JPS60131173A - マスタ・スレ−ブ形バイラテラルサ−ボ・マニピユレ−タ - Google Patents
マスタ・スレ−ブ形バイラテラルサ−ボ・マニピユレ−タInfo
- Publication number
- 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。
め要約のデータは記録されません。
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。
イラテラル・サーボ制御に関する。
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。
（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。
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。
ボ機構が採用されている。
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。
えた装置にニよって説明する。
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。
）、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
この発明は次の効果を有する。
（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。
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。
（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。
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。
この発明の一実施例を図面（１関して説明する。
第２図はこの発明の実施例をブロック線図で示す。
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。
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。
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
。
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
。
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。
致させるように駆動装置８が動く。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
Claims (1)
- 屑、肘２手首等、回転およびねじりを行うための関節を
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
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23779983A JPS60131173A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | マスタ・スレ−ブ形バイラテラルサ−ボ・マニピユレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23779983A JPS60131173A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | マスタ・スレ−ブ形バイラテラルサ−ボ・マニピユレ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60131173A true JPS60131173A (ja) | 1985-07-12 |
Family
ID=17020588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23779983A Pending JPS60131173A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | マスタ・スレ−ブ形バイラテラルサ−ボ・マニピユレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60131173A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61252084A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | マスタ・スレ−ブ方式ロボツト |
| JPS61252082A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | マスタアーム装置 |
| JPS61252083A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | スレ−ブロボツト |
-
1983
- 1983-12-19 JP JP23779983A patent/JPS60131173A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61252084A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | マスタ・スレ−ブ方式ロボツト |
| JPS61252082A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | マスタアーム装置 |
| JPS61252083A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | 株式会社 アマダ | スレ−ブロボツト |
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