マニピュレータ及びマニピュレータの制御方法
【課題】本発明は、小型な駆動部を有するマニピュレータを、または複数の構造物が存在する狭隘部へマニピュレータを挿入にできるマニピュレータの制御方法を提供することである。
【解決手段】本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも一つの駆動部と、前記駆動部に接続する少なくとも一つのリンクとを備えるマニピュレータの前記駆動部の姿勢角を検出し、前記姿勢角から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出するマニピュレータまたはマニピュレータの制御方法において、前記姿勢角の検出は前記リンクの駆動軸またはその延長線が前記姿勢検出器の検出軸とが一致するように設けられた前記姿勢検出器によって行なうことを第1の特徴とする。
【解決手段】本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも一つの駆動部と、前記駆動部に接続する少なくとも一つのリンクとを備えるマニピュレータの前記駆動部の姿勢角を検出し、前記姿勢角から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出するマニピュレータまたはマニピュレータの制御方法において、前記姿勢角の検出は前記リンクの駆動軸またはその延長線が前記姿勢検出器の検出軸とが一致するように設けられた前記姿勢検出器によって行なうことを第1の特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータ及びマニピュレータの制御方法に係り、特に、複数の構造物が存在する狭隘部へ挿入できるマニピュレータ及びそのマニピュレータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動部の姿勢を検知する機構として、磁気変化を利用して、姿勢角を検出するものがある。これに関する公知例として、例えば、駆動部の回転体を磁化球とし、周囲に配置した複数のホール素子を用いて磁場変化を検出することで、駆動部の姿勢角を算出する機構が、特開２００３−７０２７２号公報「球面超音波モータ、及び、それに適した磁化球」で開示されている。また、発光部の光のパターンを受光部で検出し、回転体の回転角度を算出する機構が、特開２００７−１３２７０７号公報「球体の角度検出装置」で開示されている。さらに、回転体に接触させたローラの回転角を２つのエンコーダを用いて検出し、回転体の回転角度を算出する機構が、特開２００７−１３５２７０号公報「球面超音波モータ」に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７０２７２号公報
【特許文献２】特開２００７−１３２７０７号公報
【特許文献３】特開２００７−１３５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１から特許文献３で開示された従来技術では、駆動部を構成する部品に姿勢角を検知する機構が直接取り付けられている。そのため、駆動部が大型となり、複数の構造物が存在する狭隘部へマニピュレータを挿入する場合、周囲の構造物等と接触してしまうため、適用できない。
【０００５】
本発明の第1の目的は、上記の問題を解決し、小型な駆動部を有するマニピュレータを提供することである。
また、本発明の第２の目的は、複数の構造物が存在する狭隘部へマニピュレータを挿入にできるマニピュレータの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも一つの駆動部と、前記駆動部に接続する少なくとも一つのリンクとを備えるマニピュレータの前記駆動部の姿勢角を検出し、前記姿勢角から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出するマニピュレータまたはマニピュレータの制御方法において、前記姿勢角の検出は前記リンクの駆動軸またはその延長線が前記姿勢検出器の検出軸とが一致するように設けられた前記姿勢検出器によって行なうことを第1の特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、上記第1の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記姿勢検出器は、前記駆動部で駆動される前記リンク部に内蔵されていることを特徴とする第2の特徴とする。
さらに、本発明は、上記第1の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記駆動部は前記リンクの少なくとも1軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有することを第3の特徴のとする。
【０００８】
また、本発明は、上記第1の目的を達成するために、第３の特徴に加え、前記駆動部は前記リンクの３軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有し、前記３軸（自由度）の前記姿勢角を検出する前記姿勢検出器として３軸傾斜計、または１軸ジャイロセンサと２軸加速度センサを有することを第４の特徴とする。
さらに、本発明は、上記第２の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記姿勢検出器を内蔵する姿勢検出器内蔵部に設けられていることを第５の特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記算出結果から前記駆動部の制御量を算出し、前記マニピュレータの目標とする手先位置および姿勢の指令値を入力し、前記姿勢角から前記駆動部の角度を算出し、前記駆動部の角度から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出し、前記マニピュレータの手先の位置および姿勢と前記指令値とから前記駆動部の駆動量を算出することを第６の特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明は、上記第２の目的を達成するために、第６の特徴に加え、前記指令値の入力は構造物の設計データに基づいて構成された前記マニピュレータの操作画面イメージに基づいて行なわれることを第７の特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型な駆動部を有するマニピュレータを提供できる。
また、本発明によれば、複数の構造物が存在する狭隘部へマニピュレータを挿入にできるマニピュレータの制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例である原子炉内検査作業中における、目視検査装置の機器配置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)に搭載する駆動部の第1の実施形態の概略図である。
【図４】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)に搭載するリンクの姿勢検出器内蔵部の概略図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)に搭載する駆動部の第２の実施形態の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)に搭載する駆動部の第３の実施形態の概略図である。
【図６】本発明の第１の実施例における、制御装置内の機能ブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施例における、処理全体の流れ図である。
【図８】本発明の第１の実施例における、操作画面イメージを示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例における、水中検査装置(マニピュレータ）に搭載するリンクの姿勢検出器内蔵部の概略図である。
【図１０】本発明の第２の実施例における、処理全体の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
(実施例１)
本発明の好適な第１の実施例である、原子炉内目視検査装置について、図１から図７を用いて説明する。本実施例は、原子炉内の目視検査装置にマニピュレータを適用したものである。なお、本実施例では、適用対象を原子炉内の目視検査装置としているが、その他の部位や装置にも同様の装置構成で対応可能である。
【００１４】
図１を用いて、本実施例の検査実施形態を説明する。原子炉１内には、シュラウド２、上部格子板３、炉心支持板４、シュラウドサポート５等の構造物があり、ＰＬＲ配管６をはじめとする配管が接続されている。また、原子炉１の上部には、作業スペースであるオペレーションフロア７があり、同じく上方には燃料交換装置８がある。原子炉内の目視検査を行う場合、水中検査装置９を投入し、検査員１４は、燃料交換装置８上から表示装置１２で水中検査装置９に搭載したカメラ（図２の１６）で撮影した映像を確認しながら、コントローラ１３により操作を行う。ここで、表示装置１２およびコントローラ１３は、制御装置１１と接続され、マニピュレータである水中検査装置９(以下の説明ではマニピュレータという)は、ケーブル１０を介して、制御装置１１と接続されている。
【００１５】
図２を用いて、本実施例におけるマニピュレータ９の詳細構成を説明する。マニピュレータ９には、複数個のモータを内蔵した駆動部１５a〜１５cがあり、その先端部には目視検査用カメラ１６を搭載している。また、ケーブル１０と駆動部１５a間、駆動部１５aと駆動部１５b間、駆動部１５bと駆動部１５c間、駆動部１５cと目視検査用カメラ１６間は、軽量の円筒形剛体棒であるリンク１７で接続する。そして、目視検査用カメラ１６と駆動部１５a〜１５cの電源および制御信号は、ケーブル１０を介して制御装置１１から供給され、逆に映像信号および駆動部１５a〜１５cの状態信号は、制御装置１１へ伝送される。なお、マニピュレータ９全体は、図中に示すように外側を弾性カバー１９で覆い、水中での利用も可能としている。また、ケーブル１０側には固定部１８を設けており、構造物等に固定して検査作業を実施する。
【００１６】
図３を用いて、図２に示した駆動部１５a〜１５cの詳細構成を説明する。図３は、駆動部の三面図である。３つのモータ２０a、２０b、２０cにより、３自由度の動作が可能である。モータ２０a、２０b、２０c本体は、それぞれ固定部品２２、２１、リンク取付け部品２３に固定されており、モータ２０a、２０b、２０ｃの駆動軸は、それぞれ固定部品２１、リンク取付け部品２３、駆動部同士を接続するためのリンク１７に固定され、それぞれ固定されている部品を駆動する。その結果、リンク１７は前記３駆動軸によって３自由度の動作を行なう。また、リンク１７の内部には、各駆動部の姿勢角を検出するために用いる姿勢検出器内蔵部を設けている。なお、モータ２０aの固定部品２２は根元側のリンク１７に固定されており、駆動部１５a〜１５cの駆動部のベースとなる。
【００１７】
図４を用いて、図３に示した姿勢検出器内蔵部２５の詳細構成を説明する。姿勢検出器内蔵部２５の各姿勢検出器は、前述の３駆同軸によって３自由度の動作を行なうリンク１７の駆動軸１７cと一致する検出軸２５cを有する。
姿勢検出器内蔵部２５は、前述の３自由度の動作を検出する慣性センサとして、駆動軸１７Ｃ周りの旋回角を検出するための1軸ジャイロ２６と、駆動軸の２軸傾斜角を検出するための２軸加速度センサ２７を内蔵している。１軸ジャイロセンサ２６および２軸加速度センサ２７は、図４に示すように、リンク１７の駆動軸１７ｃとセンサの検出軸が一致するように配置する。この結果、リンク１７の３軸の姿勢を検出することができる。
【００１８】
本実施例によれば、リンク内部に姿勢検出器を配置することで、姿勢検出器による駆動部の大型化を防ぎ、マニピューレーの小型化を実現できる。
【００１９】
上記実施例では姿勢検出器をリンク１７の内部に設けたが、図５Ａに示すように、駆動部１５の内部にあって、リンク１７と同一動作する姿勢検出器内蔵体２８の駆動軸１７ｃの延長線上に姿勢検出器を設けても、リンクの３駆動軸の角度を検出できる。
また、姿勢検出器は図５Ｂに示すように、リンク１７内の駆動軸１７ｃ上であればどこでもよい。
さらに、上記実施形態では駆動軸１７ｃを旋回軸としてリンク１７を旋回させるモータ２０ｃをリンク取付け部品２３に固定したが、図５Ｂに示すように、リンク先端側に駆動部の固定部品２４に固定し、リンク１７を旋回させてもよい。
【００２０】
以上説明した第１の実施例によれば、リンク内部の駆動軸上、またはその駆動軸の延長線上であってリンクと同一の軸動作を行なう位置に位置姿勢検出器を配置することで、姿勢検出器による駆動部の大型化を防ぎ、マニピューレーの小型化を実現できる。
その結果、第1の実施例同様に複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入することができる
また、上記実施例では３自由度の動作駆動部について説明したが、１自由度あるいは２自由度の動作駆動部においても、それらの姿勢検出器の検出軸をリンクの駆動軸または駆駆動軸の延長線上と一致するように配置すれば、上記実施例と同様な効果を奏することができる。
【００２１】
次に、図６を用いて、制御装置１１内の機能構成を説明する。図２に示す駆動部１５a〜１５cの１軸ジャイロ２６a〜２６c及び２軸加速度センサ２７a〜２７cの出力信号は、駆動部角度算出手段２８において、角度データへ変換する。次に、位置姿勢算出手段２９において、駆動部角度算出手段２８で算出した各駆動部の角度データから、順運動学を解くことにより、マニピュレータ９の先端部の位置および姿勢を算出する。一方、操作員が操作したコントローラ１３の出力信号から、目標位置姿勢算出手段３０において、マニピュレータ９の先端部の目標位置・姿勢を算出する。そして、駆動量算出手段３１において、位置姿勢算出手段２９と目標位置姿勢算出手段３０で算出したデータを用いて、駆動部１５a〜１５cのモータ制御量を算出する。最後に、指令電圧算出手段３２において、モータ制御量を各モータへ供給する指令電圧へと変換し、駆動部１５a〜１５cの各モータへ供給する。なお、目視検査用カメラ１６の映像信号は、画像取得手段３３で電子データへ変換し、表示装置１２へ供給する。
【００２２】
図７を用いて、本実施例の処理の詳細を説明する。原子炉内検査を開始後、ステップ３４に進み、図１に示すマニピュレータ９の操作に入る。操作開始後、まず、ステップ３５において、コントローラ１３で入力された、マニピュレータ９の先端部の位置姿勢指令値を取り込む。
そして、ステップ３６の位置姿勢算出処理において、ステップ３７からステップ４０の処理を実行し、マニピュレータ９の手先の位置姿勢を算出する。ここで、ステップ３７からステップ４０の処理について詳述する。ステップ３７において、各駆動部の１軸ジャイロ２６a〜２６c、２軸加速度センサ２７a〜２７cの出力信号を取り込む。そして、ステップ３８の駆動部角度算出手段において、１軸ジャイロ２６a〜２６cの電圧信号を、センサ固有のスペックとして示されている一定値の角速度変換係数を乗じることで、角速度ωzへと変換し、２軸加速度センサ２７a〜２７cの電圧信号を、センサ固有のスペックとして示されている一定値の加速度変換係数を乗じることで、加速度ax、ayへと変換する。姿勢角
θx、θy、θzは、変換した角速度ωｚと加速度ax、ayを用いて、以下の式で表される。
【００２３】
【数１】
なお、Δtは、1軸ジャイロ２６a〜２６cのデータサンプリング時間である。
【００２４】
次に、ステップ３９の手先位置・姿勢算出処理において、一般的なロボットの動作解析で用いられ、駆動部角度から手先の位置・姿勢を算出する際に利用する順運動学を用いて、マニピュレータ９の先端部の位置・姿勢を算出する。最後に、ステップ４０において、駆動部１５a〜１５cの駆動部角度と手先位置姿勢データを保存し、ステップ３６の位置姿勢算出処理を終了する。
【００２５】
次に、ステップ４１の駆動量算出処理において、ステップ４２からステップ４６の処理を実行し、駆動部１５ａ〜１５ｃの駆動量を算出する。ここで、ステップ４２からステップ４６の処理について詳述する。ステップ４２において、コントローラ１３からの手先位置姿勢指令値、ステップ３６において算出した駆動部角度および手先位置姿勢を読込む。そして、ステップ４３の目標駆動部角度算出処理において、手先位置姿勢指令値を逆運動学を解くことにより、目標駆動部角度へと変換する。なお、逆運動学の詳細は省略する。次に、ステップ４４の制御量算出処理において、ステップ４３で算出した目標駆動部角度θref（θref_x, θref_y, θref_z）と、ステップ４２で読込んだ駆動部角度θcur（θx, θy, θz）を用いて、以下の式で制御量θcomを算出する。
【００２６】
【数２】
ここで、Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄは、それぞれ比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインであり、動作前に制御する軸ごとに予め設定する値である。
【００２７】
さらに、ステップ４５の指令電圧算出処理において、ステップ４４で算出した駆動部角度の制御量
θcom（θcom_x, θcom_y, θcom_z）へ変換係数を乗じて、駆動部１５ａ〜１５ｃの各モータの指令電圧Vcom（Vcom_x, Vcom_y, Vcom_z）へと変換する。最後に、ステップ４６で指令電圧を保存し、処理を終了する。
以上、ステップ３５からステップ４６の処理を、マニピュレータ９の操作中に繰り返し実行する。
【００２８】
図８を用いて、本実施例の操作画面イメージの詳細を説明する。画面上には、手先位置姿勢表示部４７と、マニピュレータ９の動作状態表示部４８がある。動作状態表示部４８の機能を説明する。検査個所に存在する構造物の設計データ４９を予め読込むことで、作業環境を把握することができる。また、駆動部１５ａ〜１５ｃの駆動部角度を取り込み、仮想マニピュレータ５０を実際のマニピュレータ９とリンクして動作をさせることができる。これにより、周囲の構造物との干渉等をチェックしながら操作を行うことができる。
【００２９】
以上説明した第１の実施例による原子炉内の検査処理によれば、姿勢検出器の検出軸をリンクの駆動軸または駆動軸の延長線上と一致するように配置することで、複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入し、内部の様子を検査できる。特に、設計データ等に基づく操作画面を参照することで、確実に複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入できる。
また、以上説明した第１の実施例による原子炉内の検査処理によれば、各駆動部の姿勢角を検出することで、マニピュレータの形状や先端部の位置および姿勢を把握することができる。
【００３０】
次に、本発明の好適な第２の実施例である、原子炉内検査装置について、図９と図１０を用いて説明する。本実施例は、第１の実施例と比較し、リンクに設ける姿勢検出器内蔵部の構成と制御装置内での駆動部角度算出処理の構成が異なるが、それ以外の構成は同一である。以下、異なる点のみ説明する。
【００３１】
図９を用いて、姿勢検出器内蔵部５１の詳細構成を説明する。姿勢検出器内蔵部５１は、リンク１７の３軸の姿勢を検出することができるセンサとして、３軸傾斜角を検出するための３軸傾斜計５２を内蔵しており、３軸傾斜計の検出軸がリンク１７の駆動軸１７cと一致するように設置する。なお、姿勢検出器内蔵部５１に内蔵する３軸傾斜計のセンサは、ジャイロ、加速度センサ、傾斜計等の角度を検出できるセンサを組み合わせて使用してもよい。
【００３２】
以上説明した第２の実施例によれば、第1の実施例同様にリンク内部の駆動軸上、またはリンクの駆動軸の延長線上であってリンクと同一の軸動作を行なう位置に位置姿勢検出器を配置することで、姿勢検出器による駆動部の大型化を防ぎ、マニピューレーの小型化を実現できる。その結果、第1の実施例同様に複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入することができる。
また、上記第２の実施例においても３自由度の動作駆動部について説明したが、第1の実施例同様に、１自由度あるいは２自由度の動作駆動部においても適用可能である
図１０を用いて、第２の実施例のマニピュレータの先端に取り付けられたカメラによる原子炉内の検査処理の詳細を説明する。原子炉内検査を開始後、ステップ５３に進み、図１に示すマニピュレータ９の操作に入る。
操作開始後、まず、ステップ５４において、操作員によるコントローラ１３を介して入力されたマニピュレータ９の先端部の位置姿勢指令値を取り込む。そして、ステップ５５の位置姿勢算出処理において、ステップ５６からステップ５９の処理を実行し、マニピュレータ９の手先の位置姿勢を算出する。ここで、ステップ５６からステップ５９の処理について詳述する。ステップ５６において、３軸傾斜計５２a〜５２cの出力信号を取り込む。そして、ステップ５７の駆動部角度算出手段において、３軸傾斜計５２a〜５２cの電圧信号を、センサ固有のスペックとして示されている一定値の傾斜角変換係数を乗じることで、姿勢角θx、θy、θzへと変換する。
【００３３】
次に、ステップ５８の手先位置・姿勢算出処理において、一般的なロボットの動作解析で用いられ、駆動部角度から手先の位置・姿勢を算出する際に利用する順運動学を用いて、マニピュレータ９の先端部の位置・姿勢を算出する。最後に、ステップ５９において、駆動部１５a〜１５cの駆動部角度と手先位置姿勢データを保存し、ステップ５５の位置姿勢算出処理を終了する。
【００３４】
次に、ステップ６０の駆動量算出処理において、ステップ６１からステップ６５の処理を実行し、駆動部１５a〜１５cの駆動量を算出する。ステップ６１からステップ６５の処理は、第１の実施例のステップ４２からステップ４６の処理と同様なので詳細は省略する。以上、ステップ５４からステップ６５の処理を、マニピュレータ９の操作中に繰り返し実行する。
【００３５】
以上説明した第２の実施例による原子炉内の検査処理によれば、姿勢検出器の検出軸をリンクの駆動軸またはその駆動軸の延長線上と一致するように配置することで、複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入し、内部の様子を検査できる。
さらに、以上説明した第２の実施例による原子炉内の検査処理によれば、第１の実施例同様に、各駆動部の姿勢角を検出することで、マニピュレータの形状や先端部の位置および姿勢を把握することができる。
【００３６】
また、上記説明した第１から第２の実施例に記載した構成は、炉内目視検査を対象としたものであるが、先端部に搭載する装置を変更することで、その他、炉内構造物に発生する欠陥の長さおよび深さを測定するための渦電流センサや超音波センサによる探傷検査装置、炉内構造物の研磨、切断、溶接等を行う作業装置にも適用可能である。
【００３７】
さらに、本発明は、原子炉内の補修・検査等に用いる装置のみでなく、水中および気中で使用する各種作業装置に広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１：原子炉 ２：シュラウド ３：上部格子板
４：炉心支持板 ５：シュラウドサポート ６：ＰＬＲ配管
７：オペレーションフロア ８：燃料交換装置
９：マニピュレータ(水中検査装置)
１０：ケーブル １１：制御装置 １２：表示装置
１３：コントローラ １４：検査員 １５ａ〜１５ｃ：駆動部
１６：目視検査用カメラ １７：リンク １８：固定部
１９：弾性カバー ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：モータ
２１：モータ２０ｂの固定部品 ２２：モータ２０ａの固定部品
２３：リンク取付け部品(モータ２０ａの固定部品)
２４：駆動部固定板 ２５：姿勢検出器内蔵部 ２６：１軸ジャイロ
２７：２軸加速度センサ ２８：姿勢検出器内蔵体 ４７：手先位置姿勢表示部
４８：動作状態表示部 ４９：構造物設計データ ５０：仮想マニピュレータ
５１：姿勢検出器内蔵部 ５２：３軸傾斜計。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータ及びマニピュレータの制御方法に係り、特に、複数の構造物が存在する狭隘部へ挿入できるマニピュレータ及びそのマニピュレータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動部の姿勢を検知する機構として、磁気変化を利用して、姿勢角を検出するものがある。これに関する公知例として、例えば、駆動部の回転体を磁化球とし、周囲に配置した複数のホール素子を用いて磁場変化を検出することで、駆動部の姿勢角を算出する機構が、特開２００３−７０２７２号公報「球面超音波モータ、及び、それに適した磁化球」で開示されている。また、発光部の光のパターンを受光部で検出し、回転体の回転角度を算出する機構が、特開２００７−１３２７０７号公報「球体の角度検出装置」で開示されている。さらに、回転体に接触させたローラの回転角を２つのエンコーダを用いて検出し、回転体の回転角度を算出する機構が、特開２００７−１３５２７０号公報「球面超音波モータ」に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７０２７２号公報
【特許文献２】特開２００７−１３２７０７号公報
【特許文献３】特開２００７−１３５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１から特許文献３で開示された従来技術では、駆動部を構成する部品に姿勢角を検知する機構が直接取り付けられている。そのため、駆動部が大型となり、複数の構造物が存在する狭隘部へマニピュレータを挿入する場合、周囲の構造物等と接触してしまうため、適用できない。
【０００５】
本発明の第1の目的は、上記の問題を解決し、小型な駆動部を有するマニピュレータを提供することである。
また、本発明の第２の目的は、複数の構造物が存在する狭隘部へマニピュレータを挿入にできるマニピュレータの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも一つの駆動部と、前記駆動部に接続する少なくとも一つのリンクとを備えるマニピュレータの前記駆動部の姿勢角を検出し、前記姿勢角から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出するマニピュレータまたはマニピュレータの制御方法において、前記姿勢角の検出は前記リンクの駆動軸またはその延長線が前記姿勢検出器の検出軸とが一致するように設けられた前記姿勢検出器によって行なうことを第1の特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、上記第1の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記姿勢検出器は、前記駆動部で駆動される前記リンク部に内蔵されていることを特徴とする第2の特徴とする。
さらに、本発明は、上記第1の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記駆動部は前記リンクの少なくとも1軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有することを第3の特徴のとする。
【０００８】
また、本発明は、上記第1の目的を達成するために、第３の特徴に加え、前記駆動部は前記リンクの３軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有し、前記３軸（自由度）の前記姿勢角を検出する前記姿勢検出器として３軸傾斜計、または１軸ジャイロセンサと２軸加速度センサを有することを第４の特徴とする。
さらに、本発明は、上記第２の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記姿勢検出器を内蔵する姿勢検出器内蔵部に設けられていることを第５の特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記算出結果から前記駆動部の制御量を算出し、前記マニピュレータの目標とする手先位置および姿勢の指令値を入力し、前記姿勢角から前記駆動部の角度を算出し、前記駆動部の角度から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出し、前記マニピュレータの手先の位置および姿勢と前記指令値とから前記駆動部の駆動量を算出することを第６の特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明は、上記第２の目的を達成するために、第６の特徴に加え、前記指令値の入力は構造物の設計データに基づいて構成された前記マニピュレータの操作画面イメージに基づいて行なわれることを第７の特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型な駆動部を有するマニピュレータを提供できる。
また、本発明によれば、複数の構造物が存在する狭隘部へマニピュレータを挿入にできるマニピュレータの制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例である原子炉内検査作業中における、目視検査装置の機器配置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)に搭載する駆動部の第1の実施形態の概略図である。
【図４】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)に搭載するリンクの姿勢検出器内蔵部の概略図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)に搭載する駆動部の第２の実施形態の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施例における、マニピュレータ(水中検査装置)に搭載する駆動部の第３の実施形態の概略図である。
【図６】本発明の第１の実施例における、制御装置内の機能ブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施例における、処理全体の流れ図である。
【図８】本発明の第１の実施例における、操作画面イメージを示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例における、水中検査装置(マニピュレータ）に搭載するリンクの姿勢検出器内蔵部の概略図である。
【図１０】本発明の第２の実施例における、処理全体の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
(実施例１)
本発明の好適な第１の実施例である、原子炉内目視検査装置について、図１から図７を用いて説明する。本実施例は、原子炉内の目視検査装置にマニピュレータを適用したものである。なお、本実施例では、適用対象を原子炉内の目視検査装置としているが、その他の部位や装置にも同様の装置構成で対応可能である。
【００１４】
図１を用いて、本実施例の検査実施形態を説明する。原子炉１内には、シュラウド２、上部格子板３、炉心支持板４、シュラウドサポート５等の構造物があり、ＰＬＲ配管６をはじめとする配管が接続されている。また、原子炉１の上部には、作業スペースであるオペレーションフロア７があり、同じく上方には燃料交換装置８がある。原子炉内の目視検査を行う場合、水中検査装置９を投入し、検査員１４は、燃料交換装置８上から表示装置１２で水中検査装置９に搭載したカメラ（図２の１６）で撮影した映像を確認しながら、コントローラ１３により操作を行う。ここで、表示装置１２およびコントローラ１３は、制御装置１１と接続され、マニピュレータである水中検査装置９(以下の説明ではマニピュレータという)は、ケーブル１０を介して、制御装置１１と接続されている。
【００１５】
図２を用いて、本実施例におけるマニピュレータ９の詳細構成を説明する。マニピュレータ９には、複数個のモータを内蔵した駆動部１５a〜１５cがあり、その先端部には目視検査用カメラ１６を搭載している。また、ケーブル１０と駆動部１５a間、駆動部１５aと駆動部１５b間、駆動部１５bと駆動部１５c間、駆動部１５cと目視検査用カメラ１６間は、軽量の円筒形剛体棒であるリンク１７で接続する。そして、目視検査用カメラ１６と駆動部１５a〜１５cの電源および制御信号は、ケーブル１０を介して制御装置１１から供給され、逆に映像信号および駆動部１５a〜１５cの状態信号は、制御装置１１へ伝送される。なお、マニピュレータ９全体は、図中に示すように外側を弾性カバー１９で覆い、水中での利用も可能としている。また、ケーブル１０側には固定部１８を設けており、構造物等に固定して検査作業を実施する。
【００１６】
図３を用いて、図２に示した駆動部１５a〜１５cの詳細構成を説明する。図３は、駆動部の三面図である。３つのモータ２０a、２０b、２０cにより、３自由度の動作が可能である。モータ２０a、２０b、２０c本体は、それぞれ固定部品２２、２１、リンク取付け部品２３に固定されており、モータ２０a、２０b、２０ｃの駆動軸は、それぞれ固定部品２１、リンク取付け部品２３、駆動部同士を接続するためのリンク１７に固定され、それぞれ固定されている部品を駆動する。その結果、リンク１７は前記３駆動軸によって３自由度の動作を行なう。また、リンク１７の内部には、各駆動部の姿勢角を検出するために用いる姿勢検出器内蔵部を設けている。なお、モータ２０aの固定部品２２は根元側のリンク１７に固定されており、駆動部１５a〜１５cの駆動部のベースとなる。
【００１７】
図４を用いて、図３に示した姿勢検出器内蔵部２５の詳細構成を説明する。姿勢検出器内蔵部２５の各姿勢検出器は、前述の３駆同軸によって３自由度の動作を行なうリンク１７の駆動軸１７cと一致する検出軸２５cを有する。
姿勢検出器内蔵部２５は、前述の３自由度の動作を検出する慣性センサとして、駆動軸１７Ｃ周りの旋回角を検出するための1軸ジャイロ２６と、駆動軸の２軸傾斜角を検出するための２軸加速度センサ２７を内蔵している。１軸ジャイロセンサ２６および２軸加速度センサ２７は、図４に示すように、リンク１７の駆動軸１７ｃとセンサの検出軸が一致するように配置する。この結果、リンク１７の３軸の姿勢を検出することができる。
【００１８】
本実施例によれば、リンク内部に姿勢検出器を配置することで、姿勢検出器による駆動部の大型化を防ぎ、マニピューレーの小型化を実現できる。
【００１９】
上記実施例では姿勢検出器をリンク１７の内部に設けたが、図５Ａに示すように、駆動部１５の内部にあって、リンク１７と同一動作する姿勢検出器内蔵体２８の駆動軸１７ｃの延長線上に姿勢検出器を設けても、リンクの３駆動軸の角度を検出できる。
また、姿勢検出器は図５Ｂに示すように、リンク１７内の駆動軸１７ｃ上であればどこでもよい。
さらに、上記実施形態では駆動軸１７ｃを旋回軸としてリンク１７を旋回させるモータ２０ｃをリンク取付け部品２３に固定したが、図５Ｂに示すように、リンク先端側に駆動部の固定部品２４に固定し、リンク１７を旋回させてもよい。
【００２０】
以上説明した第１の実施例によれば、リンク内部の駆動軸上、またはその駆動軸の延長線上であってリンクと同一の軸動作を行なう位置に位置姿勢検出器を配置することで、姿勢検出器による駆動部の大型化を防ぎ、マニピューレーの小型化を実現できる。
その結果、第1の実施例同様に複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入することができる
また、上記実施例では３自由度の動作駆動部について説明したが、１自由度あるいは２自由度の動作駆動部においても、それらの姿勢検出器の検出軸をリンクの駆動軸または駆駆動軸の延長線上と一致するように配置すれば、上記実施例と同様な効果を奏することができる。
【００２１】
次に、図６を用いて、制御装置１１内の機能構成を説明する。図２に示す駆動部１５a〜１５cの１軸ジャイロ２６a〜２６c及び２軸加速度センサ２７a〜２７cの出力信号は、駆動部角度算出手段２８において、角度データへ変換する。次に、位置姿勢算出手段２９において、駆動部角度算出手段２８で算出した各駆動部の角度データから、順運動学を解くことにより、マニピュレータ９の先端部の位置および姿勢を算出する。一方、操作員が操作したコントローラ１３の出力信号から、目標位置姿勢算出手段３０において、マニピュレータ９の先端部の目標位置・姿勢を算出する。そして、駆動量算出手段３１において、位置姿勢算出手段２９と目標位置姿勢算出手段３０で算出したデータを用いて、駆動部１５a〜１５cのモータ制御量を算出する。最後に、指令電圧算出手段３２において、モータ制御量を各モータへ供給する指令電圧へと変換し、駆動部１５a〜１５cの各モータへ供給する。なお、目視検査用カメラ１６の映像信号は、画像取得手段３３で電子データへ変換し、表示装置１２へ供給する。
【００２２】
図７を用いて、本実施例の処理の詳細を説明する。原子炉内検査を開始後、ステップ３４に進み、図１に示すマニピュレータ９の操作に入る。操作開始後、まず、ステップ３５において、コントローラ１３で入力された、マニピュレータ９の先端部の位置姿勢指令値を取り込む。
そして、ステップ３６の位置姿勢算出処理において、ステップ３７からステップ４０の処理を実行し、マニピュレータ９の手先の位置姿勢を算出する。ここで、ステップ３７からステップ４０の処理について詳述する。ステップ３７において、各駆動部の１軸ジャイロ２６a〜２６c、２軸加速度センサ２７a〜２７cの出力信号を取り込む。そして、ステップ３８の駆動部角度算出手段において、１軸ジャイロ２６a〜２６cの電圧信号を、センサ固有のスペックとして示されている一定値の角速度変換係数を乗じることで、角速度ωzへと変換し、２軸加速度センサ２７a〜２７cの電圧信号を、センサ固有のスペックとして示されている一定値の加速度変換係数を乗じることで、加速度ax、ayへと変換する。姿勢角
θx、θy、θzは、変換した角速度ωｚと加速度ax、ayを用いて、以下の式で表される。
【００２３】
【数１】
なお、Δtは、1軸ジャイロ２６a〜２６cのデータサンプリング時間である。
【００２４】
次に、ステップ３９の手先位置・姿勢算出処理において、一般的なロボットの動作解析で用いられ、駆動部角度から手先の位置・姿勢を算出する際に利用する順運動学を用いて、マニピュレータ９の先端部の位置・姿勢を算出する。最後に、ステップ４０において、駆動部１５a〜１５cの駆動部角度と手先位置姿勢データを保存し、ステップ３６の位置姿勢算出処理を終了する。
【００２５】
次に、ステップ４１の駆動量算出処理において、ステップ４２からステップ４６の処理を実行し、駆動部１５ａ〜１５ｃの駆動量を算出する。ここで、ステップ４２からステップ４６の処理について詳述する。ステップ４２において、コントローラ１３からの手先位置姿勢指令値、ステップ３６において算出した駆動部角度および手先位置姿勢を読込む。そして、ステップ４３の目標駆動部角度算出処理において、手先位置姿勢指令値を逆運動学を解くことにより、目標駆動部角度へと変換する。なお、逆運動学の詳細は省略する。次に、ステップ４４の制御量算出処理において、ステップ４３で算出した目標駆動部角度θref（θref_x, θref_y, θref_z）と、ステップ４２で読込んだ駆動部角度θcur（θx, θy, θz）を用いて、以下の式で制御量θcomを算出する。
【００２６】
【数２】
ここで、Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄは、それぞれ比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインであり、動作前に制御する軸ごとに予め設定する値である。
【００２７】
さらに、ステップ４５の指令電圧算出処理において、ステップ４４で算出した駆動部角度の制御量
θcom（θcom_x, θcom_y, θcom_z）へ変換係数を乗じて、駆動部１５ａ〜１５ｃの各モータの指令電圧Vcom（Vcom_x, Vcom_y, Vcom_z）へと変換する。最後に、ステップ４６で指令電圧を保存し、処理を終了する。
以上、ステップ３５からステップ４６の処理を、マニピュレータ９の操作中に繰り返し実行する。
【００２８】
図８を用いて、本実施例の操作画面イメージの詳細を説明する。画面上には、手先位置姿勢表示部４７と、マニピュレータ９の動作状態表示部４８がある。動作状態表示部４８の機能を説明する。検査個所に存在する構造物の設計データ４９を予め読込むことで、作業環境を把握することができる。また、駆動部１５ａ〜１５ｃの駆動部角度を取り込み、仮想マニピュレータ５０を実際のマニピュレータ９とリンクして動作をさせることができる。これにより、周囲の構造物との干渉等をチェックしながら操作を行うことができる。
【００２９】
以上説明した第１の実施例による原子炉内の検査処理によれば、姿勢検出器の検出軸をリンクの駆動軸または駆動軸の延長線上と一致するように配置することで、複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入し、内部の様子を検査できる。特に、設計データ等に基づく操作画面を参照することで、確実に複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入できる。
また、以上説明した第１の実施例による原子炉内の検査処理によれば、各駆動部の姿勢角を検出することで、マニピュレータの形状や先端部の位置および姿勢を把握することができる。
【００３０】
次に、本発明の好適な第２の実施例である、原子炉内検査装置について、図９と図１０を用いて説明する。本実施例は、第１の実施例と比較し、リンクに設ける姿勢検出器内蔵部の構成と制御装置内での駆動部角度算出処理の構成が異なるが、それ以外の構成は同一である。以下、異なる点のみ説明する。
【００３１】
図９を用いて、姿勢検出器内蔵部５１の詳細構成を説明する。姿勢検出器内蔵部５１は、リンク１７の３軸の姿勢を検出することができるセンサとして、３軸傾斜角を検出するための３軸傾斜計５２を内蔵しており、３軸傾斜計の検出軸がリンク１７の駆動軸１７cと一致するように設置する。なお、姿勢検出器内蔵部５１に内蔵する３軸傾斜計のセンサは、ジャイロ、加速度センサ、傾斜計等の角度を検出できるセンサを組み合わせて使用してもよい。
【００３２】
以上説明した第２の実施例によれば、第1の実施例同様にリンク内部の駆動軸上、またはリンクの駆動軸の延長線上であってリンクと同一の軸動作を行なう位置に位置姿勢検出器を配置することで、姿勢検出器による駆動部の大型化を防ぎ、マニピューレーの小型化を実現できる。その結果、第1の実施例同様に複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入することができる。
また、上記第２の実施例においても３自由度の動作駆動部について説明したが、第1の実施例同様に、１自由度あるいは２自由度の動作駆動部においても適用可能である
図１０を用いて、第２の実施例のマニピュレータの先端に取り付けられたカメラによる原子炉内の検査処理の詳細を説明する。原子炉内検査を開始後、ステップ５３に進み、図１に示すマニピュレータ９の操作に入る。
操作開始後、まず、ステップ５４において、操作員によるコントローラ１３を介して入力されたマニピュレータ９の先端部の位置姿勢指令値を取り込む。そして、ステップ５５の位置姿勢算出処理において、ステップ５６からステップ５９の処理を実行し、マニピュレータ９の手先の位置姿勢を算出する。ここで、ステップ５６からステップ５９の処理について詳述する。ステップ５６において、３軸傾斜計５２a〜５２cの出力信号を取り込む。そして、ステップ５７の駆動部角度算出手段において、３軸傾斜計５２a〜５２cの電圧信号を、センサ固有のスペックとして示されている一定値の傾斜角変換係数を乗じることで、姿勢角θx、θy、θzへと変換する。
【００３３】
次に、ステップ５８の手先位置・姿勢算出処理において、一般的なロボットの動作解析で用いられ、駆動部角度から手先の位置・姿勢を算出する際に利用する順運動学を用いて、マニピュレータ９の先端部の位置・姿勢を算出する。最後に、ステップ５９において、駆動部１５a〜１５cの駆動部角度と手先位置姿勢データを保存し、ステップ５５の位置姿勢算出処理を終了する。
【００３４】
次に、ステップ６０の駆動量算出処理において、ステップ６１からステップ６５の処理を実行し、駆動部１５a〜１５cの駆動量を算出する。ステップ６１からステップ６５の処理は、第１の実施例のステップ４２からステップ４６の処理と同様なので詳細は省略する。以上、ステップ５４からステップ６５の処理を、マニピュレータ９の操作中に繰り返し実行する。
【００３５】
以上説明した第２の実施例による原子炉内の検査処理によれば、姿勢検出器の検出軸をリンクの駆動軸またはその駆動軸の延長線上と一致するように配置することで、複数の構造物が存在する狭隘な領域へ挿入し、内部の様子を検査できる。
さらに、以上説明した第２の実施例による原子炉内の検査処理によれば、第１の実施例同様に、各駆動部の姿勢角を検出することで、マニピュレータの形状や先端部の位置および姿勢を把握することができる。
【００３６】
また、上記説明した第１から第２の実施例に記載した構成は、炉内目視検査を対象としたものであるが、先端部に搭載する装置を変更することで、その他、炉内構造物に発生する欠陥の長さおよび深さを測定するための渦電流センサや超音波センサによる探傷検査装置、炉内構造物の研磨、切断、溶接等を行う作業装置にも適用可能である。
【００３７】
さらに、本発明は、原子炉内の補修・検査等に用いる装置のみでなく、水中および気中で使用する各種作業装置に広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１：原子炉 ２：シュラウド ３：上部格子板
４：炉心支持板 ５：シュラウドサポート ６：ＰＬＲ配管
７：オペレーションフロア ８：燃料交換装置
９：マニピュレータ(水中検査装置)
１０：ケーブル １１：制御装置 １２：表示装置
１３：コントローラ １４：検査員 １５ａ〜１５ｃ：駆動部
１６：目視検査用カメラ １７：リンク １８：固定部
１９：弾性カバー ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：モータ
２１：モータ２０ｂの固定部品 ２２：モータ２０ａの固定部品
２３：リンク取付け部品(モータ２０ａの固定部品)
２４：駆動部固定板 ２５：姿勢検出器内蔵部 ２６：１軸ジャイロ
２７：２軸加速度センサ ２８：姿勢検出器内蔵体 ４７：手先位置姿勢表示部
４８：動作状態表示部 ４９：構造物設計データ ５０：仮想マニピュレータ
５１：姿勢検出器内蔵部 ５２：３軸傾斜計。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの駆動部と、前記駆動部に接続する少なくとも一つのリンクと、前記駆動部の姿勢角を検出する姿勢検出器と、前記姿勢角からマニピュレータの手先の位置および姿勢を算出する手先位置姿勢算出手段とを備えた制御装置とを有するマニピュレータにおいて、
前記リンクの駆動軸またはその延長線と前記姿勢検出器の検出軸が一致するように前記姿勢検出器を設けることを特徴とするマニピュレータ。
【請求項２】
前記姿勢検出器は、前記駆動部で駆動される前記リンク部に内蔵されていることを特徴とする請求項1に記載のマニピュレータ。
【請求項３】
前記駆動部は前記リンクの少なくとも1軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有することを特徴のとする請求項１に記載のマニピュレータ。
【請求項４】
前記駆動部は前記リンクの３軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有し、前記３軸（自由度）の前記姿勢角を検出する前記姿勢検出器として３軸傾斜計を有することを特徴とする請求項３に記載のマニピュレータ。
【請求項５】
前記駆動部は前記リンクの３軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有し、前記３軸（自由度）の前記姿勢角を検出する前記姿勢検出器として１軸ジャイロセンサと２軸加速度センサを有することを特徴とする請求項３に記載のマニピュレータ。
【請求項６】
前記姿勢検出器は、前記姿勢検出器を内蔵する姿勢検出器内蔵部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ。
【請求項７】
前記制御装置は前記位置及び姿勢の算出結果から前記駆動部の制御量を算出する制御量算出手段を有することを特徴とする請求項1乃至６のいずれかに記載のマニピュレータ。
【請求項８】
前記制御装置は、前記マニピュレータの目標とする手先位置および姿勢の指令値を入力する指令値入力手段と、前記姿勢角から前記駆動部の角度を算出する駆動部角度算出手段と、算出した前記駆動部角度から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出する前記手先位置姿勢算出手段と、前記手先位置姿勢算出手段の結果と前記指令値から、前記駆動部の制御量を算出する前記制御量算出手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載のマニピュレータ。
【請求項９】
少なくとも一つの駆動部と、前記駆動部に接続する少なくとも一つのリンクとを備えるマニピュレータの前記駆動部の姿勢角を検出し、前記姿勢角から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出するマニピュレータの制御方法において、
前記姿勢角の検出は前記リンクの駆動軸またはその延長線が前記姿勢検出器の検出軸とが一致するように設けられた前記姿勢検出器によって行ない、前記算出結果から前記駆動部の制御量を算出することを特徴とするマニピュレータの制御方法。
【請求項１０】
前記マニピュレータの目標とする手先位置および姿勢の指令値を入力し、前記姿勢角から前記駆動部の角度を算出し、前記駆動部の角度から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出し、前記マニピュレータの手先の位置および姿勢と前記指令値とから前記駆動部の駆動量を算出することを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータの制御方法。
【請求項１１】
前記指令値の入力は構造物の設計データに基づいて構成された前記マニピュレータの操作画面イメージに基づいて行なわれることを特徴とする請求項１０に記載のマニピュレータの制御方法。
【請求項１】
少なくとも一つの駆動部と、前記駆動部に接続する少なくとも一つのリンクと、前記駆動部の姿勢角を検出する姿勢検出器と、前記姿勢角からマニピュレータの手先の位置および姿勢を算出する手先位置姿勢算出手段とを備えた制御装置とを有するマニピュレータにおいて、
前記リンクの駆動軸またはその延長線と前記姿勢検出器の検出軸が一致するように前記姿勢検出器を設けることを特徴とするマニピュレータ。
【請求項２】
前記姿勢検出器は、前記駆動部で駆動される前記リンク部に内蔵されていることを特徴とする請求項1に記載のマニピュレータ。
【請求項３】
前記駆動部は前記リンクの少なくとも1軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有することを特徴のとする請求項１に記載のマニピュレータ。
【請求項４】
前記駆動部は前記リンクの３軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有し、前記３軸（自由度）の前記姿勢角を検出する前記姿勢検出器として３軸傾斜計を有することを特徴とする請求項３に記載のマニピュレータ。
【請求項５】
前記駆動部は前記リンクの３軸（自由度）の動作を駆動する駆動源を有し、前記３軸（自由度）の前記姿勢角を検出する前記姿勢検出器として１軸ジャイロセンサと２軸加速度センサを有することを特徴とする請求項３に記載のマニピュレータ。
【請求項６】
前記姿勢検出器は、前記姿勢検出器を内蔵する姿勢検出器内蔵部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ。
【請求項７】
前記制御装置は前記位置及び姿勢の算出結果から前記駆動部の制御量を算出する制御量算出手段を有することを特徴とする請求項1乃至６のいずれかに記載のマニピュレータ。
【請求項８】
前記制御装置は、前記マニピュレータの目標とする手先位置および姿勢の指令値を入力する指令値入力手段と、前記姿勢角から前記駆動部の角度を算出する駆動部角度算出手段と、算出した前記駆動部角度から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出する前記手先位置姿勢算出手段と、前記手先位置姿勢算出手段の結果と前記指令値から、前記駆動部の制御量を算出する前記制御量算出手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載のマニピュレータ。
【請求項９】
少なくとも一つの駆動部と、前記駆動部に接続する少なくとも一つのリンクとを備えるマニピュレータの前記駆動部の姿勢角を検出し、前記姿勢角から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出するマニピュレータの制御方法において、
前記姿勢角の検出は前記リンクの駆動軸またはその延長線が前記姿勢検出器の検出軸とが一致するように設けられた前記姿勢検出器によって行ない、前記算出結果から前記駆動部の制御量を算出することを特徴とするマニピュレータの制御方法。
【請求項１０】
前記マニピュレータの目標とする手先位置および姿勢の指令値を入力し、前記姿勢角から前記駆動部の角度を算出し、前記駆動部の角度から前記マニピュレータの手先の位置および姿勢を算出し、前記マニピュレータの手先の位置および姿勢と前記指令値とから前記駆動部の駆動量を算出することを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータの制御方法。
【請求項１１】
前記指令値の入力は構造物の設計データに基づいて構成された前記マニピュレータの操作画面イメージに基づいて行なわれることを特徴とする請求項１０に記載のマニピュレータの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−６０９８（Ｐ２０１２−６０９８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４２５２３（Ｐ２０１０−１４２５２３）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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