JPH0735029B2 - マスタマニピュレータ - Google Patents
マスタマニピュレータInfo
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- JPH0735029B2 JPH0735029B2 JP26095188A JP26095188A JPH0735029B2 JP H0735029 B2 JPH0735029 B2 JP H0735029B2 JP 26095188 A JP26095188 A JP 26095188A JP 26095188 A JP26095188 A JP 26095188A JP H0735029 B2 JPH0735029 B2 JP H0735029B2
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- master
- torque
- force
- operator
- manipulator
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Description
この発明は、スレーブ側で受ける外力に応じた力がマス
タ側のオペレータに力感覚として伝達される、いわゆる
バイラテラル形のマニピュレータであって、とくに小形
で、かつ操作性にすぐれたマスタマニピュレータに関す
る。
タ側のオペレータに力感覚として伝達される、いわゆる
バイラテラル形のマニピュレータであって、とくに小形
で、かつ操作性にすぐれたマスタマニピュレータに関す
る。
通常、マスタ・スレーブマニピュレータは、互いに相似
形のマスタマニピュレータとスレーブマニピュレータと
からなり、マスタ側がオペレータによって操作され、こ
れに応じてスレーブ側が駆動される。このマスタ・スレ
ーブマニピュレータは、主として原子力発電所などの危
険で人間が近付けない環境において、遠隔操作によって
作業をおこなってきた。 また、スレーブ側が受ける外力をマスタ側のオペレータ
に力感覚として伝える、いわゆるバイラテラル形のマニ
ピュレータによって、外部障害物との激しい衝突による
双方の損傷を回避したり、微妙な組立作業を的確におこ
なったりしている。一般には、そのためにマスタ，スレ
ーブ各側は、できるだけ同様な構成にし、かつ構成部材
に同じ寸法比率をもたせるようにして、その各関節部に
サーボモータ，エンコーダおよび力覚センサを設ける。 さて、一般にスレーブマニピュレータにおいて、とくに
重量物を取り扱うときには、出力トルクを大きくし、し
かも寸法的に小形にするために、各関節部の駆動用に減
速機構付きサーボモータが設けられる。また、マスタマ
ニピュレータでも、その小形，軽量化のために、各関節
部駆動用に減速機構付きサーボモータが設けられる。
形のマスタマニピュレータとスレーブマニピュレータと
からなり、マスタ側がオペレータによって操作され、こ
れに応じてスレーブ側が駆動される。このマスタ・スレ
ーブマニピュレータは、主として原子力発電所などの危
険で人間が近付けない環境において、遠隔操作によって
作業をおこなってきた。 また、スレーブ側が受ける外力をマスタ側のオペレータ
に力感覚として伝える、いわゆるバイラテラル形のマニ
ピュレータによって、外部障害物との激しい衝突による
双方の損傷を回避したり、微妙な組立作業を的確におこ
なったりしている。一般には、そのためにマスタ，スレ
ーブ各側は、できるだけ同様な構成にし、かつ構成部材
に同じ寸法比率をもたせるようにして、その各関節部に
サーボモータ，エンコーダおよび力覚センサを設ける。 さて、一般にスレーブマニピュレータにおいて、とくに
重量物を取り扱うときには、出力トルクを大きくし、し
かも寸法的に小形にするために、各関節部の駆動用に減
速機構付きサーボモータが設けられる。また、マスタマ
ニピュレータでも、その小形，軽量化のために、各関節
部駆動用に減速機構付きサーボモータが設けられる。
従来の技術では、マスタ側の関節部駆動用に減速機構付
きサーボモータを設けると、これによって次のような問
題が起こる。オペレータがマスタマニピュレータをその
サーボモータの減速機構の出力軸を介して操作すると
き、この減速機構の出力軸から見た効率が低いため、内
部摩擦トルクに抗して操作するのに、大きい操作力を必
要とする。たとえば、一般に減速機構では、ウォームと
ウォーム歯車に見られるように、高速から低速への力の
伝達は容易であるが、逆に低速軸に与えたトルクがその
まま高速軸に伝わるとは限らない。伝達力が歯車の噛合
い部分の摩擦抵抗で消されるからである。つまり、低速
から高速への逆方向の力伝達には強い抵抗作用がおこ
り、とくに減速比が高いほどその作用が大きい。 その結果、オペレータが操作に大きい力を必要とするた
め、スレーブ側の受ける外力に応じた力をマスタ側に伝
えるというバイラテラル形の特長が相殺され、スレーブ
側からの微妙な力感覚をオペレータが得られないことに
なる。また、内部摩擦トルクのバラツキを考慮すると、
とくに力の弱い手首操作形では、各関節を円滑に動かせ
ないことになり、ひいてはマスタマニピュレータをオペ
レータの意思通りに操作できないことになる。これらの
問題は、マスタ・スレーブマニピュレータによる遠隔操
作にとって重欠点となる。 ところで、減速機構を用いないダイレクト・ドライブ
（直動形）モータによる方式も考えられるが、現状で
は、そのトルク／重量比が減速機構付きモータと比べて
小さく、モータの重量化，大形化、ひいてはモータを搭
載するマスタマニピュレータの重量化，大形化につなが
るという欠点がある。さらに加えて、このモータの大形
化は、マスタ側の操作性向上に必要な重力バランスのた
めに、マスタマニピュレータの大形化を助長することに
なる。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、小形で、かつ操作性にすぐれたマスタマニピュレ
ータを提供することにある。
きサーボモータを設けると、これによって次のような問
題が起こる。オペレータがマスタマニピュレータをその
サーボモータの減速機構の出力軸を介して操作すると
き、この減速機構の出力軸から見た効率が低いため、内
部摩擦トルクに抗して操作するのに、大きい操作力を必
要とする。たとえば、一般に減速機構では、ウォームと
ウォーム歯車に見られるように、高速から低速への力の
伝達は容易であるが、逆に低速軸に与えたトルクがその
まま高速軸に伝わるとは限らない。伝達力が歯車の噛合
い部分の摩擦抵抗で消されるからである。つまり、低速
から高速への逆方向の力伝達には強い抵抗作用がおこ
り、とくに減速比が高いほどその作用が大きい。 その結果、オペレータが操作に大きい力を必要とするた
め、スレーブ側の受ける外力に応じた力をマスタ側に伝
えるというバイラテラル形の特長が相殺され、スレーブ
側からの微妙な力感覚をオペレータが得られないことに
なる。また、内部摩擦トルクのバラツキを考慮すると、
とくに力の弱い手首操作形では、各関節を円滑に動かせ
ないことになり、ひいてはマスタマニピュレータをオペ
レータの意思通りに操作できないことになる。これらの
問題は、マスタ・スレーブマニピュレータによる遠隔操
作にとって重欠点となる。 ところで、減速機構を用いないダイレクト・ドライブ
（直動形）モータによる方式も考えられるが、現状で
は、そのトルク／重量比が減速機構付きモータと比べて
小さく、モータの重量化，大形化、ひいてはモータを搭
載するマスタマニピュレータの重量化，大形化につなが
るという欠点がある。さらに加えて、このモータの大形
化は、マスタ側の操作性向上に必要な重力バランスのた
めに、マスタマニピュレータの大形化を助長することに
なる。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、小形で、かつ操作性にすぐれたマスタマニピュレ
ータを提供することにある。
この課題を解決するために、本発明に係るマスタマニピ
ュレータは、 正，逆各方向の所定トルクが所定周期で交番的に発生す
るように付勢される減速機構付きサーボモータを備え、
前記減速機構の出力軸を介してオペレータの操作力が加
えられるとともにスレーブ側で受ける外力に応じた力が
前記オペレータに伝達される。所定トルクの値は、たと
えばサーボモータの減速機構の内部摩擦トルクを打ち消
し得る程度のものである。
ュレータは、 正，逆各方向の所定トルクが所定周期で交番的に発生す
るように付勢される減速機構付きサーボモータを備え、
前記減速機構の出力軸を介してオペレータの操作力が加
えられるとともにスレーブ側で受ける外力に応じた力が
前記オペレータに伝達される。所定トルクの値は、たと
えばサーボモータの減速機構の内部摩擦トルクを打ち消
し得る程度のものである。
付勢によるサーボモータの交番トルクは、たとえば減速
機構の内部摩擦トルクを打ち消し得る程度の値に選ばれ
る。したがって、オペレータによる操作方向が、そのと
きのサーボモータの減速機構の出力軸での交番トルク方
向と一致するときは、オペレータは、操作力をほとんど
要しないでマスタマニピュレータを操作することができ
る。 また、オペレータによる操作方向が、そのときのサーボ
モータの減速機構の出力軸での交番トルク方向と逆なと
ったときは、オペレータは、その交番トルクを超える操
作力でないとマスタマニピュレータを操作することはで
きない。しかし、交番トルクの周期を100msないし1s程
度の短時間に選べば、オペレータの操作方向が交番トル
ク方向と逆なときには、先程の短時間だけ操作しないだ
けのことで、全体として見たとき実際上は極めて小さい
操作力によってマスタマニピュレータを操作することが
できることになる。
機構の内部摩擦トルクを打ち消し得る程度の値に選ばれ
る。したがって、オペレータによる操作方向が、そのと
きのサーボモータの減速機構の出力軸での交番トルク方
向と一致するときは、オペレータは、操作力をほとんど
要しないでマスタマニピュレータを操作することができ
る。 また、オペレータによる操作方向が、そのときのサーボ
モータの減速機構の出力軸での交番トルク方向と逆なと
ったときは、オペレータは、その交番トルクを超える操
作力でないとマスタマニピュレータを操作することはで
きない。しかし、交番トルクの周期を100msないし1s程
度の短時間に選べば、オペレータの操作方向が交番トル
ク方向と逆なときには、先程の短時間だけ操作しないだ
けのことで、全体として見たとき実際上は極めて小さい
操作力によってマスタマニピュレータを操作することが
できることになる。
本発明に係るマスタマニピュレータの実施例について以
下に図面を参照しながら説明する。第１図はこの実施例
の構成を模式的に示し、同図（ａ）は部分的にブロック
図を挿入した実施例要部の側面図、同図（ｂ）は実施例
要部の平面図、第２図は運動機能図記号で共通的に表し
たマスタ，スレーブ各マニピュレータの基本構成図であ
る。 まず、第２図において、31は腰部旋回軸、32は肩部垂直
揺動軸、33は肘部垂直揺動軸、34は手首垂直揺動軸、35
は手首水平揺動軸、36は手首旋回軸で、以上の各軸はマ
スタ，スレーブ各側に共通である。37はマスタ側のオペ
レータ用把持部、38はスレーブ側の手先部である。ま
た、41は上部アーム、42は下部アームで、いずれもマス
タ，スレーブの各側に共通である。 第２図に示すように、一般には、マスタ，スレーブ各マ
ニピュレータは軸の構成を同じにし、かつアームの寸法
比率も一定にして相似形にする。これにより、アナログ
形のアンプで、容易に位置制御および力制御が可能とな
る。 これに対して、軸の構成、アームの寸法比率などを任意
に選んだ、いわゆる異形マスタ・スレーブマニピュレー
タも近年かなり研究されて来た。これは、一つには、マ
スタ側を例えば直交座標形にすると操作の直感性がすぐ
れるからで、このときスレーブ側は作業対象に合わせて
垂直多関節形にする。この場合、各関節の動きは数式を
解くことにより求められるため、計算機を介在させたデ
ィジタル制御が必要となる。マイクロコンピュータなど
の進歩によって小形のマニピュレータで高速演算が可能
となったため実用化に近づいたわけである。 第２図では、例えばオペレータはマスタマニピュレータ
と向い合って把持部37をつかんで移動させ、これを操作
してスレーブ側の手先部38の開閉を行なわせる。同形の
スレーブマニピュレータでは、各関節は、マスタマニピ
ュレータのそれと相似の動作をする。 第１図において、マスタマニピュレータとスレーブマニ
ピュレータとが、差分器と増幅器とを介して連結され、
マスタ，スレーブ各側は関節，アームの一組で代表して
示されていて、いわば１軸のバイラテラル形のマスタ・
スレーブマニピュレータを構成する。まず、マスタ側と
して、１はアーム、２は把持部、３は関節部、４は減速
機構、５はサーボモータ、６はエンコーダ、７は力覚セ
ンサである。スレーブ側として、11はアーム、12は手先
部、13は関節部、14は減速機構、15はサーボモータ、16
はエンコーダ、17は力覚センサである。また、21,22は
差分器、23,24は増幅器である。 第１図において、オペレータは、把持部２をもって揺動
運動をさせる。この動きは減速機構4,サーボモータ５を
動かし、このモータ位置（角度）が同軸上におかれたエ
ンコーダ６により検出される。この位置信号と、スレー
ブ側のモータ位置センサであるエンコーダ16の位置信号
とを差分器21でつき合わせ、その偏差が位置制御用増幅
器23に与えられる。これによりスレーブ側のサーボモー
タ15の電流が制御され、サーボモータ15が回転され、減
速機構14を介してアーム11が揺動される。これにより手
先部12はマスタ側と同じ位置に位置決めされる。 一方、手先部15ないしアーム11が何らかの障害物に当接
すると、アーム11の動きは拘束される。このために、ス
レーブ側の関節部13には、サーボモータ15のトルクによ
り力が作用する。この力を、図のように十字形の梁とし
て構成した部分に貼りつけたストレン・ゲージ形力覚セ
ンサ17により検出する。この力信号と、マスタ側の同形
の関節部３のストレン・ゲージ形力覚センサ７の出力信
号とを差分器22でつき合せる。その偏差を力制御用増幅
器24に与えることにより、マスタ側のサーボモータ５の
電流を制御し、サーボモータ５を駆動させ、減速機構４
を介してマスタ側アーム１を揺動させる。 以上のようにして、オペレータに、スレーブ側に使用し
た力を伝達する。この場合、マスタ側の位置を変えなけ
れば、スレーブ側に作用した力を、一定の割合でマスタ
側に伝えることができる。なお、力が作用したとき、マ
スタ側の位置が変化すると、これによりスレーブ側の位
置も変化し、当然スレーブ側に働く力も変ることにな
る。 この実施例の動作について、第１図および第３図を参照
しながら説明する。なお、第３図は実施例の動作を説明
するための各種トルクを示し、同図（ａ）は操作トル
ク，摩擦トルクのタイムチャート、同図（ｂ）はサーボ
モータの交番トルクのタイムチャート、同図（ｃ）は操
作の可能，不可能な時間帯を示すタイムチャートであ
る。各記号の意味は次のとおりである。T:操作トルク、
To:Tのモータ軸換算値、Tf:摩擦トルク、Tm:モータの付
勢による交番トルク、である。 第１図において、いまオペレータが把持部２に、第３図
（ａ）で示す一定の操作トルクＴ（実線表示）を加えた
とする。この場合、減速機構４は，出力側から回転され
るため、その効率は一般にかなり低くなる。つまり、サ
ーボモータ５側の出力軸を回転させるトルクとしては、
軸換算トルクTo（破線表示）になる。ここでもし、サー
ボモータ５側の摩擦トルクをTf（一点鎖線表示）とした
とき、図のように、Tf＞Toであると、アーム１は動かな
いことになる。なお、−Tfは、トルクToが逆向きのとき
にこれと対応する摩擦トルクである。 さて、いまサーボモータ５を付勢して、第３図（ｂ）の
ように、正，逆各方向に一定周期Ｐで交番的に変化する
トルクTmが発生するようにする。また同時に、判りやす
くするために、Tm＝Tfであるとする。 第３図（ｃ）において、（To＋Tm）は二重実線表示のよ
うになり、オペレータが加えた軸換算操作トルクToと同
一方向にサーボモータ５のトルクTmが作用すると、トル
クTmは摩擦トルクTfと打ち消し合って、オペレータによ
る操作トルクToはそのまま残る。この操作トルクToによ
って、サーボモータ５が回転され、アーム１が動くこと
になる。次に、サーボモータ５のトルクTmがToとは逆方
向に作用するときは、TfとTmとが合成された形で大きい
抵抗トルクとなるため、当然サーボモータ５は動かず、
従ってアーム１も動かない。このように、サーボモータ
５に正，逆各方向に一定のトルクTmを交番的に発生させ
ると、操作方向とサーボモータ回転方向とが一致したと
きにはサーボモータ５は動き、逆のときには停止するこ
ととなり、全体としては希望の方向へ操作することがで
きる。すなわち、Ａは操作可能な時間帯、Ｂは操作不可
能な時間帯を示す。 以上の説明から明らかなように、操作がおこなわれるた
めには、Tm＞（Tf−To）の関係が成り立つことが必要で
ある。反面、Tmは余り大き過ぎると、力の変動も大きく
なってオペレータにとって不快となるので、Tm≒Tf程度
が望ましい。なお、周期Ｐは人間の追従能力から考え
て、100ms以上で十分であり、マスタ側の慣性によって
は、1s以上でも効果的な場合もある。また、周期Ｐを10
0ms以下とすると、一般にディザを呼ばれる、振動を積
極的に与えることにより、静止摩擦の影響を除去ないし
抑制する手法と同一の効果も期待できる。
下に図面を参照しながら説明する。第１図はこの実施例
の構成を模式的に示し、同図（ａ）は部分的にブロック
図を挿入した実施例要部の側面図、同図（ｂ）は実施例
要部の平面図、第２図は運動機能図記号で共通的に表し
たマスタ，スレーブ各マニピュレータの基本構成図であ
る。 まず、第２図において、31は腰部旋回軸、32は肩部垂直
揺動軸、33は肘部垂直揺動軸、34は手首垂直揺動軸、35
は手首水平揺動軸、36は手首旋回軸で、以上の各軸はマ
スタ，スレーブ各側に共通である。37はマスタ側のオペ
レータ用把持部、38はスレーブ側の手先部である。ま
た、41は上部アーム、42は下部アームで、いずれもマス
タ，スレーブの各側に共通である。 第２図に示すように、一般には、マスタ，スレーブ各マ
ニピュレータは軸の構成を同じにし、かつアームの寸法
比率も一定にして相似形にする。これにより、アナログ
形のアンプで、容易に位置制御および力制御が可能とな
る。 これに対して、軸の構成、アームの寸法比率などを任意
に選んだ、いわゆる異形マスタ・スレーブマニピュレー
タも近年かなり研究されて来た。これは、一つには、マ
スタ側を例えば直交座標形にすると操作の直感性がすぐ
れるからで、このときスレーブ側は作業対象に合わせて
垂直多関節形にする。この場合、各関節の動きは数式を
解くことにより求められるため、計算機を介在させたデ
ィジタル制御が必要となる。マイクロコンピュータなど
の進歩によって小形のマニピュレータで高速演算が可能
となったため実用化に近づいたわけである。 第２図では、例えばオペレータはマスタマニピュレータ
と向い合って把持部37をつかんで移動させ、これを操作
してスレーブ側の手先部38の開閉を行なわせる。同形の
スレーブマニピュレータでは、各関節は、マスタマニピ
ュレータのそれと相似の動作をする。 第１図において、マスタマニピュレータとスレーブマニ
ピュレータとが、差分器と増幅器とを介して連結され、
マスタ，スレーブ各側は関節，アームの一組で代表して
示されていて、いわば１軸のバイラテラル形のマスタ・
スレーブマニピュレータを構成する。まず、マスタ側と
して、１はアーム、２は把持部、３は関節部、４は減速
機構、５はサーボモータ、６はエンコーダ、７は力覚セ
ンサである。スレーブ側として、11はアーム、12は手先
部、13は関節部、14は減速機構、15はサーボモータ、16
はエンコーダ、17は力覚センサである。また、21,22は
差分器、23,24は増幅器である。 第１図において、オペレータは、把持部２をもって揺動
運動をさせる。この動きは減速機構4,サーボモータ５を
動かし、このモータ位置（角度）が同軸上におかれたエ
ンコーダ６により検出される。この位置信号と、スレー
ブ側のモータ位置センサであるエンコーダ16の位置信号
とを差分器21でつき合わせ、その偏差が位置制御用増幅
器23に与えられる。これによりスレーブ側のサーボモー
タ15の電流が制御され、サーボモータ15が回転され、減
速機構14を介してアーム11が揺動される。これにより手
先部12はマスタ側と同じ位置に位置決めされる。 一方、手先部15ないしアーム11が何らかの障害物に当接
すると、アーム11の動きは拘束される。このために、ス
レーブ側の関節部13には、サーボモータ15のトルクによ
り力が作用する。この力を、図のように十字形の梁とし
て構成した部分に貼りつけたストレン・ゲージ形力覚セ
ンサ17により検出する。この力信号と、マスタ側の同形
の関節部３のストレン・ゲージ形力覚センサ７の出力信
号とを差分器22でつき合せる。その偏差を力制御用増幅
器24に与えることにより、マスタ側のサーボモータ５の
電流を制御し、サーボモータ５を駆動させ、減速機構４
を介してマスタ側アーム１を揺動させる。 以上のようにして、オペレータに、スレーブ側に使用し
た力を伝達する。この場合、マスタ側の位置を変えなけ
れば、スレーブ側に作用した力を、一定の割合でマスタ
側に伝えることができる。なお、力が作用したとき、マ
スタ側の位置が変化すると、これによりスレーブ側の位
置も変化し、当然スレーブ側に働く力も変ることにな
る。 この実施例の動作について、第１図および第３図を参照
しながら説明する。なお、第３図は実施例の動作を説明
するための各種トルクを示し、同図（ａ）は操作トル
ク，摩擦トルクのタイムチャート、同図（ｂ）はサーボ
モータの交番トルクのタイムチャート、同図（ｃ）は操
作の可能，不可能な時間帯を示すタイムチャートであ
る。各記号の意味は次のとおりである。T:操作トルク、
To:Tのモータ軸換算値、Tf:摩擦トルク、Tm:モータの付
勢による交番トルク、である。 第１図において、いまオペレータが把持部２に、第３図
（ａ）で示す一定の操作トルクＴ（実線表示）を加えた
とする。この場合、減速機構４は，出力側から回転され
るため、その効率は一般にかなり低くなる。つまり、サ
ーボモータ５側の出力軸を回転させるトルクとしては、
軸換算トルクTo（破線表示）になる。ここでもし、サー
ボモータ５側の摩擦トルクをTf（一点鎖線表示）とした
とき、図のように、Tf＞Toであると、アーム１は動かな
いことになる。なお、−Tfは、トルクToが逆向きのとき
にこれと対応する摩擦トルクである。 さて、いまサーボモータ５を付勢して、第３図（ｂ）の
ように、正，逆各方向に一定周期Ｐで交番的に変化する
トルクTmが発生するようにする。また同時に、判りやす
くするために、Tm＝Tfであるとする。 第３図（ｃ）において、（To＋Tm）は二重実線表示のよ
うになり、オペレータが加えた軸換算操作トルクToと同
一方向にサーボモータ５のトルクTmが作用すると、トル
クTmは摩擦トルクTfと打ち消し合って、オペレータによ
る操作トルクToはそのまま残る。この操作トルクToによ
って、サーボモータ５が回転され、アーム１が動くこと
になる。次に、サーボモータ５のトルクTmがToとは逆方
向に作用するときは、TfとTmとが合成された形で大きい
抵抗トルクとなるため、当然サーボモータ５は動かず、
従ってアーム１も動かない。このように、サーボモータ
５に正，逆各方向に一定のトルクTmを交番的に発生させ
ると、操作方向とサーボモータ回転方向とが一致したと
きにはサーボモータ５は動き、逆のときには停止するこ
ととなり、全体としては希望の方向へ操作することがで
きる。すなわち、Ａは操作可能な時間帯、Ｂは操作不可
能な時間帯を示す。 以上の説明から明らかなように、操作がおこなわれるた
めには、Tm＞（Tf−To）の関係が成り立つことが必要で
ある。反面、Tmは余り大き過ぎると、力の変動も大きく
なってオペレータにとって不快となるので、Tm≒Tf程度
が望ましい。なお、周期Ｐは人間の追従能力から考え
て、100ms以上で十分であり、マスタ側の慣性によって
は、1s以上でも効果的な場合もある。また、周期Ｐを10
0ms以下とすると、一般にディザを呼ばれる、振動を積
極的に与えることにより、静止摩擦の影響を除去ないし
抑制する手法と同一の効果も期待できる。
この発明によれば、従来の技術に比べ次のようなすぐれ
た効果がある。 （１） サーボモータの発生する交番トルクによって減
速機構の内部摩擦トルクが軽減ないし打ち消されるか
ら、実際上はオペレータの操作力は極めて小さくてす
み、操作感度がよくなり、ひいては優れた操作性が得ら
れる。 （２） スレーブ側で受ける外力伝達用の既設のサーボ
モータが利用され、その他に部材追加は不要であり、し
かもサーボモータは減速機構付きであるから、直接駆動
形モータと比べて減速機構を含めたモータ全体が小形に
なり、ひいてはマスタマニピュレータの小形，軽量化が
図れる。 （３） （２）項に関連して、増分コストが小さくてす
むから、このマスタマニピュレータのコストパフォーマ
ンスは極めて良好である。
た効果がある。 （１） サーボモータの発生する交番トルクによって減
速機構の内部摩擦トルクが軽減ないし打ち消されるか
ら、実際上はオペレータの操作力は極めて小さくてす
み、操作感度がよくなり、ひいては優れた操作性が得ら
れる。 （２） スレーブ側で受ける外力伝達用の既設のサーボ
モータが利用され、その他に部材追加は不要であり、し
かもサーボモータは減速機構付きであるから、直接駆動
形モータと比べて減速機構を含めたモータ全体が小形に
なり、ひいてはマスタマニピュレータの小形，軽量化が
図れる。 （３） （２）項に関連して、増分コストが小さくてす
むから、このマスタマニピュレータのコストパフォーマ
ンスは極めて良好である。
第１図は本発明に係る実施例の構成を模式的に示し、同
図（ａ）は部分的にブロック図を挿入した実施例要部の
側面図、同図（ｂ）は実施例要部の平面図、第２図は運
動機能図記号で共通的に表したマスタ，スレーブ各マニ
ピュレータの基本構成図、 第３図は実施例の動作を説明するための各種トルクを示
し、同図（ａ）は操作トルク，摩擦トルクのタイムチャ
ート、同図（ｂ）はサーボモータの交番トルクのタイム
チャート、同図（ｃ）は操作の可能，不可能な時間帯を
示すタイムチャートである。 符号説明 1,11:アーム、2:把持部、3,13:関節部、4,14:減速機
構、5,15:サーボモータ、6,16:エンコーダ、7,17:力覚
センサ、12:手先部、21,22:差分器、23,24:増幅器。
図（ａ）は部分的にブロック図を挿入した実施例要部の
側面図、同図（ｂ）は実施例要部の平面図、第２図は運
動機能図記号で共通的に表したマスタ，スレーブ各マニ
ピュレータの基本構成図、 第３図は実施例の動作を説明するための各種トルクを示
し、同図（ａ）は操作トルク，摩擦トルクのタイムチャ
ート、同図（ｂ）はサーボモータの交番トルクのタイム
チャート、同図（ｃ）は操作の可能，不可能な時間帯を
示すタイムチャートである。 符号説明 1,11:アーム、2:把持部、3,13:関節部、4,14:減速機
構、5,15:サーボモータ、6,16:エンコーダ、7,17:力覚
センサ、12:手先部、21,22:差分器、23,24:増幅器。
Claims (1)
- 【請求項１】スレーブ側で受ける外力に応じた力がマス
タ側のオペレータに伝達されるマニピュレータにおい
て、正，逆各方向の所定トルクが所定周期で交番的に発
生するように付勢される減速機構付きサーボモータを備
え、前記減速機構の出力軸を介して前記オペレータの操
作力が加えられるとともに前記外力に応じた力が前記オ
ペレータに伝達されるようにしたことを特徴とするマス
タマニピュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26095188A JPH0735029B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | マスタマニピュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26095188A JPH0735029B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | マスタマニピュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02106288A JPH02106288A (ja) | 1990-04-18 |
| JPH0735029B2 true JPH0735029B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=17355037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26095188A Expired - Lifetime JPH0735029B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | マスタマニピュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735029B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA3066163C (en) * | 2017-05-17 | 2022-03-15 | Jonathan TIPPETT | Control system for and method of operating joints |
| JP7576267B2 (ja) * | 2021-02-05 | 2024-10-31 | 大成建設株式会社 | 遠隔操作ピペット装置及びピペットのロボットアームへの取付け構造 |
-
1988
- 1988-10-17 JP JP26095188A patent/JPH0735029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02106288A (ja) | 1990-04-18 |
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