JPH01310877A - ２本指ハンドのバイラテラル制御方式 - Google Patents
２本指ハンドのバイラテラル制御方式Info
- Publication number
- JPH01310877A JPH01310877A JP13834288A JP13834288A JPH01310877A JP H01310877 A JPH01310877 A JP H01310877A JP 13834288 A JP13834288 A JP 13834288A JP 13834288 A JP13834288 A JP 13834288A JP H01310877 A JPH01310877 A JP H01310877A
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- JP
- Japan
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- hand
- slave
- arm
- master
- force
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- Pending
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
概要
スレーブ・マニピュレータを遠隔操作するときに必要と
なる２本指ハンドの力帰還型バイラテラル制御方式に関
し、 マスタ・アームの操作性を阻害することのない２本指ハ
ンドのバイラテラル制御方式を提供することを目的とし
、 多関節アームと２本指ハンドから成るスレーブ・マニピ
ュレータの遠隔操作方式において、マスタ・マニピュレ
ータを構成する多関節マスタ・アームとは別にマスタ・
マニピュレータ側に把手とモータとエンコーダから構成
されるスレーブ・ハンド制御手段を設け、スレーブ・ハ
ンドに力センサを取り付け、前記スレーブ・ハンド制御
手段を操作することにより、前記力センサによりスレー
ブ・ハンドの把持力をフィードバックしながらスレーブ
・ハンドを力帰還型バイラテラル制御するように構成す
る。
なる２本指ハンドの力帰還型バイラテラル制御方式に関
し、 マスタ・アームの操作性を阻害することのない２本指ハ
ンドのバイラテラル制御方式を提供することを目的とし
、 多関節アームと２本指ハンドから成るスレーブ・マニピ
ュレータの遠隔操作方式において、マスタ・マニピュレ
ータを構成する多関節マスタ・アームとは別にマスタ・
マニピュレータ側に把手とモータとエンコーダから構成
されるスレーブ・ハンド制御手段を設け、スレーブ・ハ
ンドに力センサを取り付け、前記スレーブ・ハンド制御
手段を操作することにより、前記力センサによりスレー
ブ・ハンドの把持力をフィードバックしながらスレーブ
・ハンドを力帰還型バイラテラル制御するように構成す
る。
産業上の利用分野
本発明はスレーブ・マニピュレータを遠隔操作するとき
に必要となる２水舟ハンドの力帰還型バイラテラル制御
方式に関する。
に必要となる２水舟ハンドの力帰還型バイラテラル制御
方式に関する。
原子炉内や海中・海底等人間が直接作業を行うには様々
な制約が伴う場において、ロボットに作業を代替させる
ことが従来より考えられ実施されている。更に近年では
、宇宙空間において微小重力や真空等の環境を利用した
理工学実験を行うことが検討されており、宇宙空間での
作業も安全性や作業効率、エネルギー・リソースの問題
からロボットによる作業実施が望まれている。このよう
に人間の作業の代替や活動能力を拡大させるために、ロ
ボットを使用する場合において、マスタ・マニピュレー
タを用いてスレーブ・マニピュレータを遠隔操作する要
求は強いものがあり、今後ますます強まっていく状況に
ある。
な制約が伴う場において、ロボットに作業を代替させる
ことが従来より考えられ実施されている。更に近年では
、宇宙空間において微小重力や真空等の環境を利用した
理工学実験を行うことが検討されており、宇宙空間での
作業も安全性や作業効率、エネルギー・リソースの問題
からロボットによる作業実施が望まれている。このよう
に人間の作業の代替や活動能力を拡大させるために、ロ
ボットを使用する場合において、マスタ・マニピュレー
タを用いてスレーブ・マニピュレータを遠隔操作する要
求は強いものがあり、今後ますます強まっていく状況に
ある。
また、現在の産業用ロボットにおいて主流となっている
ティーチング・プレイバック方式においても、ロボット
・マニピュレータの動作を人間が作業空間上で直感的に
教示できることが望ましく、その場合もマスタ・マニピ
ュレータはティーチング・ボックスに代わる手段と考え
られる。そこで、マスタ・マニピュレータを用いてスレ
ーブ・マニピュレータを遠隔操作する場合、アーム部の
バイラテラル制御のみでなくハンド部の有効なバイラテ
ラル制御を達成することも要望されている。
ティーチング・プレイバック方式においても、ロボット
・マニピュレータの動作を人間が作業空間上で直感的に
教示できることが望ましく、その場合もマスタ・マニピ
ュレータはティーチング・ボックスに代わる手段と考え
られる。そこで、マスタ・マニピュレータを用いてスレ
ーブ・マニピュレータを遠隔操作する場合、アーム部の
バイラテラル制御のみでなくハンド部の有効なバイラテ
ラル制御を達成することも要望されている。
従来の技術
従来、ハンドの力帰還型バイラテラル制御系を構成する
場合、スレーブ・ハンドと似た形状のマスク・ハンドを
マスタ・アームに取り付け、マスク・ハンドの指を触っ
てスレーブ・ハンドを操作する方式が取られていた。第
７図は従来のマスタ・マニピュレータの外観斜視図ごあ
り、第８図は従来のスレーブ・マニピュレータの外観斜
視図でアル。マスタφマニピュレータとスレーブ・マニ
ピュレータは同様な構成を取っており、各関節に角度セ
ンサを内蔵する多関節アーム１０と、多関節アーム１０
の先端に取り付けたハンド１１と、ハンド１１と多関節
アーム１０との間に設けられた３方向の力と各方向の軸
回りモーメントを検出する力センサ１２とから構成され
る。ハンド１１はハンド本体１１ａと２水舟１１ｂとか
ら構成され、２水舟１１ｂの歪みを検出する図示しない
力センサが取り付けられている。
場合、スレーブ・ハンドと似た形状のマスク・ハンドを
マスタ・アームに取り付け、マスク・ハンドの指を触っ
てスレーブ・ハンドを操作する方式が取られていた。第
７図は従来のマスタ・マニピュレータの外観斜視図ごあ
り、第８図は従来のスレーブ・マニピュレータの外観斜
視図でアル。マスタφマニピュレータとスレーブ・マニ
ピュレータは同様な構成を取っており、各関節に角度セ
ンサを内蔵する多関節アーム１０と、多関節アーム１０
の先端に取り付けたハンド１１と、ハンド１１と多関節
アーム１０との間に設けられた３方向の力と各方向の軸
回りモーメントを検出する力センサ１２とから構成され
る。ハンド１１はハンド本体１１ａと２水舟１１ｂとか
ら構成され、２水舟１１ｂの歪みを検出する図示しない
力センサが取り付けられている。
マスク・ハンド１１に力を加えると、２本の指１１ｂが
開閉し、これを力センサが検知して操作力に応じてスレ
ーブ・ハンド１１のｍ１ｌｂをＭ閉するようになってい
る。一方、アーム部の制御は、操作者がマスタ・マニピ
ュレータのハンド本体１１ａを持ってそこに力・モーメ
ントを加えることで移動させ、この移動を力センサが検
知してスレーブ・マニピュレータのアームをバイラテラ
ル制御するようになっている。
開閉し、これを力センサが検知して操作力に応じてスレ
ーブ・ハンド１１のｍ１ｌｂをＭ閉するようになってい
る。一方、アーム部の制御は、操作者がマスタ・マニピ
ュレータのハンド本体１１ａを持ってそこに力・モーメ
ントを加えることで移動させ、この移動を力センサが検
知してスレーブ・マニピュレータのアームをバイラテラ
ル制御するようになっている。
また、制御系を簡単にするためにスレーブ・マニピュレ
ータの力帰還型バイラテラル制御はアーム部に限定し、
スレーブ・ハンドはコマンド信号により制御する方式も
提案されている。
ータの力帰還型バイラテラル制御はアーム部に限定し、
スレーブ・ハンドはコマンド信号により制御する方式も
提案されている。
−５＝
発明が解決しようとする課題
マスタ・アームを操作するための把手等を取りつける位
置はハンドの取り付は位置であることが望ましい場合が
多く、従来構成のようにマスク・ハンドがマスタ・アー
ムに取り付けられている場合には、ハンドの指部分に触
れることな（ハンド本体部分を操作しなければならず、
ハンドの存在がアームの操作の邪魔になるという問題が
あった。
置はハンドの取り付は位置であることが望ましい場合が
多く、従来構成のようにマスク・ハンドがマスタ・アー
ムに取り付けられている場合には、ハンドの指部分に触
れることな（ハンド本体部分を操作しなければならず、
ハンドの存在がアームの操作の邪魔になるという問題が
あった。
これは、マスタ・マニピュレータの操作性、ひいてはス
レーブ・マニピュレータの操作性の低下を招くことにな
る。
レーブ・マニピュレータの操作性の低下を招くことにな
る。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、マスタ・アームの操作性を阻害
することのない２水舟ハンドのバイラテラル制御方式を
提供することである。
の目的とするところは、マスタ・アームの操作性を阻害
することのない２水舟ハンドのバイラテラル制御方式を
提供することである。
課題を解決するための手段
第１図に本発明の原理ブロック図を示す。
多関節アームから構成されるマスタ・アーム１と同じく
多関節アームから構成されるスレーブ・アーム２とはバ
イラテラル制御系３によりバイラテラル制御される。ス
レーブ・アーム２の先端に力センサ５を内蔵する２水舟
スレーブ・ハンド４を取り付ける。更に、多関節マスタ
・アーム１とは別にマスタ・マニピュレータ側に把手と
モータとエンコーダから構成されるスレーブ・ハンド制
御手段６を設け、スレーブ・ハンド制御手段６を操作す
ることによりマスク側のハンド処理系７及びスレーブ側
のハンド処理系８を介してスレーブ・ハンド４を力帰還
型バイラテラル制御する。
多関節アームから構成されるスレーブ・アーム２とはバ
イラテラル制御系３によりバイラテラル制御される。ス
レーブ・アーム２の先端に力センサ５を内蔵する２水舟
スレーブ・ハンド４を取り付ける。更に、多関節マスタ
・アーム１とは別にマスタ・マニピュレータ側に把手と
モータとエンコーダから構成されるスレーブ・ハンド制
御手段６を設け、スレーブ・ハンド制御手段６を操作す
ることによりマスク側のハンド処理系７及びスレーブ側
のハンド処理系８を介してスレーブ・ハンド４を力帰還
型バイラテラル制御する。
作 用
マスタ・アームの先端にハンドがなくなったため、マス
タ・アームの操作がしめすくなると共に、マスタ・アー
ムの操作をスレーブ・アームのｉ作だけに専念できる。
タ・アームの操作がしめすくなると共に、マスタ・アー
ムの操作をスレーブ・アームのｉ作だけに専念できる。
また、マスタ・アームを操作するための把手を操作しや
すい位置に取り付けることができ、スレーブ・マニピュ
レータの操作性の向上を図ることができる。
すい位置に取り付けることができ、スレーブ・マニピュ
レータの操作性の向上を図ることができる。
実 施 例
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第２図に本発明実施例のシステム構成図を、第３図及び
第５図に本発明実施例のマスク・スレーブ・マニピュレ
ータの外観斜視図をそれぞれ示す。
第５図に本発明実施例のマスク・スレーブ・マニピュレ
ータの外観斜視図をそれぞれ示す。
マスタ・マニピュレータは第３図に示すように各関節に
角度センサの取り付けられた多関節アーム２０と、多関
節アームの先端に取り付けられた力センサ２２と、マス
タ・アーム２０を動かす方向に力・モーメントを加える
ための把手２３とから構成されている。一方、スレーブ
・マニピュレータは第５図に示すように、各関節に角度
センサの取り付けられた多関節アーム２４と、アーム先
端に取り付けられた６自由度の力センサ２６と、２水損
ハンド２８とから構成されている。
角度センサの取り付けられた多関節アーム２０と、多関
節アームの先端に取り付けられた力センサ２２と、マス
タ・アーム２０を動かす方向に力・モーメントを加える
ための把手２３とから構成されている。一方、スレーブ
・マニピュレータは第５図に示すように、各関節に角度
センサの取り付けられた多関節アーム２４と、アーム先
端に取り付けられた６自由度の力センサ２６と、２水損
ハンド２８とから構成されている。
スレーブ・ハンド２８は第６図の拡大図に示すように、
ハンドの指の一方２８ａに切り欠き４５が形成されてお
り、この切り欠き４５によって表面が伸び縮みしやすい
箇所に歪ゲージ４６が４枚貼り付けられている。この４
枚の歪ゲージ４６でホイートストンブリッジ回路を組む
ことにより力センサ３２を構成し、指の内側に加わる力
を検出でき、この値をマスク側へフィードバックするよ
うにしている。スレーブ・ハンド２８にはハンドを駆動
するためのモータ４８と、ハンドの開閉量を検知するた
めの例えば光学式ロータリーエンコーダ等のエンコーダ
５０が取り付けられている。
ハンドの指の一方２８ａに切り欠き４５が形成されてお
り、この切り欠き４５によって表面が伸び縮みしやすい
箇所に歪ゲージ４６が４枚貼り付けられている。この４
枚の歪ゲージ４６でホイートストンブリッジ回路を組む
ことにより力センサ３２を構成し、指の内側に加わる力
を検出でき、この値をマスク側へフィードバックするよ
うにしている。スレーブ・ハンド２８にはハンドを駆動
するためのモータ４８と、ハンドの開閉量を検知するた
めの例えば光学式ロータリーエンコーダ等のエンコーダ
５０が取り付けられている。
第４図はマスク・ハンド３０の外観斜視図を示しており
、把手３０ａとモーフ３０ｂ、光学式ロータリーエンコ
ーダ等のエンコーダ３０ｃから構成され、マスタ・アー
ム２０とは別の箇所に操作しやすい場所に設置される。
、把手３０ａとモーフ３０ｂ、光学式ロータリーエンコ
ーダ等のエンコーダ３０ｃから構成され、マスタ・アー
ム２０とは別の箇所に操作しやすい場所に設置される。
然して、把手２３を掴んでマスタ・アーム２０を動かす
とその操作力が力センサ２２により検出され、この検出
された操作力がマスク側の力センサ処理系３６で処理さ
れる。一方、スレーブ・アーム２４の反力は力センサ２
６により検出され、この検出された反力がスレーブ側の
力センサ処理系４０で処理されマスク側にフィードバッ
クされる。マスク側では自身の操作力とスレーブ側から
送られてきた反力とを足し合わせてアーム制御系３４で
移動方向を算出し、先端の位置・姿勢を制御する。同時
に、自身の位置・姿勢情報をスレーブ・７− Ａ ２４
側へ送る。スレーブ・アーム２４は力センサ２６が検
出した反力（力・モーメント情報）をマスタ・アーム２
０ヘフイードバツクしながら、マスクから送られてくる
位置・姿勢情報に基づき動作する。
とその操作力が力センサ２２により検出され、この検出
された操作力がマスク側の力センサ処理系３６で処理さ
れる。一方、スレーブ・アーム２４の反力は力センサ２
６により検出され、この検出された反力がスレーブ側の
力センサ処理系４０で処理されマスク側にフィードバッ
クされる。マスク側では自身の操作力とスレーブ側から
送られてきた反力とを足し合わせてアーム制御系３４で
移動方向を算出し、先端の位置・姿勢を制御する。同時
に、自身の位置・姿勢情報をスレーブ・７− Ａ ２４
側へ送る。スレーブ・アーム２４は力センサ２６が検
出した反力（力・モーメント情報）をマスタ・アーム２
０ヘフイードバツクしながら、マスクから送られてくる
位置・姿勢情報に基づき動作する。
一方、第４図に示すようなマスク・ハンド３０がマスタ
・アーム２０とは別の位置に設けられており、ある対象
物を掴む場合、操作者が把手３０ａを回転させるとこの
回転力がエンコーダ３０ｃにより検出され、ハンド処理
系４２を介して指の移動量がスレーブ側のハンド処理系
４４に送られ、スレーブ・ハンド２８のモータ４８を駆
動し指２３ａ、２８ｂを閉じさせる。歪ゲージの貼られ
ている指２８ａが対象物に触れたとき、把持力がハンド
処理系４４を介してマスク側にフィードバックされるの
で、その値の大きさに応じてマスク・ハンド３０のモー
タ３０ｂを制御し、把手３０ａの回転力を制御する。
・アーム２０とは別の位置に設けられており、ある対象
物を掴む場合、操作者が把手３０ａを回転させるとこの
回転力がエンコーダ３０ｃにより検出され、ハンド処理
系４２を介して指の移動量がスレーブ側のハンド処理系
４４に送られ、スレーブ・ハンド２８のモータ４８を駆
動し指２３ａ、２８ｂを閉じさせる。歪ゲージの貼られ
ている指２８ａが対象物に触れたとき、把持力がハンド
処理系４４を介してマスク側にフィードバックされるの
で、その値の大きさに応じてマスク・ハンド３０のモー
タ３０ｂを制御し、把手３０ａの回転力を制御する。
発明の効果
本発明は以上詳述したように構成したので、簡単な構成
のマスク・ハンドにより２水舟スレーブ・ハンドの力帰
還型バイラテラル制御を実現できる。また、マスタ・ア
ームとマスク・ハンドラ分離することにより、マスク・
ハンドの存在に邪魔されずにアームの操作に専念できた
り、マスタ・アームを操作するための把手を操作しやす
い位置に取り付けることができるた必、マスク・スレー
ブ・マニピュレータシステムにおける操作性の向上を図
ることができる。
のマスク・ハンドにより２水舟スレーブ・ハンドの力帰
還型バイラテラル制御を実現できる。また、マスタ・ア
ームとマスク・ハンドラ分離することにより、マスク・
ハンドの存在に邪魔されずにアームの操作に専念できた
り、マスタ・アームを操作するための把手を操作しやす
い位置に取り付けることができるた必、マスク・スレー
ブ・マニピュレータシステムにおける操作性の向上を図
ることができる。
第１図は本発明の原理ブロック図、
第２図は本発明実施例のシステム構成図、−第３図は本
発明実施例のマスタ・マニピュレータの外観斜視図、 第４図は本発明実施例のマスク・ハンドの外観斜視図、 第５図は本発明実施例のスレーブ・マニピュレータの外
観斜視図、 第６図は本発明実施例のスレーブ・ハンドの拡大図、 第７図は従来のマスタ・マニピュレータの外観斜視図、 第８図は従来のスレーブ・マニピュレータの外観斜視図
である。 ■、２０・・・マスタ・アーム、 ２．２４・・・スレーブ・アーム、 ４．２８・・・スレーブ・ハンド、 ５．２２，２６．３２・・・力センサ、６・・・スレー
ブ・ハンド制御手段、 ３０・・・マスク・ハンド。
発明実施例のマスタ・マニピュレータの外観斜視図、 第４図は本発明実施例のマスク・ハンドの外観斜視図、 第５図は本発明実施例のスレーブ・マニピュレータの外
観斜視図、 第６図は本発明実施例のスレーブ・ハンドの拡大図、 第７図は従来のマスタ・マニピュレータの外観斜視図、 第８図は従来のスレーブ・マニピュレータの外観斜視図
である。 ■、２０・・・マスタ・アーム、 ２．２４・・・スレーブ・アーム、 ４．２８・・・スレーブ・ハンド、 ５．２２，２６．３２・・・力センサ、６・・・スレー
ブ・ハンド制御手段、 ３０・・・マスク・ハンド。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 多関節アームと２本指ハンドから成るスレーブ・マニピ
ュレータの遠隔操作方式において、マスタ・マニピュレ
ータを構成する多関節マスタ・アーム（１）とは別にマ
スタ・マニピュレータ側に把手とモータとエンコーダか
ら構成されるスレーブ・ハンド制御手段（６）を設け、 スレーブ・ハンド（４）に力センサ（５）を取り付け、
前記スレーブ・ハンド制御手段（６）を操作することに
より、前記力センサ（５）によりスレーブ・ハンド（４
）の把持力をフィードバックしながらスレーブ・ハンド
を力帰還型バイラテラル制御することを特徴とする２本
指ハンドのバイラテラル制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13834288A JPH01310877A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | ２本指ハンドのバイラテラル制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13834288A JPH01310877A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | ２本指ハンドのバイラテラル制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01310877A true JPH01310877A (ja) | 1989-12-14 |
Family
ID=15219677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13834288A Pending JPH01310877A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | ２本指ハンドのバイラテラル制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01310877A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010162650A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Nsk Ltd | グリッパシステム及びグリッパ、並びにマニピュレーションシステム |
| CN110883773A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-03-17 | 清华大学 | 一种用于二指机械手抓取操作的自适应控制方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633291A (en) * | 1979-08-21 | 1981-04-03 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Masterrslave type servoomanipulator |
-
1988
- 1988-06-07 JP JP13834288A patent/JPH01310877A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633291A (en) * | 1979-08-21 | 1981-04-03 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Masterrslave type servoomanipulator |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010162650A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Nsk Ltd | グリッパシステム及びグリッパ、並びにマニピュレーションシステム |
| CN110883773A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-03-17 | 清华大学 | 一种用于二指机械手抓取操作的自适应控制方法 |
| CN110883773B (zh) * | 2019-11-20 | 2020-10-27 | 清华大学 | 一种用于二指机械手抓取操作的自适应控制方法 |
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