FIG. 3).
  • the gripped portion 12 is arranged such that the axis of the gripped portion 12 is inclined forward in the operation device 100 in a predetermined reference posture with the movable portion 11 at the origin. Thereby, when an operator hold
  • the parallel link mechanism 103 has a plurality of (six in this embodiment) link portions 103A to 103F, and the link portions 103A to 103F form three pairs.
  • the link portions 103A and 103B are paired
  • the link portions 103C and 103D are paired
  • the link portions 103E and 103F are paired.
  • the three pairs of links 103A to 103F are arranged at equiangular intervals (120 ° intervals) when viewed from above.
  • the link part 103A has a first arm part 14A and a second arm part 15A
  • the link part 103B has a first arm part 14B and a second arm part 15B
  • the link part 103C has a first arm part 14C and a second arm part 15C
  • the link part 103D has a first arm part 14D and a second arm part 15D
  • the link part 103E has a first arm part 14E and a second arm part 15E
  • the link part 103F has a first arm part 14F and a second arm part 15F.
  • the upper ends (tip portions) of the second arm portions 15A to 15F are rotatably connected to the lower surface of the movable portion 11 of the operation portion 102 via the first joints 107A to 107F.
  • the second arm portions 15A to 15F are rotatably connected at their lower end portions (base end portions) to the upper end portions (tip end portions) of the first arm portions 14A to 14F via the second joints 108A to 108F.
  • the first joints 107A to 107F and the second joints 108A to 108F may be various joints such as a universal joint or a ball joint.
  • the first arm portions 14A to 14F are formed in a substantially V shape, and the bent portions constitute the base end portions of the first arm portions 14A to 14F.
  • the base end portions of the first arm portions 14A to 14F are rotatably connected to the base portion 101 by appropriate means via the substantially L-shaped support members 111A to 111F.
  • the output shaft of the driver 106A is directly or indirectly fixed to the base end portions of the first arm portions 14A to 14F by appropriate means.
  • the output shafts of the drivers 106A to 106F may be supported by support members (eg, bearings) 111A to 111F provided on the support members 111A to 111F.
  • the proximal end portion of the first arm portion 14A and the proximal end portion of the first arm portion 14B are adjacently fixed to the base portion 101, and the distal end portion of the second arm portion 15A. And the tip of the second arm portion 15B are fixed to the movable portion 11 adjacent to each other.
  • the link portion 103C and the link portion 103D forming a pair the base end portion of the first arm portion 14C and the base end portion of the first arm portion 14D are adjacently fixed to the base portion 101, and the tip end portion of the second arm portion 15C. And the tip of the second arm portion 15D are fixed to the movable portion 11 adjacent to each other.
  • the proximal end portion of the first arm portion 14E and the proximal end portion of the first arm portion 14F are fixed to the base portion 101 adjacent to each other, and the distal end portion of the second arm portion 15E And the tip of the second arm portion 15F are fixed to the movable portion 11 adjacent to each other.
  • the drivers 106A to 106F for example, a servo motor is used, and the drivers 106A to 106F are provided on the base unit 101 so that the output shaft is parallel to the base unit 101.
  • the link part 103A and link part 103B which make a pair it arrange
  • the link part 103C and link part 103D which make a pair it arrange
  • the first arm portions 14A to 14F are rotated around the output shafts of the drivers 106A to 106F by the drivers 106A to 106F, and accordingly, the second arm portions 15A to 15F connected to the first arm portions 14A to 14F It rotates around the second joints 108A to 108F. Accordingly, the drivers 106A to 106F drive the link portions 103A to 103F having the first arm portions 14A to 14F and the second arm portions 15A to 15F. Accordingly, the first arm portions 14A to 14F rotate from the respective reference angles with respect to the base portion 101, and the movable portion 11 connected to the link portions 103A to 103F is displaced from the origin.
  • the drivers 106A to 106F are provided with angle sensors 104A to 104F for detecting the rotation angles of the first arm portions 14A to 14F. Specifically, when the angle sensors 104A to 104F detect the rotation angles of the output shafts of the drivers 106A to 106F, the rotation angles of the first arm portions 14A to 14F are obtained.
  • the angle sensors 104A to 104F a rotary encoder, a potentiometer, a laser sensor, or the like is used.
  • the angle sensors 104A to 104F also function as position sensors that detect the position of the movable part 11 that is displaced by the link parts 103A to 103F to be driven.
  • the controller 120 includes a calculation unit 121, a storage unit 122, and driving units 123A to 123F.
  • the controller 120 may be configured by a single controller 120 that performs centralized control, or may be configured by a plurality of controllers 120 that perform distributed control in cooperation with each other.
  • the storage unit 122 includes a ROM, a RAM, and the like, and stores information such as basic programs and various fixed data.
  • the calculation unit 121 is configured by a microprocessor, a CPU, and the like, and controls various operations of the controller device 100 by reading and executing software such as a basic program stored in the storage unit 122. For example, the calculation unit 121 is driven according to the position of the movable unit 11 detected by the position sensor (in this embodiment, the rotation angle of the output shaft of the drivers 106A to 106F detected by the angle sensors 104A to 104F). The devices 106A to 106F are controlled.
  • the controller 120 determines the angles of the first arm portions 14A to 14F relative to the base portion 101 based on the rotation angles of the first arm portions 14A to 14F (rotation angles of the output shafts of the drivers 106A to 106F).
  • the drivers 106A to 106F are driven so as to apply torque (return torque) for returning to the reference angle to at least one of the pair of first arm portions 14A to 14F.
  • the controller 120 drives the drivers 106A to 106F so as to apply a driving force (return torque) for returning the position of the movable portion 11 to the origin to at least one of the pair of link portions 103A to 103F.
  • the driving unit 123A is, for example, a motor driver, and drives the driving unit 106A by supplying a driving current to the driving unit 106A according to the torque command value from the calculation unit 121.
  • the driving units 123B to 123F supply driving currents to the corresponding drivers 106B to 106F from the calculation unit 121 according to the torque command values, respectively, to drive the drivers 106B to 106F.
  • the operator operates the operation device 100 having a predetermined reference posture. 4, the angle of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 is a predetermined reference angle, and the movable portion 11 is located at a predetermined origin. In such a reference posture of the operating device 100, for example, the angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 are equal. Further, the lower surface of the movable portion 11 is parallel to the base portion 101 and is, for example, horizontal.
  • the movable unit 11 moves up and down, front and back as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). Displace from the origin in the left-right direction. Accordingly, the second arm portions 15A to 15F and the first arm portions 14A to 14F rotate.
  • the computing unit 121 acquires the rotation angles of the output shafts of the drivers 106A to 106F corresponding to the angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 from the angle sensors 104A to 104F (step S1).
  • the calculation unit 121 obtains the angles of the first arm units 14A to 14F with respect to the base unit 101 from the rotation angles detected by the angle sensors 104A to 104F (step S2).
  • the relationship between the rotation angles detected by the angle sensors 104A to 104F and the angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 is associated in advance with a relational expression, a table, and the like.
  • the calculation unit 121 obtains return torques of the drivers 106A to 106F for returning the angles of the first arm units 14A to 14F with respect to the base unit 101 to the reference angle (step S3).
  • the return torques of the drivers 106A to 106F correspond to the amount of change from the reference angle of the angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101.
  • the direction and magnitude of the angle change amount correspond to the direction and magnitude of the return torque, which are set in advance.
  • the calculation unit 121 outputs torque command values of the drivers 106A to 106F corresponding to the return torque to the drive units 123A to 123F.
  • the calculation unit 121 outputs torque command values to all the drive units 123A to 123F so that this return torque is generated in each of the pair of drivers 106A to 106F. Note that the arithmetic unit 121 does not have to output a torque command value to the driving units 123A to 123F of the drivers 106A to 106F in which the angles of the first arm units 14A to 14F with respect to the base unit 101 are reference angles. .
  • the drive units 123A to 123F that have received the torque command value from the calculation unit 121 output drive currents to the corresponding drivers 106A to 106F, respectively (step S4).
  • a return torque corresponding to the direction and magnitude of the angle change amount of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 is generated in the drivers 106A to 106F.
  • This return torque causes the drivers 106A to 106F to drive the first arm portions 14A to 14F in a direction in which the angle of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 becomes a reference angle.
  • the movable portion 11 connected to the first arm portions 14A to 14F via the second arm portions 15A to 15F returns to the origin, and the operating device 100 assumes the reference posture.
  • the magnitude of the return torque generated in the drivers 106A to 106F corresponds to the magnitude of the angle change amount of the first arm parts 14A to 14F with respect to the base part 101.
  • the magnitude of the angle change from the reference angle and the magnitude of the return torque are associated in advance.
  • This return torque is transmitted to the operation unit 102 via the arm and the link, and the operator holding the operation unit 102 responds to the magnitude of the angle change amount from the reference angle of the first arm units 14A to 14F.
  • the operation position from the origin of the movable part 11 can be intuitively recognized by receiving the magnitude of the return torque.
  • the controller 120 drives the drivers 106A to 106F so as to apply a driving force for returning the position of the movable portion 11 to the origin to the pair of link portions 103A to 103F. Accordingly, the return torque for returning the angles of the first arm portions 14A to 14F to the reference angle based on the angle change amount from the reference angle with respect to the angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 is a pair of first arm portions 14A. To 14F. For this reason, the torque command value output from the controller 120 is a command value for maintaining the controller device 100 in the reference posture, and the controller device 100 can easily maintain the reference posture.
  • the controller 120 drives the drivers 106A to 106F so as to apply a driving force corresponding to the displacement amount of the movable portion 11 to the pair of link portions 103A to 103F.
  • the return torque corresponding to the angle change amount from the reference angle with respect to the angle of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 is applied to the pair of first arm portions 14A to 14F. Therefore, the operator can easily recognize the displacement from the origin of the movable portion 11 by the magnitude and direction of the return torque corresponding to the change amount of the angle of the first arm portions 14A to 14F, and the operation device 100 can be easily operated. be able to.
  • the controller 120 uses the driving force (attenuating torque) that is larger as the displacement speed of the movable portion 11 based on the detection result of the position sensor is larger and is opposite to the displacement direction of the movable portion 11 and the position of the movable portion 11 as the origin.
  • the drivers 106A to 106F are driven so that a driving force (total torque) combined with the returning driving force (returning torque) is applied to the pair of link portions 103A to 103F.
  • the movable portion 11 is displaced by the rotation of the first arm portions 14A to 14F. Therefore, the displacement speed of the movable part 11 based on the detection result of the position sensor corresponds to the angular speed of the first arm parts 14A to 14F based on the angle sensors 104A to 104F.
  • the damping torque is a torque that increases as the angular velocity of the first arm portions 14A to 14F increases and is in a direction opposite to the rotational direction of the first arm portions 14A to 14F.
  • the return torque is torque that returns the angle of the first arm portions 14A to 14F to the base portion 101 to the reference angle.
  • steps S5 and S6 are executed between steps S3 and S4 of FIG. 6, and step S4 ′ is performed instead of step S4 of FIG. 6.
  • steps S1 to S3 in FIG. 7 are the same as the processes in steps S1 to S3 in FIG. 6, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the movable unit 11 is displaced from the origin by the operation of the operation device 100 by the operator, and accordingly, the first arm portions 14A to 14F are rotated from the reference angle, so that the operation device 100 is moved from the reference posture.
  • Change posture The calculation unit 121 obtains the angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 from the rotation angles detected by the angle sensors 104A to 104F (steps S1 and S2), and the first arm portions 14A to 14F from the reference angle.
  • the return torque is obtained based on the angle change amount to the angle (step S3).
  • the calculation unit 121 calculates the angular velocity of the rotation of the first arm units 14A to 14F based on the rotation angles detected by the angle sensors 104A to 104F (step S5).
  • the rotation angles by the angle sensors 104A to 104F and the rotation angles of the first arm portions 14A to 14F are associated in advance.
  • the angular velocities of the first arm portions 14A to 14F are obtained from the rotation angles of the first arm portions 14A to 14F per unit time. Note that the angular velocities of the rotation angles by the angle sensors 104A to 104F may be obtained as the angular velocities of the first arm portions 14A to 14F.
  • the calculation unit 121 determines the direction of the damping torque of the drivers 106A to 106F in the direction opposite to the direction of the angular velocity of the first arm portions 14A to 14F, and obtains the magnitude of the damping torque according to the magnitude of the angular velocity (Step S6). ).
  • the magnitude of the damping torque of the drivers 106A to 106F is preset in advance as the angular velocity increases.
  • the calculation unit 121 obtains a total torque obtained by combining the return torque obtained in step S3 and the damping torque obtained in step S6, and outputs a torque command value corresponding to the total torque to each of the drive units 123A to 123F. .
  • the driving units 123A to 123F receive torque command values from the calculation unit 121, and output driving currents to the corresponding drivers 106A to 106F, respectively (step S4 '). As a result, a total torque obtained by adding the return torque and the damping torque is generated in the drivers 106A to 106F. Therefore, along with the force that the angles of the first arm portions 14A to 14F return to the reference angle, a damping torque that is opposite to the displacement direction to suppress the fast movement is applied from the drivers 106A to 106F to the first arm portions 14A to 14F. Is granted. As a result, the controller device 100 assumes the reference posture, and the movement of the first arm portions 14A to 14F and the like at that time becomes smooth.
  • the movable portion 11 is positioned at a predetermined origin, and the angle of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 is a reference angle.
  • the reference posture of the controller device 100 may be arbitrarily set by an operator or the like. Thereby, the reference posture of the controller device 100 may be changeable.
  • the controller 120 applies a driving force (return torque) corresponding to the displacement amount of the movable portion 11 to one link portion of the pair of link portions 103A to 103F, and causes the driving force (following) to follow the displacement of the one link portion.
  • the drivers 106A to 106F are driven so that torque is applied to the other link portion.
  • the movable portion 11 is displaced by the rotation of the first arm portions 14A to 14F. Therefore, the amount of displacement of the movable portion 11 corresponds to the amount of change in angle of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101.
  • the link portions 103A to 103F have first arm portions 14A to 14F and second arm portions 15A to 15F, and the first arm portions 14A to 14F are driven by the drivers 106A to 106F. Therefore, the follow-up torque is a torque that causes one of the first arm portions 14A to 14F displaced by the return torque to follow the other first arm portion 14A to 14F.
  • first arm portions 14A, 14C, and 14E on the left side of each pair of the first arm portions 14A to 14F are regarded as one first arm portion when the first arm portions 14A to 14F are viewed from the movable portion 11.
  • the right first arm portions 14B, 14D, and 14F will be described as the other first arm portion.
  • the opposite may be possible.
  • the directions do not have to match.
  • the calculation unit 121 acquires the rotation angle (one rotation angle) detected by one of the angle sensors 104A, 104C, and 104E (step S11).
  • One angle sensor 104A, 104C, 104E is an output of a driver (one driver) 106A, 106C, 106E that drives one of the first arm portions 14A, 14C, 14E of the pair of first arm portions 14A-14F.
  • the rotation angle of the shaft (one rotation angle) is detected.
  • the calculating part 121 calculates
  • the relationship between the magnitude of the one rotation angle and the magnitude of the angle of the first arm portions 14A, 14C, 14E with respect to the base portion 101 is associated in advance by a relational expression, a table, or the like.
  • the calculation unit 121 returns the angle of the first arm portions 14A, 14C, and 14E to the reference angle based on the amount of change in angle from the reference angle of the first arm portions 14A, 14C, and 14E with respect to the base portion 101.
  • the return torque of one of the drivers 106A, 106C, 106E is obtained (step S13).
  • the direction and magnitude of the return torque correspond to the direction and magnitude of the angle change amount from the reference angle of one of the first arm parts 14A, 14C, 14E with respect to the base part 101, respectively. That is, the direction of the return torque is a direction in which the angle of one of the first arm portions 14A, 14C, and 14E with respect to the base portion 101 returns to the reference angle.
  • the magnitude of the return torque is, for example, larger as the angle change amount of one of the first arm portions 14A, 14C, 14E with respect to the base portion 101 is larger.
  • the calculating part 121 outputs the torque command value corresponding to a return torque to one drive part 123A, 123C, 123E.
  • the calculation unit 121 outputs a torque command value to the drive units 123A to 123F of the drivers 106A to 106F in which the angle of one of the first arm units 14A, 14C, and 14E with respect to the base unit 101 is the reference angle. It does not have to be.
  • the one drive unit 123A, 123C, 123E that has received the torque command value from the calculation unit 121 outputs a drive current to one of the drivers 106A, 106C, 106E, respectively (step S14). For this reason, a return torque corresponding to the angle change amount of one of the first arm portions 14A, 14C, 14E with respect to the base portion 101 is generated in one of the drivers 106A, 106C, 106E.
  • the one driver 106A, 106C, 106E rotates the angle of the first arm portions 14A to 14F in a direction to return to the reference angle, and one of the first arms via the second arm portions 15A, 15C, 15E.
  • the movable part 11 connected to the parts 14A, 14C, and 14E moves in a direction to return to the origin.
  • the angle sensors 104B, 104D, and 104F detect the rotation angles (the other rotation angles) of the drivers (the other drivers) 106B, 106D, and 106F connected to the other first arm portions 14B, 14D, and 14F.
  • the angle sensors 104A, 104C, and 104E detect the rotation angles of the drivers (one driver) 106A, 106C, and 106E connected to the first arm portions 14A, 14C, and 14E and output them to the calculation unit 121.
  • the calculating part 121 acquires the rotation angle (a pair of rotation angle) by one driver 106B, 106D, 106F and the other driver 106A, 106C, 106E (step S15).
  • the calculation unit 121 determines the relative angle of the other first arm parts 14B, 14D, and 14F with respect to the first arm parts 14A, 14C, and 14E (the first arm parts 14A, 14C, and 14E and the other first arm portions 14B, 14D, and 14F are obtained (a pair of relative angles)) (step S16).
  • the calculation unit 121 causes the other first arm portions 14B, 14D, and 14F to follow the other first arm portions 14A, 14C, and 14E, and the other drivers 106B and 106D. 106F (step S17).
  • the following torque is a torque for causing the first arm portions 14A, 14C, 14E and the other first arm portions 14B, 14D, 14F to have a certain positional relationship such as a predetermined angle (for example, parallel). .
  • the calculation unit 121 outputs a torque command value corresponding to the following torque to the other drive units 123A to 123F.
  • the other first arm portion 14B, 14D. , 14F does not have to output the torque command value to the drive units 123B, 123D, and 123F of the drivers 106B, 106D, and 106F.
  • the other drive units 123B, 123D, and 123F that have received the torque command value from the calculation unit 121 output drive currents to the corresponding drive units (the other drive units) 106B, 106D, and 106F, respectively (step S18).
  • a following torque corresponding to the pair of relative angles is generated in the other drivers 106B, 106D, and 106F.
  • the other first arm portions 14B, 14D, and 14F connected to the other drivers 106B, 106D, and 106F rotate following the first arm portions 14A, 14C, and 14E paired therewith.
  • the pair of first arm portions 14A to 14F have a certain positional relationship. For this reason, the movable portion 11 connected to the first arm portions 14A to 14F via the second arm portions 15A to 15F returns to the origin, and the controller device 100 assumes the reference posture.
  • the controller 120 applies a driving force (return torque) corresponding to the amount of displacement of the movable portion 11 to one link portion 103A, 103C, 103E of the pair of link portions 103A to 103F.
  • the driving units 106A to 106F are driven so as to apply a driving force (following torque) to the other links 103B, 103D, and 103F.
  • the controller 120 applies a return torque corresponding to the angle change amount of one of the first arm portions 14A, 14C, and 14E with respect to the base portion 101 to one of the first arm portions 14A and 14F of the pair of first arm portions 14A to 14F.
  • the drivers 106B, 106D, and 106F are driven so as to be applied to 14C and 14E. Further, the drivers 106B, 106D, and 106F are driven so that a follow-up torque that follows the displacement of the first arm portions 14A, 14C, and 14E is applied to the other first arm portions 14B, 14D, and 14F.
  • the torque command value output from the controller 120 becomes a command value for maintaining the controller device 100 in the reference posture, and the controller device 100 can easily maintain the reference posture.
  • the operator can easily recognize the displacement from the origin due to the magnitude of the return torque corresponding to the angle change amount of the first arm portions 14A, 14C, and 14E from the reference angle, and the operation device 100 can be easily operated. it can.
  • the controller 120 uses the driving force (attenuating torque) that is larger as the displacement speed of the movable portion 11 based on the detection result of the position sensor is larger and is opposite to the displacement direction of the movable portion 11 and the position of the movable portion 11 as the origin.
  • the drivers 106A to 106F are driven so that a driving force (total torque) combined with the returning driving force (returning torque) is applied to one of the pair of link portions 103A to 103F.
  • the movable portion 11 is displaced by the rotation of the first arm portions 14A to 14F. Therefore, the displacement speed of the movable part 11 based on the detection result of the position sensor corresponds to the angular speed of the first arm parts 14A to 14F based on the angle sensors 104A to 104F.
  • the controller 120 increases as the torque (following torque) that follows the displacement of one of the first arm portions 14A, 14C, and 14E and the angular velocity of the rotating first arm portions 14B, 14D, and 14F increase.
  • a torque (total torque) that is a sum of torques (damping torques) in the direction opposite to the rotation direction of the other first arm portions 14B, 14D, and 14F is applied to the other first arm portions 14B, 14D, and 14F.
  • steps S19 and S20 are executed between steps S13 and S14 of FIG. 8, and between steps S17 and S18 of FIG. Steps S21 and S22 are executed, and step S14 ′ and step S18 ′ are executed instead of step S14 and step S18 of FIG. 8, respectively. Since the processes in steps S11 to S17 in FIG. 9 are the same as the processes in steps S11 to S17 in FIG. 8, detailed description thereof is omitted.
  • the movable portion 11 is displaced from the origin, the first arm portions 14A to 14F rotate from the reference angle, and the operation device 100 changes the posture from the reference posture.
  • the angle sensors 104A, 104C, 104E detect and calculate the rotation angle (one rotation angle) of the output shaft of the one driver 106A, 106C, 106E accompanying the displacement of the one first arm portion 14A, 14C, 14E. It outputs to the part 121 (step S11).
  • the computing unit 121 obtains the angles of the first arm parts 14A, 14C, and 14E with respect to the base part 101 from the one rotation angle (step S12), and obtains the return torque based on the angle change amount from the reference angle (step S12). S13).
  • the computing unit 121 computes the angular velocity (one angular velocity) of the first arm portions 14A, 14C, 14E based on the one rotation angle detected by the one angle sensor 104A, 104C, 104E (step S19). ).
  • the rotation angle by the angle sensors 104A, 104C, 104E and the rotation angle of one of the first arm portions 14A, 14C, 14E are associated in advance.
  • One angular velocity is obtained from the rotation angle of one of the first arm portions 14A, 14C, and 14E per unit time. Note that the angular velocity of the rotation angle by the angle sensors 104A, 104C, and 104E may be obtained as one angular velocity.
  • the calculation unit 121 determines the direction of the damping torque of the drivers 106A, 106C, and 106E in the direction opposite to the direction of the one angular velocity, and obtains the magnitude of the damping torque according to the magnitude of the angular velocity (step S20).
  • the magnitude of the damping torque of the drivers 106A, 106C, and 106E is set in advance so as to increase as the angular velocity increases.
  • the calculation unit 121 obtains a total torque obtained by combining the return torque obtained in Step S13 and the damping torque obtained in Step S20, and obtains a torque command value corresponding to the total torque as one of the drive units 123A, 123C, 123E. (Step S14 ').
  • the total torque of the return torque and the damping torque is applied to one of the first arm portions 14A, 14C, 14E, and the one first arm portion 14A, 14C, 14E rotates in a direction in which the angle becomes the reference angle. To do.
  • the calculation unit 121 obtains a tracking torque that causes the other first arm portions 14B, 14D, and 14F to follow the first arm portions 14A, 14C, and 14E (step S15). To S17).
  • the angular velocity (the other angular velocity) of the other first arm portions 14B, 14D, 14F is calculated (step S21).
  • the rotation angle by the angle sensors 104B, 104D, and 104F and the rotation angle (the other rotation angle) of the other first arm portions 14B, 14D, and 14F are associated in advance.
  • the other angular velocity is obtained from the other rotation angle per unit time. Note that the angular velocity of the rotation angle by the angle sensors 104B, 104D, and 104F may be obtained as the other angular velocity.
  • the calculation unit 121 determines the direction of the damping torque of the drivers 106B, 106D, and 106F in the direction opposite to the direction of the other angular velocity, and obtains the magnitude of the damping torque corresponding to the magnitude of the angular velocity (step S22).
  • the magnitude of the damping torque of the drivers 106B, 106D, and 106F is set in advance so as to increase as the angular velocity increases.
  • the calculation unit 121 obtains a total torque obtained by combining the return torque corresponding to the change amount of the pair of relative angles obtained in step S17 and the damping torque corresponding to the other angular velocity obtained in step S22.
  • Torque command values of the drivers 106B, 106D, and 106F are output to the other drive units 123B, 123D, and 123F (step S18 ′). As a result, a total torque is generated in the other driver 106B, 106D, 106F.
  • the controller device 100 assumes the reference posture, and the movement of the other first arm portions 14B, 14D, 14F, etc. at that time becomes smooth.
  • the operating device 100 has a posture in which the movable portion 11 is located at the origin and the angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 are the reference angle.
  • the standard posture was adopted.
  • the reference posture of the controller device 100 may be arbitrarily set by an operator or the like. Further, the reference posture of the controller device 100 may be changeable. Thereby, the position of the movable portion 11 in the set reference posture is set as the origin, the angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 are set as the reference angle, and one of the first positions in the set reference posture is set.
  • the positional relationship between the arm portions 14A, 14C, and 14E and the other first arm portions 14B, 14D, and 14F is set to a fixed positional relationship.
  • the operator operates the operation device 100 to change the posture of the operation device 100 from the initial reference posture.
  • the robot 200 remotely operated by the operation device 100 changes the arm to a predetermined angle in accordance with the change in posture.
  • the operator sets the posture of the controller device 100 at that time as a new reference posture.
  • the position of the movable part 11 in this reference posture is determined at the origin, the angle of one first arm part 14A, 14C, 14E with respect to the base part 101 is determined as a reference angle, and the first arm part 14A, 14C, 14E and the other
  • the first arm portions 14B, 14D, and 14F have a fixed positional relationship.
  • a return torque that returns to the newly set reference angle is applied to one of the first arm portions 14A, 14C, and 14E. Then, following torque that causes one of the first arm portions 14A, 14C, and 14E to follow is applied to the other first arm portion 14B, 14D, and 14F so as to have a newly set fixed positional relationship. Therefore, when the operator finely adjusts the arm angle of the robot 200 from the newly set reference posture, a return torque for returning to the reference posture is applied to the first arm portions 14A to 14F. The operator can easily grasp the positional relationship of the arm from the newly set reference posture and operate the operation device 100.
  • the operating device 100 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
  • the second arm portions 15A to 15F are rotatably connected to the first arm portions 14A to 14F via the second joints 108A to 108F.
  • the second arm portions 15A to 15F are connected to the first arm portions 14A to 14F via the direct acting joints 118A to 118F so as to be directly movable.
  • the upper end portions (tip portions) of the second arm portions 15A to 15F are rotatably connected to the lower surface of the movable portion 11 of the operation unit 102 via a first joint (not shown). ing.
  • the second arm portions 15A to 15F are connected at their lower end portions (base end portions) to the upper end portions (front end portions) of the first arm portions 14A to 14F via the direct acting joints 118A to 118F so as to be directly movable. Has been.
  • the lower end portions (base end portions) of the first arm portions 14A to 14F are rotatably connected to the base portion 101 via the third joints 109A to 109F.
  • the third joints 109A to 109F may be various joints such as a universal joint or a ball joint.
  • the third joints 109A to 109F are provided with angle sensors 114A to 114F (FIG. 11) for detecting the rotation angles of the first arm portions 14A to 14F.
  • a rotary encoder, a potentiometer, a laser sensor, or the like is used as the angle sensors 114A to 114F.
  • the proximal end portion of the first arm portion 14A and the proximal end portion of the first arm portion 14B are fixed to the base portion 101 adjacent to each other, and the distal end of the second arm portion 15A Is fixed to the movable portion 11 adjacent to the tip of the second arm portion 15F of another pair, and the tip of the second arm portion 15B is adjacent to the tip of the second arm portion 15C of another pair. It is fixed to the movable part 11.
  • the base end portion of the first arm portion 14C and the base end portion of the first arm portion 14D are fixed to the base portion 101 adjacent to each other, and the tip end of the second arm portion 15C
  • the portion is fixed to the movable portion 11 adjacent to the tip of the second arm portion 15B of another pair, and the tip of the second arm portion 15D is adjacent to the tip of the second arm portion 15E of another pair. It is fixed to the movable part 11.
  • the base end portion of the first arm portion 14E and the base end portion of the first arm portion 14F are adjacently fixed to the base portion 101, and the tip end of the second arm portion 15E The portion is fixed to the movable portion 11 adjacent to the tip of the second arm portion 15D of another pair, and the tip of the second arm portion 15F is adjacent to the tip of the second arm portion 15A of another pair. It is fixed to the movable part 11.
  • the linear motion joints 118A to 118F are provided with drivers 116A to 116F (FIG. 11) such as linear motion actuators.
  • the drivers 116A to 116F cause the second arm portions 15A to 15F to move linearly with respect to the first arm portions 14A to 14F, or the first arm portions 14A to 14F to move with respect to the second arm portions 15A to 15F. Since it moves linearly, the link portions 103A to 103F having the first arm portions 14A to 14F and the second arm portions 15A to 15F expand and contract. As a result, the first arm portions 14A to 14F rotate from the reference angle with respect to the base portion 101, and the movable portion 11 connected to the link portions 103A to 103F is displaced from the origin.
  • Rotation angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 are detected by the angle sensors 114A to 114F.
  • the angle sensors 114A to 114F detect the rotation angles of the first arm portions 14A to 14F or the rotation angles of the third joints 109A to 109F, and the detected angles of the first arm portions 14A to 14F with respect to the base portion 101 are detected.
  • a rotation angle is required. Since the movable part 11 is displaced by the rotation of the first arm parts 14A to 14F, the angle sensors 114A to 114F are position sensors that detect the position of the movable part 11 displaced by the link parts 103A to 103F to be driven. Also works.
  • the operating device 100 according to the third embodiment can be operated according to the angular flowcharts shown in FIGS. 6, 7, 8, and 9.
  • the position of the movable part 11 is detected based on the detection results of the angle sensors 114A to 114F, but the detection of the position of the movable part 11 is not limited to this.
  • an expansion / contraction sensor that detects expansion / contraction of the link portions 103A to 103F may be used instead of the angle sensors 114A to 114F.
  • the expansion / contraction sensor is provided in the linear motion joints 118A to 118F and the like, and the link portions 103A to 103F are expanded and contracted by the relative movement of the first arm portions 14A to 14F and the second arm portions 15A to 15F. Detect. Since the movable parts 11 connected to the link parts 103A to 103F move when the link parts 103A to 103F expand and contract, the position of the movable part 11 can be detected based on the detection result of the expansion sensor. In this case, the drivers 116A to 116F are driven so that torque that returns the position of the movable portion 11 to the origin is applied to at least one of the pair of link portions 103A to 103F.
  • the operating device and the driving method of the present invention are useful in the field of industrial robots because they can be maintained in a standard posture more easily than in the past.
  • First arm portions 15A to 15F Second arm portion 100: Operating device 101: Base portion 102: Operating portion 103: Parallel link mechanisms 103A to 103F: Link portions 104A to 104F: Angle sensors (position sensors) 114A to 114F: Telescopic sensor (position sensor) 106A to 106F: Drivers 116A to 116F: Driver 120: Controller

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Abstract

操作装置(100)は、ベース部(101)と、可動部(11)と被把持部(12)を有する操作部(102)と、第１アーム部(14A-14F)及び第２アーム部(15A-15F)を有する一対のリンク部(103A-103F)が設けられたパラレルリンク機構１０３と、前記リンク部を駆動させる駆動器(106A-106F)と、前記可動部の位置を検出する位置センサと、制御器(120)とを備え、前記第１アーム部は、基端部が前記ベース部に回動自在に接続されていて、前記第２アーム部は、基端部が前記第１アーム部に回動自在又は直動自在に接続され、先端部が前記可動部に回動自在に接続されていて、前記制御器は、前記可動部の位置を原点に戻す駆動力を一対の前記リンク部の少なくとも一方に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されている。

Description

操作装置及びその運転方法
　本発明は、操作装置及びその運転方法に関する。
　従来、ロボット等の遠隔操作に用いられる操作装置として、例えば、特許文献１に示す多自由度の力覚提示マニピュレータが知られている。この力覚提示マニピュレータは、マニピュレータのベースと、エンドエフェクタと、エンドエフェクタを支持する一対の並進３自由度を有する一対のパラレルリンク機構と、一対のパラレルリンク機構とエンドエフェクタとをそれぞれ連結する一対の回転２軸を有するジンバル機構と、一対のパラレルリンク機構を駆動する駆動手段と、を備えている。この駆動手段の動力、一対のパラレルリンク機構及び一対のジンバル機構によってエンドエフェクタがベースに対して、３自由度の並進動作及び２自由度の回転動作に変換される。
特開２０１０－１４６３０７号公報
　しかしながら、上記特許文献１の力覚提示マニピュレータ等の操作装置では、操作者の操作を容易にする観点から、パラレルリンク機構を基準姿勢に維持することが求められている。
　本発明は、上記従来の課題を解決するもので、従来よりも容易に基準姿勢に維持することができる、操作装置を提供することを目的とする。
　本発明のある態様に係る操作装置は、ベース部と、前記ベース部の上方に配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、第１アーム部及び第２アーム部を有する一対のリンク部が設けられたパラレルリンク機構と、前記リンク部を駆動させる駆動器と、駆動する前記リンク部により変位する前記可動部の位置を検出する位置センサと、前記位置センサにより検出された前記可動部の位置に応じて前記駆動器を制御する制御器と、を備え、前記第１アーム部は、基端部が前記ベース部に回動自在に接続されていて、前記第２アーム部は、基端部が前記第１アーム部に回動自在又は直動自在に接続され、先端部が前記可動部に回動自在に接続されていて、前記制御器は、前記可動部の位置を原点に戻す駆動力を一対の前記リンク部の少なくとも一方に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されている。
　この操作装置では、前記制御器は、前記可動部の変位量に対応した前記駆動力を一対の前記リンク部に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されていてもよい。
　また、操作装置では、前記制御器は、前記可動部の変位量に対応した前記駆動力を一対の前記リンク部の一方の前記リンク部に付与し、一方の前記リンク部の変位に追随させる駆動力を他方の前記リンク部に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されていてもよい。
　さらに、操作装置では、前記制御器は、前記位置センサの検出結果に基づいた前記可動部の変位速度が大きいほど大きく且つ前記可動部の変位方向と反対方向の駆動力と、前記可動部の位置を原点に戻す前記駆動力とを合わせた駆動力を一対の前記リンク部の少なくとも一方に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されていてもよい。
　本発明のある態様に係る操作装置の運転方法は、ベース部と、前記ベース部の上方に配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、第１アーム部及び第２アーム部を有する一対のリンク部が設けられたパラレルリンク機構と、前記リンク部を駆動させる駆動器と、駆動する前記リンク部により変位する前記可動部の位置を検出する位置センサと、前記位置センサにより検出された前記可動部の位置に応じて前記駆動器を制御する制御器と、を備え、前記第１アーム部は、基端部が前記ベース部に回動自在に接続されていて、前記第２アーム部は、基端部が前記第１アーム部に回動自在又は直動自在に接続され、先端部が前記可動部に回動自在に接続されていている操作装置の運転方法であって、前記制御器は、前記可動部の位置を原点に戻す駆動力を一対の前記リンク部の少なくとも一方に付与するように前記駆動器を駆動させる。
　本発明の操作装置及びその運転方法によれば、従来よりも容易に基準姿勢に維持することができる。
図１は、本実施の形態１に係る操作装置の概略構成を示す斜視図である。 図２は、図１の操作装置の上面図である。 図３は、本実施の形態１に係る操作装置の制御器の構成を示すブロック図である。 図４は、図１の基準姿勢の操作装置の一部を簡略して示した図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４の姿勢を変更した操作装置の一部を簡略して示した図である。 図６は、図１に示す操作装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、本実施の形態１における変形例の操作装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。 図８は、本実施の形態２における操作装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。 図９は、本実施の形態２における変形例の操作装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。 図１０は、本実施の形態３に係る操作装置の概略構成を示す斜視図である。 図１１は、図１０の操作装置の制御器の構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
　（実施の形態１）
　［操作装置の構成］
　以下、本実施の形態１に係る操作装置１００の一例について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、図１においては、操作装置１００における上下方向、前後方向、及び左右方向を図における上下方向、前後方向、及び左右方向として表している。
　操作装置１００は、ベース部１０１、操作部１０２、パラレルリンク機構１０３、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆ、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆ及び制御器１２０を備えている。操作装置１００は、操作者が操作部１０２を操作することにより、操作装置１００から離れて設けられているロボット（図３）の位置及び／又は姿勢を制御（遠隔操作）する。
　ベース部１０１は、略矩形の平板に形成されていて、その上方には、操作部１０２が配置されている。ベース部１０１と操作部１０２は、６自由度を有するようにパラレルリンク機構１０３により連結されている。
　操作部１０２は、可動部１１と被把持部１２を有している。可動部１１は、パラレルリンク機構１０３の上端が接続されている板状部と、当該板状部の上面に立設されている円柱部とから構成されている。可動部１１の円柱部の上面には、略円柱状の被把持部１２が立設されている。被把持部１２は、操作者が把持する部分であり、ロボット（図３）を操作するための各種のボタン１２Ａ、１２Ｂが設けられている。
　なお、例えば、被把持部１２は、可動部１１が原点にある所定の基準姿勢の操作装置１００において、その軸心が前方に傾くように配置されている。これにより、操作者が被把持部１２を把持したときに、操作者の手首に余計な力が作用することを抑制することができる。
　パラレルリンク機構１０３は複数（この実施の形態では、６つ）のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆを有しており、リンク部１０３Ａ～１０３Ｆは３つの対を成している。例えば、リンク部１０３Ａと１０３Ｂとは対になり、リンク部１０３Ｃと１０３Ｄとは対になり、リンク部１０３Ｅと１０３Ｆとは対になっている。３対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆは、上方から見て、等角度間隔（１２０°間隔）で配置されている。
　リンク部１０３Ａは第１アーム部１４Ａ及び第２アーム部１５Ａを有し、リンク部１０３Ｂは第１アーム部１４Ｂ及び第２アーム部１５Ｂを有している。リンク部１０３Ｃは第１アーム部１４Ｃ及び第２アーム部１５Ｃを有し、リンク部１０３Ｄは第１アーム部１４Ｄ及び第２アーム部１５Ｄを有している。リンク部１０３Ｅは第１アーム部１４Ｅ及び第２アーム部１５Ｅを有し、リンク部１０３Ｆは第１アーム部１４Ｆ及び第２アーム部１５Ｆを有している。
　第２アーム部１５Ａ～１５Ｆは、上端部（先端部）が、第１ジョイント１０７Ａ～１０７Ｆを介して、操作部１０２の可動部１１の下面に回動自在に接続されている。また、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆは、下端部（基端部）が、第２ジョイント１０８Ａ～１０８Ｆを介して、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの上端部（先端部）に回動自在に接続されている。なお、第１ジョイント１０７Ａ～１０７Ｆ及び第２ジョイント１０８Ａ～１０８Ｆは、それぞれ、ユニバーサルジョイント又はボールジョイント等の各種のジョイントを用いてもよい。
　第１アーム部１４Ａ～１４Ｆは略Ｖ字状に形成されていて、その屈曲部分が第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの基端部を構成する。第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの基端部が、略Ｌ字状の支持部材１１１Ａ～１１１Ｆを介して、適宜な手段により、ベース部１０１に回動自在に接続されている。また、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの基端部には駆動器１０６Ａの出力軸が適宜な手段により直接又は間接的に固定されている。なお、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの出力軸は、支持部材１１１Ａ～１１１Ｆに設けられた支持部材（例えば、ベアリング等）１１１Ａ～１１１Ｆにより、支持されていてもよい。
　対を成すリンク部１０３Ａ及びリンク部１０３Ｂについて、第１アーム部１４Ａの基端部と第１アーム部１４Ｂの基端部は隣接してベース部１０１に固定され、第２アーム部１５Ａの先端部と第２アーム部１５Ｂの先端部は隣接して可動部１１に固定されている。対を成すリンク部１０３Ｃ及びリンク部１０３Ｄについて、第１アーム部１４Ｃの基端部と第１アーム部１４Ｄの基端部は隣接してベース部１０１に固定され、第２アーム部１５Ｃの先端部と第２アーム部１５Ｄの先端部は隣接して可動部１１に固定されている。対を成すリンク部１０３Ｅ及びリンク部１０３Ｆについて、第１アーム部１４Ｅの基端部と第１アーム部１４Ｆの基端部は隣接してベース部１０１に固定され、第２アーム部１５Ｅの先端部と第２アーム部１５Ｆの先端部は隣接して可動部１１に固定されている。
　駆動器１０６Ａ～１０６Ｆには、例えばサーボモータ等が用いられ、出力軸がベース部１０１に平行になるように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆがベース部１０１に設けられている。対を成すリンク部１０３Ａ及びリンク部１０３Ｂについて、第１アーム部１４Ａに接続する駆動器１０６Ａの出力軸と第１アーム部１４Ｂに接続する駆動器１０６Ｂの出力軸とは直線状になるように配置されている。対を成すリンク部１０３Ｃ及びリンク部１０３Ｄについて、第１アーム部１４Ｃに接続する駆動器１０６Ｃの出力軸と第１アーム部１４Ｄに接続する駆動器１０６Ｄの出力軸とは直線状になるように配置されている。対を成すリンク部１０３Ｅ及びリンク部１０３Ｆについて、第１アーム部１４Ｅに接続する駆動器１０６Ｅの出力軸と第１アーム部１４Ｆに接続する駆動器１０６Ｆの出力軸とは直線状になるように配置されている。
　駆動器１０６Ａ～１０６Ｆによって第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの出力軸を中心に回動し、これに伴い第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに接続する第２アーム部１５Ａ～１５Ｆが第２ジョイント１０８Ａ～１０８Ｆを中心に回動する。これにより、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆは、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆ及び第２アーム部１５Ａ～１５Ｆを有するリンク部１０３Ａ～１０３Ｆを駆動させる。よって、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆはベース部１０１に対する各基準角度から回動し、リンク部１０３Ａ～１０３Ｆに接続する可動部１１はその原点から変位する。
　駆動器１０６Ａ～１０６Ｆには、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動角度を検出する角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆが設けられている。具体的には、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆが駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの出力軸の回転角度を検知することにより、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動角度が求められる。角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆとしては、ロータリーエンコーダ、ポテンショメータ、又はレーザセンサ等が用いられる。
　また、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが回動することにより、リンク部１０３Ａ～１０３Ｆが駆動し可動部１１が変位する。このため、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆは、駆動するリンク部１０３Ａ～１０３Ｆにより変位する可動部１１の位置を検出する位置センサとしても機能する。
　［制御器の構成］
　次に、本実施の形態１に係る操作装置１００の制御器１２０の構成の一例について、図３を参照しながら説明する。制御器１２０は、演算部１２１、記憶部１２２及び駆動部１２３Ａ～１２３Ｆを備えている。なお、制御器１２０は、集中制御する単独の制御器１２０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御器１２０によって構成されていてもよい。
　記憶部１２２は、ＲＯＭ及びＲＡＭ等により構成されており、基本プログラム及び各種固定データ等の情報が記憶している。演算部１２１は、マイクロプロセッサ及びＣＰＵ等により構成されており、記憶部１２２に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、操作装置１００の各種動作を制御する。例えば、演算部１２１は、位置センサにより検出された可動部１１の位置（この実施の形態では、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆにより検出された駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの出力軸の回転角度）に応じて駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを制御する。
　具体的には、制御器１２０は、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動角度（駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの出力軸の回転角度）に基づきベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度を基準角度に戻すトルク（復帰トルク）を一対の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの少なくとも一方に付与するように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させる。これにより、制御器１２０は、可動部１１の位置を原点に戻す駆動力（復帰トルク）を一対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆの少なくとも一方に付与するように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させる。
　駆動部１２３Ａは、例えば、モータドライバであって、演算部１２１からのトルク指令値に応じて駆動器１０６Ａに駆動電流を供給して、駆動器１０６Ａを駆動させる。同様に、駆動部１２３Ｂ～１２３Ｆは、それぞれ、演算部１２１からトルク指令値に応じて対応する駆動器１０６Ｂ～１０６Ｆに駆動電流を供給して、駆動器１０６Ｂ～１０６Ｆを駆動させる。
　［操作装置の動作方法］
　次に、本実施の形態１に係る操作装置１００の動作方法について、図４～図６を参照しながら説明する。操作装置１００の動作方法は、制御器１２０により制御されている。
　操作者は、予め定められた基準姿勢の操作装置１００を操作する。図４に示す基準姿勢の操作装置１００では、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が予め定められた基準角度になり、可動部１１が予め定められた原点に位置している。このような操作装置１００の基準姿勢では、例えば、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度がそれぞれ等しくなる。また、可動部１１の下面はベース部１０１に平行になり、例えば、水平になる。
　そして、操作者が、操作部１０２の被把持部１２を把持して、操作部１０２を操作することにより、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように可動部１１が上下、前後、左右方向に原点から変位する。これに伴い、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆ及び第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが回動する。
　この可動部１１の原点からの変位に伴い、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度からそれぞれ変わる。このベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度に対応する駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの出力軸の回転角度を、演算部１２１は角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆから取得する（ステップＳ１）。
　演算部１２１は、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆにより検知された回転角度から、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度を求める（ステップＳ２）。この角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆにより検知された回転角度と、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度との関係は、関係式及びテーブル等により予め対応付けられている。
　演算部１２１は、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度に戻るための駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの復帰トルクを求める（ステップＳ３）。駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの復帰トルクは、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度の基準角度からの変化量に対応している。つまり、可動部１１が原点から変位することにより、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆも角度が基準角度から変化する。この角度変化量の方向及び大きさに復帰トルクの向き及び大きさがそれぞれ対応しており、これらは予め設定されている。
　そして、演算部１２１は、復帰トルクに応じた駆動器１０６Ａ～１０６Ｆのトルク指令値を駆動部１２３Ａ～１２３Ｆに出力する。この復帰トルクが一対の駆動器１０６Ａ～１０６Ｆのそれぞれに発生するように、演算部１２１は全ての駆動部１２３Ａ～１２３Ｆにトルク指令値を出力する。なお、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度である駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの駆動部１２３Ａ～１２３Ｆに対しては、演算部１２１がトルク指令値を出力しなくてもよい。
　演算部１２１からトルク指令値を受けた駆動部１２３Ａ～１２３Ｆは、対応する駆動器１０６Ａ～１０６Ｆに駆動電流をそれぞれ出力する（ステップＳ４）。これにより、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度変化量の方向及び大きさに応じた復帰トルクが駆動器１０６Ａ～１０６Ｆに発生する。
　この復帰トルクは、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度になる方向に駆動器１０６Ａ～１０６Ｆは第１アーム部１４Ａ～１４Ｆを駆動させる。これにより、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆを介して第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに接続する可動部１１が原点に復帰し、操作装置１００は基準姿勢になる。
　また、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆに発生する復帰トルクの大きさは、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度変化量の大きさに対応している。例えば、図５（ａ）に示すように、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度について基準角度からの変化量が小さいほど、小さい復帰トルクを駆動器１０６Ａ～１０６Ｆは第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに付与する。
　一方、図５（ｂ）に示すように、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度から大きく変化するほど、大きな復帰トルクを駆動器１０６Ａ～１０６Ｆは第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに付与する。
　このベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度について基準角度からの角度変化量の大きさと復帰トルクの大きさが予め対応付けられている。この復帰トルクがアーム及びリンクを介して操作部１０２に伝達され、操作部１０２を把持している操作者は、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの基準角度からの角度変化量の大きさに応じた大きさの復帰トルクを受けて、可動部１１の原点からの操作位置を直感的に認識することができる。
　このように構成された操作装置１００では、制御器１２０は、可動部１１の位置を原点に戻す駆動力を一対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆに付与するように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させる。これにより、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度について基準角度からの角度変化量に基づき第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度を基準角度に戻す復帰トルクが一対の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに付与される。このため、制御器１２０から出力されるトルク指令値は、操作装置１００を基準姿勢に維持する指令値となり、操作装置１００は基準姿勢を容易に保つことができる。
　また、制御器１２０は、可動部１１の変位量に対応した駆動力を一対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆに付与するように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させる。これにより、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度について基準角度からの角度変化量に対応した復帰トルクが、一対の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに付与される。このため、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度の変化量に対応した復帰トルクの大きさ及び方向により可動部１１の原点からの変位を操作者は認識し易く、操作装置１００を容易に操作することができる。
　［変形例］
　次に、本実施の形態１に係る操作装置１００の変形例について、図７を参照して説明する。制御器１２０は、位置センサの検出結果に基づいた可動部１１の変位速度が大きいほど大きく且つ可動部１１の変位方向と反対方向の駆動力（減衰トルク）と、可動部１１の位置を原点に戻す駆動力（復帰トルク）とを合わせた駆動力（合計トルク）を一対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆに付与するように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させる。
　ここで、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが回動することにより可動部１１が変位する。このため、位置センサの検出結果に基づいた可動部１１の変位速度は、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆに基づく第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角速度に対応している。減衰トルクは、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角速度が大きいほど大きく且つ第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動方向と反対方向のトルクである。また、復帰トルクは、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度を基準角度に戻すトルクである。
　例えば、図７のフローチャートに示す操作装置１００の運転方法では、図６のステップＳ３とステップＳ４との間にステップＳ５及びＳ６の処理を実行し、図６のステップＳ４の代わりにステップＳ４’を実行する。なお、図７のステップＳ１～Ｓ３の各処理は、図６のステップＳ１～Ｓ３の各処理と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
　具体的には、操作者による操作装置１００の操作によって可動部１１がその原点から変位し、それに伴い第１アーム部１４Ａ～１４Ｆがその基準角度から回動して、操作装置１００が基準姿勢から姿勢を変える。演算部１２１は、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆにより検知された回転角度からベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度を求め（ステップＳ１、Ｓ２）、この基準角度から第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度への角度変化量に基づき復帰トルクを求める（ステップＳ３）。
　また、演算部１２１は、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆにより検知された回転角度に基づき第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動の角速度を演算する（ステップＳ５）。この角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆによる回転角度と第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動角度とは予め対応付けられている。この単位時間当たりの第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動角度から第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角速度が求められる。なお、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆによる回転角度の角速度が第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角速度として求められてもよい。
　演算部１２１は、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角速度の方向と反対方向に駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの減衰トルクの方向を定め、角速度の大きさに応じた減衰トルクの大きさを求める（ステップＳ６）。例えば、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの減衰トルクの大きさは、角速度の大きさが大きくなるほど大きく予め設定されている。
　そして、演算部１２１は、ステップＳ３で求めた復帰トルクと、ステップＳ６で求めた減衰トルクとを合わせた合計トルクを求め、合計トルクに応じたトルク指令値を各駆動部１２３Ａ～１２３Ｆに出力する。
　駆動部１２３Ａ～１２３Ｆは演算部１２１からトルク指令値を受け、対応する駆動器１０６Ａ～１０６Ｆに駆動電流をそれぞれ出力する（ステップＳ４’）。これにより、復帰トルクと減衰トルクとの合計した合計トルクが駆動器１０６Ａ～１０６Ｆに発生する。このため、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度に戻る力と共に、速い動きを抑えようとする変位方向に反対向きの減衰トルクが駆動器１０６Ａ～１０６Ｆから第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに付与される。これにより、操作装置１００は基準姿勢になり、その際の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆ等の動きが滑らかになる。
　なお、本実施の形態１及びその変形例に係る操作装置１００では、可動部１１が予め定められた原点に位置し、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度になる姿勢を操作装置１００の基準姿勢とした。ただし、操作装置１００の基準姿勢における可動部１１の原点及びベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの基準角度は、操作者等により任意に設定されてもよい。これにより、操作装置１００の基準姿勢が変更可能であってもよい。
　（実施の形態２）
　次に、本実施の形態２に係る操作装置１００について、図８を参照して説明する。制御器１２０は、可動部１１の変位量に対応した駆動力（復帰トルク）を一対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆの一方のリンク部に付与し、一方のリンク部の変位に追随させる駆動力（追随トルク）を他方のリンク部に付与するように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させる。
　ここで、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが回動することにより可動部１１が変位する。このため、可動部１１の変位量は、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度変化量に対応する。また、リンク部１０３Ａ～１０３Ｆは第１アーム部１４Ａ～１４Ｆ及び第２アーム部１５Ａ～１５Ｆを有し、駆動器１０６Ａ～１０６Ｆにより第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが駆動する。このため、追随トルクは、復帰トルクにより変位する一方の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに他方の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆを追随させるトルクである。
　例えば、以下では、可動部１１から第１アーム部１４Ａ～１４Ｆを見て、各対の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの左側の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅを一方の第１アーム部とし、右側の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆを他方の第１アーム部として説明する。ただし、その反対であってもよい。また、方向が一致していなくてもよい。
　具体的には、操作者による操作部１０２の操作によって、可動部１１が原点から変位し、それに伴い第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが基準角度から回動する。そこで、演算部１２１は、一方の角度センサ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅにより検知された回転角度（一方の回転角度）を取得する（ステップＳ１１）。一方の角度センサ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅは、一対の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅを駆動させる駆動器（一方の駆動器）１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅの出力軸の回転角度（一方の回転角度）を検知する。
　演算部１２１は、一方の回転角度から、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度を求める（ステップＳ１２）。この一方の回転角度の大きさとベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度の大きさとの関係は、関係式及びテーブル等により予め対応付けられている。
　演算部１２１は、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの基準角度からの角度変化量に基づき、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度をその基準角度に戻すための一方の駆動器１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅの復帰トルクを求める（ステップＳ１３）。復帰トルクの方向及び大きさは、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの基準角度からの角度変化量の方向及び大きさにそれぞれ対応している。つまり、復帰トルクの方向は、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度が基準角度に戻る方向である。また、復帰トルクの大きさは、例えば、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度変化量が大きいほど大きい。
　そして、演算部１２１は、復帰トルクに対応するトルク指令値を一方の駆動部１２３Ａ、１２３Ｃ、１２３Ｅに出力する。なお、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度が基準角度である駆動器１０６Ａ～１０６Ｆの駆動部１２３Ａ～１２３Ｆに対しては、演算部１２１がトルク指令値を出力しなくてもよい。
　演算部１２１からトルク指令値を受けた一方の駆動部１２３Ａ、１２３Ｃ、１２３Ｅは、一方の駆動器１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅに駆動電流をそれぞれ出力する（ステップＳ１４）。このため、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度変化量に応じた復帰トルクが一方の駆動器１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅに発生する。この一方の駆動器１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅにより第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度に戻る方向へ回動し、一方の第２アーム部１５Ａ、１５Ｃ、１５Ｅを介して一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに接続する可動部１１が原点に復帰する方向へ移動する。
　これにより、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅと他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆとの相対位置が変化する。そこで、角度センサ１０４Ｂ、１０４Ｄ、１０４Ｆは、他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆに接続する駆動器（他方の駆動器）１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆの回転角度（他方の回転角度）を検知して演算部１２１に出力する。また、角度センサ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅは、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに接続する駆動器（一方の駆動器）１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅの回転角度を検知して演算部１２１に出力する。これにより、演算部１２１は、一方の駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆ及び他方の駆動器１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅによる回転角度（一対の回転角度）を取得する（ステップＳ１５）。
　演算部１２１は、一対の回転角度から、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに対する他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆの相対的な角度（一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅと他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆとの相対角度（一対の相対角度））を求める（ステップＳ１６）。
　続いて、演算部１２１は、一対の相対角度に基づき、他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆを一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに追随させるための他方の駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆの追随トルクを求める（ステップＳ１７）。追随トルクは、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅと他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆとが所定の角度（例えば、平行）等の一定の位置関係になるためのトルクである。
　そして、演算部１２１は、追随トルクに対応するトルク指令値を他方の駆動部１２３Ａ～１２３Ｆに出力する。なお、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅと他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆとが所定の角度等の一定の位置関係にある場合、この他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆに接続する駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆの駆動部１２３Ｂ、１２３Ｄ、１２３Ｆに対しては、演算部１２１がトルク指令値を出力しなくてもよい。
　演算部１２１からトルク指令値を受けた他方の駆動部１２３Ｂ、１２３Ｄ、１２３Ｆは、対応する駆動器（他方の駆動器）１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆに駆動電流をそれぞれ出力する（ステップＳ１８）。これにより、一対の相対角度に応じた追随トルクが他方の駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆに発生する。これにより、他方の駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆに接続する他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆがこれと対になる一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに追随して回動し、一対の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが一定の位置関係になる。このため、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆを介して第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに接続する可動部１１が原点に復帰し、操作装置１００は基準姿勢になる。
　このように構成された操作装置１００では、制御器１２０は、可動部１１の変位量に対応した駆動力（復帰トルク）を一対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆの一方のリンク部１０３Ａ、１０３Ｃ、１０３Ｅに付与し、一方のリンク部１０３Ａ、１０３Ｃ、１０３Ｅの変位に追随させる駆動力（追随トルク）を他方のリンク部１０３Ｂ、１０３Ｄ、１０３Ｆに付与するように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させる。
　つまり、制御器１２０は、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度変化量に対応した復帰トルクを一対の第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに付与するように駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆを駆動させる。また、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの変位に追随させる追随トルクを他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆに付与するように駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆを駆動させる。これにより、制御器１２０から出力されるトルク指令値は、操作装置１００を基準姿勢に維持する指令値となり、操作装置１００は基準姿勢を容易に保つことができる。
　また、基準角度からの第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度変化量に対応した復帰トルクの大きさにより原点からの変位を操作者は認識し易く、操作装置１００を容易に操作することができる。
　［変形例］
　次に、本実施の形態２の変形例に係る操作装置１００について、図９を参照して説明する。制御器１２０は、位置センサの検出結果に基づいた可動部１１の変位速度が大きいほど大きく且つ可動部１１の変位方向と反対方向の駆動力（減衰トルク）と、可動部１１の位置を原点に戻す駆動力（復帰トルク）とを合わせた駆動力（合計トルク）を一対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆの一方に付与するように駆動器１０６Ａ～１０６Ｆを駆動させる。
　ここで、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが回動することにより可動部１１が変位する。このため、位置センサの検出結果に基づいた可動部１１の変位速度は、角度センサ１０４Ａ～１０４Ｆに基づく第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角速度に対応している。
　また、制御器１２０は、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの変位に追随させるトルク（追随トルク）と、回動する他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆの角速度が大きいほど大きく且つ他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆの回動方向と反対方向のトルク（減衰トルク）とを合わせたトルク（合計トルク）を他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆに付与するように駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆを駆動させる。
　例えば、図９のフローチャートに示す操作装置１００の運転方法では、図８のステップＳ１３とステップＳ１４との間にステップＳ１９及びＳ２０の処理を実行し、図８のステップＳ１７とステップＳ１８との間にステップＳ２１及びＳ２２の処理を実行し、図８のステップＳ１４及びステップＳ１８の代わりにステップＳ１４’及びステップＳ１８’をそれぞれ実行する。なお、図９のステップＳ１１～Ｓ１７の各処理は、図８のステップＳ１１～Ｓ１７の各処理と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
　具体的には、操作者による操作装置１００の操作によって、可動部１１が原点から変位し、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが基準角度から回動して、操作装置１００が基準姿勢から姿勢を変える。この一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの変位に伴う一方の駆動器１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅの出力軸の回転角度（一方の回転角度）を角度センサ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅが検知して演算部１２１に出力する（ステップＳ１１）。演算部１２１は、一方の回転角度からベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度を求め（ステップＳ１２）、この基準角度からの角度変化量に基づき復帰トルクを求める（ステップＳ１３）。
　また、演算部１２１は、一方の角度センサ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅにより検知された一方の回転角度に基づき一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角速度（一方の角速度）を演算する（ステップＳ１９）。この角度センサ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅによる回転角度と一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの回動角度とは予め対応付けられている。この単位時間当たりの一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの回動角度から一方の角速度が求められる。なお、角度センサ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅによる回転角度の角速度を一方の角速度として求められてもよい。
　演算部１２１は、一方の角速度の方向と反対方向に駆動器１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅの減衰トルクの方向を定め、角速度の大きさに応じた減衰トルクの大きさを求める（ステップＳ２０）。例えば、駆動器１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｅの減衰トルクの大きさは、角速度の大きさが大きくなるほど大きく予め設定されている。
　そして、演算部１２１は、ステップＳ１３で求めた復帰トルクと、ステップＳ２０で求めた減衰トルクとを合わせた合計トルクを求め、合計トルクに応じたトルク指令値を一方の駆動部１２３Ａ、１２３Ｃ、１２３Ｅに出力する（ステップＳ１４’）。これにより、復帰トルクと減衰トルクとの合計トルクが一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに付与され、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅは角度が基準角度になる方向へ回動する。これに伴う一対の相対角度の変化量に基づき、演算部１２１は他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆを一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに追随させる追随トルクを求める（ステップＳ１５～Ｓ１７）。
　また、他方の角度センサ１０４Ｂ、１０４Ｄ、１０４Ｆにより検知された他方の回転角度に基づき他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆの角速度（他方の角速度）を演算する（ステップＳ２１）。この角度センサ１０４Ｂ、１０４Ｄ、１０４Ｆによる回転角度と他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆの回動角度（他方の回動角度）とは予め対応付けられている。この単位時間当たりの他方の回動角度から他方の角速度が求められる。なお、角度センサ１０４Ｂ、１０４Ｄ、１０４Ｆによる回転角度の角速度を他方の角速度として求められてもよい。
　演算部１２１は、他方の角速度の方向と反対方向に駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆの減衰トルクの方向を定め、角速度の大きさに応じた減衰トルクの大きさを求める（ステップＳ２２）。例えば、駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆの減衰トルクの大きさは、角速度の大きさが大きくなるほど大きく予め設定されている。
　そして、演算部１２１は、ステップＳ１７で求めた一対の相対角度の変化量に対応する復帰トルクと、ステップＳ２２で求めた他方の角速度に対応する減衰トルクとを合わせた合計トルクを求め、他方の駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆのトルク指令値を他方の駆動部１２３Ｂ、１２３Ｄ、１２３Ｆに出力する（ステップＳ１８’）。これにより、合計トルクが他方の駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆに発生する。このため、他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆが基準角度に戻る復帰するトルクと共に、動きを抑えようとする変位方向に反対向きの減衰するトルクが駆動器１０６Ｂ、１０６Ｄ、１０６Ｆから他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆに付与される。これにより、操作装置１００は基準姿勢になり、その際の他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆ等の動きが滑らかになる。
　なお、本実施の形態２及びその変形例に係る操作装置１００では、可動部１１が原点に位置し、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度になる姿勢を操作装置１００の基準姿勢とした。ただし、操作装置１００の基準姿勢は、操作者等により任意に設定されてもよい。また、操作装置１００の基準姿勢が変更可能であってもよい。これにより、設定された基準姿勢における可動部１１の位置が原点に設定され、ベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの角度が基準角度に設定され、設定された基準姿勢における一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅと他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆとの位置関係が一定の位置関係に設定される。
　例えば、操作者が操作装置１００を操作して、操作装置１００の姿勢を初期の基準姿勢から変更する。この操作装置１００により遠隔操作されるロボット２００は、姿勢の変更に応じてアームを所定角度に変化する。そして、アームの角度が決まると、その際の操作装置１００の姿勢を新たな基準姿勢として操作者が設定する。この基準姿勢における可動部１１の位置が原点に定まり、ベース部１０１に対する一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅの角度が基準角度に定まり、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅと他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆと位置関係が一定の位置関係と定まる。
　このようにして新たに設定した基準角度に復帰する復帰トルクが一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに付与される。そして、新たに設定した一定の位置関係になるように、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅに追随させる追随トルクが他方の第１アーム部１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆに付与される。このため、操作者がロボット２００のアームの角度を新たに設定した基準姿勢から微調整する場合には、基準姿勢に復帰させる復帰トルクが第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに付与される。操作者は、新たに設定した基準姿勢からのアームの位置関係を容易に把握して操作装置１００を操作することができる。
　（実施の形態３）
　次に、本実施の形態３に係る操作装置１００について、図１０を参照して説明する。実施の形態１及び２に係る操作装置１００では、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆは、第２ジョイント１０８Ａ～１０８Ｆを介して第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに回動自在に接続されていた。これに対し、実施の形態３に係る操作装置１００では、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆは、直動ジョイント１１８Ａ～１１８Ｆを介して第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに直動自在に接続されている。
　具体的には、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆは、上端部（先端部）が、第１ジョイント（図示せず）を介して、操作部１０２の可動部１１の下面に回動自在に接続されている。また、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆは、下端部（基端部）が、直動ジョイント１１８Ａ～１１８Ｆを介して、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの上端部（先端部）に直動自在に接続されている。
　第１アーム部１４Ａ～１４Ｆは、下端部（基端部）が、第３ジョイント１０９Ａ～１０９Ｆを介してベース部１０１に回動自在に接続されている。なお、第３ジョイント１０９Ａ～１０９Ｆは、それぞれ、ユニバーサルジョイント又はボールジョイント等の各種のジョイントを用いてもよい。また、第３ジョイント１０９Ａ～１０９Ｆには、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動角度を検出する角度センサ１１４Ａ～１１４Ｆ（図１１）が設けられている。この角度センサ１１４Ａ～１１４Ｆとしては、ロータリーエンコーダ、ポテンショメータ、又はレーザセンサ等が用いられる。
　対を成すリンク部１０３Ａ及びリンク部１０３Ｂについて、第１アーム部１４Ａの基端部と第１アーム部１４Ｂの基端部とは隣接してベース部１０１に固定され、第２アーム部１５Ａの先端部が別の対の第２アーム部１５Ｆの先端部と隣接して可動部１１に固定され、第２アーム部１５Ｂの先端部が別の対の第２アーム部１５Ｃの先端部と隣接して可動部１１に固定されている。対を成すリンク部１０３Ｃ及びリンク部１０３Ｄについて、第１アーム部１４Ｃの基端部と第１アーム部１４Ｄの基端部とは隣接してベース部１０１に固定され、第２アーム部１５Ｃの先端部が別の対の第２アーム部１５Ｂの先端部と隣接して可動部１１に固定され、第２アーム部１５Ｄの先端部が別の対の第２アーム部１５Ｅの先端部と隣接して可動部１１に固定されている。対を成すリンク部１０３Ｅ及びリンク部１０３Ｆについて、第１アーム部１４Ｅの基端部と第１アーム部１４Ｆの基端部とは隣接してベース部１０１に固定され、第２アーム部１５Ｅの先端部が別の対の第２アーム部１５Ｄの先端部と隣接して可動部１１に固定され、第２アーム部１５Ｆの先端部が別の対の第２アーム部１５Ａの先端部と隣接して可動部１１に固定されている。
　直動ジョイント１１８Ａ～１１８Ｆには、直動アクチュエータ等の駆動器１１６Ａ～１１６Ｆ（図１１）が設けられている。この駆動器１１６Ａ～１１６Ｆによって、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆに対して第２アーム部１５Ａ～１５Ｆが直動する、又は、第２アーム部１５Ａ～１５Ｆに対して第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが直動するため、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆ及び第２アーム部１５Ａ～１５Ｆを有するリンク部１０３Ａ～１０３Ｆが伸縮する。この結果、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆはベース部１０１に対する基準角度から回動し、リンク部１０３Ａ～１０３Ｆに接続する可動部１１はその原点から変位する。
　このベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動角度が角度センサ１１４Ａ～１１４Ｆによって検出される。例えば、角度センサ１１４Ａ～１１４Ｆが第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回転角度又は第３ジョイント１０９Ａ～１０９Ｆの回転角度を検知し、この検知された角度によってベース部１０１に対する第１アーム部１４Ａ～１４Ｆの回動角度が求められる。なお、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆが回動することにより可動部１１が変位するため、角度センサ１１４Ａ～１１４Ｆは、駆動するリンク部１０３Ａ～１０３Ｆにより変位する可動部１１の位置を検出する位置センサとしても機能する。
　なお、実施の形態３に係る操作装置１００を図６、図７、図８及び図９に示す角フローチャートに従って動作させることができる。
　また、実施の形態３において、角度センサ１１４Ａ～１１４Ｆの検出結果に基づいて可動部１１の位置を検出したが、可動部１１の位置を検出はこれに限定されない。例えば、角度センサ１１４Ａ～１１４Ｆに代えて、リンク部１０３Ａ～１０３Ｆの伸縮を検出する伸縮センサを用いてもよい。
　伸縮センサは、直動ジョイント１１８Ａ～１１８Ｆ等に設けられており、第１アーム部１４Ａ～１４Ｆと第２アーム部１５Ａ～１５Ｆとが相対的に移動することによりリンク部１０３Ａ～１０３Ｆが伸縮した長さを検出する。リンク部１０３Ａ～１０３Ｆが伸縮することによりリンク部１０３Ａ～１０３Ｆに接続する可動部１１が移動するため、伸縮センサの検出結果に基づいて可動部１１の位置を検出することができる。この場合、この可動部１１の位置が原点に戻すトルクを一対のリンク部１０３Ａ～１０３Ｆの少なくとも一方に付与するように駆動器１１６Ａ～１１６Ｆを駆動させる。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　本発明の操作装置及びその運転方法は、従来よりも容易に基準姿勢に維持することができるため、産業ロボットの分野において有用である。
１４Ａ～１４Ｆ　　　：第１アーム部
１５Ａ～１５Ｆ　　　：第２アーム部
１００　　　　　　　：操作装置
１０１　　　　　　　：ベース部
１０２　　　　　　　：操作部
１０３　　　　　　　：パラレルリンク機構
１０３Ａ～１０３Ｆ　：リンク部
１０４Ａ～１０４Ｆ　：角度センサ（位置センサ）
１１４Ａ～１１４Ｆ　：伸縮センサ（位置センサ）
１０６Ａ～１０６Ｆ　：駆動器
１１６Ａ～１１６Ｆ　：駆動器
１２０　　　　　　　：制御器
 

Claims (5)

  1. 　ベース部と、
    　前記ベース部の上方に配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、
    　第１アーム部及び第２アーム部を有する一対のリンク部が設けられたパラレルリンク機構と、
    　前記リンク部を駆動させる駆動器と、
    　駆動する前記リンク部により変位する前記可動部の位置を検出する位置センサと、
    　前記位置センサにより検出された前記可動部の位置に応じて前記駆動器を制御する制御器と、を備え、
    　前記第１アーム部は、基端部が前記ベース部に回動自在に接続されていて、
    　前記第２アーム部は、基端部が前記第１アーム部に回動自在又は直動自在に接続され、先端部が前記可動部に回動自在に接続されていて、
    　前記制御器は、前記可動部の位置を原点に戻す駆動力を一対の前記リンク部の少なくとも一方に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されている、操作装置。
  2. 　前記制御器は、前記可動部の変位量に対応した前記駆動力を一対の前記リンク部に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されている、請求項１に記載の操作装置。
  3. 　前記制御器は、前記可動部の変位量に対応した前記駆動力を一対の前記リンク部の一方の前記リンク部に付与し、一方の前記リンク部の変位に追随させる駆動力を他方の前記リンク部に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されている、請求項１又は２に記載の操作装置。
  4. 　前記制御器は、前記位置センサの検出結果に基づいた前記可動部の変位速度が大きいほど大きく且つ前記可動部の変位方向と反対方向の駆動力と、前記可動部の位置を原点に戻す前記駆動力とを合わせた駆動力を一対の前記リンク部の少なくとも一方に付与するように前記駆動器を駆動させるよう構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の操作装置。
  5. 　ベース部と、
    　前記ベース部の上方に配置され、可動部と被把持部を有する操作部と、
    　第１アーム部及び第２アーム部を有する一対のリンク部が設けられたパラレルリンク機構と、
    　前記リンク部を駆動させる駆動器と、
    　駆動する前記リンク部により変位する前記可動部の位置を検出する位置センサと、
    　前記位置センサにより検出された前記可動部の位置に応じて前記駆動器を制御する制御器と、を備え、
    　前記第１アーム部は、基端部が前記ベース部に回動自在に接続されていて、
    　前記第２アーム部は、基端部が前記第１アーム部に回動自在又は直動自在に接続され、先端部が前記可動部に回動自在に接続されていている操作装置の運転方法であって、
    　前記制御器は、前記可動部の位置を原点に戻す駆動力を一対の前記リンク部の少なくとも一方に付与するように前記駆動器を駆動させる、操作装置の運転方法。
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