JPH03184779A - Heterogeneous structure master-slave manipulator - Google Patents
Heterogeneous structure master-slave manipulatorInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、異構造マスタ・スレーブマニピュレータに関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a master-slave manipulator with a different structure.
(従来の技術)
異構造マスタ・スレーブマニピュレータでは、マスタア
ームとスレーブアームの軸構造や軸数の構成が異なるた
め、手先や指先など、あらかじめ設定した対応点(対応
部位)の位置、力を各アームの関節角情報などを利用し
て計算機により算出し、この位置、力信号によりパイラ
テラル制御を行っている。(Conventional technology) In master/slave manipulators with different structures, the master arm and slave arm have different axis structures and number of axes. This is calculated by a computer using information such as the joint angle of the arm, and bilateral control is performed using this position and force signal.
力帰還型パイラテラル制御の場合を例にとれば、マスタ
アームは各対応点の力偏差が零になるように力制御され
、スレーブアームは各対応点の位置偏差が零になるよう
に位置制御される。ところが、マニピュレータの駆動前
にマスタアームとスレーブアームとの間に何等かの理由
で大きな位置偏差が生じていたりすると、通常のマニピ
ュレータ操作の開始時にスレーブアームがマスタアーム
との位置偏差を小さくする方向に急激に動作してしまい
、しかもマスタアームにも急激な反力が加わってしまう
ため、非常に危険であることが知られていた。こういっ
た危険を避けるために、マスタ・スレーブマニピュレー
タには「同調モード」と呼ばれる機能を有するものがあ
る。この機能には、原点同調、マスク同調、スレーブ同
調などがあるが、マニピュレータの操作以前にスレーブ
アームとマスタアームの位置が同調するように安全速度
で各アームを駆動し、位置偏差をなくしておくというも
のである。Taking the case of force feedback type bilateral control as an example, the master arm is force-controlled so that the force deviation at each corresponding point is zero, and the slave arm is position-controlled so that the position deviation at each corresponding point is zero. be done. However, if for some reason a large positional deviation occurs between the master arm and the slave arm before the manipulator is driven, the slave arm will move in a direction that reduces the positional deviation with the master arm at the start of normal manipulator operation. It was known to be extremely dangerous because it would move suddenly and a sudden reaction force would also be applied to the master arm. To avoid such risks, some master/slave manipulators have a function called "tuned mode." This function includes origin synchronization, mask synchronization, slave synchronization, etc., but before operating the manipulator, drive each arm at a safe speed so that the positions of the slave arm and master arm are synchronized to eliminate position deviation. That is what it is.
一方、異構造マスタ・スレーブマニピュレータのマスタ
アームとスレーブアームとが異なる動作範囲を有するこ
とに起因し、最近の異構造マスタ・スレーブマニピュレ
ータでは、スレーブアームの動作範囲を有効に利用しよ
うという観点からも、「基点シフト」などと呼ばれる動
作モードを具備したものが見られる。この機能の実現例
は種々あり、例えばマスク動作限界になった時にスレー
ブアームを固定し、マスタアームのみを基準位置に移動
させる方式や、スレーブアームを固定し、操縦者がマス
タアームを任意の位置に移動させる方式などがある。い
ずれの場合であっても、再びマニピュレータの操作を開
始した際に前述した位置偏差による危険状態は発生せず
、あたかもスレーブの基点がシフトしたかのように、マ
ニピュレータの操作を続行することができる。具体的に
は、マスタアーム側のあらかじめ設定した対応点の現在
位置と、スレーブアーム側のあらかじめ設定した対応点
の現在位置との並進オフセット量を計算することによっ
て、たとえマスタアームとスレーブアームとに位置偏差
があったとしても、マスタアームの現在位置を並進変換
したスレーブアームの目標位置を常にスレーブアームの
現在位置と一致させるようにするというものである。On the other hand, due to the fact that the master arm and slave arm of a master/slave manipulator with a different structure have different operating ranges, recent master/slave manipulators with a different structure are designed to effectively utilize the operating range of the slave arm. , "base point shift," etc. are available. There are various ways to implement this function. For example, when the mask operation limit is reached, the slave arm is fixed and only the master arm is moved to the reference position, or the slave arm is fixed and the operator can move the master arm to any position. There are methods to move the In either case, when you start operating the manipulator again, the dangerous situation due to the position deviation described above does not occur, and you can continue operating the manipulator as if the base point of the slave had shifted. . Specifically, by calculating the translational offset amount between the current position of a preset corresponding point on the master arm side and the current position of a preset corresponding point on the slave arm side, even if the master arm and slave arm Even if there is a positional deviation, the target position of the slave arm obtained by translationally converting the current position of the master arm is always made to match the current position of the slave arm.
すなわち「基点シフト」では、ソフトウェアの内部処理
によって、対応点と見かけ上の位置とを同調したことに
なり、前述した「同調モード」の一種と考えることがで
きる。従って、「基点シフト」を用いれば、「同調モー
ド」を不要化することが可能となる。In other words, in the "base point shift", the corresponding points and the apparent positions are synchronized by the internal processing of the software, and can be considered as a type of the "synchronization mode" described above. Therefore, by using "base point shift", it becomes possible to eliminate the need for "tuning mode".
しかしながら、この「基点シフト」を備えたマスタ・ス
レーブマニピュレータでも、操縦開始前に「同調モード
」と同様の作業が必要であり、操作手続きが簡略化され
たわけではない。また、異構造マスタ・スレーブマニピ
ュレータでは、通常の操縦作業の途中で上記基点シフト
モードを呼び出すという手続きが必要であり、さらに基
点シフトモード終了後、再び通常の操縦モードに戻す手
続きが必要になる。従来これらの手続きはマスタアーム
の動作範囲外に配置されたキーボードやボタンスイッチ
などを操作することによって行われていた。そしてこの
操作を行うにあたり、マニピュレータが両腕型の場合は
もとより、時には片腕型であっても操縦者が一旦マスタ
アームから手を離さなければならなかった。しかし操作
性の良いマスタ・スレーブマニピュレータであればある
程マスタアームから手を離すことは危険であり、」二記
基点シフトモード切り替え時に不用意にマスタアームに
接触してしまったりするとマスタアームが動きだし、こ
れに追従するようにスレーブアームが動作してしまう。However, even with the master/slave manipulator equipped with this "base point shift", the same work as in the "tuned mode" is required before starting the maneuver, and the operation procedure is not simplified. Furthermore, in the case of a master/slave manipulator with a different structure, a procedure is required to call up the base point shift mode during normal operation work, and a procedure to return to the normal operation mode again is required after the base point shift mode ends. Conventionally, these procedures were performed by operating a keyboard, button switches, etc. located outside the operating range of the master arm. In order to perform this operation, the operator has to temporarily remove his hand from the master arm, not only when the manipulator is a two-arm type, but sometimes even when the manipulator is a one-arm type. However, the more operable the master/slave manipulator is, the more dangerous it is to take your hand off the master arm.If you inadvertently touch the master arm when switching between two base point shift modes, the master arm may start moving. , the slave arm will move to follow this.
そして場合によってはスレーブアームが周辺の機器を破
損してしまう可能性もある。また、上記基点シフトモー
ド切り替え時には、操縦者が作業対象から目を離してし
まうこともあり、操縦者には細心の注意が要求される一
方、これらモード切り替え操作に十分熟達する必要があ
った。In some cases, the slave arm may damage peripheral equipment. Further, when switching the base point shift mode, the operator may take his eyes off the work object, so the operator is required to be extremely careful and to be sufficiently skilled in these mode switching operations.
(発明が解決しようとする課題)
以−にのように従来の異構造マスタ・スレーブマニピュ
レータにおいては、基点シフトモードを設けたものの、
操縦者はその切り替え時に細心の注意が要求されていた
。また、この切り替え操作に十分熟達する必要があった
。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional master/slave manipulator with a different structure, although a base point shift mode is provided,
Pilots were required to be extremely careful when making the switch. In addition, it was necessary to be sufficiently proficient in this switching operation.
本発明はこういった従来の欠点を解決すべくなされたも
のであり、その目的は、基点シフトモードを安全かつ容
易に選択することができる異構造マスタ・スレーブマニ
ピュレータの提供にある。The present invention has been made to solve these conventional drawbacks, and its purpose is to provide a master/slave manipulator with a different structure that allows a base point shift mode to be selected safely and easily.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
上記の目的を達成するために本発明においては、軸構造
や軸数の異なるマスタアームとスレーブアームが空間的
に連結されるものであって、マスタアームとスレーブア
ームの対応部位の位置偏差をオフセット量として並進対
応させる並進対応手段を有する異構造マスタ・スレーブ
マニピュレータにおいて、マスタアームの操縦部に設け
られ、操縦者が把持することによりマスタ・スレーブマ
ニピュレータを駆動可能とする第1のスイッチと、マス
タアームの操縦部の前記第1のスイッチ付近に設けられ
、操縦者が把持を行いながら押圧している間、マスタア
ームのみを駆動可能とするとともに前記並進対応手段に
オフセット量の演算を行わせる第2のスイッチと具備し
た異構造マスタ・スレーブマニピュレータとした。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, in the present invention, a master arm and a slave arm having different shaft structures and numbers of shafts are spatially connected. , a master/slave manipulator with a different structure that has a translational correspondence means that translates the positional deviation of corresponding parts of the master arm and the slave arm as an offset amount, is provided in the control section of the master arm, and when gripped by the operator, the master/slave manipulator A first switch that enables the slave manipulator to be driven is provided near the first switch on the control section of the master arm, and only the master arm can be driven while the operator is holding and pressing the master arm. In addition, the master/slave manipulator has a different structure and is equipped with a second switch for causing the translation corresponding means to calculate an offset amount.
(作用)
上記のような構成とすることにより、マニピュレータの
駆動時に、必ず必要とされる把持動作により、操縦者が
意識することなく第1のスイッチをONとすることがで
き、一方策2のスイッチは第1のスイッチ付近に設けら
れているので、第1のスイッチと同時にしかも容易にO
Nとすることができる。従って、基点シフトモードを安
全かつ確実に選択することの可能な異構造マスタ・スレ
ーブマニピュレータが提供される。(Function) With the above configuration, the first switch can be turned on without the operator being aware of it by the gripping action that is always required when driving the manipulator, and the second option is achieved. Since the switch is provided near the first switch, it can be easily turned on at the same time as the first switch.
It can be N. Therefore, a master/slave manipulator with a different structure is provided that allows the base point shift mode to be selected safely and reliably.
(実施例)
以下、図面に基づいて本発明を説明する。第1図は本発
明に係る異構造マスタ・スレーブマニピュレータの制御
装置を示す構成図である。ここでマスタアーム1および
スレーブアーム2は、各軸に備えられたモータ駆動部や
モータ、トルク検出器、角度(位置)検出器など公知の
機械的な構成要素、および各軸情報から対応点(対応部
位)での位置および力を算出する座標変換部、指令値を
各関節の指令値に分解する逆変換部などの公知の計算機
構成要素を含んだものである。これらアーム1.2から
は、アーム1.2の座標変換部で変換された対応点の位
置信号および力信号がそれぞれ出力され、マスタアーム
↓は力信号を入力として力制御する力制御部上1により
、モしてスレーブアームは位置信号を入力として位置制
御する位置制御部21により、力帰還型パイラテラルサ
ーボ系にて空間的に連結されて駆動可能となるように制
御系が構成されている。(Example) The present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a control device for a differently structured master/slave manipulator according to the present invention. Here, the master arm 1 and the slave arm 2 are connected to corresponding points ( It includes known computer components such as a coordinate transformation unit that calculates the position and force at the corresponding part) and an inverse transformation unit that decomposes a command value into command values for each joint. These arms 1.2 output the position signals and force signals of the corresponding points transformed by the coordinate conversion section of arm 1.2, respectively, and the master arm ↓ is the force control section 1 that controls the force by inputting the force signals. Therefore, the control system is configured such that the slave arm can be spatially connected and driven by a force feedback type bilateral servo system by a position control unit 21 that controls the position by inputting a position signal. .
これら信号の伝達経路上には、本実施例では計4つの切
り替えリレー3.4,5.6が用意され、位置信号およ
び力信号の伝達をON、OFFするような信号の導通制
御が可能な状態に設定されている。具体的に言うと、切
り替えリレー3はマスタアーム1を駆動する力制御信号
の経路上に、切り替えリレー4はスレーブアーム2で算
出した反力情報をマスタアーム1に帰還する力信号の経
路上に、切り替えリレー5はスレーブアーム2を駆動す
る位置制御信号の経路上に、そして切り替えリレー6は
マスタアーム1とスレーブアーム2との位置信号偏差を
並進対応量演算装M7に取込む経路上に、それぞれ配置
される。尚、切り替えリレー6は、OFF状態の時に並
進対応量演算装置7に信′号の導通を行うように設定さ
れている。これら切り替えリレー3.4.5.6(7)
ON、OFFは、同図に示すように信号a、bのON、
OFFにより行われる。In this embodiment, a total of four switching relays 3.4 and 5.6 are prepared on the transmission path of these signals, and it is possible to control the conduction of signals such as turning on and off the transmission of position signals and force signals. The state is set. Specifically, the switching relay 3 is placed on the path of the force control signal that drives the master arm 1, and the switching relay 4 is placed on the path of the force signal that returns the reaction force information calculated by the slave arm 2 to the master arm 1. , the switching relay 5 is on the path of the position control signal that drives the slave arm 2, and the switching relay 6 is on the path that takes in the position signal deviation between the master arm 1 and the slave arm 2 to the translational correspondence calculation unit M7. Each is placed. The switching relay 6 is set to conduct a signal to the translational correspondence calculation device 7 when it is in the OFF state. These switching relays 3.4.5.6 (7)
ON and OFF are the ON and OFF of signals a and b as shown in the figure.
This is done by turning OFF.
一方、並進対応量演算装置17 (並進対応手段)は、
マスタアーム1の対応点の位置とスレーブアーム2の対
応点の位置とが常に並進対応するように両アーム1,2
の並進オフセット量を算出するものであり、例えば、記
憶装置を用いて両アームの位置偏差を逐次更新するなど
各種手段があるが、ここではマスタアームの位置を並進
対応量演算袋a7の現在オフセット量により並進移動さ
せた見かけ上のマスタアーム位置を作成し、この見かけ
上の位置とスレーブ位置との偏差を積分要素からなるフ
ィードバックにより零発生させるもので構成している。On the other hand, the translational correspondence calculation device 17 (translational correspondence means)
Both arms 1, 2
For example, there are various methods such as sequentially updating the position deviation of both arms using a storage device, but here, the position of the master arm is calculated using the current offset of the translational correspondence calculation bag a7. An apparent master arm position is created by translating according to the amount, and the deviation between this apparent position and the slave position is made zero by feedback consisting of an integral element.
零整定時には、並進対応量演算装置7の積分値として、
両アームの偏差が真のオフセット量として設定される。At the time of zero setting, as the integral value of the translational correspondence calculation device 7,
The deviation between both arms is set as the true offset amount.
上記信号a、bは、第2図に示されるように、ここでは
ANDゲートとインバータとからなる信号処理回路8(
信号処理手段)によってその出力の組み合わせが決定さ
れる。ここで同図左側に表示した信号A、Bは上記信号
a、bのON、OFFを決定するための基準となる信号
であり、これら信号A、Bおよび信号a、bの関係をま
とめると第1表のようになる。As shown in FIG. 2, the signals a and b are processed by a signal processing circuit 8 (here,
The combination of the outputs is determined by the signal processing means). Here, the signals A and B displayed on the left side of the figure are the reference signals for determining ON and OFF of the above-mentioned signals a and b, and the relationship between these signals A and B and signals a and b is summarized as follows. It will look like Table 1.
第1表
※“l”は信号がONの状態、“0”は信号がOFFの
状態を表す。Table 1 * "l" indicates the signal is ON, and "0" indicates the signal is OFF.
従って、信号Aのみが出力された(III)の場合を考
えると、第1図では切り替えリレー3.4゜5.6がす
べてONの状態となることがわかる。Therefore, considering the case (III) in which only signal A is output, it can be seen in FIG. 1 that all switching relays 3.4.about.5.6 are in the ON state.
これによりマスタアーム1とスレーブアーム2はパイラ
テラル制御にて駆動する一方、並進対応量演算袋[7で
はオフセット量の計算が停止している。また、信号A、
Bが共に出力された(IV)の場合を考えると、切り替
えリレー3のみONとなり、その他の切り替えリレー4
.5.6はすべてOFFとなる。これによりスレーブア
ーム2により算出された反力信号はマスタアームlに伝
達されず、マスタアームエはユニラテラル制御にて駆動
され、スレーブアーム2はサーボロックされて駆動しな
い。同時に、並進対応量演算装置7は両アーム1.2の
オフセット量を演算する。As a result, the master arm 1 and the slave arm 2 are driven by bilateral control, while calculation of the offset amount is stopped in the translational correspondence amount calculation bag [7]. In addition, signal A,
Considering the case (IV) in which both B and B are output, only switching relay 3 is turned on, and the other switching relays 4
.. 5.6 are all OFF. As a result, the reaction force signal calculated by the slave arm 2 is not transmitted to the master arm 1, the master arm 1 is driven by unilateral control, and the slave arm 2 is servo-locked and not driven. At the same time, the translational correspondence calculation device 7 calculates the offset amount of both arms 1.2.
次に、上記信号a、bの導通を支配する信号A。Next, signal A controls the conduction of the signals a and b.
Dについて詳述する。今、どのような状態の時に各アー
ムが駆動可能であるか、またどのような状態の時に基点
シフトが作動するかを信号A、Hに対応させてまとめる
と、第2表のようになる。D will be explained in detail. Table 2 below summarizes the conditions in which each arm can be driven and the conditions in which the base point shift is activated, in correspondence with signals A and H.
以 下 余 白
第2表
「スレーブアーム駆動が可能な状態」とは、マスク・ス
レーブ操作を行っている時のみで、それ以外では安全の
ためサーボロックされていることが望ましい。すなわち
A/″IBの時と言える。Margin below Table 2 ``Status where slave arm drive is possible'' is only when mask/slave operation is being performed, and at other times it is desirable that the servo be locked for safety. In other words, it can be said that it is the time of A/''IB.
一方、「基点シフトが必要な状態」とは、基点シフト要
求時はもとより、同調モードを拡張した意味で、操作開
始前も含む必要がある。すなわちABとなる。On the other hand, "a state in which a base point shift is required" means not only the time when a base point shift is requested, but also includes before the start of an operation, in an expanded sense of the tuning mode. In other words, it becomes AB.
また、「スレーブアーム駆動が可能な状態」と「基点シ
フトの作動可能な状態Jは
A(IB = AL/B
からもわかるように論理的に排反関係にある。Furthermore, the "state in which the slave arm can be driven" and the "state in which the base point shift can be performed" are logically mutually exclusive, as can be seen from A(IB=AL/B).
また、「マスタアームが駆動可能な状態」とは、マスク
・スレーブ操作時と基点シフト要求時である。ここで「
基点シフト」とは、同調モードを含めず、スレーブ動作
範囲を有効利用するため、スレーブを固定し、マスクを
任意位置に移動させる本来の意味を指す。すなわち、
(A/″IB)U (A/″IB)=Aとなる。そのた
め結局、AとA/”iBのみを利用することによってマ
ニピュレータの各動作状態を切り替えることができるよ
うになる。Furthermore, the "state in which the master arm can be driven" refers to the time of mask/slave operation and the time of base point shift request. here"
The term "base point shift" does not include the tuning mode, but refers to the original meaning of fixing the slave and moving the mask to an arbitrary position in order to effectively utilize the slave operating range. That is, (A/″IB)U (A/″IB)=A. Therefore, in the end, each operating state of the manipulator can be switched by using only A and A/''iB.
つまり、スレーブアーム2が駆動可能となるためには、
マスタ・スレーブマニピュレータのスイッチがONであ
ってしかも基点シフトモードが選択されていない状態で
なければならない。また、実際に基点シフトが作動する
のは、スレーブアーム2が駆動可能でない全ての状態に
おいてとなる。In other words, in order for slave arm 2 to be able to drive,
The master/slave manipulator switches must be ON and the reference point shift mode must not be selected. Further, the reference point shift actually operates in all states where the slave arm 2 is not drivable.
(尚、マスタアーム1はマニピュレータのスイッチをO
Nにすることにより駆動可能となる。)次に、実際に上
記信号A、BのON、OFFを切り替えるマスタ・スレ
ーブマニピュレータの操縦部について説明する。第3図
はこの操縦部を示す図であり、操縦部11は操縦者が手
で把持することが可能な形状をなしており、少なくとも
2つのスイッチ12.13を具備してなるものである。(For master arm 1, turn the manipulator switch to
By setting it to N, it becomes possible to drive. ) Next, the control section of the master/slave manipulator that actually switches ON/OFF of the above-mentioned signals A and B will be explained. FIG. 3 is a diagram showing this control section, and the control section 11 has a shape that can be held by the operator's hand, and is equipped with at least two switches 12 and 13.
ここでスイッチ12(第1のスイッチ)は信号AのON
、OFFを切り替えるためのもので、スイッチ13は信
号BのON、OFFを切り替えるためのものである。ス
イッチ12は反射型光電センサであり、操縦者が操縦部
11の把持部14を把持することによってその光路を遮
断する位置に設けられる。把持部■4を把持した状態は
操縦者がマスタアーム1の操縦が可能な状態であり、こ
の時に自動的にスイッチ12がONとなるしくみになっ
ている。スイッチ13(第2のスイッチ)はバネなどを
用いたモーメンタリ押ボタンであり、操縦者が親指で操
作できる位置に設けられている。Here, switch 12 (first switch) turns on signal A.
, OFF, and the switch 13 is for switching the signal B ON and OFF. The switch 12 is a reflective photoelectric sensor, and is provided at a position where the operator grasps the grip section 14 of the control section 11 to interrupt the optical path. When the operator holds the grip part 4, the operator is able to operate the master arm 1, and the switch 12 is automatically turned on at this time. The switch 13 (second switch) is a momentary push button using a spring or the like, and is provided at a position where the operator can operate it with his or her thumb.
このスイッチ13は操縦者が押している間だけONとな
り、離すとOFFとなるものである。This switch 13 is turned ON only while the operator presses it, and turned OFF when released.
以上の構成を備えた本発明の異構造マスタ・スレーブマ
ニピュレータの動作について説明する。The operation of the differently structured master/slave manipulator of the present invention having the above configuration will be explained.
■まず、操縦者が操縦を行わない状態を考えると、スイ
ッチ12とスイッチ13とが共にOFF状態であるので
、信号A、BはOFF状態となる。(1) First, considering a state in which the operator does not operate the vehicle, both the switch 12 and the switch 13 are in the OFF state, so the signals A and B are in the OFF state.
信号処理回路8ではこれを受け、(A、B)=(0,0
)に対応する(a、b)= (0,0)CD信号を切り
替えリレー3.4,5.6に出力する。The signal processing circuit 8 receives this and calculates (A, B)=(0,0
) corresponding to (a, b)=(0,0) CD signal is output to switching relays 3.4 and 5.6.
従ってマスタ・スレーブマニピュレータは駆動せず、各
アームL、2は固定されたままである。Therefore, the master and slave manipulators are not driven and each arm L, 2 remains fixed.
方、並進対応量演算装N7はON状態となるので、マス
タアーム1の位置とスレーブアーム2の位置とが常に並
進対応するように並進オフセット量を演算している。On the other hand, since the translational correspondence amount calculating unit N7 is in the ON state, the translational offset amount is calculated so that the position of the master arm 1 and the position of the slave arm 2 always correspond to each other in translation.
■操縦者が操縦装置1工の把持部14を把持してマニピ
ュレータの操縦が可能な状態になると、スイッチ12が
ONとなって信号AがON状態となる。この時点では操
縦者はまだモーメンタリ押ボタン(スイッチ13)を押
していないので、信号BはOFF状態である。信号処理
回路8ではこれを受け、(A、B)= (1,0)に対
応する(a、b)= (1,1)の信号を切り替えリレ
ー3.4,5.6に出力する。これによりマスタアーム
1とスレーブアーム2には位置信号および力信号が相互
に伝達され、パイラテラル制御にて駆動が可能な状態に
なる。この時、並進対応量演算装置7はOFF状態なの
で並進オフセット量の演算は更新されないが、(A、B
)= (0,0)の状態の時にあらかじめ並進オフセッ
ト量が算出されているので、この並進オフセット量を用
いて両アーム1.2が危険状態になることなく駆動され
る。(2) When the operator grasps the grip part 14 of the control device 1 and becomes ready to operate the manipulator, the switch 12 is turned on and the signal A is turned on. At this point, the operator has not yet pressed the momentary push button (switch 13), so signal B is in the OFF state. The signal processing circuit 8 receives this and outputs a signal of (a, b)=(1,1) corresponding to (A, B)=(1,0) to the switching relays 3.4, 5.6. As a result, position signals and force signals are mutually transmitted to the master arm 1 and slave arm 2, and a state in which they can be driven by bilateral control is achieved. At this time, since the translational correspondence amount calculating device 7 is in the OFF state, the calculation of the translational offset amount is not updated, but (A, B
)=(0,0), since the translational offset amount has been calculated in advance, both arms 1.2 are driven without being in a dangerous state using this translational offset amount.
■操縦者が操縦装置11の把持部14を把持しながらモ
ーメンタリ押ボタン(スイッチ13)を押すと、信号A
、B共にON状態となる。信号処理回路8ではこれを受
け、(A、B)= (1,1)に対応する(a、b)=
(1,O)の信号を切り替えリレー3.4,5.6に
出力する。すると、マスタアーム1とスレーブアーム2
には位置信号および力信号が相互に伝達されなくなり、
マスタアーム1だけが自らの力信号で操縦可能な状態に
なる。また、並進対応量演算装置7は稼働状態になり、
固定されたスレーブアーム2に対するマスタアームlの
並進オフセット量を演算する。■When the operator presses the momentary push button (switch 13) while holding the grip part 14 of the control device 11, the signal A
, B are both in the ON state. The signal processing circuit 8 receives this and calculates (a, b)=corresponding to (A,B)=(1,1).
The signal (1, O) is output to switching relays 3.4 and 5.6. Then, master arm 1 and slave arm 2
position and force signals are no longer transmitted to each other,
Only the master arm 1 is in a state where it can be controlled by its own force signal. In addition, the translational correspondence calculation device 7 becomes operational,
The amount of translational offset of the master arm l with respect to the fixed slave arm 2 is calculated.
■尚、操縦者が操縦装置11の把持部14を把持せずに
モーメンタリ押ボタン(スイッチ13)を押すというこ
とも考えられるが、実際には操縦者が把持部14を把持
しないで操縦を行うということはない。但し、このよう
な場合にも(a、b”。■Although it is possible that the operator presses the momentary push button (switch 13) without gripping the grip part 14 of the control device 11, in reality, the operator operates without gripping the grip part 14. That's not the case. However, even in such a case (a, b'').
= (0,0)の信号が切り替えリレー3.4.5゜6
に出力されるので、■と同様に各アーム1,2が固定さ
れて操縦不可能な状態が確保される。= (0,0) signal is switching relay 3.4.5゜6
Therefore, similarly to (2), each arm 1, 2 is fixed and a non-maneuverable state is ensured.
以上のように、マニピュレータのスイッチ12はマニピ
ュレータの駆動時および基点シフトモード選択時に常に
ONであることが必要なため、本発明の如く、操縦者が
マスタアーム1の操縦が可能となる状態を確認するセン
サを用いれば都合がよい。また、基点シフト用のスイッ
チ13の条件は、必要な時にだけスイッチ12と共にO
Nとなること、そして操縦者が安全かつ容易に操作でき
ることであり、本発明の如く、親指で操作するモーメン
タリ押しボタンスイッチを用いれば都合がよい。As described above, the switch 12 of the manipulator needs to be always ON when driving the manipulator and when selecting the base point shift mode, so as in the present invention, the operator confirms the state in which the master arm 1 can be operated. It is convenient to use a sensor that In addition, the conditions for the base point shift switch 13 are such that the switch 12 and the switch 12 are turned on only when necessary.
N and can be operated safely and easily by the operator, and it is convenient to use a momentary push button switch operated with the thumb as in the present invention.
そして第1図の制御装置および第2図の信号処理回路8
を用いれば、上記各スイッチ12.13のON、OFF
動作を確実にマスタ・スレーブマニピュレータの駆動に
結びつけることができるようになる。The control device shown in FIG. 1 and the signal processing circuit 8 shown in FIG.
If you use
The operation can be reliably linked to the drive of the master and slave manipulators.
もちろん本発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えばマスタ・スレーブマニピュレータとして対称型
、力逆送型によるパイラテラルサーボ系で構成されるも
のに適用してもよい。また、本発明を同構造のマスタ・
スレーブマニピュレータに適用しても構わない。Of course, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the present invention may be applied to a master/slave manipulator configured with a symmetrical type or force reversal type bilateral servo system. In addition, the present invention can be applied to a master with the same structure.
It may also be applied to slave manipulators.
操縦部11に関して更に述べると、スイッチ12は第3
図に示すように操縦者の指の位置を検出するような配置
とすれば、いずれか−本の指が把持を行って握力が作用
している状態でもONとなり、マニピュレータが駆動可
能な状態であることを十分に監視することができる。も
ちろんすべての指が離れればマニピュレータは即座にO
FFとなり、その後不用意にマスタアーム1に接触して
もスレーブアーム2が動作してしまうことがない。To further describe the control section 11, the switch 12 is the third
If the arrangement is such that the position of the operator's fingers is detected as shown in the figure, it will turn on even when any one of the fingers is gripping and grip force is acting, and the manipulator will be in a state where it can be driven. You can monitor something very well. Of course, if all fingers are removed, the manipulator will immediately return to O.
Even if the slave arm 2 becomes FF and then touches the master arm 1 carelessly, the slave arm 2 will not operate.
そのほかにも第4図に示すように、手の甲に相当する部
分を検知するようにしてもよい。また、スイッチ12は
第5図に示すように発光部12Bと受光部12bとを別
々に設け、この光路が遮断されることによりスイッチェ
2がONとなるようなものとしてもよい。もちろん、光
センサ以外の他のセンサを利用して検出を行ってもよい
。In addition, as shown in FIG. 4, a portion corresponding to the back of the hand may be detected. Further, the switch 12 may be provided with a light emitting section 12B and a light receiving section 12b separately as shown in FIG. 5, and the switch 2 may be turned on when the optical path is interrupted. Of course, detection may be performed using sensors other than the optical sensor.
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、基点シフトモードを
安全かつ容易に選択することができる異構造マスタ・ス
レーブマニピュレータが提供される。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a master/slave manipulator with a different structure that can safely and easily select a base point shift mode is provided.
第1図は本発明に係る異構造マスタ・スレーブマニピュ
レータの制御装置を示す構成図、第2図は信号切り替え
制御を行う信号処理回路を示す構成図、第3図乃至第5
図は本発明のマスタアームに設けられる操縦部を示す正
面図である。
l・・・マスタアーム
2・・・スレーブアーム
3.4.5.6・・・切り替えリレー
7・・・並進対応量演算装置(並進対応手段)8・・・
信号処理回路(信号処理手段)11・・・操縦部
12.13・・・スイッチ
14・・・把持部FIG. 1 is a block diagram showing a control device for a differently structured master/slave manipulator according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a signal processing circuit that performs signal switching control, and FIGS.
The figure is a front view showing a control section provided in the master arm of the present invention. l...Master arm 2...Slave arm 3.4.5.6...Switching relay 7...Translational correspondence amount calculation device (translational correspondence means) 8...
Signal processing circuit (signal processing means) 11...Control unit 12.13...Switch 14...Grip unit
Claims (2)
ームが空間的に連結されるものであって、前記マスタア
ームと前記スレーブアームの対応部位の位置偏差をオフ
セット量として並進対応させる並進対応手段を有する異
構造マスタ・スレーブマニピュレータにおいて、 前記マスタアームの操縦部に設けられ、操縦者が把持す
ることにより前記マスタ・スレーブマニピュレータを駆
動可能とする第1のスイッチと、前記マスタアームの操
縦部の前記第1のスイッチ付近に設けられ、操縦者が前
記把持を行いながら押圧している間、前記マスタアーム
のみを駆動可能とするとともに前記並進対応手段にオフ
セット量の演算を行わせる第2のスイッチと、 を具備したことを特徴とする異構造マスタ・スレーブマ
ニピュレータ。(1) A translational correspondence means in which a master arm and a slave arm having different shaft structures and numbers of shafts are spatially connected, and which translates the positional deviation of the corresponding parts of the master arm and the slave arm into translational correspondence as an offset amount. A master/slave manipulator with a different structure has the following features: a first switch provided on the control section of the master arm and capable of driving the master/slave manipulator when gripped by an operator; a second switch provided near the first switch, which enables only the master arm to be driven while the operator is holding and pressing the switch; and causes the translation response means to calculate an offset amount; A master/slave manipulator with a different structure, characterized by comprising: and.
導通制御する第1のリレーと、 前記スレーブアームの駆動指令となる位置制御信号を導
通制御する第2のリレーと、 前記スレーブアームで検出して前記マスタアームに帰還
する反力信号を導通制御する第3のリレーと、 前記並進対応手段に前記マスタアームと前記スレーブア
ームの対応部位の位置偏差をオフセット量として更新す
るための信号を導通する第4のリレーと、 前記第1のスイッチがONの場合に前記第1のリレーと
前記第2のリレーと前記第3のリレーで信号を導通し、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがONの
場合に前記第1のリレーと前記第4のリレーで信号を導
通するように制御する信号処理手段と、 を有することを特徴とする請求項1記載の異構造マスタ
・スレーブマニピュレータ。(2) A first relay that controls continuity of a force control signal that serves as a drive command for the master arm, a second relay that controls continuity of a position control signal that serves as a drive command for the slave arm, and detection by the slave arm. a third relay that controls conduction of a reaction force signal that is returned to the master arm; and a third relay that conducts conduction of a signal for updating a positional deviation between corresponding portions of the master arm and the slave arm as an offset amount to the translation response means. a fourth relay that conducts a signal between the first relay, the second relay, and the third relay when the first switch is ON;
A signal processing means for controlling a signal to be conducted between the first relay and the fourth relay when the first switch and the second switch are ON. The different structure master/slave manipulator according to 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31876389A JPH03184779A (en) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | Heterogeneous structure master-slave manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31876389A JPH03184779A (en) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | Heterogeneous structure master-slave manipulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03184779A true JPH03184779A (en) | 1991-08-12 |
Family
ID=18102669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31876389A Pending JPH03184779A (en) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | Heterogeneous structure master-slave manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03184779A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01171785A (en) * | 1987-12-25 | 1989-07-06 | Hitachi Ltd | master slave manipulator |
-
1989
- 1989-12-11 JP JP31876389A patent/JPH03184779A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01171785A (en) * | 1987-12-25 | 1989-07-06 | Hitachi Ltd | master slave manipulator |
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