JP2915478B2 - 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
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- JP2915478B2 JP2915478B2 JP8120690A JP8120690A JP2915478B2 JP 2915478 B2 JP2915478 B2 JP 2915478B2 JP 8120690 A JP8120690 A JP 8120690A JP 8120690 A JP8120690 A JP 8120690A JP 2915478 B2 JP2915478 B2 JP 2915478B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、マスタアームを作業者が操作することによ
りスレーブアームを遠隔操作して作業をするマスタスレ
ーブマニピュレータに関する。
りスレーブアームを遠隔操作して作業をするマスタスレ
ーブマニピュレータに関する。
（従来の技術） 原子力発電施設や核燃料再処理施設等の高放射能線環
境下や、宇宙空間の高真空環境下等の人間にとって有害
な環境下で非定常作業を行う場合には、マスタスレーブ
マニピュレータを用いて、遠隔操作により作業が行われ
ている。
境下や、宇宙空間の高真空環境下等の人間にとって有害
な環境下で非定常作業を行う場合には、マスタスレーブ
マニピュレータを用いて、遠隔操作により作業が行われ
ている。
マスタスレーブマニピュレータは、実際に作業を行う
スレーブアームを人間にとって有害な環境下に設置し、
人間が実際に操作するマスタアームは安全な環境下に設
置される。作業者は、安全な環境下でマスタアームを操
作することにより有害な環境下のスレーブアームを遠隔
操作して必要な作業を安全に遂行することが出来る。
スレーブアームを人間にとって有害な環境下に設置し、
人間が実際に操作するマスタアームは安全な環境下に設
置される。作業者は、安全な環境下でマスタアームを操
作することにより有害な環境下のスレーブアームを遠隔
操作して必要な作業を安全に遂行することが出来る。
このマスタスレーブマニピュレータの上記操作による
作業を円滑に行うためには、作業者が実際に作業現場に
いて、あたかも自分の腕により作業をしているようない
わゆる臨場感を得ることが必要である。このためには、
マスタアームを操作する作業者が力感覚を認識すること
が必要である。力感覚が得られて作業性の良いマスタス
レーブマニピュレータとして、従来より力帰還形バイラ
テラルサーボ型マスタスレーブマニピュレータが提案さ
れている。
作業を円滑に行うためには、作業者が実際に作業現場に
いて、あたかも自分の腕により作業をしているようない
わゆる臨場感を得ることが必要である。このためには、
マスタアームを操作する作業者が力感覚を認識すること
が必要である。力感覚が得られて作業性の良いマスタス
レーブマニピュレータとして、従来より力帰還形バイラ
テラルサーボ型マスタスレーブマニピュレータが提案さ
れている。
力帰還形バイラテラルサーボ方式のマスタスレーブマ
ニピュレータについて第９図乃至第11図を用いて説明す
る。なお第９図にはマスタアーム機構101が示されてお
り、第10図にはスレーブアーム機構103が示されてい
る。また第11図はマスタアーム機構の操作によりスレー
ブアーム機構103を遠隔操作するためのマスタスレーブ
制御装置105を示すブロック図である。
ニピュレータについて第９図乃至第11図を用いて説明す
る。なお第９図にはマスタアーム機構101が示されてお
り、第10図にはスレーブアーム機構103が示されてい
る。また第11図はマスタアーム機構の操作によりスレー
ブアーム機構103を遠隔操作するためのマスタスレーブ
制御装置105を示すブロック図である。
第９図に示されるように、マスタアーム機構101は複
数個の関節115で回転自在に連結された多関節のアーム
で構成されており、先端部には作業者が把持するグリッ
プ107が連結されている。
数個の関節115で回転自在に連結された多関節のアーム
で構成されており、先端部には作業者が把持するグリッ
プ107が連結されている。
上記、各関節には位置姿勢センサ117（第11図参照）
が設けられており、グリップ107の位置及び姿勢を検出
する。またグリップ107には６軸力覚センサが埋設され
ており、作業者によるグリップ107の操作で付与された
力の大きさと方向を検出する。さらに各関節には図示し
ないアクチュエータが配設されており、各関節117で連
結されたアームを相対回転させることにより駆動する。
が設けられており、グリップ107の位置及び姿勢を検出
する。またグリップ107には６軸力覚センサが埋設され
ており、作業者によるグリップ107の操作で付与された
力の大きさと方向を検出する。さらに各関節には図示し
ないアクチュエータが配設されており、各関節117で連
結されたアームを相対回転させることにより駆動する。
一方、スレーブアーム機構103もマスタアーム機構と
同様に複数個の関節123で回転自在に連結された多関節
アームで構成されており、先端部には作業を行うための
コ字型ハンド109が連結されている。
同様に複数個の関節123で回転自在に連結された多関節
アームで構成されており、先端部には作業を行うための
コ字型ハンド109が連結されている。
これらの関節123にはマスタアーム機構101と同様に位
置姿勢センサ（第11図参照）が設けられており、ハンド
109の位置及び姿勢を検出する。またハンドには図示し
ない６軸力覚センサが埋設されており、ハンド109が作
業する際に外界から付与された力を検出する。さらに各
関節123には図示しないアクチュエータが配設されてお
り、各関節123で連結されたアームを相対回転させる。
置姿勢センサ（第11図参照）が設けられており、ハンド
109の位置及び姿勢を検出する。またハンドには図示し
ない６軸力覚センサが埋設されており、ハンド109が作
業する際に外界から付与された力を検出する。さらに各
関節123には図示しないアクチュエータが配設されてお
り、各関節123で連結されたアームを相対回転させる。
第11図に示されるように、上記マスタアーム機構101
の位置姿勢センサ117は、加算器131を介してマスタスレ
ーブ制御装置105の位置調節器111と接続されており、検
出したマスタアーム機構101の位置姿勢信号XMを伝達す
る。また力センサ119は、加算器133を介して力調節器11
3と接続されており、検出した力FM（モーメントも含
む）を伝達する。さらにマスタアーム機構101のアクチ
ュエータは力調節器113から駆動信号UMが伝達される。
の位置姿勢センサ117は、加算器131を介してマスタスレ
ーブ制御装置105の位置調節器111と接続されており、検
出したマスタアーム機構101の位置姿勢信号XMを伝達す
る。また力センサ119は、加算器133を介して力調節器11
3と接続されており、検出した力FM（モーメントも含
む）を伝達する。さらにマスタアーム機構101のアクチ
ュエータは力調節器113から駆動信号UMが伝達される。
また上記スレーブアーム機構103の位置姿勢センサ125
は、位置調節器111と加算器131を介して接続されてお
り、検出したスレーブアーム機構103の位置姿勢信号XS
を伝達する。また力センサは、加算器133を介して力調
節器113と接続されており、検出した力FSを伝達する。
さらにアクチュエータは位置調節器111と接続されてお
り、位置調節器111から駆動信号USが伝達される。
は、位置調節器111と加算器131を介して接続されてお
り、検出したスレーブアーム機構103の位置姿勢信号XS
を伝達する。また力センサは、加算器133を介して力調
節器113と接続されており、検出した力FSを伝達する。
さらにアクチュエータは位置調節器111と接続されてお
り、位置調節器111から駆動信号USが伝達される。
位置調節器111は、位置姿勢信号XM、XSの偏差が小さ
くなるようにスレーブアーム機構103のアクチュエータ
を制御する。また力調節器113は力信号FM、FSの偏差が
少なくなるように制御する。
くなるようにスレーブアーム機構103のアクチュエータ
を制御する。また力調節器113は力信号FM、FSの偏差が
少なくなるように制御する。
以上のように構成された力帰還形の従来のマスタスレ
ーブマニピュレータは、スレーブアーム機構103のハン
ド109の位置及び姿勢がマスタアーム機構101のグリップ
107の位置及び姿勢に追随するように位置姿勢を制御す
る。また作業者の感じる力がスレーブアーム機構103の
ハンド109に付与される外力と同じになるようにマスタ
アーム機構101のグリップ107は力制御されている。
ーブマニピュレータは、スレーブアーム機構103のハン
ド109の位置及び姿勢がマスタアーム機構101のグリップ
107の位置及び姿勢に追随するように位置姿勢を制御す
る。また作業者の感じる力がスレーブアーム機構103の
ハンド109に付与される外力と同じになるようにマスタ
アーム機構101のグリップ107は力制御されている。
上記のマスタスレーブマニピュレータによれば、作業
者は力感覚を得ながら作業をすることが出来る。
者は力感覚を得ながら作業をすることが出来る。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の力帰還形バイラテラルサーボ方
式のマスタスレーブマニピュレータは、力調節器やアク
チュエータ等に存在する制御遅れが上記した制御性能に
大きく影響し、一般に作業者はスレーブアームのハンド
に付与された外力を正確にマスタアームのグリップで正
確に感じることが出来ない。このため、実際には付与さ
れた力より小さな力しか作業者は感じることが出来な
い。
式のマスタスレーブマニピュレータは、力調節器やアク
チュエータ等に存在する制御遅れが上記した制御性能に
大きく影響し、一般に作業者はスレーブアームのハンド
に付与された外力を正確にマスタアームのグリップで正
確に感じることが出来ない。このため、実際には付与さ
れた力より小さな力しか作業者は感じることが出来な
い。
従って、上記従来のマスタスレーブマニピュレータの
作業性は十分満足出来るものではなかった。
作業性は十分満足出来るものではなかった。
さらに、微妙な力感覚が要求される作業では、この微
妙な力がマスラーアーム機構のグリップで正確に感じる
ことが出来ないので、作業の完遂すら困難であるという
問題があった。
妙な力がマスラーアーム機構のグリップで正確に感じる
ことが出来ないので、作業の完遂すら困難であるという
問題があった。
本発明は上記事実を考慮し、作業者がマスタアームか
ら感じることができない微妙な力感覚を認識することが
出来、作業性の優れたマスタスレーブマニピュレータを
提供することが目的である。
ら感じることができない微妙な力感覚を認識することが
出来、作業性の優れたマスタスレーブマニピュレータを
提供することが目的である。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、スレーブアーム
の位置及び姿勢に加えて、力検出手段により検出された
結果を、表示手段内に予め設定されている世界座標系の
力情報に変換し、設定された視点の方向からの３次元図
形で表示手段へ表示させることを特徴としてる。
の位置及び姿勢に加えて、力検出手段により検出された
結果を、表示手段内に予め設定されている世界座標系の
力情報に変換し、設定された視点の方向からの３次元図
形で表示手段へ表示させることを特徴としてる。
（作用） 上記構成の本発明によれば、スレーブアームの位置及
び姿勢に加えて、設定された視点方向からの３次元図形
で力の大きさ及び方向が表示装置により作業者へ表示さ
れる。これにより作業者は、スレーブアームに付与され
ている外力の大きさ及び方向を認識することが出来る。
び姿勢に加えて、設定された視点方向からの３次元図形
で力の大きさ及び方向が表示装置により作業者へ表示さ
れる。これにより作業者は、スレーブアームに付与され
ている外力の大きさ及び方向を認識することが出来る。
従って、微妙な力感覚を必要とする作業をスレーブア
ームにより行う場合には、表示されている３次元図形で
の力の大きさ及び方向を認識しながら作業をすれば良い
ので、作業性が向上する。
ームにより行う場合には、表示されている３次元図形で
の力の大きさ及び方向を認識しながら作業をすれば良い
ので、作業性が向上する。
また、微妙な力の場合でも、力の大きさ及び方向が３
次元図形で表示されるので、作業者はこの微妙な力を認
識することが出来るので作業を完遂することが出来る。
次元図形で表示されるので、作業者はこの微妙な力を認
識することが出来るので作業を完遂することが出来る。
（実施例） 次に本発明に係るマスタスレーブマニピュレータの実
施例について第１図乃至第７図を用いて説明する。なお
第８図乃至第11図に示した従来のマスタスレーブマニピ
ュレータと同構成部分にいては同符号を付して説明を省
略した。
施例について第１図乃至第７図を用いて説明する。なお
第８図乃至第11図に示した従来のマスタスレーブマニピ
ュレータと同構成部分にいては同符号を付して説明を省
略した。
第１図はマスタスレーブマニピュレータ１の概略構成
を示すブロック図、第４図乃至第６図は作業例を示した
斜視図である。
を示すブロック図、第４図乃至第６図は作業例を示した
斜視図である。
第１図に示されるように、マスタアーム機構101から
はマスタスレーブ制御装置105へ関節角度を示す位置姿
勢信号XM、外界から付与された力（モーメントも含む）
を示す力信号FMが伝達され、マスタスレーブ制御装置10
5からは、各関節に設けられたアクチュエータを駆動す
る駆動信号UMが伝達される。
はマスタスレーブ制御装置105へ関節角度を示す位置姿
勢信号XM、外界から付与された力（モーメントも含む）
を示す力信号FMが伝達され、マスタスレーブ制御装置10
5からは、各関節に設けられたアクチュエータを駆動す
る駆動信号UMが伝達される。
一方、スレーブアーム機構103からはマスタスレーブ
制御装置105へ関節角度を示す位置姿勢信号XS、外界か
ら付与された力（モーメントも含む）を示す力信号FSが
伝達され、マスタスレーブ制御装置105がらは各関節に
設けられたアクチュエータを駆動する駆動信号USが伝達
される。
制御装置105へ関節角度を示す位置姿勢信号XS、外界か
ら付与された力（モーメントも含む）を示す力信号FSが
伝達され、マスタスレーブ制御装置105がらは各関節に
設けられたアクチュエータを駆動する駆動信号USが伝達
される。
また、位置姿勢信号XS及び力信号FSは３次元図形表示
装置３へ入力される。３次元図形表示装置３は、表示信
号を作成して表示器（CRT）５へ伝達する。表示器５は
この表示信号に基づいて力の大きさと力の方向を画面上
に３次元図形で表示する。
装置３へ入力される。３次元図形表示装置３は、表示信
号を作成して表示器（CRT）５へ伝達する。表示器５は
この表示信号に基づいて力の大きさと力の方向を画面上
に３次元図形で表示する。
３次元図形表示装置３は、位置姿勢信号XS及び力信号
FSが入力されると、第２図に示される流れ図に従って、
力の大きさ及び方向を演算する。
FSが入力されると、第２図に示される流れ図に従って、
力の大きさ及び方向を演算する。
以上の構成のマスタスレーブマニピュレータ１の作用
について説明する。
について説明する。
第２図に示されるように、ステップ11でスレーブアー
ムの位置信号XSが３次元図形表示装置３へ入力される
と、ステップ13でスレーブアームの姿勢が同定される。
すなわち予め３次元表示装置３内に記憶されているスレ
ーブアーム、ワーク、対象物等の幾何形状のデータや、
アームと対象物間の相対位置によりスレーブアームの位
置が認識される。
ムの位置信号XSが３次元図形表示装置３へ入力される
と、ステップ13でスレーブアームの姿勢が同定される。
すなわち予め３次元表示装置３内に記憶されているスレ
ーブアーム、ワーク、対象物等の幾何形状のデータや、
アームと対象物間の相対位置によりスレーブアームの位
置が認識される。
ステップ15では、３次元図形表示装置３内に予め設定
されている世界座標系にステップ103で認識されたスレ
ーブアームと対象物との相対位置が配置される。これに
より３次元表示装置内に実作業空間モデルが設定され
る。
されている世界座標系にステップ103で認識されたスレ
ーブアームと対象物との相対位置が配置される。これに
より３次元表示装置内に実作業空間モデルが設定され
る。
次に、ステップ17で力信号FSが入力され、ステップ19
で設定された位置に作用する力に変換演算される。スレ
ーブアームのハンド109に外界から付与された力はハン
ド109とアームの連結部に取り付けられた力センサ127で
測定される。
で設定された位置に作用する力に変換演算される。スレ
ーブアームのハンド109に外界から付与された力はハン
ド109とアームの連結部に取り付けられた力センサ127で
測定される。
この力センサで測定された力はセンサーに作用してい
る力なので、設定された点（例えば後述する丸棒の先
端）等に作用する力を求めるために測定された力を変換
する必要がある。
る力なので、設定された点（例えば後述する丸棒の先
端）等に作用する力を求めるために測定された力を変換
する必要がある。
力信号FSには力及びモーメントの大きさを示す６軸方
向の力情報が含まれている。これらの力情報をまとめて
６次元のベクトルでＦで示すと、このとき例えばワーク
先端に設定されたOWに作用する力モーメントは６次元の
ベクトルで表示すると Ｆ＝AFS …（１） で表される。ここで、Ａは６行６列の行列であり、力覚
センサーの取り付け位置と点OWとの相対位置関係で定ま
ることが知られている。したがってFWは演算可能で、点
OWを原点とする直交座標系ΣＷを適当に定めると の形で表される。ここで、FWX、FWY、FWZは力の各座
標軸成分の大きさを示し、MWX、MWY、MWZはモーメント
の各軸回りのモーメントである。このように、力覚セン
サーで検出した力を、ワーク先端に設定したOWに作用す
る力に変換することが出来る。
向の力情報が含まれている。これらの力情報をまとめて
６次元のベクトルでＦで示すと、このとき例えばワーク
先端に設定されたOWに作用する力モーメントは６次元の
ベクトルで表示すると Ｆ＝AFS …（１） で表される。ここで、Ａは６行６列の行列であり、力覚
センサーの取り付け位置と点OWとの相対位置関係で定ま
ることが知られている。したがってFWは演算可能で、点
OWを原点とする直交座標系ΣＷを適当に定めると の形で表される。ここで、FWX、FWY、FWZは力の各座
標軸成分の大きさを示し、MWX、MWY、MWZはモーメント
の各軸回りのモーメントである。このように、力覚セン
サーで検出した力を、ワーク先端に設定したOWに作用す
る力に変換することが出来る。
次にステップ21で座標成分の大きさを矢印の長さに変
換し、世界座標系に配置する。すなわち点OWを始点とし
て座標系ΣＷの座標軸の正方向と同方向の３本の矢印を
設定する。この矢印の長さは適当な比較で各々FWX、
FWY、FWZの大きさと対応させておく。この矢印を世界座
標系の実作業空間モデルに重ね合わせるこにより、３本
の矢印はワークの先端に設定した点OWに作用する力の各
座標成分を示す。
換し、世界座標系に配置する。すなわち点OWを始点とし
て座標系ΣＷの座標軸の正方向と同方向の３本の矢印を
設定する。この矢印の長さは適当な比較で各々FWX、
FWY、FWZの大きさと対応させておく。この矢印を世界座
標系の実作業空間モデルに重ね合わせるこにより、３本
の矢印はワークの先端に設定した点OWに作用する力の各
座標成分を示す。
このようにしてステップ点OWに作用する力の成分を３
方向の矢印で示された後に、ステップ23、25、27で視点
すなわち作業状態をどの方向から見るのかを設定し、作
業状態の表示域を設定し、隠面処理がなされた後にステ
ップ29でCRT5で表示される。
方向の矢印で示された後に、ステップ23、25、27で視点
すなわち作業状態をどの方向から見るのかを設定し、作
業状態の表示域を設定し、隠面処理がなされた後にステ
ップ29でCRT5で表示される。
以上の作業を繰り返し行うことにより、作業者はスレ
ーブアームの動きとワーク先端に作用する力の変化をCR
T5により瞬時に認識することが出来る。
ーブアームの動きとワーク先端に作用する力の変化をCR
T5により瞬時に認識することが出来る。
従って、マスタアームを通して伝達されることがない
微小な力を作業者は確実に認識することが出来、このよ
うに微小な感覚を必要とする作業を円滑に行うことが出
来る。よって作業性が向上する。
微小な力を作業者は確実に認識することが出来、このよ
うに微小な感覚を必要とする作業を円滑に行うことが出
来る。よって作業性が向上する。
次に第３図に示されるように、スレーブアーム機構10
3のハンド109が把持しているワークである丸棒９を対象
物７に設けた穴7a内へ挿入する作業を上記マスタスレー
ブマニピュレータ１によって行う実際の作業例について
説明する。
3のハンド109が把持しているワークである丸棒９を対象
物７に設けた穴7a内へ挿入する作業を上記マスタスレー
ブマニピュレータ１によって行う実際の作業例について
説明する。
丸棒９の外径と穴7aの内径との寸法差が小さい場合、
この作業は微妙な力感覚が必要となる。丸棒９の先端部
が対象物７に接しているが穴7a内に挿入されていない状
態が第４図に示されている。丸棒９が穴7a内へ首尾良く
挿入されていないと、対象物７から丸棒９の先端に設定
した点OWに反力FWが付与される。
この作業は微妙な力感覚が必要となる。丸棒９の先端部
が対象物７に接しているが穴7a内に挿入されていない状
態が第４図に示されている。丸棒９が穴7a内へ首尾良く
挿入されていないと、対象物７から丸棒９の先端に設定
した点OWに反力FWが付与される。
この反力FWは力センサーで検出された後に、第２図に
示した手順によって処理されて３次元表示装置３で点OW
に作用する３方向の力に演算されて変換される。この変
換された力は矢印の長さに変換されて第５図に示される
ようにCRT5によって表示される。この矢印の長さは反力
の大きさを示しており、長い場合には反力が大きく、短
い場合には反力が小さいことを示している。
示した手順によって処理されて３次元表示装置３で点OW
に作用する３方向の力に演算されて変換される。この変
換された力は矢印の長さに変換されて第５図に示される
ようにCRT5によって表示される。この矢印の長さは反力
の大きさを示しており、長い場合には反力が大きく、短
い場合には反力が小さいことを示している。
作業者はこの矢印を認識することにより微妙な反力を
知ることができる。矢印の各成分が零になるとき、丸棒
９は穴7aへの挿入が可能な状態であることを示してお
り、作業者はこの３方向の矢印が零になるようにマスタ
アームを操作してスレーブアームを遠隔操作する。
知ることができる。矢印の各成分が零になるとき、丸棒
９は穴7aへの挿入が可能な状態であることを示してお
り、作業者はこの３方向の矢印が零になるようにマスタ
アームを操作してスレーブアームを遠隔操作する。
従って、微妙な力感覚を必要とする作業の場合に、微
妙な力を表示装置の矢印により認識することが出来るの
で、この作業をを円滑に行うことが可能となり。作業性
が向上する。
妙な力を表示装置の矢印により認識することが出来るの
で、この作業をを円滑に行うことが可能となり。作業性
が向上する。
また、軸回りのモーメントMWX、MWY、WWZは第６図に
示されるように丸棒９に設定した点OWを始点Ｓとした軸
回りに円を描き、その外側に矢印を表示してこの矢印の
方向がモーメントの方向を示している。さらに円の内側
に斜線部を設けて表示する。この斜線部の面積は第７図
に示されるようにモーメントの大きさに比例している。
この第７図において、斜線部分M1、M2、M3はモーメント
の大きさを示しており、斜線部分の面積が広いとモーメ
ントが大きいことを示しており、第７図の関係は|M1|＜
|M2|＜|M3|を示している。
示されるように丸棒９に設定した点OWを始点Ｓとした軸
回りに円を描き、その外側に矢印を表示してこの矢印の
方向がモーメントの方向を示している。さらに円の内側
に斜線部を設けて表示する。この斜線部の面積は第７図
に示されるようにモーメントの大きさに比例している。
この第７図において、斜線部分M1、M2、M3はモーメント
の大きさを示しており、斜線部分の面積が広いとモーメ
ントが大きいことを示しており、第７図の関係は|M1|＜
|M2|＜|M3|を示している。
これにより、付与されたモーメントの方向と大きさを
作業者は認識することが出来る。
作業者は認識することが出来る。
また第８図は、矢印の始点OSをハンド109に設定した
例である。このように始点CSはCRT5の画面上のどの位置
でも設定することが出来る。
例である。このように始点CSはCRT5の画面上のどの位置
でも設定することが出来る。
［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、本
発明においては、スレーブアームの位置及び姿勢を表示
手段に表示するに当り、検出手段の検出結果を、表示手
段内に予め設定されている世界座標系の力情報に変換し
て、力の大きさと方向を含めて、設定された視点の方向
からの３次元図形で表示手段に表示するものであるか
ら、上記表示手段に３次元図形で表示された力の大きさ
と方向を示す例えば矢印に対応してマスタアームを操作
することにより、反力を小さくすることができるもので
ある。
発明においては、スレーブアームの位置及び姿勢を表示
手段に表示するに当り、検出手段の検出結果を、表示手
段内に予め設定されている世界座標系の力情報に変換し
て、力の大きさと方向を含めて、設定された視点の方向
からの３次元図形で表示手段に表示するものであるか
ら、上記表示手段に３次元図形で表示された力の大きさ
と方向を示す例えば矢印に対応してマスタアームを操作
することにより、反力を小さくすることができるもので
ある。
すなわち本発明においては、検出手段の検出結果を、
表示手段内に予め設定されている世界座標系の力情報に
変換して、設定された視点の方向からの３次元図形でス
レーブアームの位置、姿勢及び力の大きさ、方向が表示
されることにより、操作方向を容易に知ることができる
と共に、その表示された力の大きさ、方向に従ってマス
タアームを操作することにより反力を小さくすることが
できるので、反力を必要以上に大きくすることなくマス
タアームを容易に操作でき、操作性の向上を図ることが
容易なものである。また、力の大きさ、方向で表示され
るから、微妙な力感覚の認識も容易なものである。さら
に、視点の方向を変えることにより所望の方向から作業
状態を表示でき、干渉チェック等をも容易に行うことが
できる。
表示手段内に予め設定されている世界座標系の力情報に
変換して、設定された視点の方向からの３次元図形でス
レーブアームの位置、姿勢及び力の大きさ、方向が表示
されることにより、操作方向を容易に知ることができる
と共に、その表示された力の大きさ、方向に従ってマス
タアームを操作することにより反力を小さくすることが
できるので、反力を必要以上に大きくすることなくマス
タアームを容易に操作でき、操作性の向上を図ることが
容易なものである。また、力の大きさ、方向で表示され
るから、微妙な力感覚の認識も容易なものである。さら
に、視点の方向を変えることにより所望の方向から作業
状態を表示でき、干渉チェック等をも容易に行うことが
できる。
第１図は本発明に係るマスタスレーブマニピュレータの
実施例の概略構成を示すブロック図、第２図は３次元表
示装置で実行される処理内容を示す流れ図、第３図は丸
棒を穴内へ挿入する作業例を示す斜視図、第４図は丸棒
と対象物が接触している状態を示す斜視図、第５図は力
をCRTに表示した表示例を示す斜視図、第６図はモーメ
ントをCRTに表示した表示例を示す斜視図、第７図はモ
ーメントの大きさの比較を示す比較図、第８図は矢印の
始点位置が異なる場合の力をCRTに示す斜視図、第９図
乃至第11図は従来のマスタスレーブマニピュレータを示
し第９図はマスタアーム機構を示す斜視図、第10図はス
レーブアーム機構を示す斜視図、第11図はマスタスレー
ブ制御装置を示すブロック図である。 １……マスタスレーブマピ−ュレータ ３……３次元図形表示装置 ５……表示器（CRT） 101……マスターアーム機構 103……スレーブアーム機構 105……マスタスレーブ制御装置 111……位置調節器 113……力調節器 117、125……位置姿勢センサ 119、127……力センサ
実施例の概略構成を示すブロック図、第２図は３次元表
示装置で実行される処理内容を示す流れ図、第３図は丸
棒を穴内へ挿入する作業例を示す斜視図、第４図は丸棒
と対象物が接触している状態を示す斜視図、第５図は力
をCRTに表示した表示例を示す斜視図、第６図はモーメ
ントをCRTに表示した表示例を示す斜視図、第７図はモ
ーメントの大きさの比較を示す比較図、第８図は矢印の
始点位置が異なる場合の力をCRTに示す斜視図、第９図
乃至第11図は従来のマスタスレーブマニピュレータを示
し第９図はマスタアーム機構を示す斜視図、第10図はス
レーブアーム機構を示す斜視図、第11図はマスタスレー
ブ制御装置を示すブロック図である。 １……マスタスレーブマピ−ュレータ ３……３次元図形表示装置 ５……表示器（CRT） 101……マスターアーム機構 103……スレーブアーム機構 105……マスタスレーブ制御装置 111……位置調節器 113……力調節器 117、125……位置姿勢センサ 119、127……力センサ
Claims (1)
- 【請求項１】作業者が操作するマスタアームと、マスタ
アームの操作で遠隔操作されるスレーブアームと、スレ
ーブアームの位置及び姿勢を検出する位置姿勢検出手段
と、前記スレーブアームが外界から付与される力の大き
さと力の方向を検出する力検出手段と、前記位置姿勢検
出手段の検出結果及び前記力検出手段の検出結果に基づ
いて前記スレーブアームの位置、姿勢、及び力の大きさ
と方向を表示する表示手段と、を備え、 前記表示手段は、前記力検出手段の検出結果を該表示手
段内に予め設定されている世界座標系の力情報に変換
し、設定された視点の方向に応じて３次元図形内に該力
情報に基づいて力の大きさと方向を表示させるものであ
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 |
|---|---|---|---|
| JP8120690A JP2915478B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP8120690A JP2915478B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | マスタスレーブマニピュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03281193A JPH03281193A (ja) | 1991-12-11 |
| JP2915478B2 true JP2915478B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=13740013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8120690A Expired - Fee Related JP2915478B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | マスタスレーブマニピュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915478B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004291174A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Denso Corp | ロボット、ロボット対話装置及びプログラム |
| JP2005138245A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Yaskawa Electric Corp | 人間介入型ロボットの制御装置 |
| JP5004108B2 (ja) * | 2010-04-23 | 2012-08-22 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ロボット及びハンドの制御情報を確定するためのマスタ・スレーブ装置及び制御情報確定方法 |
| JP7187765B2 (ja) * | 2017-07-24 | 2022-12-13 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置 |
| JP6878646B2 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-05-26 | ファナック株式会社 | 外力表示機能を有するロボットシステム及び処理装置 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8120690A patent/JP2915478B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03281193A (ja) | 1991-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |