JPS60131173A - Master/slave type bilateral servo-manipulator - Google Patents
Master/slave type bilateral servo-manipulatorInfo
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- JPS60131173A JPS60131173A JP23779983A JP23779983A JPS60131173A JP S60131173 A JPS60131173 A JP S60131173A JP 23779983 A JP23779983 A JP 23779983A JP 23779983 A JP23779983 A JP 23779983A JP S60131173 A JPS60131173 A JP S60131173A
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- arm
- torque
- mask
- slave
- slave arm
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明はマスク・スレーブ形マニピュレータにおけるパ
イラテラル・サーボ制御に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to bilateral servo control in a mask slave type manipulator.
放射線レベルの高い所等における作業においては、人間
(二とってその環境が有害であるので遠隔操作装置、い
わゆるマニピュレータが必要であり、しかも作業者がそ
の主動側を動かすこと(二よってこれと連動する従動側
が作業者の意のままに作業を行ない、またその時の作業
状況を主動側(二正確に伝えておかなければならない。When working in places with high radiation levels, a remote control device, or so-called manipulator, is required because the environment is harmful to humans (2), and the operator must move the main part of the device (2). The slave side must perform the work according to the wishes of the worker, and the work status at the time must be accurately communicated to the prime mover side.
そして、これを実現させるためパイラテラル方式のサー
ボ機構が採用されている。In order to achieve this, a pirate servo mechanism is used.
これを第1図に示す操作力逆送型方式のサーボ機構を備
えた装置にニよって説明する。This will be explained by referring to a device equipped with a servo mechanism of the operating force reverse feed type shown in FIG.
1は作業者によって操縦されるマスク・アーム(主動部
)、2はマスタ・アーム1に連動して実際の作業を行う
スレーブ・アーム(従動部)である。Reference numeral 1 designates a mask arm (main moving part) operated by the operator, and reference numeral 2 designates a slave arm (follower part) which performs actual work in conjunction with the master arm 1.
作業者がマスク・アーム1を操作することにより関節角
0rnが変化して、その時のOmが位置検出器3により
′電気信号(二変換される。一方、スレーブ・アーム2
の関節角Osが同じよう(二位置検出器4により電気信
号(−変換される。この2つの電気信号は比較器5に入
力され、OmとO8の偏差゛0m−0s’に比例した信
号が出力される。この出力信号は増幅器9を通じて駆動
装置8を動力) L 、OsがOm+=一致するよう(
二作用する。When the worker operates the mask arm 1, the joint angle 0rn changes, and the position Om at that time is converted into an electric signal (2) by the position detector 3. On the other hand, the slave arm 2
If the joint angles Os of the two positions are the same, then the two position detectors 4 convert the electrical signals into (-). These two electrical signals are input to the comparator 5, and a signal proportional to the deviation ゛0m-0s' between Om and O8 is This output signal powers the drive device 8 through the amplifier 9) so that L, Os match Om+=(
It has two effects.
次(−、スレーブ・アーム2が作業物体に1’F用し/
辷時、物体(二与えるトルクがスレーブ側のトルク検出
器6によつ又検出され、この信号はその才ま増幅器10
を通して駆動装置7を動かす。このトルク信号(二よっ
て、駆動装置7は0mを今までとは逆向きに動かそうと
するため、操縦者側(=スレーブ・アーム2が物体に作
用したという感覚が伝わる。Next (-, slave arm 2 applies 1'F to the work object/
When walking, the torque applied to the object (2) is detected by the torque detector 6 on the slave side, and this signal is transmitted to the torque detector 6 on the slave side.
The drive device 7 is moved through. As a result of this torque signal (2), the drive device 7 attempts to move 0m in the opposite direction to the previous one, so the feeling that the operator side (= slave arm 2) has acted on the object is transmitted.
しかしながら、この時、特(二高剛性の物体に対し−C
スレーブ・アーム2が作用した場合、スレーブ・アーム
2の動きが物体に拘束されるためOsはほとんど変化し
ない。そして、前述の力逆送型パイラテラル・サーボ系
では操縦者1))1から与えるトルクを増加させるとO
mはさらに変化するが物体に拘束されているO5はこの
0■二連動することができなくなり、0[nとOsの偏
差は縮よらないことになる。However, at this time, especially (for two highly rigid objects -C
When the slave arm 2 acts, Os hardly changes because the movement of the slave arm 2 is restrained by the object. In the aforementioned force reversal type bilateral servo system, if the torque applied from the operator 1)) 1 is increased, O
Although m changes further, O5, which is restrained by the object, is no longer able to interlock with this 0■2, and the deviation between 0[n and Os does not shrink.
つまり、スレーブ・アームが物体に作用している時、力
感覚の認識はできてもスレーブ位置をマスク・アーム側
が正確に認識することは困難になる。In other words, when the slave arm is acting on an object, it is difficult for the mask arm side to accurately recognize the position of the slave, even if the sense of force can be recognized.
この発明の目的(1、対象物体への作用で生じるトルク
帰還(二よるマスク・アーム1葦縦C:おいてスレーブ
・アーム側の力感覚はもちろんのこと、スレーブ・アー
ムが物体に作用している時のスレーブ位置を正確に認識
できる多関節のマスク・スレーブ形サーボ・マニピュレ
ータを提供することにある。Purpose of this invention (1) Torque feedback caused by the action on the target object (2) Mask arm 1 Reed vertical C: In addition to the sense of force on the slave arm side, it is also possible to To provide a multi-jointed mask slave type servo manipulator that can accurately recognize the position of a slave when the slave is in use.
この発明の概要は以下のとj6りである。マスク・アー
ムとスレーブ・アームの関節角0mとOsがそれぞれ位
置検出器によって検出される。そして、この2つの信号
が比較器の入力となり、比較器からの出力は増幅器を通
じてスレーブ・アームの駆動装置を動かす。これ(二よ
り、スレーブ・アームはOmと05の間長が減少する方
向(二動きマスク・アームに連動する。The outline of this invention is as follows. Joint angles 0m and Os of the mask arm and slave arm are detected by position detectors, respectively. These two signals then become the inputs of a comparator, and the output from the comparator drives the slave arm driver through an amplifier. From this (2), the slave arm moves in the direction in which the length decreases between Om and 05 (2) and is linked to the mask arm.
ざら(二、操縦者がマスク・アーム(−加える操従トル
クがトルク検出器により検出され、との信号も増幅器を
1通じてスレーブ・アームの駆動装置を動かJ−0この
、マスク・アーム1葦縦ーブ・アームHIlIt二帰ス
ことでマスク・アーム側から見ゾと操縦性の剛性が高く
なり、その結果物体作用中のスレーブ位置が正確に認識
される。(2) The control torque applied by the operator to the mask arm (-) is detected by the torque detector, and the signal is also transmitted through the amplifier 1 to operate the drive device of the slave arm. The vertical axis of the reed arm HIlIt increases the rigidity of visibility and maneuverability from the mask arm side, and as a result, the position of the slave during object action can be accurately recognized.
一方、スレーブ・アームが物体(二作用した時、スレー
ブ・アーム(二発生するトルクがトルク検出器によって
検出され、こちらの信号は増幅器を通し−Cマスタ・ア
ームの駆動装置を動かす。このスレーブ・アーム側のト
ルクをマスク・アーム側に帰すことで、操縦者は正確な
力感覚を認識する。On the other hand, when the slave arm acts on an object (2), the torque generated by the slave arm (2) is detected by a torque detector, and this signal is passed through an amplifier to move the driver of the master arm. By returning the torque from the arm side to the mask arm side, the operator perceives an accurate sense of force.
この発明は次の効果を有する。 This invention has the following effects.
(1)従来の力逆送型パイラテラルサーボ系では5マス
ク・アームの関節角0mを変化さぼるととでスレーブ・
アーム側に操縦トルクを与える形(二なっているため、
スレーブ・アームが高剛性の物体(二作用している時で
も操縦者の加えるトルクを増加させるとOmがいくらで
も変化してしまいスレーブ位置が正確(二認識できなか
ったのが、この発明ではマスク・アーム側のトルクをス
レーブ・アーム側に帰す線路を付加することでマスタ・
ア−A 1i1!1から見た操縦性の剛性が高められ、
高剛性の物体に作用している時でもスレーブ位置の認識
が正確に行なえる。(1) In the conventional force reversal type bilateral servo system, when the joint angle of the 5-mask arm is changed to 0m, the slave
A shape that gives steering torque to the arm side (because it is double-shaped,
Even when the slave arm is acting on a highly rigid object (2), if the torque applied by the operator is increased, Om will change any number of times, making it impossible to accurately recognize the slave position. By adding a line that returns torque from the arm side to the slave arm side, the master
The rigidity of maneuverability seen from A-A 1i1!1 has been increased,
The slave position can be recognized accurately even when acting on highly rigid objects.
(2) この発明では、トルク信号(1関して−Hいの
偏差をとったすせずにマスク・アームで発生するトルク
は直接スレーブ・アーム側(二、そしてスレーブ・アー
ムで発生するトルクは直接マスク・アーム側に帰してい
るため、相方のトルクが釣合った状態ζニおいても操縦
者は正確な力感覚を認識できる。(2) In this invention, the torque generated in the mask arm is directly transferred to the slave arm side (2) without taking a -H deviation with respect to the torque signal (1), and the torque generated in the slave arm is Since the force is applied directly to the mask arm side, the operator can recognize an accurate sense of force even when the torque of the partner is balanced.
この発明の一実施例を図面(1関して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings (1).
第2図はこの発明の実施例をブロック線図で示す。FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of the invention.
まず、スレーブ・アーム2が対象物体(二作用していな
い状態での動作を述べる。操縦者がマスク・アーム1を
操作すること(二より関節角0mが変化する。この時の
0mは位置検出器3(:よって電気信号の形で検出され
る。一方、スレーブ・アームの関節角Osが位置検出器
4によって検出される。First, we will describe the operation when the slave arm 2 is not acting on the target object (2). When the operator operates the mask arm 1 (2), the joint angle 0m changes. In this case, 0m is the position detected. On the other hand, the joint angle Os of the slave arm is detected by the position detector 4.
この2つの電気信号が比較器5の入力となり、関節角0
mとOsの偏差に比例した量ΔOが比較器から出力され
る。一方、マスク・アーム≦二対して操縦者が加えた操
縦トルクがトルク検出器11によって検出される。この
トルク信号は先の偏差信号Δ(l1加算器12で加えら
れてから、増幅器9を通してスレーブ・アーム2の駆動
装置8を動かす。図かられかるようにマスク・アーム側
の操縦トルクはスレーブ・アーム2が物体f二作用して
いる時大きく現われるトルクであるから、今の場合マス
ク・アーム側からのトルク信号はほぼ零である。従って
。These two electrical signals become the input to the comparator 5, and the joint angle becomes 0.
A quantity ΔO proportional to the deviation between m and Os is output from the comparator. On the other hand, the torque detector 11 detects the steering torque applied by the operator to the mask arm≦2. This torque signal is added to the deviation signal Δ(l1 by the adder 12, and then moves the drive device 8 of the slave arm 2 through the amplifier 9. As can be seen from the figure, the control torque on the mask arm side is applied to the slave arm 2. Since this is a large torque that appears when arm 2 is acting on object f2, the torque signal from the mask arm side is almost zero in this case.
加算器12の出力1’tΔOのみとなりOsをOmに一
致させるように駆動装置8が動く。The output of the adder 12 is only 1'tΔO, and the drive device 8 operates so that Os matches Om.
次に、スレーブ・アーム2が物体、特に剛体に作用した
場合(一ついて述べる。操縦者がマスク・アーム1の関
節角Onを変化させても、今度はOsはほとんど変化し
彦いのでスレーブ・アーム2にトルクTsが発生する。Next, when the slave arm 2 acts on an object, especially a rigid body (one example will be described), even if the operator changes the joint angle On of the mask arm 1, Os will hardly change this time, so the slave arm Torque Ts is generated in arm 2.
このトルクはトルク検出器6で電気信号の形で検出され
、増幅器10を通して駆動装置7を動かす。この駆動装
置(二よってOrnの変化とは逆向きの方向(二〇mを
変化さるようなトルクTMがマスク・アーム1に発生し
、このトルク(ニよって操縦者はスレーブ・アームが物
体に触れたという感覚を認識する。次に操縦者はこのト
ルク(1負けまいと更に力を入れるので操縦トルクT)
Jが増加する。このトルクTMはトルク検出器11によ
って電気信号の形で検出され、加算器12の入力となり
位置偏差信号ΔOと加え合わされて、さらにOsをスレ
ーブ・アームが物体(二作用するよう(=変化させる形
で駆動装置8を動かす。しかし、0sはほとんど変化し
ないのでTsがさらに増加し、その結果マスタ・アーム
1へのトルクのフィードバックが再びJ曽加すること(
二なる。This torque is detected in the form of an electrical signal by a torque detector 6 and drives a drive 7 through an amplifier 10. This driving device (2) generates a torque TM in the mask arm 1 that changes the direction (20 m) in the opposite direction to the change in Orn, and this torque (2) causes the operator to notice that the slave arm touches the object. Next, the pilot applies this torque (maneuvering torque T because he applies even more force to avoid losing).
J increases. This torque TM is detected in the form of an electric signal by the torque detector 11, becomes an input to the adder 12, and is added to the position error signal ΔO, which further outputs Os so that the slave arm acts on the object (= the shape of the change). to move the drive device 8. However, since 0s hardly changes, Ts increases further, and as a result, the torque feedback to the master arm 1 increases again.
Two.
つまり、スレーブ・アーム2が剛体(二作用している間
関節角O8はほとんど変化しない。そして、この時マス
ク・アーム側で操縦者が関節角0mをさら(=変化させ
ようとトルクを加えると、そのトルク(二見合った分だ
け逆にスレーブ・アーム側からのトルクのフィードバッ
クを受けるのでOmもほとんど変化しないことになる。In other words, while the slave arm 2 is acting as a rigid body, the joint angle O8 hardly changes.At this time, when the operator on the mask arm side applies torque to further change the joint angle 0m, , since the torque (Om) receives feedback from the slave arm side by a corresponding amount, so Om also hardly changes.
このことからマスク・アーム側から見た操縦性の剛性が
大きくなったととがイつかり、従来の力逆送型のように
スレーブ・アームが剛体(二作用していてもマスク・ア
ーム側で加えるトルクを増加させると0mが変化し工し
まい、操縦者側での作業状況の認識が不明獣(二なるこ
ともない。This means that the rigidity of the maneuverability seen from the mask arm side has increased, and unlike the conventional force reversal type, the slave arm is a rigid body (even if there are two actions, the mask arm side adds When the torque is increased, 0m changes and the work stops, making it difficult for the operator to recognize the work situation.
また、トルク信号に関して、その偏差を駆動装置ス
置の入力(二することがないので彬方のトルクが一致し
た時、駆動装置への入力が零になってトルクの釣合いが
破れてしまうようなこともない。In addition, regarding the torque signal, the deviation is input to the drive device (there is no need to do so, so when the torques of Akira match, the input to the drive device becomes zero and the torque balance is broken). Not at all.
以上のことから、マスク・アームlの操作による物体へ
の作用において人間の直接の作用と同じ、あるいはほぼ
同じような力感覚や関節角1*報が得られるので、操縦
者は非常に正Jd iニマスタ・アームを操縦できるこ
と(二なる。From the above, the operation of the mask arm L on an object produces the same or almost the same force sensation and joint angle 1* information as a direct human action, so the operator can feel very correct Jd. Must be able to operate the i-ni master arm (Ninaru).
第1図は、従来の力逆送型パイラテラル・−リ・−ボ糸
、k示すブロック線図、り(2図はとの発明の一実施例
のブロック線図である。
1・・・マスタ・丁−ム、2・・・スレーブ・−ど−ム
。
3.4・・・位置検出2;、5・・・比較器、6.11
・・・トルク検出器、 7,8・・・、駆動装置、9、
■0・・・増幅器、 12・・・加算器。Fig. 1 is a block diagram showing a conventional force reversal type bilateral re-boot yarn; Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of the invention. Master station, 2...Slave station. 3.4...Position detection 2;, 5...Comparator, 6.11
...torque detector, 7,8..., drive device, 9,
■0...Amplifier, 12...Adder.
Claims (1)
有するマスク・アームとこのマスクと相似な形を有し、
マスク・アームの操縦(二よって対象物体(二対し作業
を行うスレーブ・アームと、マスク・アームおよびスレ
ーブ・アームのそれぞれの関節角を検出する位置検出器
と、この2つの信号を比較する比較器と、操縦者がマス
ク・アームへおよぼす操縦トルクを検出するトルク検出
器と、スレーブ・アームが対象物体(二対して与えるト
ルクを検出するトルク検出器と、マスク・アーム側のト
ルク検出器の出力(二前述の比較器の出力を加算する加
算器と、この加算器の出力(二従って前記スレーブ・ア
ームを駆動するための駆動装置と、スレーブ・アーム側
のトルク検出器の出力(=従って前記マスク・アームを
駆動するための駆動装置とを有することを特徴とするマ
スク・スレーブ形パイラテラルサーボ・マニピュレータ
。It has a mask arm with joints for rotating and twisting, such as an elbow and two wrists, and a shape similar to this mask,
A slave arm that operates the mask arm (2) and a target object (2), a position detector that detects the joint angle of each of the mask arm and slave arm, and a comparator that compares these two signals. , a torque detector that detects the steering torque that the operator applies to the mask arm, a torque detector that detects the torque that the slave arm applies to the target object (two), and the output of the torque detector on the mask arm side. (2) an adder for adding the outputs of the aforementioned comparators; (2) an adder for adding up the outputs of this adder; (2) a drive device for driving the slave arm; A mask slave type pirate servo manipulator, comprising a drive device for driving a mask arm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23779983A JPS60131173A (en) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | Master/slave type bilateral servo-manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23779983A JPS60131173A (en) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | Master/slave type bilateral servo-manipulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60131173A true JPS60131173A (en) | 1985-07-12 |
Family
ID=17020588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23779983A Pending JPS60131173A (en) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | Master/slave type bilateral servo-manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60131173A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61252082A (en) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | Master arm |
| JPS61252083A (en) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | Slave robot |
| JPS61252084A (en) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | Master/slave type robot |
-
1983
- 1983-12-19 JP JP23779983A patent/JPS60131173A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61252082A (en) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | Master arm |
| JPS61252083A (en) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | Slave robot |
| JPS61252084A (en) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | Master/slave type robot |
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