JP2610956B2 - マスタスレーブマニピュレータ - Google Patents
マスタスレーブマニピュレータInfo
- Publication number
- JP2610956B2 JP2610956B2 JP22185388A JP22185388A JP2610956B2 JP 2610956 B2 JP2610956 B2 JP 2610956B2 JP 22185388 A JP22185388 A JP 22185388A JP 22185388 A JP22185388 A JP 22185388A JP 2610956 B2 JP2610956 B2 JP 2610956B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- master
- arm
- slave
- tip
- posture
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J3/00—Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
- B25J3/04—Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements involving servo mechanisms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔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に係り、特
に有効作業範囲の拡大，操作性の向上に好適なマスタス
レーブマニピュレータに関する。
に有効作業範囲の拡大，操作性の向上に好適なマスタス
レーブマニピュレータに関する。
従来のマスタスレーブマニピュレータシステムによ
り、スレーブアーム７の動作限界近傍での作業を想定す
る。第２図に、作業開始時におけるマスタアーム6,スレ
ーブアーム７の位置，姿勢を示す。また、スレーブアー
ム７の動作限界９の近傍として点AS近傍を考える。第６
図に示すように、オペレータは、点ASに対応する点AMま
で、マスタアーム６の先端を移動することにより、スレ
ーブアーム７の先端を点ASまで移動する。オペレータ
は、マスタアーム６の動作限界８の近傍点AMで、マスタ
アーム６を操作することになり、不自然な姿勢で作業を
行うことになる。
り、スレーブアーム７の動作限界近傍での作業を想定す
る。第２図に、作業開始時におけるマスタアーム6,スレ
ーブアーム７の位置，姿勢を示す。また、スレーブアー
ム７の動作限界９の近傍として点AS近傍を考える。第６
図に示すように、オペレータは、点ASに対応する点AMま
で、マスタアーム６の先端を移動することにより、スレ
ーブアーム７の先端を点ASまで移動する。オペレータ
は、マスタアーム６の動作限界８の近傍点AMで、マスタ
アーム６を操作することになり、不自然な姿勢で作業を
行うことになる。
このような場合、特開昭61−24470号公報，特開昭61
−252081号公報に記載のように、マスタ有効スイッチを
用いて、マスタアームとスレーブアームの運動の対応を
一旦切り離し、スレーブアームの先端の位置，姿勢は、
その状態を保持しながら、オペレータは操作しやすい位
置点AM′にマスタアームの先端を移動してから、再びマ
スタ有効スイッチにより、マスタアームとスレーブアー
ムの運動を対応させて作業を行っていた。
−252081号公報に記載のように、マスタ有効スイッチを
用いて、マスタアームとスレーブアームの運動の対応を
一旦切り離し、スレーブアームの先端の位置，姿勢は、
その状態を保持しながら、オペレータは操作しやすい位
置点AM′にマスタアームの先端を移動してから、再びマ
スタ有効スイッチにより、マスタアームとスレーブアー
ムの運動を対応させて作業を行っていた。
上記のマスタ有効スイッチによるマスタアームの移動
機能（以下、基点シフト機能という）により、マスタア
ームの可動範囲が仮想的に拡大し、オペレータは無理な
姿勢をとることなく、スレーブアームに対し、作業を指
令することができた。
機能（以下、基点シフト機能という）により、マスタア
ームの可動範囲が仮想的に拡大し、オペレータは無理な
姿勢をとることなく、スレーブアームに対し、作業を指
令することができた。
上記従来技術では、基点シフトを行うことにより、マ
スタアームとスレーブアームの位置と姿勢の対応関係が
変わる。例えば、基点シフト前には、第5A図に示すよう
に、マスタアーム先端62の姿勢と、スレーブアーム先端
61の姿勢が同一方向で対応していても、基点シフト後に
は、第5B図に示すように、両アーム先端の姿勢が変化す
ることがある。図では、両アームの先端の対応を２次元
的に示しているが、実際には、３次元における姿勢の対
応となる。このような場合、基点シフト前には、オペレ
ータは、両アーム先端の姿勢が同一となっているので、
スレーブアーム先端の姿勢を目標とする姿勢にするため
には、マスタアーム先端の姿勢を目標とする姿勢にすれ
ばよく、作業を行いやすい。一方、基点シフト後では、
両アームの先端の姿勢の対応の方向が異なるので、スレ
ーブアーム先端の姿勢をオペレータの意図する姿勢にす
るためには、オペレータはマスタアーム先端の姿勢をど
のように設定すべきかを常に考えなければならなかっ
た。
スタアームとスレーブアームの位置と姿勢の対応関係が
変わる。例えば、基点シフト前には、第5A図に示すよう
に、マスタアーム先端62の姿勢と、スレーブアーム先端
61の姿勢が同一方向で対応していても、基点シフト後に
は、第5B図に示すように、両アーム先端の姿勢が変化す
ることがある。図では、両アームの先端の対応を２次元
的に示しているが、実際には、３次元における姿勢の対
応となる。このような場合、基点シフト前には、オペレ
ータは、両アーム先端の姿勢が同一となっているので、
スレーブアーム先端の姿勢を目標とする姿勢にするため
には、マスタアーム先端の姿勢を目標とする姿勢にすれ
ばよく、作業を行いやすい。一方、基点シフト後では、
両アームの先端の姿勢の対応の方向が異なるので、スレ
ーブアーム先端の姿勢をオペレータの意図する姿勢にす
るためには、オペレータはマスタアーム先端の姿勢をど
のように設定すべきかを常に考えなければならなかっ
た。
その上、両アーム先端の姿勢の対応関係によっては、
設定すべきマスタアーム先端の姿勢が直感的に分かりに
くい場合があり、操作性が非常に悪く、実際上もそのよ
うな場合が多い。
設定すべきマスタアーム先端の姿勢が直感的に分かりに
くい場合があり、操作性が非常に悪く、実際上もそのよ
うな場合が多い。
本発明の課題は、基点シフトを行っても、マスタアー
ム先端の姿勢を常にスレーブアーム先端の姿勢と一致す
るように制御するにある。
ム先端の姿勢を常にスレーブアーム先端の姿勢と一致す
るように制御するにある。
上記の課題は、関節角検出手段を有するマスタアーム
と、該マスタアームの位置，姿勢を制御する制御演算部
と、前記関節角検出手段から出力されるマスタアーム関
節角に基いてスレーブアーム先端の位置および姿勢の目
標値を出力する変換部と、関節角検出手段を有するスレ
ーブアームと、前記目標値と前記関節角検出手段が出力
するスレーブアームの関節角とに基いて該スレーブアー
ム先端の位置および姿勢を前記マスタアーム先端と連動
させて制御する制御演算部と、前記連動制御を停止，再
開させるマスタ有効スイッチと、を備えたマスタスレー
ブマニピュレータに、少なくとも連動制御停止期間中、
マスタアーム先端の姿勢を連動制御停止時点におけるス
レーブアーム先端の姿勢に保持する手段を備えることに
よって達成される。
と、該マスタアームの位置，姿勢を制御する制御演算部
と、前記関節角検出手段から出力されるマスタアーム関
節角に基いてスレーブアーム先端の位置および姿勢の目
標値を出力する変換部と、関節角検出手段を有するスレ
ーブアームと、前記目標値と前記関節角検出手段が出力
するスレーブアームの関節角とに基いて該スレーブアー
ム先端の位置および姿勢を前記マスタアーム先端と連動
させて制御する制御演算部と、前記連動制御を停止，再
開させるマスタ有効スイッチと、を備えたマスタスレー
ブマニピュレータに、少なくとも連動制御停止期間中、
マスタアーム先端の姿勢を連動制御停止時点におけるス
レーブアーム先端の姿勢に保持する手段を備えることに
よって達成される。
マスタアーム先端の姿勢を連動制御停止時点における
スレーブアーム先端の姿勢に保持する手段としては、少
なくとも連動制御が停止されている間、停止時点でのス
レーブアーム先端の姿勢の目標値を保持してスレーブア
ーム先端の位置および姿勢を制御する制御演算部に出力
するスレーブ目標値保持部と、該スレーブ目標値保持部
に接続され前記目標値をマスタアーム先端の姿勢の目標
値に変換し、この目標値を前記マスタアームの位置，姿
勢を制御する制御演算部に出力する座標系変換部と、を
備えているものや、マスタ有効スイッチと連動して動作
するスレーブアーム各関節に設けられたブレーキと、ス
レーブアーム関節角検出手段から出力される関節角に基
いてスレーブアーム先端の姿勢を演算し、この姿勢と一
致するマスタアーム先端の姿勢の目標値を求めてマスタ
アームの位置，姿勢を制御する制御演算部に出力する座
標系変換部とを備えているものがある。
スレーブアーム先端の姿勢に保持する手段としては、少
なくとも連動制御が停止されている間、停止時点でのス
レーブアーム先端の姿勢の目標値を保持してスレーブア
ーム先端の位置および姿勢を制御する制御演算部に出力
するスレーブ目標値保持部と、該スレーブ目標値保持部
に接続され前記目標値をマスタアーム先端の姿勢の目標
値に変換し、この目標値を前記マスタアームの位置，姿
勢を制御する制御演算部に出力する座標系変換部と、を
備えているものや、マスタ有効スイッチと連動して動作
するスレーブアーム各関節に設けられたブレーキと、ス
レーブアーム関節角検出手段から出力される関節角に基
いてスレーブアーム先端の姿勢を演算し、この姿勢と一
致するマスタアーム先端の姿勢の目標値を求めてマスタ
アームの位置，姿勢を制御する制御演算部に出力する座
標系変換部とを備えているものがある。
また、上記の課題は、関節角検出手段を有するマスタ
アームと、該マスタアームの位置，姿勢を制御する制御
演算部と、前記関節角検出手段から出力されるマスタア
ーム関節角に基いてスレーブアーム先端の位置および姿
勢の目標値を出力する変換部と、関節角検出手段を有す
るスレーブアームと、前記目標値と前記関節角検出手段
が出力するスレーブアームの関節角とに基いて該スレー
ブアーム先端の位置および姿勢を前記マスタアーム先端
と連動させて制御する制御演算部と、前記連動制御を停
止，再開させるマスタ有効スイッチと、を備えたマスタ
スレーブマニピュレータの、マスタアームの位置，姿勢
を制御する制御演算部にマスタアーム先端の姿勢を指定
された時点の姿勢に保持する保持演算手段を備え、該時
点を前記マスタ有効スイッチが連動制御を停止した時点
としたものでもよい。
アームと、該マスタアームの位置，姿勢を制御する制御
演算部と、前記関節角検出手段から出力されるマスタア
ーム関節角に基いてスレーブアーム先端の位置および姿
勢の目標値を出力する変換部と、関節角検出手段を有す
るスレーブアームと、前記目標値と前記関節角検出手段
が出力するスレーブアームの関節角とに基いて該スレー
ブアーム先端の位置および姿勢を前記マスタアーム先端
と連動させて制御する制御演算部と、前記連動制御を停
止，再開させるマスタ有効スイッチと、を備えたマスタ
スレーブマニピュレータの、マスタアームの位置，姿勢
を制御する制御演算部にマスタアーム先端の姿勢を指定
された時点の姿勢に保持する保持演算手段を備え、該時
点を前記マスタ有効スイッチが連動制御を停止した時点
としたものでもよい。
スレーブアーム先端の位置，姿勢がマスタアーム先端
の位置，姿勢に従って連動制御されるマスタスレーブモ
ードが停止されると、スレーブアームの先端の位置，姿
勢は、停止時点の状態に保持される。マスタアーム先端
の姿勢は、マスタスレーブモードが停止されると、停止
時点でのスレーブアーム先端の姿勢に保持されるから、
マスタスレーブモードが再開された時点では、マスタア
ーム先端とスレーブアーム先端の位置の対応関係とは無
関係に、両アーム先端の姿勢は一致する。
の位置，姿勢に従って連動制御されるマスタスレーブモ
ードが停止されると、スレーブアームの先端の位置，姿
勢は、停止時点の状態に保持される。マスタアーム先端
の姿勢は、マスタスレーブモードが停止されると、停止
時点でのスレーブアーム先端の姿勢に保持されるから、
マスタスレーブモードが再開された時点では、マスタア
ーム先端とスレーブアーム先端の位置の対応関係とは無
関係に、両アーム先端の姿勢は一致する。
請求項２に記載の本発明によれば、第６図に示される
ように、作業中にマスタアーム先端が、オペレータにと
って作業しにくい位置・点AMにきたときには、作業を中
断し、マスタ有効スイッチを開いて基点シフトを行う基
点シフトモードに入り、マスタアーム先端の位置を操作
しやすい位置点AM′に移動する。このとき、スレーブア
ーム先端は、スレーブ目標値保持部から出力される目標
値に基いて制御演算部により、基点シフトモードに入る
直前の位置と姿勢に保持されている。基点シフトモード
では、上記スレーブ目標値保持部から、スレーブアーム
先端の姿勢の目標値が、座標系変換部に出力され、スレ
ーブ基準座標系から見たスレーブアーム先端の姿勢であ
る該目標値は、座標系変換部により、マスタアームのベ
ースに設定されたマスタ基準座標系から見た姿勢の目標
値に変換され、マスタアームの位置，姿勢を制御する制
御演算部に出力される。制御演算部は入力された目標値
に基いて、マスタアーム先端の姿勢を制御するので、ス
レーブアーム先端の姿勢とマスタアーム先端の姿勢は、
基準シフトモードの間、同一に保持される。
ように、作業中にマスタアーム先端が、オペレータにと
って作業しにくい位置・点AMにきたときには、作業を中
断し、マスタ有効スイッチを開いて基点シフトを行う基
点シフトモードに入り、マスタアーム先端の位置を操作
しやすい位置点AM′に移動する。このとき、スレーブア
ーム先端は、スレーブ目標値保持部から出力される目標
値に基いて制御演算部により、基点シフトモードに入る
直前の位置と姿勢に保持されている。基点シフトモード
では、上記スレーブ目標値保持部から、スレーブアーム
先端の姿勢の目標値が、座標系変換部に出力され、スレ
ーブ基準座標系から見たスレーブアーム先端の姿勢であ
る該目標値は、座標系変換部により、マスタアームのベ
ースに設定されたマスタ基準座標系から見た姿勢の目標
値に変換され、マスタアームの位置，姿勢を制御する制
御演算部に出力される。制御演算部は入力された目標値
に基いて、マスタアーム先端の姿勢を制御するので、ス
レーブアーム先端の姿勢とマスタアーム先端の姿勢は、
基準シフトモードの間、同一に保持される。
請求項３に記載の本発明によれば、マスタ有効スイッ
チが開かれて基点シフトモードに入ると同時に、スレー
ブアーム関節のブレーキが作動して、スレーブアームの
位置姿勢が、基点シフトモードに入る直前の状態に保持
される。この状態におけるスレーブアーム各関節の関節
角が、関節角検出手段により、座標系変換部に出力さ
れ、該座標系変換部によって、スレーブ基準座標系から
見たスレーブアーム先端の姿勢が演算される。得られた
姿勢は同じく座標系変換部により、マスタ基準座標系か
ら見たマスタアーム先端の目標値に変換され、マスタア
ームの位置，姿勢を制御する制御演算部に入力される。
制御演算部は基点シフトモードの間、入力された目標値
に基いて、マスタアーム先端の姿勢を制御するから、マ
スタアーム先端の姿勢は、基点シフトモードに入る直前
のスレーブアームの先端の姿勢と同一に保持される。
チが開かれて基点シフトモードに入ると同時に、スレー
ブアーム関節のブレーキが作動して、スレーブアームの
位置姿勢が、基点シフトモードに入る直前の状態に保持
される。この状態におけるスレーブアーム各関節の関節
角が、関節角検出手段により、座標系変換部に出力さ
れ、該座標系変換部によって、スレーブ基準座標系から
見たスレーブアーム先端の姿勢が演算される。得られた
姿勢は同じく座標系変換部により、マスタ基準座標系か
ら見たマスタアーム先端の目標値に変換され、マスタア
ームの位置，姿勢を制御する制御演算部に入力される。
制御演算部は基点シフトモードの間、入力された目標値
に基いて、マスタアーム先端の姿勢を制御するから、マ
スタアーム先端の姿勢は、基点シフトモードに入る直前
のスレーブアームの先端の姿勢と同一に保持される。
請求項４に記載の本発明によれば、マスタ有効スイッ
チが開かれて基点シフトモードに入ると同時に、マスタ
アームの位置，姿勢を制御する制御演算部に備えられ
た、マスタアーム先端の姿勢を、その時点の姿勢に保持
する手段が動作して、基点シフトモードの間、マスタア
ーム先端の姿勢はその姿勢に保持される。一方、スレー
ブアーム先端の姿勢は、基点シフトモードに入る直前に
は、マスタアーム先端の姿勢と一致しており、基点シフ
トモードに入ると同時に、再びマスタスレーブモードに
なるまで、その状態に固定されるから、マスタスレーブ
モード再開時点でのマスタアーム先端とスレーブアーム
先端は、同一の姿勢に保持されている。
チが開かれて基点シフトモードに入ると同時に、マスタ
アームの位置，姿勢を制御する制御演算部に備えられ
た、マスタアーム先端の姿勢を、その時点の姿勢に保持
する手段が動作して、基点シフトモードの間、マスタア
ーム先端の姿勢はその姿勢に保持される。一方、スレー
ブアーム先端の姿勢は、基点シフトモードに入る直前に
は、マスタアーム先端の姿勢と一致しており、基点シフ
トモードに入ると同時に、再びマスタスレーブモードに
なるまで、その状態に固定されるから、マスタスレーブ
モード再開時点でのマスタアーム先端とスレーブアーム
先端は、同一の姿勢に保持されている。
本発明の第１の実施例を、第１図および第２図を参照
して説明する。図に示されるマスタスレーブマニピュレ
ータは、各関節に角度センサを先端に力センサを備え、
力センサ情報に基いて動作するマスタアーム６と、マス
タアーム６の関節角からマスタ基準座標系上でのマスタ
アーム先端の位置，姿勢を求めるマスタ正変換部１と、
第７図に示されるマスタアーム基準座標系10から見たマ
スタアーム先端の位置，姿勢を、スレーブ基準座標系11
から見たスレーブアーム先端の位置，姿勢に変換する対
応付部２と、マスタスレーブモードと基点シフトモード
を切り換えるためのマスタ有効スイッチ３と、スレーブ
基準座標系11上で記述されたスレーブアーム先端の目標
位置，姿勢になるように、スレーブアーム７を制御する
スレーブ制御演算部４および駆動部５と、マスタアーム
側から伝達されるスレーブアームの位置，姿勢の目標値
を保持するスレーブ目標値保持部31と、スレーブ基準座
標系11から見たスレーブ先端の位置，姿勢を、マスタ基
準座標系10から見た位置，姿勢に変換する座標変換部32
と、マスタ基準座標系10上で記述されたマスタアーム先
端の目標位置，姿勢になるように、マスタアーム６を制
御する制御演算部33および駆動部34とを含んでいる。マ
スタ正変換部１と対応付部２とで変換部が構成されてい
る。
して説明する。図に示されるマスタスレーブマニピュレ
ータは、各関節に角度センサを先端に力センサを備え、
力センサ情報に基いて動作するマスタアーム６と、マス
タアーム６の関節角からマスタ基準座標系上でのマスタ
アーム先端の位置，姿勢を求めるマスタ正変換部１と、
第７図に示されるマスタアーム基準座標系10から見たマ
スタアーム先端の位置，姿勢を、スレーブ基準座標系11
から見たスレーブアーム先端の位置，姿勢に変換する対
応付部２と、マスタスレーブモードと基点シフトモード
を切り換えるためのマスタ有効スイッチ３と、スレーブ
基準座標系11上で記述されたスレーブアーム先端の目標
位置，姿勢になるように、スレーブアーム７を制御する
スレーブ制御演算部４および駆動部５と、マスタアーム
側から伝達されるスレーブアームの位置，姿勢の目標値
を保持するスレーブ目標値保持部31と、スレーブ基準座
標系11から見たスレーブ先端の位置，姿勢を、マスタ基
準座標系10から見た位置，姿勢に変換する座標変換部32
と、マスタ基準座標系10上で記述されたマスタアーム先
端の目標位置，姿勢になるように、マスタアーム６を制
御する制御演算部33および駆動部34とを含んでいる。マ
スタ正変換部１と対応付部２とで変換部が構成されてい
る。
まず、通常のマスタスレーブモードのときの動作につ
いて述べる。マスタ正変換部１によりマスタアームの関
節角からマスタ基準座標系上のマスタアーム先端の位
置，姿勢が求められ、この求められた位置，姿勢が対応
付部２により、スレーブ基準座標系上の位置，姿勢に変
換される。変換で得られた値が、スレーブアーム先端の
目標値として、マスタ有効スイッチ３およびスレーブ目
標値保持部31を経て、制御演算部４に出力され、制御演
算部４はスレーブアーム関節の角度センサの出力と、前
記目標値とに基いて駆動部５を介して、スレーブアーム
先端の位置，姿勢を制御する。以上により、マスタアー
ムの運動がスレーブアームへ伝達される。
いて述べる。マスタ正変換部１によりマスタアームの関
節角からマスタ基準座標系上のマスタアーム先端の位
置，姿勢が求められ、この求められた位置，姿勢が対応
付部２により、スレーブ基準座標系上の位置，姿勢に変
換される。変換で得られた値が、スレーブアーム先端の
目標値として、マスタ有効スイッチ３およびスレーブ目
標値保持部31を経て、制御演算部４に出力され、制御演
算部４はスレーブアーム関節の角度センサの出力と、前
記目標値とに基いて駆動部５を介して、スレーブアーム
先端の位置，姿勢を制御する。以上により、マスタアー
ムの運動がスレーブアームへ伝達される。
次に基点シフトモードについて述べる。スレーブ目標
値保持部31に記憶されたスレーブアーム７の先端の位
置，姿勢の目標値により、スレーブアーム７の先端の位
置，姿勢を保持したまま、マスタ有効スイッチ３が開か
れ、マスタアームとスレーブアームの位置，姿勢の対応
が切り離される。次いでマスタアーム先端は、オペレー
タの操作しやすい位置に移動される。マスタアームが移
動される間、マスタアーム先端の姿勢は、マスタ有効ス
イッチ３開放時のスレーブアーム先端の姿勢に一致する
ように制御される。この制御は以下に述べるように行わ
れる。まず、スレーブ目標値保持部31に保持（記憶）さ
れた、スレーブ基準座標系から見たスレーブアーム先端
の姿勢が、座標系変換部32により、マスタ基準座標系か
ら見たマスタアーム先端の姿勢に変換され、この値がマ
スタアーム先端の姿勢の目標値として、制御演算部33に
入力される。マスタアーム先端の位置の目標値は、オペ
レータによりマスタアーム先端の力センサを介して設定
される。マスタアームの先端の位置，姿勢は、座標系変
換部32から出力される姿勢の目標値と、力センサを介し
て入力される位置の目標値に一致するように、制御演算
部33により、駆動部34を介して制御される。
値保持部31に記憶されたスレーブアーム７の先端の位
置，姿勢の目標値により、スレーブアーム７の先端の位
置，姿勢を保持したまま、マスタ有効スイッチ３が開か
れ、マスタアームとスレーブアームの位置，姿勢の対応
が切り離される。次いでマスタアーム先端は、オペレー
タの操作しやすい位置に移動される。マスタアームが移
動される間、マスタアーム先端の姿勢は、マスタ有効ス
イッチ３開放時のスレーブアーム先端の姿勢に一致する
ように制御される。この制御は以下に述べるように行わ
れる。まず、スレーブ目標値保持部31に保持（記憶）さ
れた、スレーブ基準座標系から見たスレーブアーム先端
の姿勢が、座標系変換部32により、マスタ基準座標系か
ら見たマスタアーム先端の姿勢に変換され、この値がマ
スタアーム先端の姿勢の目標値として、制御演算部33に
入力される。マスタアーム先端の位置の目標値は、オペ
レータによりマスタアーム先端の力センサを介して設定
される。マスタアームの先端の位置，姿勢は、座標系変
換部32から出力される姿勢の目標値と、力センサを介し
て入力される位置の目標値に一致するように、制御演算
部33により、駆動部34を介して制御される。
マスタアーム先端が、オペレータの操作しやすい位置
まで移動させられたら、マスタ有効スイッチ３が閉じら
れ、この時点でのマスタアーム，スレーブアームの位
置，姿勢を基準に、マスタスレーブモード制御が開始さ
れるが、マスタアーム先端の姿勢は基点シフトモードの
間も、マスタ有効スイッチ３が開かれた時点の状態に保
持されているスレーブアームの先端の姿勢と同じ姿勢に
制御されているから、マスタスレーブモード制御開始時
点でも、マスタアーム先端とスレーブアーム先端の姿勢
は同じであり、オペレータは手先の姿勢に神経を使うこ
となく、作業を再開できる。
まで移動させられたら、マスタ有効スイッチ３が閉じら
れ、この時点でのマスタアーム，スレーブアームの位
置，姿勢を基準に、マスタスレーブモード制御が開始さ
れるが、マスタアーム先端の姿勢は基点シフトモードの
間も、マスタ有効スイッチ３が開かれた時点の状態に保
持されているスレーブアームの先端の姿勢と同じ姿勢に
制御されているから、マスタスレーブモード制御開始時
点でも、マスタアーム先端とスレーブアーム先端の姿勢
は同じであり、オペレータは手先の姿勢に神経を使うこ
となく、作業を再開できる。
第３図に本発明の第２の実施例を示す。第２の実施例
は第１の実施例と、スレーブ目標値保持部31がなく、座
標系変換部32は、スレーブアームの角度センサから出力
されるスレーブアーム各関節の角度情報に基いて、スレ
ーブアーム手先の姿勢からマスタアーム手先の姿勢を演
算し、これを目標値として制御演算部33に出力する点が
異なっている。
は第１の実施例と、スレーブ目標値保持部31がなく、座
標系変換部32は、スレーブアームの角度センサから出力
されるスレーブアーム各関節の角度情報に基いて、スレ
ーブアーム手先の姿勢からマスタアーム手先の姿勢を演
算し、これを目標値として制御演算部33に出力する点が
異なっている。
マスタスレーブモードにおける制御は、前記第１の実
施例と同様に行われる。マスタ有効スイッチ３が開かれ
て基点シフトモードに切り換わると、マスタ有効スイッ
チ３の動作に連動して、スレーブアームの各関節に設け
られたブレーキが動作し、スレーブアームの位置，姿勢
は、マスタ有効スイッチ３が開かれた時点の状態に保持
される。さらに、マスタ有効スイッチ３の開動作（機械
的もしくは電気的）に連動して、座標系変換部32が動作
を開始する。座標系変換部32には、スレーブアーム各関
節の角度センサから角度情報が入力されており、この角
度状態に基いて、スレーブ基準座標系から見たスレーブ
アーム先端の姿勢が演算され、これがマスタ基準座標系
から見たマスタアーム先端の姿勢に変換されて、目標値
として制御演算部33に出力される。制御演算部33は、こ
の目標値に基いてマスタアーム先端の姿勢を制御し、オ
ペレータによりマスタアーム先端の力センサを介して設
定される位置に目標値に基いて、マスタアームの位置を
制御する。マスタアーム先端の位置が、オペレータの所
望の位置に移動されたら、再びマスタ有効スイッチ３が
閉じられ、同時にブレーキ51が解放され、座標系変換部
32の動作が停止され、マスタスレーブモード制御が開始
される。
施例と同様に行われる。マスタ有効スイッチ３が開かれ
て基点シフトモードに切り換わると、マスタ有効スイッ
チ３の動作に連動して、スレーブアームの各関節に設け
られたブレーキが動作し、スレーブアームの位置，姿勢
は、マスタ有効スイッチ３が開かれた時点の状態に保持
される。さらに、マスタ有効スイッチ３の開動作（機械
的もしくは電気的）に連動して、座標系変換部32が動作
を開始する。座標系変換部32には、スレーブアーム各関
節の角度センサから角度情報が入力されており、この角
度状態に基いて、スレーブ基準座標系から見たスレーブ
アーム先端の姿勢が演算され、これがマスタ基準座標系
から見たマスタアーム先端の姿勢に変換されて、目標値
として制御演算部33に出力される。制御演算部33は、こ
の目標値に基いてマスタアーム先端の姿勢を制御し、オ
ペレータによりマスタアーム先端の力センサを介して設
定される位置に目標値に基いて、マスタアームの位置を
制御する。マスタアーム先端の位置が、オペレータの所
望の位置に移動されたら、再びマスタ有効スイッチ３が
閉じられ、同時にブレーキ51が解放され、座標系変換部
32の動作が停止され、マスタスレーブモード制御が開始
される。
本実施例においても、基点シフトモードの間、スレー
ブアームとマスタアーム先端の姿勢が同一に保持され、
マスタスレーブモード制御再開時に、オペレータがマス
タアーム先端の姿勢に神経を使うことなく、作業を再開
できる。
ブアームとマスタアーム先端の姿勢が同一に保持され、
マスタスレーブモード制御再開時に、オペレータがマス
タアーム先端の姿勢に神経を使うことなく、作業を再開
できる。
第４図により、本発明の第３の実施例を説明する。本
実施例が、前記第１の実施例と異るのは、座標系変換部
32がなく、制御演算部に、マスタアーム６の関節角検出
手段の出力に基いて、常時マスタアーム先端の姿勢を演
算する保持演算手段33aが設けられている点にある。こ
の保持演算手段33aは、常時、マスタアーム６の関節角
検出手段の出力に基いて、マスタアーム先端の姿勢を演
算しており、マスタ有効スイッチ３が開かれると、該ス
イッチが開かれた旨の信号を受け、その時点でのマスタ
アーム６先端の姿勢の演算結果を記憶し、その記憶内容
を、マスタアーム６の先端の姿勢の目標値として出力す
る。制御演算部32は、オペレータによりマスタアーム６
の先端の力センサを介して与えられる位置情報と、前記
目標値に従ってマスタアーム６の位置と姿勢を制御す
る。一方、スレーブアームは、マスタ有効スイッチ３が
開かれ、基点シフトモードに入ると同時に、対応付部２
から出力されていたスレーブアーム７の位置，姿勢の目
標値が、スレーブ目標値保持部31に記憶され、同時に、
この目標値がマスタ有効スイッチ３が開いている間、ス
レーブアームの位置，姿勢を制御する制御演算部４に出
力され、該演算部４が、前記目標値およびスレーブアー
ム６の関節角検出手段の出力に基いて、駆動部５を介し
て、スレーブアーム７の位置，姿勢を制御する。マスタ
有効スイッチ３が開かれる時点（基本シフトモード開始
時点）では、マスタアーム６とスレーブアーム７の先端
の姿勢は一致しており、基点シフトモードが継続されて
いる間、マスタアーム先端，スレーブアーム先端は、そ
れぞれ、基点シフトモードが開始される時点での姿勢を
保持するから、基点シフトモードが終了してマスタスレ
ーブモードが再開される状態でも、同一の姿勢を保持し
ている。なお本実施例では、スレーブアーム７の基点シ
フトモード間の姿勢，位置を保持を、スレーブ目標値保
持部32の出力によっているが、第２の実施例のように、
スレーブアーム各関節にマスタ有効スイッチ３と動作と
連動して動作するブレーキを設けてもよい。
実施例が、前記第１の実施例と異るのは、座標系変換部
32がなく、制御演算部に、マスタアーム６の関節角検出
手段の出力に基いて、常時マスタアーム先端の姿勢を演
算する保持演算手段33aが設けられている点にある。こ
の保持演算手段33aは、常時、マスタアーム６の関節角
検出手段の出力に基いて、マスタアーム先端の姿勢を演
算しており、マスタ有効スイッチ３が開かれると、該ス
イッチが開かれた旨の信号を受け、その時点でのマスタ
アーム６先端の姿勢の演算結果を記憶し、その記憶内容
を、マスタアーム６の先端の姿勢の目標値として出力す
る。制御演算部32は、オペレータによりマスタアーム６
の先端の力センサを介して与えられる位置情報と、前記
目標値に従ってマスタアーム６の位置と姿勢を制御す
る。一方、スレーブアームは、マスタ有効スイッチ３が
開かれ、基点シフトモードに入ると同時に、対応付部２
から出力されていたスレーブアーム７の位置，姿勢の目
標値が、スレーブ目標値保持部31に記憶され、同時に、
この目標値がマスタ有効スイッチ３が開いている間、ス
レーブアームの位置，姿勢を制御する制御演算部４に出
力され、該演算部４が、前記目標値およびスレーブアー
ム６の関節角検出手段の出力に基いて、駆動部５を介し
て、スレーブアーム７の位置，姿勢を制御する。マスタ
有効スイッチ３が開かれる時点（基本シフトモード開始
時点）では、マスタアーム６とスレーブアーム７の先端
の姿勢は一致しており、基点シフトモードが継続されて
いる間、マスタアーム先端，スレーブアーム先端は、そ
れぞれ、基点シフトモードが開始される時点での姿勢を
保持するから、基点シフトモードが終了してマスタスレ
ーブモードが再開される状態でも、同一の姿勢を保持し
ている。なお本実施例では、スレーブアーム７の基点シ
フトモード間の姿勢，位置を保持を、スレーブ目標値保
持部32の出力によっているが、第２の実施例のように、
スレーブアーム各関節にマスタ有効スイッチ３と動作と
連動して動作するブレーキを設けてもよい。
請求項１に記載の本発明によれば、基点シフトモード
の間、マスタアーム先端の姿勢を、スレーブアーム先端
の姿勢を同じにする手段が設けられたので、基点シフト
モードを終了してマスタスレーブモードを再開しても、
オペレータが、両アームの先端の姿勢について神経を使
う必要がなく、誤操作の恐れが減少する。
の間、マスタアーム先端の姿勢を、スレーブアーム先端
の姿勢を同じにする手段が設けられたので、基点シフト
モードを終了してマスタスレーブモードを再開しても、
オペレータが、両アームの先端の姿勢について神経を使
う必要がなく、誤操作の恐れが減少する。
請求項２に記載の本発明によれば、基点シフトモード
の間も、マスタアーム先端とスレーブアーム先端の姿勢
は、同一目標値に制御されるので、姿勢に差を生ずる恐
れがなく、マスタスレーブモードによる作業再開時に、
オペレータの負担を軽減する効果がある。
の間も、マスタアーム先端とスレーブアーム先端の姿勢
は、同一目標値に制御されるので、姿勢に差を生ずる恐
れがなく、マスタスレーブモードによる作業再開時に、
オペレータの負担を軽減する効果がある。
請求項３に記載の本発明によれば、基点シフトモード
の間、スレーブアーム先端の実際の姿勢に合わせて、マ
スタアーム先端の姿勢が制御されるので、制御系や駆動
系の誤差によるマスタアーム先端とスレーブアーム先端
の姿勢の差が減少される。
の間、スレーブアーム先端の実際の姿勢に合わせて、マ
スタアーム先端の姿勢が制御されるので、制御系や駆動
系の誤差によるマスタアーム先端とスレーブアーム先端
の姿勢の差が減少される。
請求項４に記載の本発明によっても、請求項１に記載
の発明と同様の効果が得られる。
の発明と同様の効果が得られる。
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図はマスタスレーブマニピュレータの動作限界を示す斜
視図、第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック
図、第４図は本発明の第３の実施例を示すブロック図、
第5A図および第5B図はアーム先端の姿勢の対応状態を示
す斜視図、第６図はマスタスレーブマニピュレータの動
作限界近傍の動作を示す斜視図であり、第７図はマスタ
アームとスレーブアームの基準座標系を示す斜視図であ
る。 １……変換部（正変換部）、２……変換部（対応付
部）、３……マスタ有効スイッチ、４……制御演算部、
６……マスタアーム、７……スレーブアーム、31……ス
レーブ目標値保持部、32……座標系変換部、33……制御
演算部、33a……保持演算手段、51……ブレーキ。
図はマスタスレーブマニピュレータの動作限界を示す斜
視図、第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック
図、第４図は本発明の第３の実施例を示すブロック図、
第5A図および第5B図はアーム先端の姿勢の対応状態を示
す斜視図、第６図はマスタスレーブマニピュレータの動
作限界近傍の動作を示す斜視図であり、第７図はマスタ
アームとスレーブアームの基準座標系を示す斜視図であ
る。 １……変換部（正変換部）、２……変換部（対応付
部）、３……マスタ有効スイッチ、４……制御演算部、
６……マスタアーム、７……スレーブアーム、31……ス
レーブ目標値保持部、32……座標系変換部、33……制御
演算部、33a……保持演算手段、51……ブレーキ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 広志 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−24470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−252081（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】関節角検出手段を有するマスタアームと、
該マスタアームの位置，姿勢を制御する制御演算部と、
前記関節角検出手段から出力されるマスタアーム関節角
に基いてスレーブアーム先端の位置および姿勢の目標値
を出力する変換部と、関節角検出手段を有するスレーブ
アームと、前記目標値と前記関節角検出手段が出力する
スレーブアームの関節角とに基いて該スレーブアーム先
端の位置および姿勢を前記マスタアーム先端と連動させ
て制御する制御演算部と、前記連動制御を停止，再開さ
せるマスタ有効スイッチと、を備えたマスタスレーブマ
ニピュレータにおいて、少なくとも連動制御停止期間
中、マスタアーム先端の姿勢を連動制御停止時点におけ
るスレーブアーム先端の姿勢に保持する手段を備えてい
ることを特徴とするマスタスレーブマニピュレータ。 - 【請求項２】マスタアーム先端の姿勢を連動制御停止時
点におけるスレーブアーム先端の姿勢に保持する手段
が、少なくとも連動制御が停止されている間、停止時点
でのスレーブアーム先端の姿勢の目標値を保持してスレ
ーブアーム先端の位置および姿勢を制御する制御演算部
に出力するスレーブ目標値保持部と、該スレーブ目標値
保持部に接続され前記目標値をマスタアーム先端の姿勢
の目標値に変換し、この目標値を前記マスタアームの位
置，姿勢を制御する制御演算部に出力する座標系変換部
と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のマ
スタスレーブマニピュレータ。 - 【請求項３】マスタアーム先端の姿勢を連動制御停止時
点におけるスレーブアーム先端の姿勢に保持する手段
が、マスタ有効スイッチと連動して動作するスレーブア
ーム各関節に設けられたブレーキと、スレーブアーム関
節角検出手段から出力される関節角に基いてスレーブア
ーム先端の姿勢を演算し、この姿勢と一致するマスタア
ーム先端の姿勢の目標値を求めてマスタアームの位置，
姿勢を制御する制御演算部に出力する座標系変換部とを
備えていることを特徴とする請求項１に記載のマスタス
レーブマニピュレータ。 - 【請求項４】関節角検出手段を有するマスタアームと、
該マスタアームの位置，姿勢を制御する制御演算部と、
前記関節角検出手段から出力されるマスタアーム関節角
に基いてスレーブアーム先端の位置および姿勢の目標値
を出力する変換部と、関節角検出手段を有するスレーブ
アームと、前記目標値と前記関節角検出手段が出力する
スレーブアームの関節角とに基いて該スレーブアーム先
端の位置および姿勢を前記マスタアーム先端と連動させ
て制御する制御演算部と、前記連動制御を停止，再開さ
せるマスタ有効スイッチと、を備えたマスタスレーブマ
ニピュレータにおいて、マスタアームの位置，姿勢を制
御する制御演算部がマスタアーム先端の姿勢を指定され
た時点の姿勢に保持する保持演算手段を備えており、該
時点は前記マスタ有効スイッチが連動制御を停止した時
点であることを特徴とするマスタスレーブマニピュレー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22185388A JP2610956B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | マスタスレーブマニピュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22185388A JP2610956B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | マスタスレーブマニピュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0271980A JPH0271980A (ja) | 1990-03-12 |
| JP2610956B2 true JP2610956B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=16773214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22185388A Expired - Lifetime JP2610956B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | マスタスレーブマニピュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610956B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102249848B1 (ko) * | 2019-11-28 | 2021-05-10 | 한국생산기술연구원 | 마스터-슬레이브 조종시스템의 매핑방법 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6021353B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-11-09 | オリンパス株式会社 | 手術支援装置 |
| JP5841451B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-01-13 | オリンパス株式会社 | 手術器具およびその制御方法 |
| JP6081061B2 (ja) | 2011-08-04 | 2017-02-15 | オリンパス株式会社 | 手術支援装置 |
| EP2740435B8 (en) | 2011-08-04 | 2018-12-19 | Olympus Corporation | Surgical support apparatus |
| JP5953058B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-07-13 | オリンパス株式会社 | 手術支援装置およびその着脱方法 |
| JP6009840B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-10-19 | オリンパス株式会社 | 医療機器 |
| JP6000641B2 (ja) * | 2011-08-04 | 2016-10-05 | オリンパス株式会社 | マニピュレータシステム |
| JP6021484B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-11-09 | オリンパス株式会社 | 医療用マニピュレータ |
| JP6005950B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-10-12 | オリンパス株式会社 | 手術支援装置及びその制御方法 |
| EP2740434A4 (en) | 2011-08-04 | 2015-03-18 | Olympus Corp | MEDICAL MANIPULATOR AND CONTROL METHOD THEREOF |
| WO2013018897A1 (ja) | 2011-08-04 | 2013-02-07 | オリンパス株式会社 | 術具及び医療用マニピュレータ |
| JP5931497B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-06-08 | オリンパス株式会社 | 手術支援装置およびその組立方法 |
| JP5936914B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-06-22 | オリンパス株式会社 | 操作入力装置およびこれを備えるマニピュレータシステム |
| US9935406B2 (en) | 2014-10-09 | 2018-04-03 | Harting Electric Gmbh & Co. Kg | Plug |
| JP7074962B2 (ja) * | 2017-09-21 | 2022-05-25 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの教示システム |
| CN109984514B (zh) * | 2019-03-22 | 2022-08-09 | 杨松 | 电动床遥控器及遥控电动床的方法 |
-
1988
- 1988-09-05 JP JP22185388A patent/JP2610956B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102249848B1 (ko) * | 2019-11-28 | 2021-05-10 | 한국생산기술연구원 | 마스터-슬레이브 조종시스템의 매핑방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0271980A (ja) | 1990-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2610956B2 (ja) | マスタスレーブマニピュレータ | |
| US9492925B2 (en) | Robot controller, robot system, robot, robot control method, and program | |
| JPS59157715A (ja) | ロボツトの直接教示方法 | |
| US11701770B2 (en) | Robot system and method of controlling robot system | |
| JPH08215204A (ja) | 医療用マニピュレータ | |
| JPH06250728A (ja) | ロボットの直接教示装置 | |
| JPH077305B2 (ja) | ロボットの直接教示装置及び直接教示方法 | |
| JPH05228854A (ja) | ７自由度アーム制御方式 | |
| JPH0442144B2 (ja) | ||
| JP4032263B2 (ja) | ロボットのダイレクトティーチ装置 | |
| JPH0428507B2 (ja) | ||
| JP2656584B2 (ja) | マスタスレーブマニピュレータの制御装置 | |
| JP3063863B2 (ja) | マニピュレ−タの操作装置 | |
| JPH06206185A (ja) | ロボット制御装置 | |
| JP2533594B2 (ja) | マスタスレ―ブマニピユレ―タ | |
| JPS5810197B2 (ja) | エンカツソウジユウソウチ | |
| JPH10292420A (ja) | 油圧ショベルの掘削軌跡制御装置 | |
| JP2698646B2 (ja) | マニピュレータ操作装置 | |
| JP2511098B2 (ja) | マスタ／スレ―ブマニピュレ―タ制御方法 | |
| JP2000084878A (ja) | ロボットの制御装置 | |
| JPS6043707A (ja) | 産業用ロボツトの制御装置 | |
| JPS61147306A (ja) | ロボツトの安全装置 | |
| JPH08229859A (ja) | マスタスレーブマニピュレータの制御装置 | |
| JPH0430942A (ja) | 多自由度作業機械の位置と力の制御装置 | |
| JPH07290377A (ja) | マスタスレーブマニピュレータ装置 |