JPS6130384A - 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Info
- Publication number
- JPS6130384A JPS6130384A JP14860784A JP14860784A JPS6130384A JP S6130384 A JPS6130384 A JP S6130384A JP 14860784 A JP14860784 A JP 14860784A JP 14860784 A JP14860784 A JP 14860784A JP S6130384 A JPS6130384 A JP S6130384A
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- Japan
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- arm
- master
- torque
- slave
- master arm
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- Pending
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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〕
本発明はマスタｅスレーブ形マニピ島レータにおけるパ
イラテラル・サーボ制御方式゛に係り、特に力帰還型パ
イラテラルサーボ系において、マスタ・アームのトルク
検出器からの信号の局所ポジティブフィードバックを加
えた實ニピエレータの制御方式に関する。 、 〔従来技術とその問題点〕 遠隔操作装置としてのマスク・スレーブ形マニピエレー
タの制御方式は、大きく対称型魯力逆送型・力帰還型の
３つのパイラテラルサーボ方式に分けられる。
イラテラル・サーボ制御方式゛に係り、特に力帰還型パ
イラテラルサーボ系において、マスタ・アームのトルク
検出器からの信号の局所ポジティブフィードバックを加
えた實ニピエレータの制御方式に関する。 、 〔従来技術とその問題点〕 遠隔操作装置としてのマスク・スレーブ形マニピエレー
タの制御方式は、大きく対称型魯力逆送型・力帰還型の
３つのパイラテラルサーボ方式に分けられる。
このうち、作業者がその主動側を動かすことによってこ
れと連動する従動側が作業者の意のままに作業を行い、
またその時の作業状況を主動＠７に正確に伝えておかな
ければならないことから力帰遺型力３最も優れている。
れと連動する従動側が作業者の意のままに作業を行い、
またその時の作業状況を主動＠７に正確に伝えておかな
ければならないことから力帰遺型力３最も優れている。
これを第２図に示す装置によって説明する。
１は作業者によって操縦されるマスタ・アーム（主動側
）、２はマスタ・アーム１に連動して作業を行うスレー
ブ・アーム（従動側）である。
）、２はマスタ・アーム１に連動して作業を行うスレー
ブ・アーム（従動側）である。
作業者がマスタ・アーム１を操作することにより、アー
ムの関節角θｍが変比し、この時の角度が位置検出器３
により電気信号に変換される。一方、スレーブ嚇アーム
２の現在の関節角θＳが同様に位置検出器４により゛α
電気信号変換される。
ムの関節角θｍが変比し、この時の角度が位置検出器３
により電気信号に変換される。一方、スレーブ嚇アーム
２の現在の関節角θＳが同様に位置検出器４により゛α
電気信号変換される。
この２つの信号は比較器５に人力され、θｍとθＳの偏
差θｍ−′θＳに比例した信号が出力される。この信号
は増幅器１０を通して増幅され駆動装置１１２に入って
スレーブ・アームを効かし、その補果θ纏が（θｍに一
致する。つまり、スレーブ書アームがマスタ・アームに
連動する。
差θｍ−′θＳに比例した信号が出力される。この信号
は増幅器１０を通して増幅され駆動装置１１２に入って
スレーブ・アームを効かし、その補果θ纏が（θｍに一
致する。つまり、スレーブ書アームがマスタ・アームに
連動する。
一方、操縦者がマスタ・アームｌに与える操縦トルクＴ
ｍがトルク検出器６により検出される。
ｍがトルク検出器６により検出される。
また、スレーブ・アームが物体に作用した時、物体から
受けるトルクＴＩ！ｌヅ］５スレーブ側のトルク検出器
７によって検出される。この２つの信号が比較器８に入
力され、ＴｓとＴｍの偏差Ｔｓ−Ｔｍに比例した信号が
出力される。この信号は増幅器９により増幅され、駆動
装置１１を通ってマスタ・アームを動かす。この時、駆
動装置１１は・θｍを今までとは逆向きに動かそうとす
るため、操縦者側にスレーブ・アーム２が物体に作用し
たという感覚が伝わる。
受けるトルクＴＩ！ｌヅ］５スレーブ側のトルク検出器
７によって検出される。この２つの信号が比較器８に入
力され、ＴｓとＴｍの偏差Ｔｓ−Ｔｍに比例した信号が
出力される。この信号は増幅器９により増幅され、駆動
装置１１を通ってマスタ・アームを動かす。この時、駆
動装置１１は・θｍを今までとは逆向きに動かそうとす
るため、操縦者側にスレーブ・アーム２が物体に作用し
たという感覚が伝わる。
以上の原理から、操縦者はマスク書アームを操作するこ
とでスレーブ・アームを自由に動かすことができ、かつ
スレーブφアーム側での作業状況が常に認識できる。
とでスレーブ・アームを自由に動かすことができ、かつ
スレーブφアーム側での作業状況が常に認識できる。
ここで、スレーブ・アームの位置制御について見てみる
と、マスク・スレーブ各々の位置検出器の信号の偏差を
とっており両者の位置が一致した状態では［＠装置１２
への入力が零となる。一方。
と、マスク・スレーブ各々の位置検出器の信号の偏差を
とっており両者の位置が一致した状態では［＠装置１２
への入力が零となる。一方。
マスタ・アームのトルク制御についても同様にトルク検
出器の信号の偏差をマスタ・アームの駆動装置ｔｌｌへ
の入力としているため、両者のトルク検出器の値が一致
した状態ではマスタ・アームの駆動装置への入力は零と
なる。しかしながら駆動装置への入力が零となるとトル
クが出力されないため、すぐにマスク側とスレーブ側の
トルクの釣合状態が破れてしまい、この結果新たに駆動
装置１１への入力信号が発生して再び釣合状態になろう
とする。このように、トルク制御においてはマスタ・ス
レーブ両者のトルク値が一致したところで定常状態とは
なりておらず、ある程度偏差が残ったままで定常状態と
なっているか、あるいは偏差が零となる付近で振動して
いる場合も起り得る。
出器の信号の偏差をマスタ・アームの駆動装置ｔｌｌへ
の入力としているため、両者のトルク検出器の値が一致
した状態ではマスタ・アームの駆動装置への入力は零と
なる。しかしながら駆動装置への入力が零となるとトル
クが出力されないため、すぐにマスク側とスレーブ側の
トルクの釣合状態が破れてしまい、この結果新たに駆動
装置１１への入力信号が発生して再び釣合状態になろう
とする。このように、トルク制御においてはマスタ・ス
レーブ両者のトルク値が一致したところで定常状態とは
なりておらず、ある程度偏差が残ったままで定常状態と
なっているか、あるいは偏差が零となる付近で振動して
いる場合も起り得る。
従って、必ずしも正確なスレーブ畳アームのトルク情報
が操縦者に伝っていないことになる。
が操縦者に伝っていないことになる。
この発明の目的は、力帰還型パイラテラルサーボ系にお
いてトルク制御回路にマスタ・アームのトルク検出器か
らの信号の局所ポジティブフィードバックを加えること
で、正確なスレーブ・アームのトルク情報を操縦者へ伝
えることを可能にし、さらに自動調節回路を組み込むこ
とで無負荷時のマスタ・アームの操作性も良好となるマ
スク・スレーブ形す−ボマニピエレータを提供すること
にある。
いてトルク制御回路にマスタ・アームのトルク検出器か
らの信号の局所ポジティブフィードバックを加えること
で、正確なスレーブ・アームのトルク情報を操縦者へ伝
えることを可能にし、さらに自動調節回路を組み込むこ
とで無負荷時のマスタ・アームの操作性も良好となるマ
スク・スレーブ形す−ボマニピエ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おりである。マスタ・アーム
とスレーブ・アームの関節角θｍとθＳがそれぞれ位置
検出器によりて検出される。この２つの信号は比較器の
入力となり、比較器からの出力が増幅器を通じてスレー
ブ・アームの駆動装置を動かす。これにより、スレーブ
・アームはθｍとθＳの差が減少する方向に動き、マス
ク番アームに追従する。
とスレーブ・アームの関節角θｍとθＳがそれぞれ位置
検出器によりて検出される。この２つの信号は比較器の
入力となり、比較器からの出力が増幅器を通じてスレー
ブ・アームの駆動装置を動かす。これにより、スレーブ
・アームはθｍとθＳの差が減少する方向に動き、マス
ク番アームに追従する。
さらニ、操縦者がマスタ・アームに加える操縦トルクＴ
ｍとスレーブ・アームが物体に作用する時アームに発生
するトルクＴ３がそれぞれトルク検出器により検出され
る。この２つの信号は上記とは別の比較器に入力される
。この比較器からの出力Ｔｓ−Ｔｍは自動調節回路で最
適調整されて後、先のマスタ・アーム側のトルク検出器
からの出力と加算器で加算される。この加算器からの出
力は増幅器ヲ通してマスタ・アームの駆動装置を動かす
。
ｍとスレーブ・アームが物体に作用する時アームに発生
するトルクＴ３がそれぞれトルク検出器により検出され
る。この２つの信号は上記とは別の比較器に入力される
。この比較器からの出力Ｔｓ−Ｔｍは自動調節回路で最
適調整されて後、先のマスタ・アーム側のトルク検出器
からの出力と加算器で加算される。この加算器からの出
力は増幅器ヲ通してマスタ・アームの駆動装置を動かす
。
これにより、常にマスク書アームの駆動装置にはスレー
ブ・アームで発生するトルク値に見合った信号が入力さ
れているため、スレーブ・アームに対シてマスタ・アー
ム側のトルク値の追従が正確になされていることになる
。また自動調節回路を加えることで無負荷時のマスタ・
アームの操作性も良好なものとなる。
ブ・アームで発生するトルク値に見合った信号が入力さ
れているため、スレーブ・アームに対シてマスタ・アー
ム側のトルク値の追従が正確になされていることになる
。また自動調節回路を加えることで無負荷時のマスタ・
アームの操作性も良好なものとなる。
この発明は次の効果を有する。
（１）従来の力帰還型パイラテラルサーボ系においては
、トルク制御も位置制御と同様にマスク側とスレーブ側
の偏差を駆動装置の入力信号としているため偏差が零と
なったところでマスタ・アームの駆動装置にはトルクが
発生しなくなり、トルクの釣合状態が破れることが生じ
ていたが、本発明ではスレーブ・アームで発生するトル
クに見合った８号が常にマスタ・アームの駆動装置に入
力されるので、操縦者はスレーブ・アーム側の正確なト
ルク情報を得ることができる。
、トルク制御も位置制御と同様にマスク側とスレーブ側
の偏差を駆動装置の入力信号としているため偏差が零と
なったところでマスタ・アームの駆動装置にはトルクが
発生しなくなり、トルクの釣合状態が破れることが生じ
ていたが、本発明ではスレーブ・アームで発生するトル
クに見合った８号が常にマスタ・アームの駆動装置に入
力されるので、操縦者はスレーブ・アーム側の正確なト
ルク情報を得ることができる。
（２）本発明ではスレーブ拳アームのトルクｆ直トマス
タ・アームのトルク値の偏差を自動調節回路に通して後
、マスタ・アームのトルク値を加算しているので力逆送
型とは異なり、クーロン摩擦や粘性抵抗の影響が力帰還
型パイラテラルサーボ系と同程度すζ小さく、操作性の
良好なものとなっている。
タ・アームのトルク値の偏差を自動調節回路に通して後
、マスタ・アームのトルク値を加算しているので力逆送
型とは異なり、クーロン摩擦や粘性抵抗の影響が力帰還
型パイラテラルサーボ系と同程度すζ小さく、操作性の
良好なものとなっている。
この発明の一実施例を図示の例によって説明する。第１
図はこの発明の実施例をブロック線図で ′示し
たものである。
図はこの発明の実施例をブロック線図で ′示し
たものである。
マスタ・アーム１の関節角θｍが位置検出器３により検
出される。一方、スレーブ・アーム２の関節角 Ｓが位
置検出器４により検出される。この２つの信号は比較器
５の入力となり％βｍと・７２゜の偏差に見合った電気
信号が出力される。この信号は増幅器１０を通してスレ
ーブ・アームの駆動装置１１を動かす。これによりスレ
ーブ・アーム２はマスタ・アーム１に追従スル。
出される。一方、スレーブ・アーム２の関節角 Ｓが位
置検出器４により検出される。この２つの信号は比較器
５の入力となり％βｍと・７２゜の偏差に見合った電気
信号が出力される。この信号は増幅器１０を通してスレ
ーブ・アームの駆動装置１１を動かす。これによりスレ
ーブ・アーム２はマスタ・アーム１に追従スル。
操縦者がマスタ・アームに与える操縦トルクＴｍはトル
ク検出器６によって検出される。一方、作業時にスレー
ブ・アーム２が作業物体から受けるトルクＴｓがトルク
検出器７によりて検出される。
ク検出器６によって検出される。一方、作業時にスレー
ブ・アーム２が作業物体から受けるトルクＴｓがトルク
検出器７によりて検出される。
この２つの信号は比較器８の入力となり、さらにこの比
較器からの出力Ｔｓ−Ｔｍは自動調節回路１４に入力さ
れる。ここでＴｓ−Ｔｍに対してＰＩＤ調節が行われる
。自動調節回路１４からの出力信号は加算器１３でマス
タ・アームのトルク検出器６の出力信号と加算され、さ
らに増Ｉｇ器９を通してマスタ・アームｌの駆動装置１
２を勅かＴ。
較器からの出力Ｔｓ−Ｔｍは自動調節回路１４に入力さ
れる。ここでＴｓ−Ｔｍに対してＰＩＤ調節が行われる
。自動調節回路１４からの出力信号は加算器１３でマス
タ・アームのトルク検出器６の出力信号と加算され、さ
らに増Ｉｇ器９を通してマスタ・アームｌの駆動装置１
２を勅かＴ。
この回路により、マスタ側のトルクＴｍとスレーブ側の
トルクＴｓが異なっている揚台、自動調節回路１４から
の出力によりマスタ・アーム側のトルク値がスレーブ・
アーム側のトルク値に定常偏差なく追従するように駆動
装置１ｉｉ１２を１助かす。
トルクＴｓが異なっている揚台、自動調節回路１４から
の出力によりマスタ・アーム側のトルク値がスレーブ・
アーム側のトルク値に定常偏差なく追従するように駆動
装置１ｉｉ１２を１助かす。
一方、マスタ暢アームのトルク値のポジティブフィード
バックにより常に現在のマスタ・アームのトルク値を維
持するように駆動装置１１１２が働くので、ＴｍがＴ
ｓに一致して偏差が零ｔこなってからもマスタとスレー
ブのトルク値の釣合は保たれることになる。
バックにより常に現在のマスタ・アームのトルク値を維
持するように駆動装置１１１２が働くので、ＴｍがＴ
ｓに一致して偏差が零ｔこなってからもマスタとスレー
ブのトルク値の釣合は保たれることになる。
第１図においては、−自由度のアームの実施例を示した
が多自由度のアームについても容易に本発明は適用され
る。また本発明におけリトルク制御回路は、ユニラテラ
ルのトルク制御系にも適用される。
が多自由度のアームについても容易に本発明は適用され
る。また本発明におけリトルク制御回路は、ユニラテラ
ルのトルク制御系にも適用される。
第１図は本発明の一実施例のブロック線図、第２図は、
従来の力帰還型パイラテラルサーー系を示すブロック線
図である。 １・・・マスタ・アーム、２・・・スレーブ拳アーム。 ３．４・・・位置検出器％ ５，８・・・比較器、６．
７・・・トルク検出器、９．ｌＯ・・・増幅器、１１．
１２・・・駆＠装置、１３・・・加算器、１４・・・自
動調節回路。
従来の力帰還型パイラテラルサーー系を示すブロック線
図である。 １・・・マスタ・アーム、２・・・スレーブ拳アーム。 ３．４・・・位置検出器％ ５，８・・・比較器、６．
７・・・トルク検出器、９．ｌＯ・・・増幅器、１１．
１２・・・駆＠装置、１３・・・加算器、１４・・・自
動調節回路。
Claims (1)
- 手首、肘、肩等の回転、曲げの関節を有するマスタ・ア
ームと、このマスタ・アームを操縦することで対象物に
作用するスレーブ・アームと、マスタ・アームに対する
トルク制御回路と、スレーブ・アームに対する位置制御
回路とを有するマスタ・スレーブ形サーボマニピュレー
タにおいて、マスタ・アームに対するトルク制御回路に
、スレーブ側のトルク値に定常偏差なくマスタ側のトル
ク値を追従させるＰＩＤ調節回路と、偏差が零となって
からもトルクの釣合状態を常に維持するためにマスタ側
のトルク値のポジティブフィードバック回路とを付加し
、スレーブ側から操縦者への力感覚の伝達を正確に行い
、かつ無負荷時のマスクの操作性も良好となることを特
徴とするマスタ・スレーブ形サーボマニピュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14860784A JPS6130384A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | マスタ・スレ−ブ形サ−ボマニピユレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14860784A JPS6130384A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | マスタ・スレ−ブ形サ−ボマニピユレ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130384A true JPS6130384A (ja) | 1986-02-12 |
Family
ID=15456551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14860784A Pending JPS6130384A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | マスタ・スレ−ブ形サ−ボマニピユレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130384A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328580A (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-06 | 株式会社東芝 | 力帰還形バイラテラルサ−ボマニピユレ−タ |
| JPS6362683A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-18 | 株式会社東芝 | マスタスレ−ブマニピユレ−タ |
-
1984
- 1984-07-19 JP JP14860784A patent/JPS6130384A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328580A (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-06 | 株式会社東芝 | 力帰還形バイラテラルサ−ボマニピユレ−タ |
| JPS6362683A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-18 | 株式会社東芝 | マスタスレ−ブマニピユレ−タ |
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