JPS6171981A - Master/slave-manipulator - Google Patents

Master/slave-manipulator

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Publication number
JPS6171981A
JPS6171981A JP19070184A JP19070184A JPS6171981A JP S6171981 A JPS6171981 A JP S6171981A JP 19070184 A JP19070184 A JP 19070184A JP 19070184 A JP19070184 A JP 19070184A JP S6171981 A JPS6171981 A JP S6171981A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
master
manipulator
arm
slave
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP19070184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
公一 大須賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP19070184A priority Critical patent/JPS6171981A/en
Publication of JPS6171981A publication Critical patent/JPS6171981A/en
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は遠隔操作を行なうことのできるマスタスL/−
フ・マニピュレータに関スル。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention provides a master station L/- that can be remotely controlled.
Concerning the F-manipulator.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来のマスタスレーブ・マニピュレータハ、第3図に示
すように、オペレータ1が操縦するマスタ・アーム2と
このマスタアーム2の動きに応じて同じ動作をするスレ
ーブアーム3と、このマスタおよびスレーブアーム2,
3の関節4〜7の角度を変える駆動機構8〜11と、こ
れらの駆動機構8〜11を駆動制御する駆動回路12と
で主に構成されている。
As shown in FIG. 3, a conventional master-slave manipulator includes a master arm 2 operated by an operator 1, a slave arm 3 that performs the same operation in response to the movement of the master arm 2, and the master and slave arms 2. ,
It is mainly composed of drive mechanisms 8 to 11 that change the angles of the joints 4 to 7 of No. 3, and a drive circuit 12 that drives and controls these drive mechanisms 8 to 11.

コノヨウナマスタスレーブーマニビュレータハ、マスタ
側マニピュレータに伝えるタケテナク、スレーブ側マニ
ピュレータの反力をも操作者が検知できるように構成さ
れている。そのためにマスタ側マニピュレータの各関節
ニスレープ側マニピュレータと同様の駆動機構が設けら
れている。この駆動機構は、第4図に示すように、関節
13の角度を変えるために第1のアームi4の先端部に
サーボモータ15とこのサーボモータ15の出力軸にト
ルクを増大させるだめの減速比の大きい歯車列16が設
けられ1、その歯車列16の出力軸17ニ第2のアーム
18の先端部が取りつけられている。このような駆動機
構を用いたものでらっては、マスタ側マニピュレータの
動作時に、歯車列の摩擦が大きいために、その操作性が
悪いという欠点があった。
The master slave manipulator is configured so that the operator can also detect the reaction force of the slave manipulator, which is transmitted to the master manipulator. For this purpose, each joint of the master side manipulator is provided with a drive mechanism similar to that of the Nislep side manipulator. As shown in FIG. 4, this drive mechanism includes a servo motor 15 at the tip of the first arm i4 to change the angle of the joint 13, and a reduction ratio for increasing torque on the output shaft of the servo motor 15. A large gear train 16 is provided 1, and the tip of a second arm 18 is attached to the output shaft 17 of the gear train 16. A drive mechanism using such a drive mechanism has a disadvantage in that its operability is poor due to large friction in the gear train when the master manipulator operates.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は、以上の如き事情に鑑みたされたもので、そ
の目的とする所は、マスタマニピュレータの駆動部にお
ける摩擦を小さくし、その操作性の向上をはかることで
ある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to reduce the friction in the drive section of the master manipulator and improve its operability.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、マスタマニピュレータの駆動部にダイレク
トドライブモータを使用し、その駆動系から歯車列をと
りのぞいて構成したマスタスレーブ・マニピュレータで
ある。
The present invention is a master-slave manipulator constructed by using a direct drive motor in the drive section of the master manipulator and removing a gear train from the drive system.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、マスタマニピュレータの駆動部の摩
擦を激減させることによって、マスタマニピュレータを
スムーズに動かすことができ、操作性の向上が得られる
According to this invention, by drastically reducing the friction of the drive portion of the master manipulator, the master manipulator can be moved smoothly and operability can be improved.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、この発明の実施例について説明する。第1図にこ
の発明のマスタスレーブマニピュレータの要部ヲ示し、
特にマスタ側マニビュV−夕の一部切欠断面図で示す。
Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 shows the main parts of the master-slave manipulator of this invention.
In particular, it is shown as a partially cutaway cross-sectional view of the master side manibu V.

マスタ側マニピュレータの第1のアーム19は外部カバ
ー20に固定され、このカバー20の中には軸受21が
設けられ、この軸受21には第2のアーム22に固定さ
れている軸23が軸支されている。との軸23にはダイ
レクトドライブモータDを構成する回転子24が固定き
れ、さらにこの軸23の回転速度を検出するタコジェネ
レータ25とこの軸23の回転角度を検出するフ第1・
エンコーダ26とが軸結されている。またカバー20の
中には上記回転子24と対向してダイレクトドライブモ
ータDの固定子27が設けられている。固定子27には
永久磁石28とブラシリング29およびブラシ30が設
けられ、回転子24VCはコイル31と整流子32が設
けられている。すなわち、少なくともマスタ側のマニピ
ュレータを構成する第1のアーム19と第2のアーム2
2とはこの関節33を中心に、減速装置のような機械的
摩擦の大きい機構を介さずに、回動できるので、第1の
アーム19に第2のアーム22との角度をつけるために
力を加えたとすると、減速装置が無いので、抵抗なく動
かすことができる。
The first arm 19 of the master side manipulator is fixed to an external cover 20, a bearing 21 is provided in this cover 20, and a shaft 23 fixed to a second arm 22 is supported in this bearing 21. has been done. A rotor 24 constituting the direct drive motor D is fixed to the shaft 23 of the shaft 23, and a tachometer generator 25 for detecting the rotational speed of the shaft 23 and a rotor 24 for detecting the rotation angle of the shaft 23 are fixed.
An encoder 26 is axially connected. Further, a stator 27 of a direct drive motor D is provided inside the cover 20 so as to face the rotor 24 . The stator 27 is provided with a permanent magnet 28, a brush ring 29, and a brush 30, and the rotor 24VC is provided with a coil 31 and a commutator 32. That is, at least the first arm 19 and the second arm 2 that constitute the master-side manipulator
2 is able to rotate around this joint 33 without using a mechanism with large mechanical friction such as a reduction gear, so force is applied to create an angle between the first arm 19 and the second arm 22. If we add , there is no deceleration device, so it can be moved without resistance.

このように構成されたマスタスレーブ・マニピュレータ
は第2図に示すような駆動回路34によってマスタ側マ
ニピュレータ35トスレープ側マニピユレータ36との
駆動制御が行なわれる。マスタ側マニピュレータ35は
、マスタアーム37の関節に直結されているダイレクト
ドライブモータ(Dモータ)38とダンピング特性向上
のために設けたDモータ38の回転速度を検出するタコ
ジェネレータ(T、G)39と回転位置を検出するエン
コーダ40とで構成され、スレーブ側マニピュレータ3
6ハ、スレーブアーム411C軸設されている直流モー
タ(DCモータ)42とT、G43およびエンコーダ4
4とで構e、されている。駆動回路34は、コンピュー
タ45で構成されている一対のパルスカウンタ46,4
7および一対のデジタル/アナログ変換548.49と
一対のサーボアンプ50.51で主に構成されている。
The thus configured master-slave manipulator is controlled to drive the master-side manipulator 35 and slave-side manipulator 36 by a drive circuit 34 as shown in FIG. The master side manipulator 35 includes a direct drive motor (D motor) 38 directly connected to the joint of the master arm 37 and a tacho generator (T, G) 39 that detects the rotational speed of the D motor 38 provided to improve damping characteristics. and an encoder 40 that detects the rotational position, and the slave side manipulator 3
6C, slave arm 411C axis installed DC motor (DC motor) 42, T, G43 and encoder 4
It is composed of 4 and 4. The drive circuit 34 includes a pair of pulse counters 46 and 4 configured by a computer 45.
7, a pair of digital/analog converters 548, 49, and a pair of servo amplifiers 50, 51.

スレーブ側マニピュレータ36のDOモータ42ハ、マ
スタ側マニピュレータ35のエンコータ40テ得うれた
パルス信号をパルスカウンタ46に入力してカウントし
、マスタアーム37の位置信号を目標値として得る。こ
の位置信号とスレーブ側マニピュレータ36のエンコー
ダ44とパルスカウンタ47とに」:つて得られる位置
信号との差信号を得て、この差信号とマスタ側マニピュ
レータ35のタコジェネレータ39による速度フィード
バック信号とによって駆動される。
The pulse signals obtained from the DO motor 42 of the slave-side manipulator 36 and the encoder 40 of the master-side manipulator 35 are input to the pulse counter 46 and counted, and the position signal of the master arm 37 is obtained as a target value. A difference signal between this position signal and the position signal obtained from the encoder 44 and pulse counter 47 of the slave side manipulator 36 is obtained, and by this difference signal and the speed feedback signal from the tacho generator 39 of the master side manipulator 35, Driven.

−r X タコジェネレータ35のDモータ38 il
: 逆[スレーブ側マニピュレータ36のエンコータ4
4トパルスカウタ47によって得られる位置信号を目標
値としてマスタ側と同様に駆動される。このような駆動
動作によって、マスタ側とスレーブ側トノ比較で各々の
アームの位置に角度差が生じているとその差に応じた力
がマスタ側マニピュレータに加えられ、操作者に力が感
じられるように動作する。
-r X D motor 38 il of tacho generator 35
: Reverse [encoder 4 of slave side manipulator 36
It is driven in the same way as the master side using the position signal obtained by the four-pulse counter 47 as a target value. Due to this drive operation, if there is an angular difference in the position of each arm when comparing the master side and slave side tonneaus, a force corresponding to that difference is applied to the master side manipulator, so that the operator feels the force. works.

上述した駆動回路は、この対称型に限らず、力逆送型、
力帰還型などであっても良い。
The drive circuit described above is not limited to this symmetrical type, but also includes force reverse type,
It may also be of a force feedback type.

マタ、マスタ側マニピュレータに用いたダイレクトドラ
イブモータは、ダイレクトドライブトルクモータと呼ば
れ市販されているもので、駆動する負荷の軸に直接取付
けることのできる直流モータで、固定子には永久磁石界
磁を用い、回転子は巻線型で整流子を有し、ブラシで整
流し回転駆動されるものである。このモータは、直径に
比べ積厚が薄くでき、回転子の軸穴の径を大きくしても
性能を損わないために、関節のシャフトに減速機などを
介さずに直接取っ付けることができるものである。
The direct drive motor used for the master side manipulator is called a direct drive torque motor and is commercially available.It is a direct current motor that can be attached directly to the shaft of the load to be driven, and the stator has a permanent magnet field. The rotor is of a wire-wound type and has a commutator, which is commutated by brushes and driven to rotate. This motor can be mounted directly on the shaft of the joint without using a reducer, etc., since the stacking thickness can be made thinner than the diameter, and performance will not be impaired even if the diameter of the rotor shaft hole is increased. It is something.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す一部切欠断面図、第2図
は本発明の実施例に用いた駆動回路を示す回路図、第3
図は従来の装置を示す説明図、第4図は従来装置の断面
図である。 19・・マスタ側マニピュレータの第1のアーム、22
、・・マスタ側マニピュレータの第2のアーム、23・
・・軸、24・・・回転子、27・・・固定子、33・
・・関節。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑(ほか1名)(N ζ 〜 m 守     ト。 Css  3 −、)
FIG. 1 is a partially cutaway sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a drive circuit used in the embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an explanatory diagram showing a conventional device, and FIG. 4 is a sectional view of the conventional device. 19...first arm of master side manipulator, 22
, ... second arm of the master side manipulator, 23.
... shaft, 24 ... rotor, 27 ... stator, 33 ...
··joint. Agent Patent attorney Kensuke Chika (and 1 other person) (N ζ ~ m Morito. Css 3 -,)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マスタ側マニピュレータの開節の動きによってスレーブ
側マニピュレータの関節を操作するよう構成したものに
おいて、前記マスタ側マニピュレータの関節は、第1お
よび第2のアームを連設してなり、前記第1アームを回
動軸支する軸部に直結した回転子と、この回転子と協動
して回転駆動するための電動機を構成しかつ前記第2の
アームに直結してなる固定子とを具備してなることを特
徴とするマスタスレーブ、マニピュレータ。
The joint of the slave side manipulator is configured to be operated by the opening movement of the master side manipulator, and the joint of the master side manipulator is formed by connecting a first arm and a second arm, and the first arm is It comprises a rotor directly connected to a shaft that supports rotation, and a stator that constitutes an electric motor for rotationally driving the rotor in cooperation with the rotor and is directly connected to the second arm. A master-slave and manipulator characterized by:
JP19070184A 1984-09-13 1984-09-13 Master/slave-manipulator Pending JPS6171981A (en)

Priority Applications (1)

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JP19070184A JPS6171981A (en) 1984-09-13 1984-09-13 Master/slave-manipulator

Applications Claiming Priority (1)

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JP19070184A JPS6171981A (en) 1984-09-13 1984-09-13 Master/slave-manipulator

Publications (1)

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JPS6171981A true JPS6171981A (en) 1986-04-12

Family

ID=16262410

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JP19070184A Pending JPS6171981A (en) 1984-09-13 1984-09-13 Master/slave-manipulator

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55157494A (en) * 1979-05-22 1980-12-08 Fujitsu Ltd Joint structure of robot
JPS591189A (en) * 1982-06-26 1984-01-06 樋川 廣二 Arm structure in industrial robot

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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