JPS5929395B2 - マスタ・スレ−ブ形サ−ボマニピユレ−タ - Google Patents

マスタ・スレ−ブ形サ−ボマニピユレ−タ

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JPS5929395B2
JPS5929395B2 JP10682779A JP10682779A JPS5929395B2 JP S5929395 B2 JPS5929395 B2 JP S5929395B2 JP 10682779 A JP10682779 A JP 10682779A JP 10682779 A JP10682779 A JP 10682779A JP S5929395 B2 JPS5929395 B2 JP S5929395B2
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JP
Japan
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master
arm
slave
control box
master arm
Prior art date
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Expired
Application number
JP10682779A
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English (en)
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JPS5633291A (en
Inventor
好司 藤社
昭夫 西尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP10682779A priority Critical patent/JPS5929395B2/ja
Publication of JPS5633291A publication Critical patent/JPS5633291A/ja
Publication of JPS5929395B2 publication Critical patent/JPS5929395B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マスタアームの操縦によりスレーブアームを
動作させて物体の把握を行なわせる多関節のマスタ・ス
レーブ形サーボマニピュレータに関し、スレーブアーム
の動作位置制御をマスタアームによる操縦のほかにコン
トロールボックスによる操縦も可能にしたサーボマニピ
ュレータに関する。
第1図は従来のマスタ・スレーブ形サーボマニピュレー
タの1つの関節のブロック構成を示し、スレーブ側が出
している力をオペレータに力の感覚としてフィードバッ
クするバイラテラル制御方式のものである。
スレーブアーム1が物体を把握してい冫よい状態からオ
ペレータがマスタ・アーム2を操縦することにより、そ
の開度θmが変化し、このθmは位置検出器3で電気信
号に変換される。同様にスレーブ・アーム1の開度θs
も位置検出器4で電気信号に変換される。これら2つの
電気信号は比較器5の入力となり、比較器5の出力ΔE
はθmとθsの差に比例し、増幅器6と位置誤差信号変
換器Tの入力となる。その結果、増幅器6、駆動装置8
によりスレーブ・アーム1の開度θsはθmの変化に追
従するようになる。一方、比較器5の出力△Eは位置誤
差信号変換器Tで所望の出力信号に変換され、その出力
Epはマスタ・アーム2の把持力つまりオペレータの操
縦力を検出する力検出器9の出力Etと比較器10で比
較され、その結果、増幅器11と駆動装置12を通じて
EpとEtが釣り合うように動作する。
例えば、EtがEpより大きければ、駆動装置12はそ
の差Et−Epを小さくしようとしてその時オペレータ
が加えている力の向きにマスタ・アーム2を開あるいは
閉にするよう動作する。次に、スレーブ・アーム1が高
剛性物体を把握した場合、オペレータの操縦によりθm
が小さくなつてもθsはほとんど変化し得ないので、L
E、Epともその絶対値は大きくなり駆動装置12はオ
ペレータの操縦力とは反対の向きにトルクを発生させ、
オペレータは、このトルクに負けまいと更に力を強める
。この結果、EtとEpとは一致して系は平衡する。ス
レーブ・アーム1が△EキOの状態で吻揮表面に触れて
いるだけでは、オペレータは何ら力の帰還を受けないが
、更に握りこむとその大きさに対応した△E,Epが生
じてEt=Epだけの操縦力が与えられる。こうしたバ
イラテラル制御方式とすることで物体把握時の異和感を
小さくする。第1図に示すバイラテフル制御方式に限ら
ず多関節のマスタ・スレーブ型サーボマニピユレータに
おいては、第1図の手先部のつかみのほかに手首折曲げ
、手首捩りさらには肘及び肩の曲げ、振り等の制御系を
持たせる。
しかし、従来の多関節のマスタースレーブ型サーボマニ
ピユレータではその操縦がマスターアームだけによるも
のである。このため、ある位置に置かれた物を把握し別
の位置に移動させるような作業は、全関節を同時に動作
させることができるので比較的容易にできるが、ある関
節を固定させて手先で細い作業、例えばネジの締めつけ
等などは、マスターアーム操作機能上難しい。一方、従
来のパワーマニブレータに見られるような個々の関節を
それぞれダイヤルやレバー等を動かして別々に操縦する
方法では、マスターアームの操縦による疲労感がないこ
とや微少な操縦をするとき、また、手先でバルブなどを
他の関節を固定し手首の回転操作により開閉すると作業
性がよい。このような1ケ所ないし数ケ所の関節の操縦
だけですむような作業では都合が艮いものの、広範囲あ
るいは複雑な作菜ではどの関節をどのように操縦しなけ
ればならないかを考えながら操作するため操作寺間が長
くなる。また、2つの関節(肘,屑等)を同時に操縦し
て手先を水平移動させるような作業は極めて困難であつ
た。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、マスタ
アームの各関節動作位置信号の少なくとも1つの位置信
号に代つてスレーブアームの各関節動作位置を設定でき
るコントロールボツクスを備え、マスタアーム操縦とコ
ントロールボツクス操縦を個々の関節毎に切換えること
により、スレーブアームの作業性の向上と作業範囲の拡
大を図つたサーボマニピユレータを提供することを目的
とする。第2図は本発明の一実施例を示す要部構成図で
ある。21はマスタアームの位置検出器、22はコント
ロールボツクスの位置設定器、23は切換スイツチ24
によつて位置検出器21の位置信号又は位置設定器22
の位置設定信号が選択されて与えられるスレーブアーム
制御入力部であり、この制御入力部は例えば第1図にお
ける比較器5に相当する。
25は位置補正極性表示器であり、位置検出器21の位
置信号と位置設定器22の位置設定信号の相互の差を表
示する。
ここで、位置検出器21及び位置設定器22は、例えば
ポテンシヨメータやシンクロ,差動変圧器,エンコーダ
等で実現される。また、切換スイツチ24は機械的スイ
ツチあるいは半導体アナログスイツチで実現され、作業
内容によりオペレータが各関節毎に適宜切換えられる。
この切換スイツチによる選択において、位置検出器21
と位置設定器22の間に信号の偏差があると、スレーブ
アームは選択された信号に追従する急激な動作となつて
把握物体を損傷する恐れがある。
そこで、表示器25にマスタアームの現在位置とコント
ロールボツクスからの設定値との差を表示しておき、マ
スタアームからコントロールボツクス操縦への切換えに
際して両者の差が十分小さくなるように、コントロール
ボツクスの設定値を合わせておくことで上記の不都合は
解消される。逆に、コントロールボツクスからマスタア
ームの操縦に切り換える場合、おおよそマスタアームの
位置をその時のスレーブアームの位置に一致させ更に切
り換え時のスレーブアーム移動量を小さくする必要があ
る時には、コントロールボツクスの操縦で表示器25の
極性表示を見ながらマスターの位置と正確に一致させる
ようにすればよい。次に主電源を投入した時、スレーブ
アームの移動量を小さくするためには、その時のスレー
ブアームの位置に設定値をセツトしなければならない。
また作業終了後も定められた位置にもどす必要がある。
この電源投入時のマスターアームの位置設定あるいは、
コントロールボツクスの設定を容易にするための構成を
第3図に示す。同図が第2図と異なる部分は主電源投入
前のスレーブアーム停止位置とコントロールボツクスの
設定値あるいは、マスターアームの現在位置との差を2
5Aあるいは、25Bの位置補正極性表示器に表示する
構成にある。第3図において、コントロールボツクスに
よる操縦の場合は、表示器25Bの表示に差が十分小さ
くなるように設定した後に電源投入をし、また、マスタ
ーアームの操縦の場合には、25Aの表示器に示される
差が十分小さくなるようにマスターアームを操縦した後
に電源を投入する。また動作中にコントロールボツクス
による操縦からマスターアームによる操縦に切り換える
時は極性表示器25Aの表示値が十分小さくなるように
、また、逆の場合は、極性表示器25Bf)表示値が十
分小さくなるようにマスターアームあるいは、コントロ
ールボツクスの設定値を操作すればスムーズに両者の切
り換えが行なえることはいうまでもない。以上動作中の
マスターアームによる操縦とコントロールボツクスによ
る操縦相互の切り換える場合を第2図で、また、電源投
入時のマスターアームあるいは、コントロールボツクス
から設定の場合を第3図で説明したが、この両方の機能
をもたせた実施例を第4図に示す。
第4図中の表示器25,25A,25Bは上記実施例の
ものといずれも同じ機能をもつ位置補正極性表示器であ
つて、これらは先に述べた操縦の切り換え、あるいは電
源投入時の操作に対応してスイツチ等で挿入場所を選択
すれば位置補正極性表示器を必ずしも複数個備える必要
はない。次に位置補正極性表示器の具体的実施例を第5
図により説明する。
各々、位置補正極性表示器によつて対応しているもの(
例えばマスターアームとコントロールボツクス、またコ
ントロールボツクスとスレーブアーム等)の位置信号e
1とE2を突き合せて両者の差を取り、演算増幅器0A
1で増巾しコントロールボツクスの設定値をどちらの力
向に設定すればよいかLEDl,LED2の2つの発光
ダイオード(第5図aの場合)またはVの中心振り分け
のアナログメータ(第5図bの場合)で表示する。こう
した表示器により、コントロールボツクス操縦になつて
いるかマスターアーム操縦になつているかを、コントロ
ールボツクス上各関節ごとに表示することができる。最
後にマスターアームによる操縦範囲とコントロールボツ
クスによる操縦範囲について述べる。
マスターアーム操縦はオペレータが腕全体を使用しての
操縦は不可能である。しかし、コントロールボツクス操
縦の場合スレーブ・アームの全動作範囲を操縦可能に調
整できるのでかなり作業範囲が広くなるため、マスター
アームの操縦では、不可能な姿勢、手先位置の設定も可
能である。以上のとおり、本発明によるサーボマニピユ
レータは、個々の関節についてマスタアームによる操縦
とコントロールボツクスによる設定とを任意に切換えで
きるようにしたため、両者の長所を活かした操縦が可能
となり、作業の範囲,速度,精度等に優れ、さらにオペ
レータの操縦姿勢,疲労等の操縦可能において大幅に改
善される。また、位置補正極性表示器を備えることで、
マスタアームによる操縦とコントロールボツクスの設定
による操縦相互の切換え時、あるいは主電源投入時のス
レーブアーム位置の移動変化を最大にでき、狭い場所で
の器具や機器あるいは構造物と衝突の危険なく相互の切
換えや主電源投入をスムーズにできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はマスタ・スレーブ形サーポマニピユレータを説
明するためのプロツク構成図、第2図は本発明の一実施
例を示す要部構成図、第3図及び第4図は本発明の他の
実施例を示す要部構成図、第5図は第2図乃至第4図に
おける表示器25,25A,25Bの実施例を示す回路
図である。 1・・・・・・スレーブアーム、2・・・・・・マスタ
アーム、3,4・・・・・・位置検出器、5・・・・・
・比較器、6・・・・・・増幅器、8・・・・・・駆動
装置、21・・・・・・マスタアーム位置検出器、22
・・・・・・コントロールボツクス位置設定器、23・
・・・・・スレーブアーム制御入力部、24・・・・・
・切換スイツチ、25,25A,25B・・・・・・位
置補正極性表示器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数関節を持つマスタアームの操縦により複数関節
    のスレーブアームを動作させて物体の把握を行なわせる
    マスタ・スレーブ形サーボマニピュレータにおいて、上
    記マスタアームの各関節動作位置を夫々検出する複数の
    位置検出器と、これら複数の位置検出器の位置検出信号
    と該複数の位置検出器に対応づけて有する位置設定器の
    位置設定信号とを切換えて上記スレーブアームの当該関
    節の位置制御入力とすることができるコントロールボッ
    クスとを備えたことを特徴とするマスタ・スレーブ形サ
    ーボマニピュレータ。 2 特許請求の範囲第1項において、上記コントロール
    ボックスは上記マスタアーム、スレーブアームの位置検
    出信号及び上記位置設定器の位置設定信号の相互の差を
    表示する表示器を有するマスタ・スレーブ形サーボマニ
    ピュレータ。
JP10682779A 1979-08-21 1979-08-21 マスタ・スレ−ブ形サ−ボマニピユレ−タ Expired JPS5929395B2 (ja)

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JPS5633291A JPS5633291A (en) 1981-04-03
JPS5929395B2 true JPS5929395B2 (ja) 1984-07-20

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JP10682779A Expired JPS5929395B2 (ja) 1979-08-21 1979-08-21 マスタ・スレ−ブ形サ−ボマニピユレ−タ

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61209886A (ja) * 1985-03-15 1986-09-18 三菱電機株式会社 マスタ−スレ−ブ式ロボツト装置
JPH01310877A (ja) * 1988-06-07 1989-12-14 Fujitsu Ltd 2本指ハンドのバイラテラル制御方式
JP2708266B2 (ja) * 1990-09-14 1998-02-04 日立造船株式会社 カプセル輸送設備

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