JPS62166977A - 力感知式マニプレ−タ - Google Patents
力感知式マニプレ−タInfo
- Publication number
- JPS62166977A JPS62166977A JP722286A JP722286A JPS62166977A JP S62166977 A JPS62166977 A JP S62166977A JP 722286 A JP722286 A JP 722286A JP 722286 A JP722286 A JP 722286A JP S62166977 A JPS62166977 A JP S62166977A
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- JP
- Japan
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- deviation
- force
- operating
- slave
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- Pending
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- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はスレーブに作用する負荷力をマスタ側で感知す
ることができる力感知式マニプレータの改良に関する。
ることができる力感知式マニプレータの改良に関する。
第２図は、対称凰負荷力感知方式のマニプレータを示す
。
。
このマニプレータにおいては、マスタたる操縦レバー１
１０回動位置θｍがポテンショメータ等の位置検出器１
２によって、またスレーブたる作業機１３の回動位置θ
Ｓが同様の位置検出器１４によって各々検出される。そ
して上記各位置検出器１２と１４の出力差つまり操縦レ
ノ＜−１１と作業機１３の位置偏差ε＝θｍ−θＳがＭ
ｕ器１５によって求められ、この減算器１５の出力は駆
動アンプ１６を介してトルクモータ等のトルクアクチネ
エータ１７に加えられるとともに、サーｊζアンプ１８
を介して流量制御サーボ弁１９に加えもれ力ＰＬが偏差
εに比例すると仮定し、作業機１３に負荷力Ｆ１が作用
したとすると、この場合、作業機１３を駆動するシリン
ダ２０にはこの負荷力Ｆ１に抗する負荷圧力ＰＬＩが生
じなければならない。
１０回動位置θｍがポテンショメータ等の位置検出器１
２によって、またスレーブたる作業機１３の回動位置θ
Ｓが同様の位置検出器１４によって各々検出される。そ
して上記各位置検出器１２と１４の出力差つまり操縦レ
ノ＜−１１と作業機１３の位置偏差ε＝θｍ−θＳがＭ
ｕ器１５によって求められ、この減算器１５の出力は駆
動アンプ１６を介してトルクモータ等のトルクアクチネ
エータ１７に加えられるとともに、サーｊζアンプ１８
を介して流量制御サーボ弁１９に加えもれ力ＰＬが偏差
εに比例すると仮定し、作業機１３に負荷力Ｆ１が作用
したとすると、この場合、作業機１３を駆動するシリン
ダ２０にはこの負荷力Ｆ１に抗する負荷圧力ＰＬＩが生
じなければならない。
そしてシリンダ２０に負荷圧力ＰＬＩを生じさせるには
、偏差ε１に対応する駆動信号がサーボ弁１９に入力さ
れなければならず、これは、作業機１３と操縦レバー１
１との間に位置偏差ε１が生じることを意味する。
、偏差ε１に対応する駆動信号がサーボ弁１９に入力さ
れなければならず、これは、作業機１３と操縦レバー１
１との間に位置偏差ε１が生じることを意味する。
上記位置偏差ε１が生じると、この偏差に対応した信号
がアンプ１６を介してトルクアクチュエータ１７に加え
られる。トルクアクチュエータ１７は、レバー１１に対
しその操作方向とは逆の方向のトルク製作用させるべく
設けてあり、したがってレバー１１には偏差ε、に対応
する反力ｆ１が発生する。
がアンプ１６を介してトルクアクチュエータ１７に加え
られる。トルクアクチュエータ１７は、レバー１１に対
しその操作方向とは逆の方向のトルク製作用させるべく
設けてあり、したがってレバー１１には偏差ε、に対応
する反力ｆ１が発生する。
結局、 ＦＩ ＰＬＩ 、 ６１． ｆ＋ Ｉ／Ｃハ
Ｆ＋０ＣＰＬ＋ＣＸ： ６ｓＣＸ：ｆ＋なる関係が成立
し、したがって、オペレータは操縦レバー１１を通して
負荷力Ｆ１に比例した力ｆ、を感知することができる。
Ｆ＋０ＣＰＬ＋ＣＸ： ６ｓＣＸ：ｆ＋なる関係が成立
し、したがって、オペレータは操縦レバー１１を通して
負荷力Ｆ１に比例した力ｆ、を感知することができる。
なお、作業機１３に作用する負荷力Ｆが零の場合には、
偏差ε中Ｏの状態で作業機１３かレノ（−１１に速やか
に追縦することになる。
偏差ε中Ｏの状態で作業機１３かレノ（−１１に速やか
に追縦することになる。
ところで、上記流量制御サーボ弁１９に対し第３図に示
したような圧力特性をもたせることは現実的には不可能
である。つまり通常使用されているサーボ弁は、第４図
に示す如く中立点付近できわめて急な圧力勾配をもつの
で、偏差εと負荷圧力ＰＬ間の比例関係がほとんどない
に等しい。それ故、何らかの対策を施さないと、負荷力
Ｆを適正に感知できないことになる。
したような圧力特性をもたせることは現実的には不可能
である。つまり通常使用されているサーボ弁は、第４図
に示す如く中立点付近できわめて急な圧力勾配をもつの
で、偏差εと負荷圧力ＰＬ間の比例関係がほとんどない
に等しい。それ故、何らかの対策を施さないと、負荷力
Ｆを適正に感知できないことになる。
そこで従来、第２図に示したようにサーボ弁１９の出力
ボート間をオリフィス２１で短絡してサーボ弁１９の圧
力特性を第３図に示した特性に近づけるようにしている
か、このようなオリフィス２１を設けた場合、作動油の
流量損失が少なくない上、該オリフィスによる作動油の
発熱等の問題を生じる。
ボート間をオリフィス２１で短絡してサーボ弁１９の圧
力特性を第３図に示した特性に近づけるようにしている
か、このようなオリフィス２１を設けた場合、作動油の
流量損失が少なくない上、該オリフィスによる作動油の
発熱等の問題を生じる。
かかる従来の問題点を解決するため、不発明では、マス
タの位置とスレーブの位置との偏差に対応した力をマス
タに対しその操作方向とは逆の方向に作用させるように
構成された力感知式マニプレータにおいて、上記スレー
ブとこのスレーブを駆動する流体圧シリンダとの間に介
在された弾性部材と、上記流体圧シリンダの作動位置を
検出する作動位置検出手段と、上記作動位置検出手段に
よって検出される上記流体圧シリンダの作動位置と上記
マスタの位置との偏差に基づいて該偏差が零になるよう
に該流体圧シリンダを作動させる手段とが備えられてい
る。
タの位置とスレーブの位置との偏差に対応した力をマス
タに対しその操作方向とは逆の方向に作用させるように
構成された力感知式マニプレータにおいて、上記スレー
ブとこのスレーブを駆動する流体圧シリンダとの間に介
在された弾性部材と、上記流体圧シリンダの作動位置を
検出する作動位置検出手段と、上記作動位置検出手段に
よって検出される上記流体圧シリンダの作動位置と上記
マスタの位置との偏差に基づいて該偏差が零になるよう
に該流体圧シリンダを作動させる手段とが備えられてい
る。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に保る力感知式マニプレータの一実施例
を示す概略構成図である。なお、同図において第２図に
示した要素と同一の要素には同じ符号を付しである。
を示す概略構成図である。なお、同図において第２図に
示した要素と同一の要素には同じ符号を付しである。
この実施例においては、油圧シリンダ２０のピストンロ
ッド２０ａの上端部にバネ座２２が設けられている。そ
して一端をスレーブたる作業機１３に枢着したバネ収容
ケース２３に上記バネ座２２が嵌挿され、このバネ座２
３とケース２３間にスプリング２４．２５が介装されて
いる。なお、このスプリング２４．２５は、負荷力Ｆが
Ｆ＝Ｏのときに伸縮しないようなバネ常数をもつ。
ッド２０ａの上端部にバネ座２２が設けられている。そ
して一端をスレーブたる作業機１３に枢着したバネ収容
ケース２３に上記バネ座２２が嵌挿され、このバネ座２
３とケース２３間にスプリング２４．２５が介装されて
いる。なお、このスプリング２４．２５は、負荷力Ｆが
Ｆ＝Ｏのときに伸縮しないようなバネ常数をもつ。
また、シリンダ２０には、その作動位置を検出するリニ
アポテンショメータ等の位置検出器２６が設けられてお
り、その出力は減算器２７に加えられる。
アポテンショメータ等の位置検出器２６が設けられてお
り、その出力は減算器２７に加えられる。
上記減算器２７にはマスタたる操縦レバー１１に付設さ
れた位置検出器１２の出力（目標位置指令）も加えられ
、したかってこの減算器２７ではシリンダ１の作動位置
ＸＡと操縦レバー１１の操作位置θｍとの偏差ε′が求
められる。そして、減算器２７から出力される上記偏差
ε′に対応した信号は、サーボアンプ１８を介し℃流量
制御サーボ弁１９に加えられる。
れた位置検出器１２の出力（目標位置指令）も加えられ
、したかってこの減算器２７ではシリンダ１の作動位置
ＸＡと操縦レバー１１の操作位置θｍとの偏差ε′が求
められる。そして、減算器２７から出力される上記偏差
ε′に対応した信号は、サーボアンプ１８を介し℃流量
制御サーボ弁１９に加えられる。
なお、無負荷時においては、位置検出器１４と２６は同
等な信号を出力する。
等な信号を出力する。
以上の様に構成されたこの実施例は次のように作用する
。すなわち無負荷時（Ｆ＝０時）にはスプリング２４．
２５が伸縮しないことから偏差ｅ′＝θｍ −ｘ人によ
って操縦レバーの指令位置θｍに対応する位置まで作業
機１３が追従動作され、しつぎに作業機１３に外力Ｆが
加わると、作業機１３とシリンダ２０間に介在されたス
プリング２４゜２５が外力Ｆに比例して変位するので、
操縦レバー指令位置輻と作業機位置０５間に負荷力Ｆに
比例した偏差Ｃ＝θｍ−θＳが発生する。そしてこの時
、シリンダ２０の位置Ｘ人はほとんど変化しない。
。すなわち無負荷時（Ｆ＝０時）にはスプリング２４．
２５が伸縮しないことから偏差ｅ′＝θｍ −ｘ人によ
って操縦レバーの指令位置θｍに対応する位置まで作業
機１３が追従動作され、しつぎに作業機１３に外力Ｆが
加わると、作業機１３とシリンダ２０間に介在されたス
プリング２４゜２５が外力Ｆに比例して変位するので、
操縦レバー指令位置輻と作業機位置０５間に負荷力Ｆに
比例した偏差Ｃ＝θｍ−θＳが発生する。そしてこの時
、シリンダ２０の位置Ｘ人はほとんど変化しない。
なぜなら図４の特性から明確な様に負荷圧力ＰＬの大小
は偏差ε′にほとんど影響を与えないからである。
は偏差ε′にほとんど影響を与えないからである。
この結果、この実施例では外力Ｆか作業機１３に作用し
たさいに 例した反力ｆが発生し、これによってオペレータはレバ
ー１１を通して負荷力を適正に感知することができる。
たさいに 例した反力ｆが発生し、これによってオペレータはレバ
ー１１を通して負荷力を適正に感知することができる。
なお、上記実施例では説明を容易にするため、１軸構成
のマニプレータを示したが、本発明は２軸以上で構成さ
れるマニプレータにも当然適用することができる。
のマニプレータを示したが、本発明は２軸以上で構成さ
れるマニプレータにも当然適用することができる。
以上説明した実施例からも明らかなように、本発明に係
る力感知式マニプレータによれは、前述したオリフィス
を用いることなく負荷力を適正に感知することができ、
これＫよってオリフィスを使用した場合の問題点である
流蓋損失作、動油の発熱等を解消することかできる。
る力感知式マニプレータによれは、前述したオリフィス
を用いることなく負荷力を適正に感知することができ、
これＫよってオリフィスを使用した場合の問題点である
流蓋損失作、動油の発熱等を解消することかできる。
あ１図は本発明に係る力感知式マニプレータの一実施例
を示す概略構成図、第２図は従来の対称型負荷力感知方
式のマニプレータを示す概略構成図、第３図は理想的な
流量制御サーボ弁の圧力特性を例示したグラフ、第４図
は通常使用されている流量制御サーボ弁の圧力特性を示
したグラフである。 １１・・・操作レバー、１２，１４，２６・・・位置検
出器、１３・・・作業機、１５．２７・・・減算器、１
７・・・トルクアクチェエータ、１９・・・流量制御サ
ーボ弁、２０・・・油圧シリンダ、２４．２５・・・バ
ネ。 で、・−２ 出願人代理人 木 村 高 久 ・・１・−−１′ 第１図 ↑ 第２図 第３図 第４図
を示す概略構成図、第２図は従来の対称型負荷力感知方
式のマニプレータを示す概略構成図、第３図は理想的な
流量制御サーボ弁の圧力特性を例示したグラフ、第４図
は通常使用されている流量制御サーボ弁の圧力特性を示
したグラフである。 １１・・・操作レバー、１２，１４，２６・・・位置検
出器、１３・・・作業機、１５．２７・・・減算器、１
７・・・トルクアクチェエータ、１９・・・流量制御サ
ーボ弁、２０・・・油圧シリンダ、２４．２５・・・バ
ネ。 で、・−２ 出願人代理人 木 村 高 久 ・・１・−−１′ 第１図 ↑ 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- マスタの位置とスレーブの位置との偏差に対応した力を
上記マスタに対しその操作方向とは逆の方向に作用させ
るように構成された力感知式マニプレータにおいて、上
記スレーブとこのスレーブを駆動する流体圧シリンダと
の間に介在された弾性部材と、上記流体圧シリンダの作
動位置を検出する作動位置検出手段と、上記作動位置検
出手段によって検出される上記流体圧シリンダの作動位
置と上記マスタの位置との偏差に基づいて該偏差が零に
なるように該流体圧シリンダを作動させる手段とを備え
たことを特徴とする力感知式マニプレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP722286A JPS62166977A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 力感知式マニプレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP722286A JPS62166977A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 力感知式マニプレ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62166977A true JPS62166977A (ja) | 1987-07-23 |
Family
ID=11659966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP722286A Pending JPS62166977A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 力感知式マニプレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62166977A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014061327A (ja) * | 2013-09-07 | 2014-04-10 | Tokyo Institute Of Technology | 力覚提示機能を有する操縦システム |
| JP2020520312A (ja) * | 2017-05-17 | 2020-07-09 | ティペット，ジョナサン | ジョイントのための制御システムおよびその操作方法 |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP722286A patent/JPS62166977A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014061327A (ja) * | 2013-09-07 | 2014-04-10 | Tokyo Institute Of Technology | 力覚提示機能を有する操縦システム |
| JP2020520312A (ja) * | 2017-05-17 | 2020-07-09 | ティペット，ジョナサン | ジョイントのための制御システムおよびその操作方法 |
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