JPS60207783A - 異構造バイラテラル・マスタスレイブ・マニピユレ−タの制御装置 - Google Patents
異構造バイラテラル・マスタスレイブ・マニピユレ−タの制御装置Info
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- JPS60207783A JPS60207783A JP6398484A JP6398484A JPS60207783A JP S60207783 A JPS60207783 A JP S60207783A JP 6398484 A JP6398484 A JP 6398484A JP 6398484 A JP6398484 A JP 6398484A JP S60207783 A JPS60207783 A JP S60207783A
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- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、異構造パイラテラル・マスタスレイブ・マニ
ピュレータの制御装置に関するものである。
ピュレータの制御装置に関するものである。
一般に、パイラテラル・マスタスレイブ・マニピュレー
タでは、制御の簡単化を図るためにマスクアームとスレ
イブ−マニピュレータの構造を同一にしているが、この
場合にはマスクアームの操作性が悪いとか、汎用性に欠
ける等の問題があり、従ってマスタアーム及びスレイブ
・マニピュレータをそれぞれ目的に適合した異構造のも
のにするのが操作性等の観点から有効である。
タでは、制御の簡単化を図るためにマスクアームとスレ
イブ−マニピュレータの構造を同一にしているが、この
場合にはマスクアームの操作性が悪いとか、汎用性に欠
ける等の問題があり、従ってマスタアーム及びスレイブ
・マニピュレータをそれぞれ目的に適合した異構造のも
のにするのが操作性等の観点から有効である。
このような異構造のマスタスレイブ拳マニピュレータを
含むパイラテラル・マスタスレイブ・マニピュレータ・
システムを構成する際、マスタアーム及びスレイブ・マ
ニピュレータの位置、速度、力などの情報を相互の関節
座標系間において座標変換することが必要になってくる
が、両者の関節座標系を直接変換するよう゛にした場合
には。
含むパイラテラル・マスタスレイブ・マニピュレータ・
システムを構成する際、マスタアーム及びスレイブ・マ
ニピュレータの位置、速度、力などの情報を相互の関節
座標系間において座標変換することが必要になってくる
が、両者の関節座標系を直接変換するよう゛にした場合
には。
マスタアームとスレイブ争マニピュレータとしてどのよ
うな構造のものを用いるかによって、別異の座標変換装
置を必要とし、例えばそれぞれ複数種類の異構造のマス
タアームとスレイブ會マニピュレータとを使用目的に応
じて適宜組合わせて使用する場合には、マスタアームと
スレイブ・マニピュレータとの組合わせごとに別異の座
標変換装置を用いる必要が生じ、汎用性の点で問題があ
る。
うな構造のものを用いるかによって、別異の座標変換装
置を必要とし、例えばそれぞれ複数種類の異構造のマス
タアームとスレイブ會マニピュレータとを使用目的に応
じて適宜組合わせて使用する場合には、マスタアームと
スレイブ・マニピュレータとの組合わせごとに別異の座
標変換装置を用いる必要が生じ、汎用性の点で問題があ
る。
本発明は、このような問題を解決し、任意の関節構造を
もつマスタアームとスレイブ・マニピュレータとの組合
わせを容易にすることを目的とするものである。
もつマスタアームとスレイブ・マニピュレータとの組合
わせを容易にすることを目的とするものである。
かかる目的を達成するため、本発明のマニピュレータ制
御装置は、任意の関節構造を有するマスタアームとスレ
イブ−マニピュレータを備え、上記マスタアームとスレ
イブ・マニピュレータのそれぞれに、マスタアームで検
出した位置情報及びスレイブ・マニピュレータで検出し
た力情報を基準となる作業空間座標系の情報に変換して
入出力する座標変換器を付随させ、上記マスタアームと
スレイブ・マニピュレータのそれぞれ・に付随させた座
標変換器間における作業空間座標系に、マスタアーム及
びスレイブ・マニピュレータからの位置情報及び力情報
の差をもってスレイブ・マニピュレータ側及びマスタア
ーム側のアクチュエータを駆動する出力を発生させるた
めの手段を設けることによって構成される。
御装置は、任意の関節構造を有するマスタアームとスレ
イブ−マニピュレータを備え、上記マスタアームとスレ
イブ・マニピュレータのそれぞれに、マスタアームで検
出した位置情報及びスレイブ・マニピュレータで検出し
た力情報を基準となる作業空間座標系の情報に変換して
入出力する座標変換器を付随させ、上記マスタアームと
スレイブ・マニピュレータのそれぞれ・に付随させた座
標変換器間における作業空間座標系に、マスタアーム及
びスレイブ・マニピュレータからの位置情報及び力情報
の差をもってスレイブ・マニピュレータ側及びマスタア
ーム側のアクチュエータを駆動する出力を発生させるた
めの手段を設けることによって構成される。
而して、本発明のマニピュレータ制御装置によれば、任
意の関節構造をもつマスタアームとスレイブ・マニピュ
レータとを、基準となる作業空間座標系を介在させるこ
とにより自由に組合わせて使用することができ、そのた
めマスタスレイブ・マニピュレータ・システムの汎用性
を一層高めることができる。また、作業空間座標系にお
いて各情報をデータバンクに蓄゛積することにより、そ
れを各種関節座標系のマスタアーム及びスレイブ・マニ
ピュレータを用いる場合の共通データとして、教示・再
生等に利用することができ、この場合ニ、マスタアーム
及びスレイブ−マニピュレータにおける各種データをす
べて共通座標である作業空間座標に変換した後に、その
作業空間座標系において必要な加減算処理、即ちアクチ
ュエータを駆動するための偏差信号を出力させるように
しているので、データバンクにマスタアーム及びスレイ
ブ・マニピュレータにおけるあらゆる情報を必要に応じ
て蓄積し、それらを各種構造のマスタアーム及びスレイ
ブ争マニピュレータを用いる場合に利用することができ
る。
意の関節構造をもつマスタアームとスレイブ・マニピュ
レータとを、基準となる作業空間座標系を介在させるこ
とにより自由に組合わせて使用することができ、そのた
めマスタスレイブ・マニピュレータ・システムの汎用性
を一層高めることができる。また、作業空間座標系にお
いて各情報をデータバンクに蓄゛積することにより、そ
れを各種関節座標系のマスタアーム及びスレイブ・マニ
ピュレータを用いる場合の共通データとして、教示・再
生等に利用することができ、この場合ニ、マスタアーム
及びスレイブ−マニピュレータにおける各種データをす
べて共通座標である作業空間座標に変換した後に、その
作業空間座標系において必要な加減算処理、即ちアクチ
ュエータを駆動するための偏差信号を出力させるように
しているので、データバンクにマスタアーム及びスレイ
ブ・マニピュレータにおけるあらゆる情報を必要に応じ
て蓄積し、それらを各種構造のマスタアーム及びスレイ
ブ争マニピュレータを用いる場合に利用することができ
る。
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳述する
。
。
第１図は、本発明に係るマニピュレータ制御装置の構成
を示すもので、マスクアーム１及びスレイブ・マニピュ
レータ２としては、各種構造のもの、例えば関節形、極
座標形、またはリンク式直交座標形、その他のものを自
由に選択して用いることができる。
を示すもので、マスクアーム１及びスレイブ・マニピュ
レータ２としては、各種構造のもの、例えば関節形、極
座標形、またはリンク式直交座標形、その他のものを自
由に選択して用いることができる。
第１図に示したマスタアーム１及び、スレイブ・マニピ
ュレータ２は、それらにおける各関節の構成を模式的に
示し、１１．２１は関節における各軸に駆動力を発生す
るモータ等のアクチュエータ、１２．２２はポテンショ
メータ等の位置検出器、１３．２３は反力を検出するた
めのトルクセンサその他の力センサ、１４．２４はタコ
ジェネレータ等の速度検出器である。マスタアームとス
レイブ・マニピュレータは、それらの自由度をｎとする
と、それぞれｎ個の関節をもち、従ってアクチュエータ
及び各種センサもそれぞれｎ個ずつ設置される。
ュレータ２は、それらにおける各関節の構成を模式的に
示し、１１．２１は関節における各軸に駆動力を発生す
るモータ等のアクチュエータ、１２．２２はポテンショ
メータ等の位置検出器、１３．２３は反力を検出するた
めのトルクセンサその他の力センサ、１４．２４はタコ
ジェネレータ等の速度検出器である。マスタアームとス
レイブ・マニピュレータは、それらの自由度をｎとする
と、それぞれｎ個の関節をもち、従ってアクチュエータ
及び各種センサもそれぞれｎ個ずつ設置される。
このようなマスタアーム１とスレイブ・マニピュレータ
２とは、関節構造を異にする異構造のものが用いられる
ため、それらの関節座標系の間で座標変換を行う必要が
あるが、この座標変換のだめの制御系としては、それぞ
れ４スタアーム！及びスレイブ争マニピュレータ２に付
随した位置座標変換器１５，２５．２Ｂ、力座標変換器
１７．１８，２７、速度座標変換器１！３，２９．３０
が用いられる。
２とは、関節構造を異にする異構造のものが用いられる
ため、それらの関節座標系の間で座標変換を行う必要が
あるが、この座標変換のだめの制御系としては、それぞ
れ４スタアーム！及びスレイブ争マニピュレータ２に付
随した位置座標変換器１５，２５．２Ｂ、力座標変換器
１７．１８，２７、速度座標変換器１！３，２９．３０
が用いられる。
これらの座標変換器は、それぞれマスタアーム１あるい
はスレイブ・マニピュレータ２と結合してユニットを構
成し、マスタアーム１及びスレイブ・マニピュレータ２
の関節座標系を、基準となる作業空間座標系との間で相
互に座標変換するものであり、従ってマスタアーム側と
スレイブ・マニピュレータ側の座標変換器相互間におい
ては、各情報が作業空間座標系における情報として伝達
されることになり、マスタアーム１及びスレイブ・マニ
ピュレータ２と座標変換器とをそれぞれ結合したユニッ
トをモジュール化し、プラグインで接続することが可能
になる。作業空間座標系としては、例えば直交座標系、
その他、作業に適した任意の座標系を用いることができ
る。
はスレイブ・マニピュレータ２と結合してユニットを構
成し、マスタアーム１及びスレイブ・マニピュレータ２
の関節座標系を、基準となる作業空間座標系との間で相
互に座標変換するものであり、従ってマスタアーム側と
スレイブ・マニピュレータ側の座標変換器相互間におい
ては、各情報が作業空間座標系における情報として伝達
されることになり、マスタアーム１及びスレイブ・マニ
ピュレータ２と座標変換器とをそれぞれ結合したユニッ
トをモジュール化し、プラグインで接続することが可能
になる。作業空間座標系としては、例えば直交座標系、
その他、作業に適した任意の座標系を用いることができ
る。
而して、上記マスタアーム１とスレイブ・マニピュレー
タ２のそれぞれに付随させた座標変換器間における作業
空間座標系に、マスクアーム１及びスレイブ赤マニピュ
レータ２からの位置情報。
タ２のそれぞれに付随させた座標変換器間における作業
空間座標系に、マスクアーム１及びスレイブ赤マニピュ
レータ２からの位置情報。
力情報、及び速度情報のそれぞれの差をもってマスク側
及びスレイブ側のアクチュエータ１１．２１を駆動する
偏差信号出力を発生させるための手段を設けている。
及びスレイブ側のアクチュエータ１１．２１を駆動する
偏差信号出力を発生させるための手段を設けている。
上記構成を有する制御系においては、マスク側の位置検
出器１２において検出された位置の情報Ｐ″１を指令値
として、位置座標変換器１５におｌ、Ｎてマスタアーム
１の関節座標系の情報から作業空間座標系における情報
に変換し、さらにスレイブ側の位置検出器２２において
検出された位置の情報Ｐｓを、位置座標変換器２５にお
いてスレイブ・マニピュレータ２の関節座標系の情報か
ら作業空間座標系の情報に変換し、作業空間座標におい
て上記両座標変換器１５．２５で変換された位置情報を
比較し、その差に相当する信号を位置座標変換器２８で
再びスレイブ・マニピュレータ２の関節座標系の信号に
変換した後、位置制御器３１を介してスレイブ側のアク
チュエータ２１を駆動させる。
出器１２において検出された位置の情報Ｐ″１を指令値
として、位置座標変換器１５におｌ、Ｎてマスタアーム
１の関節座標系の情報から作業空間座標系における情報
に変換し、さらにスレイブ側の位置検出器２２において
検出された位置の情報Ｐｓを、位置座標変換器２５にお
いてスレイブ・マニピュレータ２の関節座標系の情報か
ら作業空間座標系の情報に変換し、作業空間座標におい
て上記両座標変換器１５．２５で変換された位置情報を
比較し、その差に相当する信号を位置座標変換器２８で
再びスレイブ・マニピュレータ２の関節座標系の信号に
変換した後、位置制御器３１を介してスレイブ側のアク
チュエータ２１を駆動させる。
従って、スレイブ・マニピュレータ２の手先はマスタア
ームｌの手先に追従してそれと同じ動きをすることにな
る。
ームｌの手先に追従してそれと同じ動きをすることにな
る。
一方、スレイブ側における力センサ２３で検出した力情
報Ｆ８をマスク側にフィードバックするため、その力セ
ンサ２３の出力を力座標変換器２７においてスレイブ・
マニピュレータ２の関節座標系から作業空間座標系に変
換し、さらにマスク側における力センサ１３によって検
出された力情報Ｆ１を力座標変換器１７において作業空
間座標系の情報に変換し、これを上記力座標変換器２７
の出力と比較して、その差に相当する信号を再びマスク
側の力座標変換器１８において作業空間座標系からマス
タアーム１の関節座標系における情報に変換し、変換さ
れた力情報により力制御器３２を介してマスク側のアク
チュエータ１１に駆動力を発生させる。
報Ｆ８をマスク側にフィードバックするため、その力セ
ンサ２３の出力を力座標変換器２７においてスレイブ・
マニピュレータ２の関節座標系から作業空間座標系に変
換し、さらにマスク側における力センサ１３によって検
出された力情報Ｆ１を力座標変換器１７において作業空
間座標系の情報に変換し、これを上記力座標変換器２７
の出力と比較して、その差に相当する信号を再びマスク
側の力座標変換器１８において作業空間座標系からマス
タアーム１の関節座標系における情報に変換し、変換さ
れた力情報により力制御器３２を介してマスク側のアク
チュエータ１１に駆動力を発生させる。
従って、スレイブ拳マニピュレータ２の先端に対象物と
の干渉等による反力が生じたと、きには、マスタアーム
にそれが伝達されることになる。
の干渉等による反力が生じたと、きには、マスタアーム
にそれが伝達されることになる。
上記制御系は、基本的には上述したスレイブ・マニピュ
レータ２の位置制御及びマスタアーム１の力制御を行う
ものであるが、その応答を改善するため、次のような速
度の制御を行うようにしている。
レータ２の位置制御及びマスタアーム１の力制御を行う
ものであるが、その応答を改善するため、次のような速
度の制御を行うようにしている。
即ち、マスク側における速度検出器１４で検出した速度
情報ｙｌｌの座標系を、速度座標変換器１８において作
業空間座標系に変換し、またスレイブ側における速度検
出器２４によって検出された速度情報ｖｓについてもそ
の座標系と速度座標変換器２８により作業空間座標系に
変換し、それらの変換出力を比較して、その差に相当す
る信号を再び速度座標変換器３０においてスレイブ番マ
ニピュレータ２の関節座標系に変換した後、位置制御器
３１を介してアクチュエータ２１を駆動する。
情報ｙｌｌの座標系を、速度座標変換器１８において作
業空間座標系に変換し、またスレイブ側における速度検
出器２４によって検出された速度情報ｖｓについてもそ
の座標系と速度座標変換器２８により作業空間座標系に
変換し、それらの変換出力を比較して、その差に相当す
る信号を再び速度座標変換器３０においてスレイブ番マ
ニピュレータ２の関節座標系に変換した後、位置制御器
３１を介してアクチュエータ２１を駆動する。
なお、マスクアームｌにおいては、力制御を行うため、
マスク側の速度検出器１４の速度情報を力制御器３２を
介してアクチュエータ１１にフィードバックする。
マスク側の速度検出器１４の速度情報を力制御器３２を
介してアクチュエータ１１にフィードバックする。
上述したマスク側の座標変換器１５．１７〜１９及びス
レイブ側の座標変換器２５〜２７，２９．３０は、それ
ぞれマスク側及びスレイブ側の関節座標系と作業空間座
標系との間の変換を行うため、マスク側及びスレイブ側
の座標変換器の間は、相互に基準となる作業空間座標系
によって情報交換が行われ、従ってこれらの座標変換器
間にデータバンクを接続し、このデータバンクに情報を
蓄積すると、それをすべてのマニピュレータに共通のデ
ータとして教示・再生等に利用することができる。
レイブ側の座標変換器２５〜２７，２９．３０は、それ
ぞれマスク側及びスレイブ側の関節座標系と作業空間座
標系との間の変換を行うため、マスク側及びスレイブ側
の座標変換器の間は、相互に基準となる作業空間座標系
によって情報交換が行われ、従ってこれらの座標変換器
間にデータバンクを接続し、このデータバンクに情報を
蓄積すると、それをすべてのマニピュレータに共通のデ
ータとして教示・再生等に利用することができる。
このような構成を有するマニピュレータ制御装置におい
ては、各種関節構造をもつマスタアーム！及びスレイブ
・マニピュレータ２のそれぞれに付設された座標変換器
における座標変換が、それらのマスタアーム！及びスレ
イブ・マニピュレータ２に固有のものになるため、マ、
スタアーム及びスレイブ・マニピュレータと座標変換器
とをモジュール化することができ、またマスタアームと
スレイブ・マニピュレータとはそれらを入れ換えて使用
することも可能となり、著しく汎用性を高めることがで
きる。
ては、各種関節構造をもつマスタアーム！及びスレイブ
・マニピュレータ２のそれぞれに付設された座標変換器
における座標変換が、それらのマスタアーム！及びスレ
イブ・マニピュレータ２に固有のものになるため、マ、
スタアーム及びスレイブ・マニピュレータと座標変換器
とをモジュール化することができ、またマスタアームと
スレイブ・マニピュレータとはそれらを入れ換えて使用
することも可能となり、著しく汎用性を高めることがで
きる。
第１図は本発明の実施例の模式的構成図である。
１Φ・マスタアーム、
２・・スレイブｅマニピュレータ、
比２１目アクチュエータ、
１２．２２ ・・位置検出器、
１３．２３ ・φカセンサ、
１４．２４ ・・速度検出器、
１５．２５．２８・拳位置座標変換器、１７．１８，２
？働拳力座標変換器、 １８．２８，３０・・速度座標変換器。 指定代理人 工業技術院機械技術研究所ｋパ 金 井 実 轡・ 峰 シ 陀− ・［
？働拳力座標変換器、 １８．２８，３０・・速度座標変換器。 指定代理人 工業技術院機械技術研究所ｋパ 金 井 実 轡・ 峰 シ 陀− ・［
Claims (1)
- １、任意の関節構造を有するマスタアームとスレイブ・
マニピュレータを備え、上記マスタアームとスレイブ争
マニピュレータのそれぞれに、マスクアームで検出した
位置情報及びスレイプＯマニピュレータで検出した力情
報を基準となる作業空間座標系の情報に変換して入出力
する座標変換器を付随させ、上記マスタアームとスレイ
ブ・マニピュレータのそれぞれに付随させた座標変換器
間における作業空間座標系に、マスタアーム及びスレイ
ブ・マニピュレータからの位置情報及び力情報の差をも
ってスレイブ・マニピュレータ徊及びマスタアーム側の
アクチュエータを駆動する出力を発生させるための手段
を設けたことを特徴とする異構造パイラテラル・マスタ
スレイブ・マニピュレータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063984A JPH0615149B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異構造バイラテラル・マスタスレイブ・マニピュレ−タの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063984A JPH0615149B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異構造バイラテラル・マスタスレイブ・マニピュレ−タの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60207783A true JPS60207783A (ja) | 1985-10-19 |
| JPH0615149B2 JPH0615149B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=13245056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59063984A Expired - Lifetime JPH0615149B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異構造バイラテラル・マスタスレイブ・マニピュレ−タの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615149B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377670A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-07 | 株式会社日立製作所 | マスタ・スレ−ブマニピユレ−タ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50100770A (ja) * | 1974-01-14 | 1975-08-09 | ||
| JPS5243255A (en) * | 1975-10-01 | 1977-04-05 | Hitachi Ltd | Remote steering device |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59063984A patent/JPH0615149B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50100770A (ja) * | 1974-01-14 | 1975-08-09 | ||
| JPS5243255A (en) * | 1975-10-01 | 1977-04-05 | Hitachi Ltd | Remote steering device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377670A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-07 | 株式会社日立製作所 | マスタ・スレ−ブマニピユレ−タ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0615149B2 (ja) | 1994-03-02 |
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