JP2600240B2 - マスター・スレーブマニプレータの制御方法 - Google Patents
マスター・スレーブマニプレータの制御方法Info
- Publication number
- JP2600240B2 JP2600240B2 JP315788A JP315788A JP2600240B2 JP 2600240 B2 JP2600240 B2 JP 2600240B2 JP 315788 A JP315788 A JP 315788A JP 315788 A JP315788 A JP 315788A JP 2600240 B2 JP2600240 B2 JP 2600240B2
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- Japan
- Prior art keywords
- master
- slave arm
- arm
- slave
- servo gain
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Description
【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本発明はマスター・スレーブマニプレータの制御方法
に関し、特にスレーブアームの動作範囲の限界の近傍の
処理を工夫したものである。
に関し、特にスレーブアームの動作範囲の限界の近傍の
処理を工夫したものである。
B. 発明の概要 本発明は、マスター・スレーブマニプレータの制御方
法において、スレーブアームとマスターアームとの関節
角度の偏差の外にスレーブアームの作動範囲の限界位置
と現在位置との偏差も考慮し、この偏差が小さくなるに
したがってサーボゲインが漸減するよう変化させるよう
にしたものである。
法において、スレーブアームとマスターアームとの関節
角度の偏差の外にスレーブアームの作動範囲の限界位置
と現在位置との偏差も考慮し、この偏差が小さくなるに
したがってサーボゲインが漸減するよう変化させるよう
にしたものである。
C. 従来の技術 マスター・スレーブマニプレータは、マスターアーム
とスレーブアームとで構成し、マスターアームの操作に
伴ないスレーブアームが同じ動作をすることにより遠隔
で所定の作業を行ない得るようにしたものである。この
とき、一般に、マスターアームとスレーブアームとは同
一若しくは相似の形状で複数の関節を夫々独立に制御す
るようになっている。
とスレーブアームとで構成し、マスターアームの操作に
伴ないスレーブアームが同じ動作をすることにより遠隔
で所定の作業を行ない得るようにしたものである。この
とき、一般に、マスターアームとスレーブアームとは同
一若しくは相似の形状で複数の関節を夫々独立に制御す
るようになっている。
第３図はマスター・スレーブマニプレータのある関節
の従来技術に係る制御系のきわめて基本的な制御ループ
のみを示すブロック線図である。同図に示すように、従
来技術に係るマスター・スレーブマニプレータはマスタ
ーアームの関節角度Pmとスレーブアームの関節角度Psと
の偏差ΔＰをもとにしてこれにサーボゲインGsをかけた
値でスレーブアームの関節を動作させており、偏差ΔＰ
がゼロになるようなサーボゲインGsが一定値として与え
られる。この場合、スレーブアームの各関節は構造的な
作動範囲が存在し、一般的にはその動作の限界位置にメ
カストッパーが設置されている。
の従来技術に係る制御系のきわめて基本的な制御ループ
のみを示すブロック線図である。同図に示すように、従
来技術に係るマスター・スレーブマニプレータはマスタ
ーアームの関節角度Pmとスレーブアームの関節角度Psと
の偏差ΔＰをもとにしてこれにサーボゲインGsをかけた
値でスレーブアームの関節を動作させており、偏差ΔＰ
がゼロになるようなサーボゲインGsが一定値として与え
られる。この場合、スレーブアームの各関節は構造的な
作動範囲が存在し、一般的にはその動作の限界位置にメ
カストッパーが設置されている。
D. 発明が解決しようとする課題 ところが、上述の如き従来技術に係る制御系では、ス
レーブアームの位置に関係なく、マスターアームの関節
角度Pmとスレーブアームの関節角度Psとの偏差ΔＰに基
づいて関節を駆動するので、例えばスレーブアームの作
動範囲を大きく超えるような操作をマスターアームで行
なうとそれに応じてスレーブアームがメカストッパーに
激突する虞がある。このような激突はメカストッパーを
損傷させるだけでなくスレーブアームの関節等にも悪影
響を及ぼすので極力回避しなければならない。
レーブアームの位置に関係なく、マスターアームの関節
角度Pmとスレーブアームの関節角度Psとの偏差ΔＰに基
づいて関節を駆動するので、例えばスレーブアームの作
動範囲を大きく超えるような操作をマスターアームで行
なうとそれに応じてスレーブアームがメカストッパーに
激突する虞がある。このような激突はメカストッパーを
損傷させるだけでなくスレーブアームの関節等にも悪影
響を及ぼすので極力回避しなければならない。
本発明は、上記従来技術に鑑み、スレーブアームのメ
カストッパーに対する激突を回避し得るようスレーブア
ームの動作範囲の限界の近傍の処理を工夫したマスター
・スレーブマニプレータの制御方法を提供することを目
的とする。
カストッパーに対する激突を回避し得るようスレーブア
ームの動作範囲の限界の近傍の処理を工夫したマスター
・スレーブマニプレータの制御方法を提供することを目
的とする。
E. 課題を解決するための手段 上記目的を達成する本発明の構成は、マスターアーム
の関節角度とスレーブアームの関節角度の偏差をゼロに
するようにスレーブアームの関節を動作させるマスター
スレーブマニプレータにおいて、スレーブアームの作動
範囲の限界位置と現在位置との偏差に応じ、この偏差が
小さくなるにしたがってサーボゲインが漸減するように
変化させることを特徴とする。
の関節角度とスレーブアームの関節角度の偏差をゼロに
するようにスレーブアームの関節を動作させるマスター
スレーブマニプレータにおいて、スレーブアームの作動
範囲の限界位置と現在位置との偏差に応じ、この偏差が
小さくなるにしたがってサーボゲインが漸減するように
変化させることを特徴とする。
F. 作用 上記構成の本発明によれば、スレーブアームがその作
動範囲の限界位置に近づくにしたがってサーボゲインが
漸減するので、動作速度もその分小さくなる。
動範囲の限界位置に近づくにしたがってサーボゲインが
漸減するので、動作速度もその分小さくなる。
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。
第１図は本発明の実施例に係る制御系を、第３図に対
応する部分を抽出して示すブロック線図である。同図に
示すように、本実施例は第31図に示すループに加えてス
レーブアームの関節角度PSとその作動限界位置PLとの偏
差PH＝PL−PSによってサーボゲインGS（PH）を決定する
ブロックを設置したものである。
応する部分を抽出して示すブロック線図である。同図に
示すように、本実施例は第31図に示すループに加えてス
レーブアームの関節角度PSとその作動限界位置PLとの偏
差PH＝PL−PSによってサーボゲインGS（PH）を決定する
ブロックを設置したものである。
この場合、GS（PH）の関数式を選択することでいくつ
かの異なる作用を生じる。第２図（ａ）〜第２図（ｃ）
はGS（PH）のいくつかの例を示したものである。
かの異なる作用を生じる。第２図（ａ）〜第２図（ｃ）
はGS（PH）のいくつかの例を示したものである。
第２図（ａ）は偏差PHに関係なくサーボゲインGSが一
定であるもので、第３図に示す従来技術に係る制御系の
ものである。
定であるもので、第３図に示す従来技術に係る制御系の
ものである。
第２図（ｂ）は、偏差PHがある値（PLL）より大きい
時はサーボゲインGSが一定だが、小さい時はサーボゲイ
ンGSが偏差PHに比例し、PH＝０すなわちスレーブアーム
が作動限界になったらサーボゲインGS＝０とするもので
ある。これを用いると、スレーブアームの作動限界の近
傍にない時（PH＞PLL）は従来のマニプレータと同様に
動作し、作動限界に近ずくと（PH＜PLL）しだいにサー
ボゲインGSが減少してスレーブアームの動作速度が遅く
なり、作動限界になるとサーボゲインGSがゼロ、すなわ
ちスレーブアームが停止するという作用が得られる。こ
の場合、作動限界の近傍では急激な動作をしなくなるの
で、メカストッパーをこわすなどの危険がなくなる利点
が生ずる。ただし、現実的には、作動限界においても最
小限の動作ができるようにPH＝０のときでもGS＞０とな
るような関数式第２図（ｃ）を使用することがよい。第
２図（ｂ）の関数式を使うと作動限界のきわめて近傍で
はサーボゲインGSがほとんどゼロなので、例えばそこか
ら作動限界とは反射方向に動作させるときにマスターア
ームを大きく動作させないとスレーブアームが動作しな
い。これに対して第２図（ｃ）の関数式を使うと作動限
界のきわめて近傍でも最小限の動作ができるので、スレ
ーブアームはマスターアームの操作によく追従する。
時はサーボゲインGSが一定だが、小さい時はサーボゲイ
ンGSが偏差PHに比例し、PH＝０すなわちスレーブアーム
が作動限界になったらサーボゲインGS＝０とするもので
ある。これを用いると、スレーブアームの作動限界の近
傍にない時（PH＞PLL）は従来のマニプレータと同様に
動作し、作動限界に近ずくと（PH＜PLL）しだいにサー
ボゲインGSが減少してスレーブアームの動作速度が遅く
なり、作動限界になるとサーボゲインGSがゼロ、すなわ
ちスレーブアームが停止するという作用が得られる。こ
の場合、作動限界の近傍では急激な動作をしなくなるの
で、メカストッパーをこわすなどの危険がなくなる利点
が生ずる。ただし、現実的には、作動限界においても最
小限の動作ができるようにPH＝０のときでもGS＞０とな
るような関数式第２図（ｃ）を使用することがよい。第
２図（ｂ）の関数式を使うと作動限界のきわめて近傍で
はサーボゲインGSがほとんどゼロなので、例えばそこか
ら作動限界とは反射方向に動作させるときにマスターア
ームを大きく動作させないとスレーブアームが動作しな
い。これに対して第２図（ｃ）の関数式を使うと作動限
界のきわめて近傍でも最小限の動作ができるので、スレ
ーブアームはマスターアームの操作によく追従する。
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、スレーブアームがその作動限界に近くなると
徐々にサーボゲインが小さくなるので、これに伴ないス
レーブアームの動作速度が小さくなる。したがって作動
限界の近傍では急激な動作をしなくなり、メカストッパ
ーにスレーブアームが衝突するというような事態を回避
してメカストッパー及びスレーブアームの損傷を未然に
防止し得る。
によれば、スレーブアームがその作動限界に近くなると
徐々にサーボゲインが小さくなるので、これに伴ないス
レーブアームの動作速度が小さくなる。したがって作動
限界の近傍では急激な動作をしなくなり、メカストッパ
ーにスレーブアームが衝突するというような事態を回避
してメカストッパー及びスレーブアームの損傷を未然に
防止し得る。
第１図は本発明の実施例を示すブロック線図、第２図
（ａ）〜第２図（ｃ）は偏差PHとサーボゲインGSとの種
々の関係を示すグラフ、第３図は従来技術を示すブロッ
ク線図である。 図面中、 Pmはマスターアーム関節角度、 PSはスレーブアーム関節角度、 GSはサーボゲイン、 PHは偏差である。
（ａ）〜第２図（ｃ）は偏差PHとサーボゲインGSとの種
々の関係を示すグラフ、第３図は従来技術を示すブロッ
ク線図である。 図面中、 Pmはマスターアーム関節角度、 PSはスレーブアーム関節角度、 GSはサーボゲイン、 PHは偏差である。
Claims (1)
- 【請求項１】マスターアームの関節角度とスレーブアー
ムの関節角度の偏差をゼロにするようにスレーブアーム
の関節を動作させるマスタースレーブマニプレータの制
御方法において、スレーブアームの作動範囲の限界位置
と現在位置との偏差に応じ、この偏差が小さくなるにし
たがってサーボゲインが漸減するように変化させること
を特徴とするマスター・スレーブマニプレータの制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP315788A JP2600240B2 (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | マスター・スレーブマニプレータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP315788A JP2600240B2 (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | マスター・スレーブマニプレータの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183380A JPH01183380A (ja) | 1989-07-21 |
| JP2600240B2 true JP2600240B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=11549515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP315788A Expired - Lifetime JP2600240B2 (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | マスター・スレーブマニプレータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600240B2 (ja) |
-
1988
- 1988-01-12 JP JP315788A patent/JP2600240B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01183380A (ja) | 1989-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |