JPH0810520Y2 - マスタ／スレ−ブ型サ−ボマニピユレ−タのインデツクス制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案はマスタ／スレーブ型サーボマニピュレータに
おいて、マスタアームとスレーブアーム間に、位置また
は角度の偏差を任意に設定できる制御装置に関する。

B.考案の概要 本考案による制御装置はインデックス制御装置と称す
るものであり、オペレータがスイッチをオンにするとイ
ンデックス制御モードとなり、スレーブアームをホール
ド制御して現状態に保持したままマスタアームだけ移動
させることができ、その間、マスタアームの移動によっ
て生じたスレーブアームとの偏差をインデックス値とし
て記憶する。スイッチを元に戻すと、マスタ・フリー制
御モードとなり、マスタアームの現在値にインデックス
値を加算したものをスレーブアームの目標値とし、偏差
を維持したままスレーブアームをマスタアームに追従さ
せる。

C.従来の技術 従来、マスタ／スレーブ型サーボマニピュレータの制
御装置は、スレーブアームの位置、角度等を常にマスタ
アームのそれに一致させるようになっている。

D.考案が解決しようとする問題点 そのため、スレーブアーム側にある操作対象物が通常
の操作範囲から相当離れている場合、その位置にスレー
ブアームを移動させるためには、オペレータも通常のマ
スタ側操作範囲を大きく越えてマスタアームを操作する
必要がある。

しかし、このような場合はオペレータの姿勢が通常の
ものから大きく異ならざるを得ず、安定したマスタ操作
が困難になることがある。例えば、オペレータの腕が伸
び切ったり、中腰になったり、身が傾いたりして不安定
な姿勢で操作するとか、あるいは、操作席から離れるた
め操作対象物をオペレータが目視しづらくなる。

そこで、スレーブアーム側の操作対象物の位置に関係
なく、できればオペレータは通常のマスタ側操作範囲の
ほぼ中央部で操作を行いたいという要求がある。

本考案はかかる要求に応えた制御装置を提供すること
を目的とする。

E.問題点を解決するための手段 本考案はマスタ／スレーブ型サーボマニピュレータの
制御装置において、 制御モードを切換えるための１つのスイッチと、この
スイッチのオン及びオフのうちオンによりマスタアーム
とスレーブアームとの結合を解除し且つスレーブアーム
を現状態に保持する制御手段と、前記スイッチがオンの
間スレーブアームとマスタアームとの偏差をインデック
ス値として記憶する記憶手段と、前記スイッチのオフに
よりマスタアームとスレーブアームとを結合し且つマス
タアームの現在値と記憶されたインデックス値との和を
スレーブアームの目標値とする制御手段とを具備するこ
とを特徴とするものである。

F.作用 マスタアームとスレーブアーム間に位置、角度の偏差
を任意に設定できれば、スレーブアーム側の操作対象物
の位置に関係なく、オペレータは通常のマスタ側操作範
囲のほぼ中央部でマスタアームを操作することができ
る。

本考案によるインデックス制御装置においては、オペ
レータがスイッチをオンにすると、マスタアームはスレ
ーブアームとは無関係に移動可能となり、スレーブアー
ムは現状態に保持される。その間マスタアームを操作す
ると、スレーブアームとの間に偏差が生じるが、この偏
差はインデックス値として記憶される。次にスイッチを
元に戻すと、マスタアームの現在値にインデックス値が
加算したものを目標値としてスレーブアームを制御する
ことになり、偏差を維持したままマスタアームにスレー
ブアームが追従する。

従って、スイッチのオン・オフ操作とマスタアームの
操作とにより任意に偏差を設定できる。これの適宜な繰
返しにより、オペレータは常にマスタ側操作範囲のほぼ
中央部で操作できることになる。

特に本考案では、スレーブアームをマスタアームに追
従して移動させる場合はスイッチをオンにする必要がな
く、オペレータはスイッチを意識せずオフのままにして
おけば良い。そして、スイッチをオンにするのは、例え
ばマスタアームがオペレータにとって操作性が悪に位置
にある場合に、マスタアームだけを適当な位置に移動さ
せたい場合だけである。つまり、スイッチの操作性が極
めて良い。

また、マスタアームがどの位置にあっても、１つのス
イッチのオン／オフのみで、スレーブアームとの間に偏
差を設定し、この偏差を維持したままスレーブアームを
マスタアームに追従させることができる。つまり、マス
タアームの操作性には何の制約も加わらない。

G.実施例 以下、図面を参照して本考案を説明する。

第１図は制御のフローチャート、第２図はイニシャラ
イズのフローチャート、第３図はインデックス制御時の
装置構成図、第４図はマスタ・フリー制御時の装置構成
図、第５図及び第６図はそれぞれインデックス値の説明
図である。

第３図，第４図において、１はマスタ側の制御演算装
置であり、工学変換器２を介して入力したマスタアーム
のトルク，位置及び速度の情報からトルクを求め、工学
変換器３を介してマスタアームにトルクを与える。４は
スレーブ側の制御演算装置であり、工学変換器５を介し
て入力したスレーブアームのトルク及び速度の情報並び
に、マスタ側制御演算装置１から入力したマスタアーム
の位置情報と工学変換器５を介して入力したスレーブア
ームの位置情報との偏差に基づいてトルクを求め、マス
タアームにスレーブアームに追従するように、工学変換
器６を介してトルクを与える。ここまでは、従来と同じ
である。

本考案によるインデックス制御装置では、制御モード
切換用に押しボタン式等のスイッチ７（以下、インデッ
クス制御スイッチと称す）があり、その接点信号をマス
タ側・スレーブ側の両制御演算装置1,4に与えている。
インデックス制御スイッチ７は、オペレータが操作し易
いようにマスタアームのグリップ付近に設けてある。

また、スレーブ側制御演算装置４にはメモリ８を設
け、ホールド値を記憶するようにしてある。本考案で
は、インデックス制御スイッチ７がオンの間は第３図に
示すようにマスタ側とスレーブ側の両制御演算装置1,4
間の結合を無くすようにしてある。また、スイッチオン
の間はスレーブアームのトルク情報の入力を止め、更
に、オフからオンに変化した時のみスレーブアームの位
置情報をメモリ８に取込み、スイッチオン後はメモリ８
中の位置情報を目標値に置換えるようにしてある。

一方、マスタ側制御演算装置１にもメモリ９を設け、
インデックス値を記憶するようにしてある。本考案で
は、インデックス制御スイッチ７がオンからオフへ変化
した時のみ、第４図に破線で示すように、スレーブアー
ムの位置とマスタアームの位置との偏差をインデックス
値としてメモリ９に取込むようにしてある。また、イン
デックス制御スイッチ７がオフになると、メモリ９中の
インデックス値（位置偏差情報）をマスタアームの現在
の位置情報に加算し、加算値をスレーブアームの位置の
目標値としてスレーブ側制御演算装置４へ与えるように
してある。

以上の説明では制御演算装置1,4をマスタ側とスレー
ブ側それぞれに分けたが、コンピュータ等により一括し
て制御できる。

次に、第３図，第４図に示したインデックス制御装置
の動作を第１図，第２図，第５図，第６図を参照して説
明する。

まず、装置をリセットすると、メモリ９中のインデッ
クス値は零となる。この状態でインデックス制御スイッ
チ７をオフのままにしておけば、２つの制御演算装置1,
4は第４図に実線で示すものとなる。この場合は、イン
デックス値が零であるから、第５図（ａ），（ｂ）に示
すように、マスタアーム10の軸角度ａにスレーブアーム
11の軸角度ａが常に等しくなるように制御される。これ
は従来の制御と同じである。

次に、インデックス制御スイッチ７を押してオンにす
ると、２つの制御演算装置1,4は第３図に示すものとな
る。即ち、マスタアーム10はスレーブアーム11とは全く
無関係なフリー制御モードになり、オペレータはマスタ
アーム10を任意の位置に移動させることができる。一
方、スレーブアーム11はスイッチオン時にメモリ８に取
込んだ位置情報に従った位置ホールド制御となり、スイ
ッチオン直前の状態を保持する。

今、スイッチオンの間、スレーブアーム11が第６図
（ｂ）に示す如く第５図（ｂ）と同じ位置にホールドさ
れ、マスタアーム10が第６図（ａ）に示すように第５図
（ａ）の位置から移動したとする。この間、スレーブア
ーム11の位置とマスタアーム10の位置との偏差「ａ」が
メモリ９に格納される。

次に、インデックス制御スイッチ７を離して元に戻し
オフにすると、スレーブアーム11はメモリ９に格納した
インデックス値「ａ」なる偏差を保ってマスタアーム10
に追従する。即ち、オペレータはマスタアーム10を引続
いて移動できるが、このときのスレーブアーム11の制御
位置（目標位置）はマスタアーム10の現在位置にメモリ
９中のインデックス値「ａ」を加算したものとなるた
め、スレーブアーム11は偏差「ａ」を維持したままマス
タアーム10に追従する。

以上より明らかなように、オペレータはインデックス
制御スイッチ７のオン・オフ操作と、マスタアーム10の
操作とにより、スレーブ側操作対象物の位置に関係なく
マスタ側操作範囲のほぼ中央部で操作を行えるように、
マスタアーム10とスレーブアーム11間に任意の偏差を設
定できる。

H.考案の効果 本考案によれば、スレーブアームの位置に関係なく、
またマスタアームの位置にも関係なく、マスタアームを
操作し易い位置に移動することができる。更に、オペレ
ータは１つのスイッチを操作するだけで、しかもこのス
イッチはマスタアームだけをスレーブアームと関係なく
適当な位置に移動させたい場合だけオンに操作すれば良
く、通常のスレーブアームを追従させる場合にはスイッ
チを意識することなくオフのままにしておけば良い。こ
れにより、オペレータの操作性が極めて良くなる。ま
た、従来は操作が困難であった位置へもスレーブアーム
を楽に移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例装置の制御のフローチャート、第２図は
イニシャライズのフローチャート、第３図はインデック
ス制御時の装置構成図、第４図はマスタ・フリー制御時
の装置構成図、第５図（ａ），（ｂ）及び第６図
（ａ），（ｂ）はそれぞれインデックス値の説明図であ
る。 図面中、１はマスタ側制御演算装置、2,3,5,6は工学変
換器、４はスレーブ側制御演算装置、７はスイッチ、８
はホールド値用メモリ、９はインデックス値用メモリ、
10はマスタアーム、11はスレーブアームである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】マスタ／スレーブ型サーボマニピュレータ
   の制御装置において、 制御モードを切換えるための１つのスイッチと、このス
   イッチのオン及びオフのうちオンによりマスタアームと
   スレーブアームとの結合を解除し且つスレーブアームを
   現状態に保持する制御手段と、前記スイッチがオンの間
   スレーブアームとマスタアームとの偏差をインデックス
   値として記憶する記憶手段と、前記スイッチのオフによ
   りマスタアームとスレーブアームとを結合し且つマスタ
   アームの現在値と記憶されたインデックス値との和をス
   レーブアームの目標値とする制御手段とを具備すること
   を特徴とするマスタ／スレーブ型サーボマニピュレータ
   のインデックス制御装置。