JPS60150978A - 遠隔手動操作装置 - Google Patents
遠隔手動操作装置Info
- Publication number
- JPS60150978A JPS60150978A JP721184A JP721184A JPS60150978A JP S60150978 A JPS60150978 A JP S60150978A JP 721184 A JP721184 A JP 721184A JP 721184 A JP721184 A JP 721184A JP S60150978 A JPS60150978 A JP S60150978A
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- Japan
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- arm
- side arm
- force
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、遠隔中ｖＡＪ操作装置に関し、特に摩擦抵抗
の操作力への影響を低減化する？１ｉ１１ ｍ回路、具
体的にはパイラテラルサーボ機構を有する遠隔手動操作
装置に関するものである。
の操作力への影響を低減化する？１ｉ１１ ｍ回路、具
体的にはパイラテラルサーボ機構を有する遠隔手動操作
装置に関するものである。
一般に多関節型マニピュレータを用いて、迷隔操作によ
り作業を行なわせる場合には、外部からマニピュレータ
に加えられている力情報を操作側に伝えて、マニピュレ
ータや作業対象物に無理な力が加わらないように制御す
ることが必要不可欠であるといわれている。特に、その
操縦方法として、マスク・スレーブ方式（実際に作業を
行なうスレーブマニピュレータと相似’ｆｚ 形状（Ｄ
−ｒ スタ？ニピュレータを操縦装置として、オペレ
ータがマスタマニピュレータを操作することにより、ス
レーブマニピュレータに相似な動きをさせるもの。）を
用いる場合には、スレーブ側アームに加えられている力
をマスク側アームに反力の形で伝える力伝達機能がない
と、事実上作業は不可能であるといわれている。
り作業を行なわせる場合には、外部からマニピュレータ
に加えられている力情報を操作側に伝えて、マニピュレ
ータや作業対象物に無理な力が加わらないように制御す
ることが必要不可欠であるといわれている。特に、その
操縦方法として、マスク・スレーブ方式（実際に作業を
行なうスレーブマニピュレータと相似’ｆｚ 形状（Ｄ
−ｒ スタ？ニピュレータを操縦装置として、オペレ
ータがマスタマニピュレータを操作することにより、ス
レーブマニピュレータに相似な動きをさせるもの。）を
用いる場合には、スレーブ側アームに加えられている力
をマスク側アームに反力の形で伝える力伝達機能がない
と、事実上作業は不可能であるといわれている。
このスレーブ側からマスク側への力伝達機能はパイラテ
ラルサーボ機構によって実現される。しかし、実際にパ
イラテラルサーボ機構をマニピュレータに使用した場合
には、マニピュレータの機構部の摩擦のため、外部から
スレーブ側に加えられている外力がマスク側に円滑に伝
達されないという問題点があった。
ラルサーボ機構によって実現される。しかし、実際にパ
イラテラルサーボ機構をマニピュレータに使用した場合
には、マニピュレータの機構部の摩擦のため、外部から
スレーブ側に加えられている外力がマスク側に円滑に伝
達されないという問題点があった。
従来、この欠点を補なうための一方法として、第１図に
示されるような摩擦補償法が考えられている。以下、こ
の摩擦補償法の問題点を明らかにするために、まず第１
図の動作原理について説明する。
示されるような摩擦補償法が考えられている。以下、こ
の摩擦補償法の問題点を明らかにするために、まず第１
図の動作原理について説明する。
第１図の破線で囲まれた部分が摩擦補償回路である。
オペレータが主動側アーム１に加えた刃金力検出器９で
検出し、その出力信号を方向判定回路１０へ導く。方向
判定回路１０の内部では、その微分信号の符号によって
操作方向を判定する。そして、主動側モータ７には、オ
ペレータが加えた力によって主動側アーム１が動かされ
る方向に補償電圧Ｖｓ１を与える。従動側モータ８には
、主動側アーム１の動きに伴って従動旧（１アーム２が
追従する方向に補償電圧Ｖｓ２を与える。主動側または
従動側のモータ７．８が、主動側まｆｃは、従動側の各
々の摩擦トルクに等しいトルクを発生できるように、補
償電圧ＶｓｌおよびＶｓ＋ｔ 全各々選ぶことで、摩擦
トルクを打ち消すことができる。この結果、オペレータ
は、摩擦トルクの影響を感じなくなる。一方、第１図の
摩擦補償回路以外のサーボ系は、以下の通ｐである。従
動側の位置は、それぞれのアーム軸３および４に連結さ
れた位置検出器５および６から位置信号を取り出し、そ
の差をサーボ偏差６として制御する通常の位置サーボ系
を構成している。また、このサーボ偏差εは、スレーブ
側の負荷の大きさに比例するので、これ會マスタ側モー
タ７にフィードバックし、オペレータに、負荷の大きさ
全反力の形で伝えるようなサーボ系を構成している。こ
のサーボ系は、パイラテラルサーボ系と呼ばれる。
検出し、その出力信号を方向判定回路１０へ導く。方向
判定回路１０の内部では、その微分信号の符号によって
操作方向を判定する。そして、主動側モータ７には、オ
ペレータが加えた力によって主動側アーム１が動かされ
る方向に補償電圧Ｖｓ１を与える。従動側モータ８には
、主動側アーム１の動きに伴って従動旧（１アーム２が
追従する方向に補償電圧Ｖｓ２を与える。主動側または
従動側のモータ７．８が、主動側まｆｃは、従動側の各
々の摩擦トルクに等しいトルクを発生できるように、補
償電圧ＶｓｌおよびＶｓ＋ｔ 全各々選ぶことで、摩擦
トルクを打ち消すことができる。この結果、オペレータ
は、摩擦トルクの影響を感じなくなる。一方、第１図の
摩擦補償回路以外のサーボ系は、以下の通ｐである。従
動側の位置は、それぞれのアーム軸３および４に連結さ
れた位置検出器５および６から位置信号を取り出し、そ
の差をサーボ偏差６として制御する通常の位置サーボ系
を構成している。また、このサーボ偏差εは、スレーブ
側の負荷の大きさに比例するので、これ會マスタ側モー
タ７にフィードバックし、オペレータに、負荷の大きさ
全反力の形で伝えるようなサーボ系を構成している。こ
のサーボ系は、パイラテラルサーボ系と呼ばれる。
このサーボ偏差εは、従動側の摩擦のために、従動側ア
ーム２が静止した位置で０にならない。
ーム２が静止した位置で０にならない。
一方、前記摩擦補償回路はサーボ偏差εが０であること
全仮定して、補償電圧を選んでいるため、次のような問
題が生じる。
全仮定して、補償電圧を選んでいるため、次のような問
題が生じる。
すなわち、従動側アーム２が静止している位置でオペレ
ータの力の変化や、外乱によって、補償電圧の符号が変
化すると、モータトルクは、静止位置において生じてい
るサーボ偏差ε、に相当するモータトルク分だけ摩擦ト
ルクに打ち勝ち、従動側アーム２が）扮手に動き出す。
ータの力の変化や、外乱によって、補償電圧の符号が変
化すると、モータトルクは、静止位置において生じてい
るサーボ偏差ε、に相当するモータトルク分だけ摩擦ト
ルクに打ち勝ち、従動側アーム２が）扮手に動き出す。
同時に、オペレータは、このサーボ偏差分に相当する反
力を感じる。この反力によって、再び補償−圧の符号が
変化するため、主動側、従動側ともに２・ンチングを生
じ、操作感が悪く、場合によっては発振するという欠点
ケ有していた。
力を感じる。この反力によって、再び補償−圧の符号が
変化するため、主動側、従動側ともに２・ンチングを生
じ、操作感が悪く、場合によっては発振するという欠点
ケ有していた。
本発明の目的は、ハンチングを取シ除いて遠隔手動操作
装置の操作性を向上することにある。−〔発明の概要〕 本発明は、オペレータによって主動側アームに加えられ
た力の方向を検出し、その方向に応じて、駆動モータに
摩擦を打ち消す一定の補償トルクを発生させる回路をも
つ遠隔手動操作装置において、主動側アーム静止時に主
動側モータに与えるサーボ偏差の影響を小さくする手段
として、主動側アームが規定範囲外の速度では、王ｍ
１１１１１モータに与えるサーボ偏差のゲインが小さく
なるように切ｐ換わるようにしたものである。
装置の操作性を向上することにある。−〔発明の概要〕 本発明は、オペレータによって主動側アームに加えられ
た力の方向を検出し、その方向に応じて、駆動モータに
摩擦を打ち消す一定の補償トルクを発生させる回路をも
つ遠隔手動操作装置において、主動側アーム静止時に主
動側モータに与えるサーボ偏差の影響を小さくする手段
として、主動側アームが規定範囲外の速度では、王ｍ
１１１１１モータに与えるサーボ偏差のゲインが小さく
なるように切ｐ換わるようにしたものである。
以下、本発明の一実施例を第２図によって説り」する。
以下その構成を説明する。オペレータが操作する主動側
アーム１０回転軸３には、位置検出器５、およびモータ
７が連結されている。従動側アーム２０回転軸４には、
位置検出器６、モータ８が連結されている。位置検出器
５および６の出力信号は、減算器１４に導びかれ−ごサ
ーボ偏差εになる。
アーム１０回転軸３には、位置検出器５、およびモータ
７が連結されている。従動側アーム２０回転軸４には、
位置検出器６、モータ８が連結されている。位置検出器
５および６の出力信号は、減算器１４に導びかれ−ごサ
ーボ偏差εになる。
サーボ偏差εは、加算器１６とゲイン切換器１３に導ひ
かれる。ゲイン切換器１３の出力ｅよ、減算器１５に導
びかれる。主動側アーム上に取り付けられた力検出器９
の出力信号Ｓは方向検出回路１０に導ひかれる。方向検
出回路１０では、出カ信’−ｊＳｋ微分して、その符号
に応じて、正または負の一定′−圧が出力されて、電圧
調整器１７および１８に導びかれる。電圧調整器１７お
よび１８の出力は、谷々減算器１５および加算器１６に
人力される。ｄ算器１５では、ゲイン切換器１３の出力
６′から１圧調整器１７の出刃ＶｓＩを減算し、その出
刃がモータ７に人力される。加算器１６では、サーボ偏
差６と′屯圧調歪器１８の出力Ｖｓ２とが加算され、そ
の出力がモータ８に出力される。
かれる。ゲイン切換器１３の出力ｅよ、減算器１５に導
びかれる。主動側アーム上に取り付けられた力検出器９
の出力信号Ｓは方向検出回路１０に導ひかれる。方向検
出回路１０では、出カ信’−ｊＳｋ微分して、その符号
に応じて、正または負の一定′−圧が出力されて、電圧
調整器１７および１８に導びかれる。電圧調整器１７お
よび１８の出力は、谷々減算器１５および加算器１６に
人力される。ｄ算器１５では、ゲイン切換器１３の出力
６′から１圧調整器１７の出刃ＶｓＩを減算し、その出
刃がモータ７に人力される。加算器１６では、サーボ偏
差６と′屯圧調歪器１８の出力Ｖｓ２とが加算され、そ
の出力がモータ８に出力される。
回転軸３に（は他に回転速度を検出する速度検出器１１
が連結されており、その出力（は、ウィンドコンパレー
ク１２に入力される。ウィンドコンパレータ１２の出力
Ｖｏは、ゲイン切換器１３のゲートイ画−号となる。こ
の第２図中破線で囲まれた速度検出器１１からゲイン切
換器１３に至る回路部分が、本発明を特徴づける部分で
ある。位置検出器５および６から、モータ７および８へ
つながるループは、対称型パイラテラルサーボ系である
。
が連結されており、その出力（は、ウィンドコンパレー
ク１２に入力される。ウィンドコンパレータ１２の出力
Ｖｏは、ゲイン切換器１３のゲートイ画−号となる。こ
の第２図中破線で囲まれた速度検出器１１からゲイン切
換器１３に至る回路部分が、本発明を特徴づける部分で
ある。位置検出器５および６から、モータ７および８へ
つながるループは、対称型パイラテラルサーボ系である
。
力検出器９からモータ７および８につながる系は、摩擦
補償回路である。主動側アーム１をオペレータが動かす
と、サーボ偏差εが生じ、これを小さくするように主動
側、従動側のモータ７．８に制御信号が与えられる。こ
のようにして、従動側アーム２の位置が制御され、同時
に主動側アームにはサーボ偏差εに比例した反力が生じ
る。サーボ偏差６は従動側アーム２に加えられている負
荷の大きさに比例する。したがって主動側アーム１には
負荷に比例した反力が発生する。
補償回路である。主動側アーム１をオペレータが動かす
と、サーボ偏差εが生じ、これを小さくするように主動
側、従動側のモータ７．８に制御信号が与えられる。こ
のようにして、従動側アーム２の位置が制御され、同時
に主動側アームにはサーボ偏差εに比例した反力が生じ
る。サーボ偏差６は従動側アーム２に加えられている負
荷の大きさに比例する。したがって主動側アーム１には
負荷に比例した反力が発生する。
ここで、主動側の機構部に摩擦があると主動側アーム１
の操作力が大きくなる。従動側の機構部に摩擦があると
サーボ偏浬εが大きくなり、反力伝達機能が損なわれる
。このために、主動側アーム１の操作力の方向全力検出
器１５と方向判別回路１０とによって、力変化率の符号
の形で利足する。そして、その符号に応じて、主動側に
は静摩擦トルクに等しいモータトルクが生じるようにｖ
ｌ＋１を決定する。また従動側でも同様にしてＶｓｚを
決定する。
の操作力が大きくなる。従動側の機構部に摩擦があると
サーボ偏浬εが大きくなり、反力伝達機能が損なわれる
。このために、主動側アーム１の操作力の方向全力検出
器１５と方向判別回路１０とによって、力変化率の符号
の形で利足する。そして、その符号に応じて、主動側に
は静摩擦トルクに等しいモータトルクが生じるようにｖ
ｌ＋１を決定する。また従動側でも同様にしてＶｓｚを
決定する。
第２図の破線で示される部分は、本発明を特徴づける部
分でおる。主動側アーム１の駆動速度；があるしきい値
Ｘ９を越えたときは、系のパラメータによってまるゲイ
ンＧ。になるように、ゲイン切換器１３のゲインを定め
る。また、主動側アーム１の駆動速度がｘ８以下のとき
、ゲイン切換器１３のゲインＧｘｋＧｏに比べて数分の
１〜数十分の１にする。もし、サーボ偏差εが、従動側
の摩擦のために従動側アーム２の静止状態で、ε１ あ
るとすると、このサーボルーズによってモータに刃口え
られる電圧はＧ□ε１になる。静止状態でゲインが切９
換わらないときの同′亀圧はＧｏε１で、Ｇ１＜Ｇ。だ
から、オペレータが感じる従動側止！！１Ｊ１１１Ｉｌ
ｌアーム１の静止状態で、オペレータの操作力の・変化
や、外乱によって補償電圧の符号が変化しても、主動側
アーム１に伝わってくる反力が小さくなるので、との反
力によって再び補償電圧の符号が切シ換わらないように
Ｇ、 ＋定めておけは、主ｆｌｌｌＪｉｌＬ従動詞とも
にハンチングの起こることはない。
分でおる。主動側アーム１の駆動速度；があるしきい値
Ｘ９を越えたときは、系のパラメータによってまるゲイ
ンＧ。になるように、ゲイン切換器１３のゲインを定め
る。また、主動側アーム１の駆動速度がｘ８以下のとき
、ゲイン切換器１３のゲインＧｘｋＧｏに比べて数分の
１〜数十分の１にする。もし、サーボ偏差εが、従動側
の摩擦のために従動側アーム２の静止状態で、ε１ あ
るとすると、このサーボルーズによってモータに刃口え
られる電圧はＧ□ε１になる。静止状態でゲインが切９
換わらないときの同′亀圧はＧｏε１で、Ｇ１＜Ｇ。だ
から、オペレータが感じる従動側止！！１Ｊ１１１Ｉｌ
ｌアーム１の静止状態で、オペレータの操作力の・変化
や、外乱によって補償電圧の符号が変化しても、主動側
アーム１に伝わってくる反力が小さくなるので、との反
力によって再び補償電圧の符号が切シ換わらないように
Ｇ、 ＋定めておけは、主ｆｌｌｌＪｉｌＬ従動詞とも
にハンチングの起こることはない。
また、ゲインの切換のタイミングを決める主動側駆動速
贋のしきい値ｘ８は、オペレータが通常の作業をすると
きの数置速度に設定すれば良い。
贋のしきい値ｘ８は、オペレータが通常の作業をすると
きの数置速度に設定すれば良い。
具体的な数値としては、Ｇ□＝０、か゛り袋底操作速度
を手先の周速で０．５〜２ｃｒｒｖ’Ｓにすれば実用上
問題のないことが、実験によって確かめられている。
を手先の周速で０．５〜２ｃｒｒｖ’Ｓにすれば実用上
問題のないことが、実験によって確かめられている。
以上、詳述したように本発明によれは、静止時に摩擦補
償電圧の符号が連続的に切り換わることによシ生じる主
動側、従動側の・・ンチングを防止することができ、操
作性が向上する効果がある。
償電圧の符号が連続的に切り換わることによシ生じる主
動側、従動側の・・ンチングを防止することができ、操
作性が向上する効果がある。
第１図は従来技術になる摩擦力補償装置を示す図、第２
図は本発明の一実施例になる摩擦力補償装置を示す図で
ある。
図は本発明の一実施例になる摩擦力補償装置を示す図で
ある。
Claims (1)
- １、主動側アームと、前記主動側アームに連結される第
１のモータと、従動側アームと、前記従動側アームと、
前記従Ｊ ｌｉｌアームに連結される第２のモータと、
前記第１モータと前記第２モータの位置の偏差全検出す
る手段と、前記主動側アームに〃口わる外力を検出する
トルク検出器と、前記トルク検出器の出力信号と前記位
置偏差に基づいて前記外力に対向する方向のトルクを各
々の前記モータに発生させる制御手段とからなる遠隔手
動操作装置において、前記第１モータの回転速度を検出
する手段ｆ、設け、この回転速度が所定値を越えた時、
前記位置編層信号を小さな値に切換えて前記制御手段に
入力する切換手段を設けたことを特徴とする遠隔手動操
作装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP721184A JPS60150978A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 遠隔手動操作装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP721184A JPS60150978A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 遠隔手動操作装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60150978A true JPS60150978A (ja) | 1985-08-08 |
| JPH0244676B2 JPH0244676B2 (ja) | 1990-10-04 |
Family
ID=11659662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP721184A Granted JPS60150978A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 遠隔手動操作装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60150978A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61262286A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-20 | Toto Ltd | 湯水混合栓 |
| JPS6316982A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-23 | 株式会社日立製作所 | 多関節マニピユレ−タの制御装置 |
| JP2021091020A (ja) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 株式会社デンソーウェーブ | 主従ロボットの制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58132813A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-08 | Japan Atom Power Co Ltd:The | バイラテラルサ−ボ装置 |
-
1984
- 1984-01-20 JP JP721184A patent/JPS60150978A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58132813A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-08 | Japan Atom Power Co Ltd:The | バイラテラルサ−ボ装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61262286A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-20 | Toto Ltd | 湯水混合栓 |
| JPS6316982A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-23 | 株式会社日立製作所 | 多関節マニピユレ−タの制御装置 |
| JP2021091020A (ja) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 株式会社デンソーウェーブ | 主従ロボットの制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0244676B2 (ja) | 1990-10-04 |
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