JP2503414B2 - Master-slave manipulator control method - Google Patents
Master-slave manipulator control methodInfo
- Publication number
- JP2503414B2 JP2503414B2 JP61098154A JP9815486A JP2503414B2 JP 2503414 B2 JP2503414 B2 JP 2503414B2 JP 61098154 A JP61098154 A JP 61098154A JP 9815486 A JP9815486 A JP 9815486A JP 2503414 B2 JP2503414 B2 JP 2503414B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slave
- master
- speed
- inertia
- gain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、マスタ・スレーブマニピュレータの制御方
法に関し、スレーブ側の慣性モーメントが大きい場合で
もマスタ側に対するスレーブ側の追従性が良好になるよ
う改良したものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a method for controlling a master / slave manipulator, which is improved so that the slave side follows the master side well even when the inertia moment on the slave side is large. It was done.
B.発明の概要 本発明はスレーブ側の慣性モーメントによる偏差に基
づく量を考慮してマスタ位置とスレーブ位置の偏差に基
づく量を補正し、この補正値を速度サーボ系の速度指令
とするものである。B. Outline of the Invention The present invention corrects the amount based on the deviation between the master position and the slave position in consideration of the amount based on the deviation due to the moment of inertia on the slave side, and uses this correction value as the speed command of the speed servo system. is there.
C.従来の技術 第3図は従来技術に係るマスタ・スレーブマニピュレ
ータの制御系を示すブロック図である。同図中、▲* θ
▼は位置指令、即ちマスタの位置、θANSはスレーブの
位置、 は速度指令、ANSはスレーブの速度、PMはマスタの位
置センサゲイン、PSはスレーブの位置センサゲイン、Ke
は位置サーボゲイン、Ksはスレーブの速度センサゲイ
ン、Kmは速度サーボゲイン、Ktはモータのトルク定数、
Jはモータ軸換算慣性モーメント、Fはモータ軸換算摩
擦抵抗、Nsはスレーブ側減速比、E(s)はマスタスレ
ーブ間の位置偏差である。C. Prior Art FIG. 3 is a block diagram showing a control system of a master / slave manipulator according to the prior art. In the figure, ▲ * θ
▼ is position command, that is, master position, θ ANS is slave position, Is speed command, ANS is slave speed, P M is master position sensor gain, P S is slave position sensor gain, Ke
Is the position servo gain, Ks is the slave speed sensor gain, Km is the speed servo gain, Kt is the motor torque constant,
J is the motor shaft converted inertia moment, F is the motor shaft converted friction resistance, Ns is the slave side reduction ratio, and E (s) is the position deviation between the master and slave.
かかるマスタ・スレーブマニピュレータにおいて、ス
レーブ側の各関節の位置制御は、位置指令▲* θ▼とス
レーブの位置θANSの位置偏差E(s)を増幅し、速度
指令 として速度サーボループへ入力するとともに、速度指令 とスレーブの速度ANSとの偏差を増幅してモータに電
流を流し、モータがその電流をトルクに変換して回転を
はじめ更に、減速機でトルクを増幅して関節を動かすこ
とにより行なっている。なお、第3図中の はこのときの応答遅れを示す量である。In such a master / slave manipulator, position control of each joint on the slave side amplifies the position deviation E (s) between the position command ▲ * θ ▼ and the slave position θ ANS to obtain a speed command. Input to the speed servo loop as This is done by amplifying the deviation from the slave speed ANS and applying a current to the motor, converting the current to torque and starting rotation, and further amplifying the torque with a reducer to move the joint. In addition, in FIG. Is a quantity indicating the response delay at this time.
D.発明が解決しようとする問題点 ところが、上記従来技術においては、スレーブ側の慣
性モーメントが大きい場合に、スレーブ側の位置及び速
度は、マスタ側の位置及び速度よりも遅れてしまい、し
かも両方とも行きすぎてしまう。第4図はこのことを示
している。同図中、●印はマスタ位置(ラジアン)、■
印はスレーブ位置(ラジアン)、▽印はマスタ速度(ラ
ジアン/秒)及び△印はスレーブ速度(ラジアン/秒)
を夫々示している。D. Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned prior art, when the inertia moment on the slave side is large, the position and speed on the slave side lag behind the position and speed on the master side. It goes too far with me. FIG. 4 shows this. In the figure, ● indicates master position (radian), ■
The mark shows the slave position (radian), the mark shows the master speed (radian / second), and the mark shows the slave speed (radian / second).
Are shown respectively.
このようにスレーブ側の位置及び速度がマスタ側の位
置及び速度よりも遅れてしまい、しかも両方とも行きす
ぎてしまうという点は、この種のマスタ・スレーブマニ
ピュレータにとって致命的な欠陥となり、スレーブの作
業対象物や周囲の建屋との衝突の危険性を生起する。こ
れを妨ぐためにはスレーブの動作速度を極力小さく抑え
れば良いが、このことはマスタを操作する人間のいらい
らや疲労の原因となり、操作性及び作業能率を著しく悪
化させる。In this way, the position and speed of the slave side lag behind the position and speed of the master side, and both of them go too far, which is a fatal defect for this type of master / slave manipulator. There is a risk of collision with objects and surrounding buildings. In order to prevent this, the operating speed of the slave should be kept as low as possible, but this causes annoyance and fatigue of the person operating the master, and operability and work efficiency are significantly deteriorated.
本発明は、上記従来技術に鑑み、スレーブ側の慣性モ
ーメントが大きい場合でもマスタ側に対するスレーブ側
の速度の行き過ぎを除去し得るマスタ・スレーブマニピ
ュレータの制御方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a control method of a master / slave manipulator capable of removing an overshoot of the speed on the slave side with respect to the master side even when the inertia moment on the slave side is large.
E.問題点を解決するための手段 上記目的を達成する本発明は次の知見を基礎とするも
のである。即ち、第3図に示す制御系において、マスタ
・スレーブ間の位置偏差E(s)を求めると、 となる。このうちJPMS2に関する項が慣性モーメントに
よる偏差を表わしている。E. Means for Solving the Problems The present invention that achieves the above object is based on the following findings. That is, in the control system shown in FIG. 3, when the position deviation E (s) between the master and slave is calculated, Becomes Of these, the term relating to JP M S 2 represents the deviation due to the moment of inertia.
そこで、本発明では式のJPMS2に関する項が消去さ
れるよう、スレーブ側の慣性モーメントによる偏差に基
づく量である慣性偏差補償ゲインという量を導入し、こ
れを考慮して速度サーボ系の速度指令としている。Therefore, in the present invention, an amount called inertial deviation compensation gain, which is an amount based on the deviation due to the inertial moment on the slave side, is introduced so that the term relating to JP M S 2 of the equation is eliminated, and in consideration of this, the speed servo system It is a speed command.
F.作用 上記構成の本発明によれば、式からJPMS2に関する
項が消去され位置偏差E(s)は次の様になる。F. Action According to the present invention having the above-described configuration, the term relating to JP M S 2 is eliminated from the equation, and the position deviation E (s) becomes as follows.
G.実施例 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。 G. Examples Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の制御系を示すブロック図である。同
図に示すように本実施例では、マスタ側の減速比NM、マ
スタの速度センサゲインKSM及びスレーブ側の慣性モー
メントによる偏差に基づく量である慣性偏差補償ゲイン
KJCという新たな量を導入している。ここに慣性偏差補
償ゲインKJCは次式で表わされる量である。FIG. 1 is a block diagram showing a control system of the present invention. In this embodiment, as shown in the figure, the inertia deviation compensation gain is the amount based on the deviation due to the inertia moment of the reduction ratio N M, the speed sensor gain K SM and the slave side of the master of the master-side
We are introducing a new amount, K JC . The inertia deviation compensation gain K JC is an amount represented by the following equation.
本実施例では、マスタ側の速度Mをセンサで検出し
て微分演算を行ない、この微分値に慣性偏差補償ゲイン
KJCを乗じ、この掛算による量を、位置偏差E(s)に
位置サーボゲインKeを乗じた量に加え、この加算による
量を速度サーボ系の速度指令とするものである。即ち、
本実施例は、前記掛算による量を、従来の速度サーボ系
へフィードフォワードするものであり、第1図において
点線で囲んだ部分のブロックが従来のブロックに追加さ
れている。 In the present embodiment, the velocity M on the master side is detected by the sensor and a differential operation is performed, and the inertia deviation compensation gain is added to the differential value.
K JC is multiplied, the amount obtained by this multiplication is added to the amount obtained by multiplying the position deviation E (s) by the position servo gain Ke, and the amount obtained by this addition is used as the velocity command of the velocity servo system. That is,
In this embodiment, the amount obtained by the multiplication is feed-forwarded to the conventional speed servo system, and the block surrounded by the dotted line in FIG. 1 is added to the conventional block.
このときの位置偏差E(s)は次式で表わされる。 The position deviation E (s) at this time is expressed by the following equation.
上記式を参照すれば明らかな通り、本実施例によれ
ば式におけるJPMS2に関する項が消去されている。 As is clear from the above equation, according to the present embodiment, the term regarding JP M S 2 in the equation is deleted.
第2図はスレーブ側の慣性モーメントが大きい場合に
本実施例を適用した場合の実験結果を示すグラフであ
る。同図と第4図とを比較すれば明らかな通り、本実施
例によればスレーブ側の位置及び速度の行き過ぎが小さ
くなっている。FIG. 2 is a graph showing an experimental result when this embodiment is applied when the inertia moment on the slave side is large. As is clear from the comparison between FIG. 4 and FIG. 4, according to the present embodiment, the overshoot of the position and speed on the slave side is small.
H.発明の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明
によればスレーブ側の慣性モーメントが大きい場合で
も、マスタの位置及び速度に対してスレーブのそれらの
行き過ぎを無くすことができる。即ち、速度サーボ系に
比例積分若しくは比例積分微分制御を用いた場合におい
てもスレーブの追従(行き過ぎ)を改善できる。したが
って、スレーブの作業対象物や周囲の建屋との衝突の心
配がなくなり動作速度を上げることができ、マスタの操
作者のいらいらや疲労を改善し操作性、作業効率を良好
にすることができる。H. Effects of the Invention As specifically described in connection with the above embodiments, according to the present invention, even if the moment of inertia on the slave side is large, it is possible to eliminate those overshoots of the slave with respect to the position and speed of the master. . That is, even when proportional integral or proportional integral derivative control is used in the speed servo system, slave follow-up (overshoot) can be improved. Therefore, it is possible to increase the operation speed without worrying about collision with the slave work object and the surrounding building, and to improve the operability and work efficiency of the master operator by improving irritability and fatigue.
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例の制御系を示すブロック図、第
2図はそのマスタ側の位置及び速度に対するスレーブ側
の位置及び速度の応答特性を示すグラフ、第3図は従来
技術に係る制御系を示すブロック図、第4図はそのマス
タ側の位置及び速度に対するスレーブ側の位置及び速度
の応答特性を示すグラフである。 図面中、 ▲* θ▼は位置指令、θANSはスレーブの位置、 は速度指令、ANSはスレーブの速度、PMはマスタの位
置センサゲイン、PSはスレーブの位置センサゲイン、Ke
は位置サーボゲイン、Ksはスレーブの速度センサゲイ
ン、Kmは速度サーボゲイン、Ktはモータのトルク定数、
Jはモータ軸換算慣性モーメント、Fはモータ軸換算摩
擦抵抗、Nsはスレーブ側減速比、E(s)はマスタ・ス
レーブ間の位置偏差、NMはマスタ側の減速比、KSMはマ
スタの速度センサゲイン、KJCは慣性偏差補償ゲインで
ある。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a control system of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing response characteristics of position and speed on the slave side to position and speed on the master side, FIG. 3 is a block diagram showing a control system according to the prior art, and FIG. 4 is a graph showing response characteristics of position and speed on the slave side to position and speed on the master side. In the drawing, ▲ * θ ▼ is the position command, θ ANS is the slave position, Is speed command, ANS is slave speed, P M is master position sensor gain, P S is slave position sensor gain, Ke
Is the position servo gain, Ks is the slave speed sensor gain, Km is the speed servo gain, Kt is the motor torque constant,
J is converted to motor shaft inertia, F is converted to motor shaft friction, Ns is the slave reduction ratio, E (s) is the position error between the master-slave, N M is the reduction ratio of the master side, K SM is master The velocity sensor gain, K JC, is the inertia deviation compensation gain.
Claims (1)
スレーブ側の慣性モーメントが大きい場合のマスタ・ス
レーブマニピュレータの制御方法において、 センサで検出したマスタ速度を微分演算し、この微分演
算した量にスレーブ側の慣性モーメントによる偏差に基
づく量である慣性偏差補償ゲインKJCを乗じ、この掛算
による量を、マスタ位置とスレーブ位置の偏差に位置サ
ーボゲインを乗じた量に加え、この加算による量を速度
サーボ系の速度指令とするとともに、 上記慣性偏差補償ゲインKJCは次式 すなわち、KJC=J・PM・NS/PS・NM・KSM・Km・Kt 但し、J ;スレーブ側のモータ軸換算慣性モーメント PM ;マスタ側位置センサゲイン NS ;スレーブ減速比 PS ;スレーブ側位置センサゲイン NM ;マスタ側減速比 KSM;マスタ側速度センサゲイン Km ;速度サーボゲイン Kt ;モータのトルク定数 で演算したことを特徴とするマスタ・スレーブマニピュ
レータの制御方法。1. In a control method of a master / slave manipulator in the case where a slave follows a master and a moment of inertia on the slave side is large, a master speed detected by a sensor is differentially calculated, and the slave side is set to the differentially calculated amount. Multiply the inertia deviation compensation gain K JC , which is the amount based on the deviation due to the inertia moment of, and add the resulting amount to the amount obtained by multiplying the deviation between the master position and slave position by the position servo gain. In addition to the system speed command, the above inertia deviation compensation gain K JC is given by the following equation: K JC = J · P M · N S / P S · N M · K SM · Km · Kt However, J; motor shaft conversion inertia P M; master-side position sensor gain N S; slave reduction ratio P S; slave position sensor gain N M; master speed reduction ratio K SM; master speed Sensagei Km; Velocity servo gain Kt; Control method for master / slave manipulators, which is calculated by the torque constant of the motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61098154A JP2503414B2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Master-slave manipulator control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61098154A JP2503414B2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Master-slave manipulator control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62255085A JPS62255085A (en) | 1987-11-06 |
JP2503414B2 true JP2503414B2 (en) | 1996-06-05 |
Family
ID=14212233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61098154A Expired - Fee Related JP2503414B2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Master-slave manipulator control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2503414B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2527393B2 (en) * | 1990-11-15 | 1996-08-21 | 三星電子株式会社 | Robot position control device and control method |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6179583A (en) * | 1984-09-27 | 1986-04-23 | 株式会社東芝 | Method of controlling master/slave manipulator |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP61098154A patent/JP2503414B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62255085A (en) | 1987-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2573120B2 (en) | Speed control method and control device for synchronous AC servomotor | |
EP0311127B1 (en) | Control device for servo motor | |
KR900007107B1 (en) | Speed control system | |
JP2503414B2 (en) | Master-slave manipulator control method | |
JP2503415B2 (en) | Master-slave manipulator control method | |
JPS61201304A (en) | Method for controlling position of robot | |
US20050222695A1 (en) | Sliding mode controller position control device | |
JP3220589B2 (en) | Control device for mechanical system | |
JPH0445306B2 (en) | ||
JP2798217B2 (en) | High-speed positioning control method | |
JP2783321B2 (en) | Control device for articulated robot | |
JP3582541B2 (en) | Positioning control method by sliding mode control | |
JP2656584B2 (en) | Control device for master-slave manipulator | |
JPH02279285A (en) | Method and device for controlling master/slave manipulator | |
JPH0378643B2 (en) | ||
JPH0769734B2 (en) | Manipulator device | |
JPH1142574A (en) | Robot control method and control device | |
JPH01205985A (en) | Bilateral control method | |
JPS60177883A (en) | Force feedback type bilateral servomechanism | |
JPH117303A (en) | Driving controller for servo system | |
JPH05313746A (en) | Controller for manipulator | |
JP4552328B2 (en) | Robot control device | |
JPH01129793A (en) | Torque control system for motor | |
JPH0887331A (en) | Position feedback correcting method | |
JPH0683971B2 (en) | Bilateral Servo Manipulator Control Method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |