JP2528032B2 - Remote control device for self-propelled robot with four-divided independent turning track frame - Google Patents
Remote control device for self-propelled robot with four-divided independent turning track frameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
本発明は、四分割独立旋回式トラックフレームを備え
る自走ロボットの遠隔操縦装置に係わり、地震、豪雨、
土砂崩れ等の広域災害の救援における救援機材、医薬品
及び食料等の野外運搬又は原子力設備における危険物処
理等に用いられる四分割独立旋回式トラックフレームを
備える自走ロボットにおいて、該ロボットの4つのトラ
ックフレームの姿勢(即ち該ロボットの姿勢)を自在に
遠隔操縦せしめるに好適な、四分割独立旋回式トラック
フレームを備える自走ロボットの遠隔操縦装置に関す
る。The present invention relates to a remote control device for a self-propelled robot equipped with a four-division independent turning track frame,
In a self-propelled robot equipped with a four-division independent turning type truck frame used for outdoor transportation of rescue equipment, medicines and foods for the rescue of wide-area disasters such as landslides, or hazardous material treatment in nuclear facilities, the four truck frames of the robot The present invention relates to a remote control device for a self-propelled robot having a four-divided independent turning track frame, which is suitable for freely remotely controlling the position (i.e., the position of the robot).
例えば本発明者等によって先に提案された災害救援ロ
ボットのように(特願平2−210922号参照)、オペレー
タが操縦器を用いて遠隔操縦をすることにより、4つの
トラックフレームを各々独立して所望角度旋回せしめて
各トラックフレームの姿勢を自在に制御することによ
り、該ロボットの姿勢自体を自在に制御せしめるという
自走ロボットがある。詳しくは、ロボットの本体下部の
前後左右の4カ所のそれぞれに、クローラを巻き回した
トラックフレームを備え、かつ、該ロボットの本体内
に、前記各クローラを駆動せしめて該ロボットを自走せ
しめる4つの駆動モータと、前記各トラックフレームを
旋回せしめて各トラックフレームの姿勢を自在に変化せ
しめる4つの旋回モータとを内蔵しており、これら駆動
モータと旋回モータとを遠隔操縦装置によって各々独立
して作動せしめる構成となっている(以下、単に「ロボ
ット」といえば、かかる「四分割独立旋回式トラックフ
レームを備える自走ロボット」を指し、また「トラック
フレームの姿勢」といえば、「ロボットの姿勢」をも指
すものとする)。 そこで従来、かかるロボットの各トラックフレームの
姿勢の遠隔操縦は、オペレータが該ロボットの遠隔操縦
装置における操縦器上の平板面に並べられたトラックフ
レーム姿勢操作用の4つのつまみを回転操作せしめるこ
とにより、なされている。これらつまみの各回転角度は
該ロボットの各トラックフレームの旋回角度、即ち各タ
ラックフレームの姿勢を表現するようになっている。詳
しくは、通常これらつまみはポテンショメータであり、
オペレータがこれらつまみの各々を所望角度回転せしめ
ることにより、その各回転角度が各トラックフレームの
旋回角度指令信号となって該ロボットに発振され、各ト
ラックフレームが前記各旋回角度指令信号に基づく各指
令旋回角度に至るまで、各トラックフレームを旋回せし
めるようになっている。For example, like the disaster relief robot previously proposed by the present inventors (see Japanese Patent Application No. Hei 2-210922), the operator remotely controls the four truck frames so that they are independent of each other. There is a self-propelled robot in which the posture itself of the robot can be freely controlled by freely turning the truck frame at a desired angle and controlling the posture of each track frame. To be more specific, each of the four positions at the bottom, front, back, left and right of the lower part of the robot body is provided with a track frame around which crawlers are wound, and the crawlers are driven in the robot body so that the robot can run by itself. Two drive motors and four swing motors for swinging each track frame to freely change the posture of each track frame are incorporated, and these drive motors and swing motors are independently operated by a remote control device. It is configured to operate (hereinafter, simply “robot” refers to such a “self-propelled robot equipped with a four-division independent turning track frame”, and “track frame attitude” refers to “robot attitude”). Shall also refer to). Therefore, conventionally, remote control of the posture of each track frame of such a robot is performed by an operator rotating four knobs for posture control of the track frame arranged on a flat plate surface on a controller in the remote control device of the robot. Has been done. Each rotation angle of these knobs represents the turning angle of each track frame of the robot, that is, the posture of each tarrac frame. In detail, these knobs are usually potentiometers,
When the operator rotates each of these knobs by a desired angle, each rotation angle becomes a turning angle command signal for each track frame and is oscillated by the robot, and each track frame receives each command based on each turning angle command signal. Each track frame can be swung up to the turning angle.
しかるに、上述のとおり、従来のロボットの遠隔操縦
装置における操縦器上の各トラックフレーム姿勢操作用
の4つのつまみは、該操縦器上の平板面に単に並べられ
ているに過ぎない。従って、立体的な形状のロボット
を、かかる平面配置のつまみによって遠隔操縦しようと
すれば、オベレータは、運転中、常時、該ロボットの運
転姿勢を想起しつつ、各トラックフレームの姿勢操作を
行わなければならない。かかる想起操作は、ロボットが
平坦かつ視界性の良い地でしかもゆっくりと稼働するの
であれば、殊更支障はないものである。ところが、ロボ
ットが被災地等のように、雰囲気が未整備の地で稼働す
る場合、かかる想起操作では、一瞬の操作遅れや操作ミ
スに対し、直ちに対応することができないという不都合
がある。さらに従来の構成によれば、実際の各トラック
フレームの旋回角度と各々に対応する各つまみの回転角
度とが食い違ってしまうという不都合もある。またさら
に、外部からの負荷によって各トラックフレームに生ず
る旋回抵抗のため、該トラックフレームの実際の旋回角
度が指令旋回角度に至らぬ位置で停止しそうになっても
(または停止しても)、そのつまみにこの情報がフィー
ドバックされないため、オペレータは、微妙かつタイム
リーな遠隔操縦をすることができないという不都合もあ
る。即ち、上記従来の構成によれば、各トラックフレー
ムの姿勢を直観的に体感しつつ、該ロボットを遠隔操縦
することができないという欠点がある。この結果、該ロ
ボットは、稼働時、転落事故や横転事故に陥ることにな
る。 本発明は、上記従来の技術の問題点に直目し、例えば
被災地のような未整備の稼働地での遠隔操縦であって
も、各トラックフレームの姿勢を直感的に把握して、応
答性よく、微妙に、かつ、タイムリーに遠隔操縦をする
ことができる、四分割独立旋回式トラックフレームを備
える自走ロボットの遠隔操縦装置を提供することを目的
とする。However, as described above, the four knobs for manipulating each track frame attitude on the manipulator in the conventional robot remote control device are merely arranged on the flat plate surface on the manipulator. Therefore, if a robot with a three-dimensional shape is to be remotely controlled by the knobs arranged in such a plane, the operator must always remember the driving posture of the robot and operate the posture of each track frame while driving. I have to. Such a recall operation is not particularly troublesome as long as the robot operates on a flat and well-visibility place and slowly. However, when the robot operates in a place where the atmosphere is not maintained, such as in a disaster area, such a recall operation has a disadvantage that it cannot immediately respond to a momentary operation delay or operation error. Further, according to the conventional configuration, there is also a problem that the actual turning angle of each track frame and the rotation angle of each knob corresponding to each track are different from each other. Furthermore, even if the actual turning angle of the track frame is about to stop (or stops) at a position that does not reach the commanded turning angle due to turning resistance generated in each track frame by an external load, Since this information is not fed back to the knob, the operator also has the inconvenience of being unable to perform delicate and timely remote control. That is, according to the above-mentioned conventional configuration, there is a drawback that the robot cannot be remotely controlled while intuitively experiencing the posture of each track frame. As a result, the robot falls into a fall accident or a rollover accident during operation. The present invention addresses the above-mentioned problems of the conventional technology, and intuitively grasps the attitude of each track frame and responds even when remote control is performed in an undeveloped operation site such as a disaster area. An object of the present invention is to provide a remote control device for a self-propelled robot equipped with a four-divided independent turning track frame, which enables remote control with good performance, delicateness, and timeliness.
上記目的を達成するため、本発明に係わる四分割独立
旋回式トラックフレームを備える自走ロボットの遠隔操
縦装置は、この遠隔操縦装置における操縦器上のトラッ
クフレーム姿勢操作用の4つのつまみの配置は、該ロボ
ットにおける4つのトラックフレームの配置と相似形で
ある構成とした。このような構成することにより、オペ
レータは、4つのつまみから4つのトラックフレームを
体感するようになり、ひいては、各つまみの各回転角度
も各トラックフレームの姿勢として直感的に体感せしめ
るようになる。即ち、遠隔操縦における応答性を向上せ
しめるようになる。さらに、上記構成において、遠隔操
縦装置におけるトラックフレーム姿勢制御手段はバイラ
テラル制御手段である構成とした。このように構成する
ことにより、上記作用に加え、4つのつまみの各回転角
度と4つのトラックフレームの各旋回角度とは官能的に
常時一致するようになり、遠隔操縦がタイムリーなもの
となるばかりか、オペレータは、外負荷による各トラッ
クフレームの旋回抵抗をもこれら4つのつまみを介して
直観的に体感するようになる。In order to achieve the above object, a remote control device for a self-propelled robot equipped with a four-division independent turning track frame according to the present invention is provided with four knobs for operating the track frame attitude on a controller in the remote control device. The configuration is similar to the arrangement of the four track frames in the robot. With such a configuration, the operator can feel the four track frames from the four knobs, and thus the rotation angles of the knobs can be intuitively felt as the postures of the track frames. That is, the responsiveness in remote control can be improved. Further, in the above configuration, the track frame attitude control means in the remote control device is a bilateral control means. With this configuration, in addition to the above-described operation, the rotation angles of the four knobs and the turning angles of the four track frames are sensually always coincident with each other, and remote control is timely. In addition, the operator intuitively feels the turning resistance of each track frame due to an external load through these four knobs.
本発明の最も好適な実施例を第1図〜第7図を参照し
て以下詳細に説明する。請求項1の発明の代表的な実施
例を第1図に示す。同図において、遠隔操縦装置の操縦
器1は4つの回転角度検出器2a、2b、2c、2dを内蔵し、
それぞれの回転軸にトラックフレーム姿勢操作用のつま
み3a、3b、3c、3dを取り付けている。前記4つの回転角
度検出器2a、2b、2c、2dは、第2図に示すように、オペ
レータがロボット本体8の4つのトラックフレーム5a、
5b、5c、5dの各旋回角度を手操作で遠隔操縦する際の各
旋回角度の目標値を設定するためのものである。そして
4つのつまみ3a、3b、3c、3dの形状は、第1図に示すよ
うに、偏平な形をしており、各々の長手方向の一端に目
印のマーク4a、4b、4c、4dを印してあり、かつ、ロボッ
ト本体8の4つのトラックフレーム5a、5b、5c、5dと相
似なる姿で該操縦器1の両側面の2カ所づつに配置して
ある。尚、前記マーク4a、4b、4c、4dは、それぞれの回
転角度検出器2a、2b、2c、2dが360度のどの方向を指し
ているかをオペレータが確認し易くするためのものであ
る。他の実施例としては、前記各つまみ3a、3b、3c、3d
自体の形状を該トラックフレーム5a、5b、5c、5dの形状
と相似形としたものがある。また後述する第6図に示す
ように、操縦器101の両側面の斜め方向に設置する構成
でもよく、更に、該ロボットの立体感に合わせた配置で
あればよい。上記実施例によれば、オペレータは、操縦
器1において、これら4つのつまみ3a、3b、3c、3dを観
察すれば(実際的には操縦器1自体を観察すれば)、ロ
ボット本体8の4つのトラックフレーム5a、5b、5c、5d
の各旋回角度を、4つ同時に、かつ、直感的に体感し、
かつ、把握することができるようになり、遠隔操縦の応
答性を向上せしめることができるようになる。 次に、請求項2の発明の実施例を以下説明する。請求
項2の発明の代表的な実施例を第6図及び第7図に示
す。第6図に示すとおり、トラックフレーム姿勢操作用
の4つのつまみ103も、その長手方向の一端にマーク104
を備えている。そして、これら4つつまみ103の配置
は、遠隔操縦装置の操縦器101において、両側面の斜め
方向に設置した構成となっている。即ち、この配置も、
ロボット本体8の4つのトラックフレーム5a、5b、5c、
5dの配置と相似形である。次に、本実施例におけるトラ
ックフレーム姿勢制御手段、即ちバイラテラル制御手段
は、先ず比較例として、上記請求項1の実施例を搭載し
たロボットのトラックフレーム姿勢制御手段、即ち従来
の技術に基づく遠隔操縦について説明した後、説明す
る。上記請求項1の実施例において、4つのトラックフ
レーム5a、5b、5c、5dは、第2図に示すように、ギア等
の動力伝達機構を介して各回転軸(図示せず)を中心
に、各旋回モータ6a、6b、6c、6dによって360度旋回せ
しめられるようになっている。このような遠隔操縦系は
次のとおりとなっている。上記各動力伝達機構には各ト
ラックフレーム5a、5b、5c、5dの実際の旋回角度を検出
するための旋回角度検出器7a、7b、7c、7dが取付けられ
ている。第3図は遠隔操縦装系の制御装置12と操縦器1
とロボット本体8との相互接続を表わす図である。同図
によれば、操縦器1のつまみの各回転角度によってそれ
ぞれの回転角度検出器2a、2b、2c、2dで発生した各トラ
ックフレームの各旋回角度目標値信号9a、9b、9c、9dは
制御装置12の入力信号となる。この制御装置12は各旋回
モータ6a、6b、6c、6dに対して各旋回駆動用電圧10a、1
0b、10c、10dを出力する。前記各旋回モータ6a、6b、6
c、6dの各回転はそれぞれの動力伝達機構を介して各旋
回角度検出器7a、7b、7c、7dによって検出され、これら
検出旋回角度信号11a、11b、11c、11dは前記制御装置12
の入力信号となる。以上から分かるとおり、各トラック
フレームの制御系統、つまり、指令系と制御系とは4つ
であり、それぞれが同一の構成となっている。それ故、
以下、これら4つの制御系統の内の任意の一つの制御系
統について、第4図のブロックダイヤグラムを参照して
説明する。同図において、操縦器の回転角度検出器2か
ら発生したトラックフレームの旋回角度目標値信号9
と、トラックフレームの旋回角度検出器7からフィード
バックされる旋回角度信号11との差は制御回路13に入力
される。この制御回路13は例えばPID制御等を行なうア
ンプであって、その出力は旋回モータ6を駆動するに足
る電力容量を持つ電圧出力を発生するパワーアンプを内
蔵して構成される。即ち、第5図を参照してマイコンを
利用して制御した場合の説明をする。同図は、第3図の
制御装置12の部分と、第4図のブロックダイヤグラムで
説明した部分とをマイコンを利用して制御した場合のフ
ローチャートの例を示す。先ず、ブロック14aでは、操
縦器の回転角度検出器から旋回角度目標値9を入力す
る。このとき、この旋回角度目標値9の出力機器なる回
転角度検出器が多回転のポテンショメータであるなら
ば、その出力信号は電圧であるので、A/D変換器を用い
て目標値9を入力する。また、回転角度検出器がインク
リメント形の2相出力のパルスエンコーダであるなら
ば、その出力信号は論理出力電圧(または電流)を持つ
シリアルなパルス信号であるので、カウンタを用いて目
標値9を入力する。さらにまた、回転角度検出器がアブ
ソリュート形のパルスエンコーダであるならば、その出
力信号は論理出力電圧(または電流)を持ちパラレルな
パルス信号であるので、並列なペリフェラル入力を用い
て目標値9を入力する。その他、回転角度検出器と入力
回路との組合せは、回転角度検出器として回転軸の回転
角を検出できる機能を持つものであれば何であってもよ
い。次にブロック14bでは、旋回角度検出器からトラッ
クフレームの実際の旋回角度をフィードバック信号11と
して入力する。この旋回角度検出器と入力回路との組合
せは上記と同じである。次にブロック14cでは、前記旋
回角度目標値9と前記フィードバック値11とを比較して
その角度差を演算し、トラックフレームを旋回せしめる
所用角度(目標と現実の差)を算出する。尚、前記角度
差とは、例えば時計回りに計って180度以内であるなら
ば正と、逆に反時計回りに計って180度未満であるなら
ば負とする。次のブロック14dは、制御系に不感帯を設
けたものである。上記角度差の絶対値が、不感帯として
設定した所定の数値よりも小さい場合には、ブロック14
eへ進み、旋回モータへは何も出力しない。尚このよう
に制御系に不感帯を設けて系の安定化を図る方法はよく
知られた技術である。ブロック14fは、上記角度差の絶
対値が不感帯を越える大きな値であったときに旋回モー
タを正転又は逆転させて角度差を小さくするためのもの
であり、角度差が正の値でおれば、ブロック14gへ進ん
で旋回モータに正の電圧を供給して正転させる。また、
角度差が負の値であれぼ、ブロック14hへ進んで旋回モ
ータに負の電圧を供給して運転させる。これらブロック
14e、14g、14hを終了した後は、ブロック14iにて制御プ
ログラムに異常発生の信号入力又は終了の指令が与えら
れたかどうかを判断する。継続する場合はブロック14a
に戻り、上記動作を繰り返すか、終了の場合は、ブロッ
ク14aに戻らずに制御プログラムを終了する。そこで次
に、上記従来の技術に基づく操縦系統を念頭に置きつ
つ、本実施例のトラックフレーム姿勢制御手段、即ちバ
イラテラル制御手段による遠隔操縦系統について説明す
る。尚、ロボット本体の構成は上記第2図と同一であ
る。そして本実施例もまた、互いに同一の4つのトラッ
クフレーム5a、5b、5c、5dの旋回角度目標値を指令する
ための4つの制御系統、つまり、4つの指令系等4つの
制御系とを備えている。そこで、説明を簡単にするた
め、任意の一つの制御系統についてのみ以下説明する。
他の3つの制御系統も同様な構成を備えていることは言
うまでもない。第6図に示すとおり、トラックフレーム
姿勢操作用のつまみ103は回転角度検出器102の回転検出
軸を回すように取り付けられている。またこの回転角度
検出器102はギヤ105、107を介して小型モータ106によっ
て駆動される。そこで第7図のブロックダイヤグラムを
参照しつつ、その操縦系統を説明すれば、操縦器101に
内蔵された回転角度検出器102により発生した出力信号1
09は、制御装置112でロボット本体8に内蔵された旋回
角度検出器7の検出旋回角度信号11の比較され、その差
の信号は、ロボット本体8の旋回モータ6の制御回路13
と、操縦器101の小型モータ106の制御回路113とに出力
される。前者制御回路13では、回転角度検出器102から
の出力信号109を旋回角度目標値として扱い、旋回角度
検出器7からの旋回角度信号11をフィードバック信号と
して扱う。それ故、ロボット本体に取り付けられた旋回
モータ6はトラックフレームを操縦器101の回転角度検
出器102に設定された角度に向かせる力を発生する。逆
に、後者制御回路113では、前記旋回角度検出器7から
の旋回角度信号11を回転角度検出器2の回転角度の目標
値として扱い、回転角度検出器102からの出力信号109を
フィードバック信号として扱う。それ故、操縦器101に
取り付けられた小型モータ106は、旋回角度検出器7の
現在値から離れれば離れるほど、ロボット本体8のトラ
ックフレームの姿勢の現在値に引き戻すように力を発生
する。尚、以上の制御回路13と制御回路113とをマイコ
ンを利用して構成する場合のフローチャートは、既説の
従来の技術に基づく第5図のフローチャートの例と互い
に類似である。つまり、目標値とフィードバック信号と
の関係が、制御回路113では逆になることだけを配慮す
れば、第5図で説明した制御回路13のためのフローチャ
ートと同一となる。即ち、この実施例によれば、トラッ
クフレームの旋回モータ6が軽負荷状態であって、操縦
器101のつまみを回すと、該旋回モータ6が直ちにつま
みの角度指令に従って回転する場合には、操縦器101の
小型モータ106がつまみをトラックフレームの角度の現
在値に向けて逆回転させる力も弱まる。逆に、旋回モー
タ6が重負荷状態であって、つまみを回しても、旋回モ
ータ6がなかなかつまみの角度指令に従って回転できな
い場合には、小型モータ106がつまみをトラックフレー
ムの角度の現在値に向けて逆回転させる力は強まり、オ
ペレータは力を入れて該つまみを回す必要がある。即
ち、請求項2の構成では遠隔操縦装置にバイラテラル制
御の構成を導入することによって操縦器のつまみの回転
角度から該ロボット本体のトラックフレームの姿勢を直
感的にかつ体感的に把握できるようになる。しかも、ト
ラックフレームの負荷状況も、つまみを回す時の旋回抵
抗として直感的に体感することができるようになる。
尚、第7図で説明したバイラテラル方式は学会等では対
称型として公知のものであるが、その他のバイラテラル
制御方4月ある力帰還型やインピーダンス型等を上記実
施例の対称型に置換して、四分割独立旋回式トラックフ
レームを備える自走ロボットの遠隔操縦装置を構成する
こともできることは明らかである。 このように、上記実施例によれば、雰囲気が未整備の
稼働地での遠隔操縦において、該ロボットが崖や斜面で
滑ったり、また石や木などにつまずいてその姿勢を崩し
た場合等のとっさの状況であっても、該ロボット本体の
トラックフレームの姿勢(即ちロボットの姿勢)を応答
性よく把握することができるようになる。このため、ロ
ボットの運行を確実かつ安全に行うことができるように
なる。The most preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. A typical embodiment of the invention of claim 1 is shown in FIG. In the figure, the remote controller 1 has four rotation angle detectors 2a, 2b, 2c and 2d built therein.
The knobs 3a, 3b, 3c, 3d for operating the track frame attitude are attached to the respective rotary shafts. As shown in FIG. 2, the four rotation angle detectors 2a, 2b, 2c, and 2d are operated by the operator by the four track frames 5a of the robot body 8,
This is for setting a target value of each turning angle when manually controlling the turning angles of 5b, 5c, and 5d. The four knobs 3a, 3b, 3c, 3d have flat shapes as shown in FIG. 1, and mark marks 4a, 4b, 4c, 4d are marked at one end in the longitudinal direction. The robot body 8 has two track frames 5a, 5b, 5c, and 5d, which are similar to each other, and are arranged at two positions on both sides of the controller 1. The marks 4a, 4b, 4c, 4d are provided for the operator to easily confirm in which direction of the rotation angle detectors 2a, 2b, 2c, 2d the 360 degrees. In another embodiment, each of the knobs 3a, 3b, 3c, 3d
There is one in which the shape thereof is similar to the shape of the track frames 5a, 5b, 5c, 5d. Further, as shown in FIG. 6 which will be described later, the configuration may be such that they are installed diagonally on both side surfaces of the control device 101, and further, it may be arranged according to the stereoscopic effect of the robot. According to the above-described embodiment, if the operator observes these four knobs 3a, 3b, 3c, and 3d on the manipulator 1 (actually, observing the manipulator 1 itself), the operator of the robot body 8 One truck frame 5a, 5b, 5c, 5d
You can intuitively experience each of the four turning angles at the same time,
Moreover, it becomes possible to grasp the information and improve the responsiveness of the remote control. Next, an embodiment of the invention of claim 2 will be described below. A typical embodiment of the invention of claim 2 is shown in FIGS. 6 and 7. As shown in FIG. 6, the four knobs 103 for manipulating the attitude of the track frame also have marks 104 at one end in the longitudinal direction.
It has. Further, the arrangement of these four wrapping knobs 103 is such that they are installed diagonally on both sides of the control device 101 of the remote control device. That is, this arrangement also
The four track frames 5a, 5b, 5c of the robot body 8,
It is similar to the arrangement of 5d. Next, as a comparative example, the track frame attitude control means, that is, the bilateral control means in the present embodiment, will be described below. First, as a comparative example, the track frame attitude control means of a robot equipped with the embodiment of claim 1 will be described. After explaining the operation, it will be explained. In the embodiment of claim 1, the four track frames 5a, 5b, 5c and 5d are centered on respective rotary shafts (not shown) via a power transmission mechanism such as gears as shown in FIG. The turning motors 6a, 6b, 6c, and 6d can turn 360 degrees. Such a remote control system is as follows. Swing angle detectors 7a, 7b, 7c, 7d for detecting the actual swing angles of the track frames 5a, 5b, 5c, 5d are attached to the power transmission mechanisms. FIG. 3 shows a control device 12 and a control device 1 of the remote control system.
3 is a diagram showing an interconnection between the robot main body 8 and the robot main body 8. According to the figure, each turning angle target value signal 9a, 9b, 9c, 9d of each track frame generated by each rotation angle detector 2a, 2b, 2c, 2d by each rotation angle of the knob of the control device 1 It becomes an input signal of the control device 12. This control device 12 controls the swing motors 6a, 6b, 6c, and 6d for the swing drive voltages 10a and 1
It outputs 0b, 10c, and 10d. Each of the swing motors 6a, 6b, 6
Each rotation of c, 6d is detected by each turning angle detector 7a, 7b, 7c, 7d via the respective power transmission mechanism, and these detected turning angle signals 11a, 11b, 11c, 11d are the control device 12 described above.
Input signal. As can be seen from the above, there are four control systems for each track frame, that is, the command system and the control system, and each has the same configuration. Therefore,
An arbitrary one of these four control systems will be described below with reference to the block diagram of FIG. In the figure, the turning angle target value signal 9 of the track frame generated from the rotation angle detector 2 of the control unit
And the turning angle signal 11 fed back from the turning angle detector 7 of the track frame are input to the control circuit 13. The control circuit 13 is, for example, an amplifier that performs PID control or the like, and its output is configured by incorporating a power amplifier that generates a voltage output having a power capacity sufficient to drive the swing motor 6. That is, a case where control is performed using a microcomputer will be described with reference to FIG. This figure shows an example of a flow chart when the part of the control device 12 in FIG. 3 and the part described in the block diagram of FIG. 4 are controlled by using a microcomputer. First, in block 14a, the turning angle target value 9 is input from the rotation angle detector of the control unit. At this time, if the rotation angle detector which is the output device of the turning angle target value 9 is a multi-rotation potentiometer, the output signal is voltage, so the target value 9 is input using the A / D converter. . Also, if the rotation angle detector is an increment type two-phase output pulse encoder, its output signal is a serial pulse signal having a logical output voltage (or current), so the target value 9 is set using a counter. input. Furthermore, if the rotation angle detector is an absolute type pulse encoder, its output signal is a parallel pulse signal having a logical output voltage (or current), so the target value 9 is set using parallel peripheral inputs. input. In addition, the combination of the rotation angle detector and the input circuit may be any combination as long as it has a function of detecting the rotation angle of the rotation shaft as the rotation angle detector. Next, in block 14b, the actual turning angle of the track frame is input as a feedback signal 11 from the turning angle detector. The combination of the turning angle detector and the input circuit is the same as above. Next, in block 14c, the turning angle target value 9 and the feedback value 11 are compared and the angle difference is calculated to calculate the required angle (difference between target and actual) for turning the track frame. The angle difference is positive if it is within 180 degrees measured clockwise, and is negative if it is less than 180 degrees measured counterclockwise. The next block 14d is a control system provided with a dead zone. If the absolute value of the angle difference is smaller than the predetermined value set as the dead zone, block 14
Proceed to e and output nothing to the swing motor. Incidentally, the method of stabilizing the system by providing the dead zone in the control system in this way is a well-known technique. The block 14f is for rotating the swing motor forward or reverse to reduce the angle difference when the absolute value of the angle difference is a large value exceeding the dead zone, and if the angle difference is a positive value. , Proceeds to block 14g to supply a positive voltage to the swing motor for normal rotation. Also,
If the angle difference is a negative value, the process proceeds to block 14h to supply a negative voltage to the swing motor for operation. These blocks
After 14e, 14g, and 14h are completed, it is determined in block 14i whether or not a signal for the occurrence of an abnormality or a command for termination is given to the control program. Block 14a to continue
Then, the above operation is repeated, or if the operation is finished, the control program is terminated without returning to the block 14a. Therefore, next, the remote control system by the track frame attitude control means of the present embodiment, that is, the bilateral control means will be described with the control system based on the above conventional technique in mind. The structure of the robot body is the same as that shown in FIG. The present embodiment also includes four control systems for instructing the turning angle target values of the same four track frames 5a, 5b, 5c, 5d, that is, four control systems such as four command systems. ing. Therefore, in order to simplify the description, only one arbitrary control system will be described below.
It goes without saying that the other three control systems also have similar configurations. As shown in FIG. 6, the knob 103 for operating the attitude of the track frame is attached so as to rotate the rotation detection shaft of the rotation angle detector 102. The rotation angle detector 102 is driven by a small motor 106 via gears 105 and 107. Therefore, referring to the block diagram of FIG. 7, the control system will be described. The output signal 1 generated by the rotation angle detector 102 incorporated in the control unit 101
The control device 112 compares the detected turning angle signal 11 of the turning angle detector 7 built in the robot body 8 by the control device 112, and the difference signal is the control circuit 13 of the turning motor 6 of the robot body 8.
Is output to the control circuit 113 of the small motor 106 of the controller 101. In the former control circuit 13, the output signal 109 from the rotation angle detector 102 is treated as a turning angle target value, and the turning angle signal 11 from the turning angle detector 7 is treated as a feedback signal. Therefore, the swing motor 6 attached to the robot main body generates a force for directing the track frame to the angle set by the rotation angle detector 102 of the controller 101. On the contrary, in the latter control circuit 113, the turning angle signal 11 from the turning angle detector 7 is treated as a target value of the rotation angle of the rotation angle detector 2, and the output signal 109 from the rotation angle detector 102 is used as a feedback signal. deal with. Therefore, the small motor 106 attached to the controller 101 generates a force so as to return to the current value of the posture of the track frame of the robot body 8 as the distance from the current value of the turning angle detector 7 increases. The flow chart in the case of configuring the control circuit 13 and the control circuit 113 using a microcomputer is similar to the example of the flow chart of FIG. 5 based on the already-described conventional technique. That is, considering that the relationship between the target value and the feedback signal is reversed in the control circuit 113, the flow chart is the same as that for the control circuit 13 described in FIG. That is, according to this embodiment, when the turning motor 6 of the truck frame is in a light load state and when the knob of the manipulator 101 is turned, the turning motor 6 immediately rotates according to the angle command of the knob, The small motor 106 of the container 101 also weakens the force of rotating the knob in the reverse direction toward the current value of the angle of the track frame. On the contrary, when the turning motor 6 is in a heavy load state and the turning motor 6 cannot easily rotate according to the angle command of the knob even if the knob is turned, the small motor 106 sets the knob to the current value of the angle of the track frame. The force to rotate in the opposite direction increases, and the operator needs to apply force to rotate the knob. That is, in the configuration of claim 2, by introducing a bilateral control configuration into the remote control device, the posture of the track frame of the robot body can be intuitively and perceived from the rotation angle of the knob of the control unit. Become. Moreover, the load condition of the truck frame can be intuitively sensed as turning resistance when turning the knob.
The bilateral method described in FIG. 7 is known as a symmetric type in academic societies, but other bilateral control methods such as force feedback type and impedance type are replaced with the symmetric type in the above embodiment. Then, it is obvious that a remote control device for a self-propelled robot having a four-divided independent turning track frame can be constructed. As described above, according to the above-described embodiment, when the robot slides on a cliff or a slope during remote control in a working place where the atmosphere is not maintained, or when the robot stumbles on a stone or a tree and loses its posture, etc. Even in an emergency situation, the posture of the track frame of the robot body (that is, the posture of the robot) can be grasped with good responsiveness. Therefore, the robot can be operated reliably and safely.
以上説明したように、本発明に係わる四分割独立旋回
式トラックフレームを備える自走ロボットの遠隔操縦装
置によれば、被災地のように、雰囲気が未整備の稼働地
での遠隔操縦であっても、各トラックフレームの姿勢
(即ち、ロボットの姿勢)を直感的に体感して把握でき
るようになり、応答性よく、微妙に、かつ、タイムリー
の遠隔操縦をすることができるようになる。詳しくは、
次のとおりである。 請求項1の発明によれば、遠隔操縦装置の操縦器上の
トラックフレーム姿勢操作用の4つのつまみの配置は該
ロボットの4つのトラックフレームの配置と相似形であ
る構成としたため、オペレータは、これらつまみの配置
から各トラックフレームの姿勢を直感的に体感できるよ
うになり、操縦の応答性が向上するようになる。 請求項2の発明によれば、上記構成に加え、さらに、
遠隔操縦装置のトラックフレーム姿勢制御手段はバイラ
テラル制御手段である構成としたため、各つまみの各回
転角度と、各トラックフレームの各旋回角度とが官能的
に常時一致するようになり、遠隔操縦をタイムリー、し
かも、外負荷によるトラックフレームの旋回抵抗をも直
観的い体感して遠隔操縦をすることができるようにな
る。 以上の結果、該ロボットを転落事故や横転事故から防
ぐことができるようになる。As described above, according to the remote control device for a self-propelled robot including the four-division independent turning track frame according to the present invention, remote control is possible in a working place where the atmosphere is not maintained, such as a disaster area. Also, the posture of each track frame (that is, the posture of the robot) can be intuitively grasped and the remote control can be performed with good responsiveness, delicate, and timely. For more information,
It is as follows. According to the invention of claim 1, the arrangement of the four knobs for manipulating the track frame attitude on the controller of the remote control device is similar to the arrangement of the four track frames of the robot. From the arrangement of these knobs, the posture of each track frame can be intuitively felt, and the responsiveness of maneuvering is improved. According to the invention of claim 2, in addition to the above configuration,
Since the track frame attitude control means of the remote control device is configured to be a bilateral control means, each rotation angle of each knob and each turning angle of each track frame are sensually always coincident with each other. In addition, it is possible to perform remote control with timely and intuitive feeling of turning resistance of the truck frame due to external load. As a result of the above, it becomes possible to prevent the robot from a fall accident or a rollover accident.
第1図は請求項1の発明を代表する実施例を説明する操
縦器の簡単な斜視図、第2図はロボット本体の簡単な外
観図、第3図は従来の技術に基づく遠隔操縦系統の制御
装置と操縦器とロボット本体との相互接続図、第4図は
従来の技術に基づく遠隔制御系統のブロックダイヤグラ
ム、第5図は従来の技術に基づく遠隔制御をマイコンで
行う場合のフローチャート例、第6図は請求項1及び請
求項2の発明の実施例を説明する操縦器の簡単な斜視
図、第7図は請求項2の発明に基づく遠隔制御系統の実
施例のブロックダイヤグラムである。 1,101……操縦器 2a,2b,2c,2d,102……回転角度検出器 3a,3b,3c,3d,103……つまみ 4a,3b,4c,4d,104……マーク 5a,5b,5c,5d,105……トラックフレーム 6a,6b,6c,6d……旋回モータ 106……小型モータ 7a,7b,7c,7d……旋回角度検出器 8……ロボット本体 9a,9b,9c,9d……旋回角度目標値信号 10a,10b,10c,10d……旋回駆動電圧 11a,11b,11c,11d……旋回角度信号 12,112……制御装置 13……トラックフレームのモータ制御回路 113……操縦器の小型モータ制御回路FIG. 1 is a simple perspective view of a controller for explaining an embodiment representative of the invention of claim 1, FIG. 2 is a simple external view of a robot body, and FIG. 3 is a remote control system based on a conventional technique. FIG. 4 is a block diagram of a remote control system based on the conventional technology, and FIG. 5 is an example of a flowchart for performing remote control based on the conventional technology with a microcomputer. FIG. 6 is a simple perspective view of a control device for explaining an embodiment of the invention of claims 1 and 2, and FIG. 7 is a block diagram of an embodiment of a remote control system based on the invention of claim 2. 1,101 ...... Control device 2a, 2b, 2c, 2d, 102 ...... Rotation angle detector 3a, 3b, 3c, 3d, 103 ...... Knob 4a, 3b, 4c, 4d, 104 …… Mark 5a, 5b, 5c, 5d, 105 …… Track frame 6a, 6b, 6c, 6d …… Swing motor 106 …… Small motor 7a, 7b, 7c, 7d …… Swing angle detector 8 …… Robot body 9a, 9b, 9c, 9d …… Swing angle target value signal 10a, 10b, 10c, 10d …… Swing drive voltage 11a, 11b, 11c, 11d …… Swing angle signal 12,112 …… Control device 13 …… Track frame motor control circuit 113 …… Small controller Motor control circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 卓也 神奈川県平塚市四之宮2597 株式会社小 松製作所特機本部技術研究室内 (56)参考文献 特開 平4−92784(JP,A) 特公 昭62−34587(JP,B2) 特公 昭63−270(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takuya Sakamoto 2597 Shinomiya, Hiratsuka-shi, Kanagawa Komatsu Ltd. Technical Research Center, Special Machinery Headquarters (56) Reference JP-A-4-92784 (JP, A) JP 62-34587 (JP, B2) Japanese Patent Publication Sho 63-270 (JP, B2)
Claims (2)
る自走ロボットの遠隔操縦装置において、この遠隔操縦
装置における操縦器上のトラックフレーム姿勢操作用の
4つのつまみの配置は、該ロボットにおける4つのトラ
ックフレームの配置と相似形である構成を特徴とする四
分割独立旋回式トラックフレームを備える自走ロボット
の遠隔操縦装置。1. In a remote control device for a self-propelled robot having a four-divided independent turning track frame, the four knobs for manipulating the track frame attitude on a controller in the remote control device are arranged in four positions in the robot. A remote control device for a self-propelled robot equipped with a four-division independent turning track frame, which is characterized by a configuration similar to the layout of the track frame.
ームを備える自走ロボットの遠隔操縦装置において、こ
の遠隔操縦装置におけるトラックフレーム姿勢制御手段
は、バイラテラル制御手段である構成を特徴とする四分
割独立旋回式トラックフレームを備える自走ロボットの
遠隔操縦装置。2. A remote control device for a self-propelled robot having a four-divided independent turning track frame according to claim 1, wherein the track frame attitude control means in this remote control device is a bilateral control means. A remote control device for a self-propelled robot equipped with a four-division independent turning track frame.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2280947A JP2528032B2 (en) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Remote control device for self-propelled robot with four-divided independent turning track frame |
DE69122872T DE69122872T2 (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | AUXILIARY ROBOTS FOR DISASTERS AND ITS OPERATING CONTROL DEVICES |
PCT/JP1991/001061 WO1992002398A1 (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Disaster relief robot and its operation controller |
CA002088356A CA2088356A1 (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Disaster relief robot and operation controller therefor |
EP91914221A EP0541810B1 (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Disaster relief robot and its operation controller |
AT91914221T ATE144474T1 (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Auxiliary robot for disasters and its operational control devices |
US07/983,583 US5337846A (en) | 1990-08-08 | 1991-08-08 | Disaster relief robot and operation controller therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2280947A JP2528032B2 (en) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Remote control device for self-propelled robot with four-divided independent turning track frame |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04159183A JPH04159183A (en) | 1992-06-02 |
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Family
ID=17632127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2280947A Expired - Lifetime JP2528032B2 (en) | 1990-08-08 | 1990-10-19 | Remote control device for self-propelled robot with four-divided independent turning track frame |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2528032B2 (en) |
-
1990
- 1990-10-19 JP JP2280947A patent/JP2528032B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH04159183A (en) | 1992-06-02 |
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