JP2920888B2 - マニピュレータの協調制御装置 - Google Patents
マニピュレータの協調制御装置Info
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- JP2920888B2 JP2920888B2 JP35993391A JP35993391A JP2920888B2 JP 2920888 B2 JP2920888 B2 JP 2920888B2 JP 35993391 A JP35993391 A JP 35993391A JP 35993391 A JP35993391 A JP 35993391A JP 2920888 B2 JP2920888 B2 JP 2920888B2
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- Japan
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- manipulator
- impedance
- manipulators
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- Manipulator (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インピーダンスモデル
を使って複数のマニピュレータによって物体を把持する
マニピュレータの協調制御装置に関する。
を使って複数のマニピュレータによって物体を把持する
マニピュレータの協調制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マニピュレータのインピーダンス制御
は、マニュピレータと物体と間に働く力（トルクを含
む）を入力とし、マニュピレータの位置（または角度）
を出力とするインピーダンスモデル（仮想力学モデルと
もいう）を設定し、その出力に基づいて制御するもので
ある。したがって、複数のマニピュレータを有するシス
テムでは、そのマニピュレータの数だけ、インピーダン
スモデルが必要となる。この制御方式によれば、定常状
態では、対象物体の形状が正確に把握できない場合で
も、複数のマニピュレータで把持状態を保つことができ
る。しかし、物体を把持している状態で予期しなかった
力（外乱）が外界から加えられる場合は、物体や外界に
過度の力がかからないようするため、柔らかいインピー
ダンスを設定しておかなければならない。そうなると、
各マニピュレータがそれぞれ独自に柔らかいインピーダ
ンスで反応することになり、物体を把持できなくなり、
落としてしまう恐れが生ずる。その理由は、一つのマニ
ピュレータに外力が加わった場合でも、他のマニピュレ
ータの動きに影響を与えないからである。
は、マニュピレータと物体と間に働く力（トルクを含
む）を入力とし、マニュピレータの位置（または角度）
を出力とするインピーダンスモデル（仮想力学モデルと
もいう）を設定し、その出力に基づいて制御するもので
ある。したがって、複数のマニピュレータを有するシス
テムでは、そのマニピュレータの数だけ、インピーダン
スモデルが必要となる。この制御方式によれば、定常状
態では、対象物体の形状が正確に把握できない場合で
も、複数のマニピュレータで把持状態を保つことができ
る。しかし、物体を把持している状態で予期しなかった
力（外乱）が外界から加えられる場合は、物体や外界に
過度の力がかからないようするため、柔らかいインピー
ダンスを設定しておかなければならない。そうなると、
各マニピュレータがそれぞれ独自に柔らかいインピーダ
ンスで反応することになり、物体を把持できなくなり、
落としてしまう恐れが生ずる。その理由は、一つのマニ
ピュレータに外力が加わった場合でも、他のマニピュレ
ータの動きに影響を与えないからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６２−２９７０
８０号公報の第３図と第９図に示される技術は、一つの
マニピュレータに外力が加わった場合でも、他のマニピ
ュレータの動きに影響を与えるものである。前者は複数
マニピュレータと物体を含むひとつのインピーダンスモ
デルとするものであり、後者は各マニピュレータのイン
ピーダンスモデル間をつなぐ工夫をしたものである。し
かし、何れもそのインピーダンスモデルが複雑化して実
用性に欠け、特に後者はマスターとスレーブが固定され
ている場合しか適用できないという問題がある。したが
って、本発明は、インピーダンスモデルの設定が簡単
で、しかも、複数のマニュピレータのどれでもマスタに
なりえる制御装置（マスタとスレーブという区別がない
協調制御装置といってもよい）を提供することを目的と
するものである。
８０号公報の第３図と第９図に示される技術は、一つの
マニピュレータに外力が加わった場合でも、他のマニピ
ュレータの動きに影響を与えるものである。前者は複数
マニピュレータと物体を含むひとつのインピーダンスモ
デルとするものであり、後者は各マニピュレータのイン
ピーダンスモデル間をつなぐ工夫をしたものである。し
かし、何れもそのインピーダンスモデルが複雑化して実
用性に欠け、特に後者はマスターとスレーブが固定され
ている場合しか適用できないという問題がある。したが
って、本発明は、インピーダンスモデルの設定が簡単
で、しかも、複数のマニュピレータのどれでもマスタに
なりえる制御装置（マスタとスレーブという区別がない
協調制御装置といってもよい）を提供することを目的と
するものである。
【０００４】本発明は、図１に示すように、対象物と各
マニピュレータ間に作用する力検出値と、各マニピュレ
ータの位置との関係を表す前記各マニピュレータ毎のイ
ンピーダンスモデルを用いて、複数のマニピュレータで
ひとつの対象物を把持するマニピュレータの協調インピ
ーダンス制御装置において、前記各マニピュレータの力
検出値の総和を入力する前記対象物自体のインピーダン
スモデル部と、前記対象物自体のインピーダンスモデル
部から得られる軌道修正量を対象物に外力が作用する場
合にも把持状態を維持したままその外力に対応して把持
位置が追従するように前記各マニピュレータの各目標指
令にそれぞれ分配する軌道修正量分配部とを設けたこと
を特徴とするものである。
マニピュレータ間に作用する力検出値と、各マニピュレ
ータの位置との関係を表す前記各マニピュレータ毎のイ
ンピーダンスモデルを用いて、複数のマニピュレータで
ひとつの対象物を把持するマニピュレータの協調インピ
ーダンス制御装置において、前記各マニピュレータの力
検出値の総和を入力する前記対象物自体のインピーダン
スモデル部と、前記対象物自体のインピーダンスモデル
部から得られる軌道修正量を対象物に外力が作用する場
合にも把持状態を維持したままその外力に対応して把持
位置が追従するように前記各マニピュレータの各目標指
令にそれぞれ分配する軌道修正量分配部とを設けたこと
を特徴とするものである。
【０００５】
【作用】したがって、各マニピュレータのインピーダン
スモデルは対象物を把持するために働き、対象物自体の
インピーダンスモデルは外界からの力に対して物体が柔
軟に動くような働きをする。したがって、対象物を把持
するためのインピーダンスと、外界の力に柔軟に反応す
るインピーダンスを別個に設定できる。
スモデルは対象物を把持するために働き、対象物自体の
インピーダンスモデルは外界からの力に対して物体が柔
軟に動くような働きをする。したがって、対象物を把持
するためのインピーダンスと、外界の力に柔軟に反応す
るインピーダンスを別個に設定できる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明する。図
１は本発明の概念ブロック図であり、２台のマニピュレ
ータを制御する例である。マニュピレータ１ａ、１ｂ
は、それぞれ運動制御部２ａ、２ｂによって制御され、
運動制御部２ａ、２ｂは入力される目標軌道３ａ、３ｂ
に実軌道１１ａ、１１ｂが追従するように制御する。各
マニュピレータ１ａ、１ｂが物体に及ぼす力は、各力検
出装置４ａ、４ｂによって検出され、各マニュピレータ
１ａ、１ｂのインピーダンスモデル６ａ、６ｂと、物体
のインピーダンスモデル８に入力され、それぞれ軌道修
正量７ａ、７ｂ、と物体軌道修正量９を得る。物体軌道
修正量９は、軌道分配部１０によって、各マニュピレー
タの目標軌道に分配される。力検出装置４ａ、４ｂは、
マニピュレータの先端に備え、直接マニピュレータの先
端部と物体の間に働く力を検出する形式のものが望まし
いが、各関節に備えたトルク検出器からマニピュレータ
の先端と物体に働く力を推定するものであってもよい。
図２は図１の詳細例で、インピーダンスモデル６ａ、６
ｂ、８の伝達関数（ブロックの中の式）は図３に示す力
学モデルに対応するものである。図３の力学モデルは図
示するように質量、ダンパ、バネからなる一般的な２次
系の組合せからなっている。
１は本発明の概念ブロック図であり、２台のマニピュレ
ータを制御する例である。マニュピレータ１ａ、１ｂ
は、それぞれ運動制御部２ａ、２ｂによって制御され、
運動制御部２ａ、２ｂは入力される目標軌道３ａ、３ｂ
に実軌道１１ａ、１１ｂが追従するように制御する。各
マニュピレータ１ａ、１ｂが物体に及ぼす力は、各力検
出装置４ａ、４ｂによって検出され、各マニュピレータ
１ａ、１ｂのインピーダンスモデル６ａ、６ｂと、物体
のインピーダンスモデル８に入力され、それぞれ軌道修
正量７ａ、７ｂ、と物体軌道修正量９を得る。物体軌道
修正量９は、軌道分配部１０によって、各マニュピレー
タの目標軌道に分配される。力検出装置４ａ、４ｂは、
マニピュレータの先端に備え、直接マニピュレータの先
端部と物体の間に働く力を検出する形式のものが望まし
いが、各関節に備えたトルク検出器からマニピュレータ
の先端と物体に働く力を推定するものであってもよい。
図２は図１の詳細例で、インピーダンスモデル６ａ、６
ｂ、８の伝達関数（ブロックの中の式）は図３に示す力
学モデルに対応するものである。図３の力学モデルは図
示するように質量、ダンパ、バネからなる一般的な２次
系の組合せからなっている。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数のマニピュレータで物体を把持する場合に、物体を把
持するためのインピーダンスと、外界の力に柔軟に反応
するためのインピーダンスが別個に設定できるので、物
体を落とさず、かつ、物体と外界に過度の力がかかるの
を防いで安全に保つという動作が簡単に実現できる。
数のマニピュレータで物体を把持する場合に、物体を把
持するためのインピーダンスと、外界の力に柔軟に反応
するためのインピーダンスが別個に設定できるので、物
体を落とさず、かつ、物体と外界に過度の力がかかるの
を防いで安全に保つという動作が簡単に実現できる。
【図１】本発明の概念ブロック図
【図２】本発明の実施例の詳細ブロック図
【図３】本発明の実施例の力学モデルを示す図
６ａ、６ｂ マニピュレータのインピーダンスモデル ７ａ、７ｂ 軌道修正量 ８ 物体のインピーダンスモデル ９ 物体軌道修正量 １０ 軌道分配部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B25J 9/10 B25J 13/00 G05D 3/00 B25J 9/20 B25J 13/08
Claims (1)
- 【請求項１】 対象物と各マニピュレータ間に作用する
力検出値と、各マニピュレータの位置との関係を表す前
記各マニピュレータ毎のインピーダンスモデルを用い
て、複数のマニピュレータでひとつの対象物を把持する
マニピュレータの協調インピーダンス制御装置におい
て、 前記各マニピュレータの力検出値の総和を入力する前記
対象物自体のインピーダンスモデル部と、 前記対象物自体のインピーダンスモデル部から得られる
軌道修正量を対象物に外力が作用する場合にも把持状態
を維持したままその外力に対応して把持位置が追従する
ように前記各マニピュレータの各目標指令にそれぞれ分
配する軌道修正量分配部とを設けたことを特徴とするマ
ニピュレータの協調制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35993391A JP2920888B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | マニピュレータの協調制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35993391A JP2920888B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | マニピュレータの協調制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05177566A JPH05177566A (ja) | 1993-07-20 |
| JP2920888B2 true JP2920888B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=18467049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35993391A Expired - Lifetime JP2920888B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | マニピュレータの協調制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920888B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5748546B2 (ja) * | 2011-04-26 | 2015-07-15 | 新日鐵住金株式会社 | 金属加工装置及び金属部材の製造方法 |
| CN103878769B (zh) * | 2014-02-21 | 2016-09-07 | 东南大学 | 一种遥操作柔性环境力反馈系统 |
| JP6400321B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2018-10-03 | 本田技研工業株式会社 | ワーク保持方法 |
| JP7226451B2 (ja) * | 2018-09-10 | 2023-02-21 | 日本電気株式会社 | 搬送システム、搬送ロボット、管制装置、制御方法、及びプログラム |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP35993391A patent/JP2920888B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05177566A (ja) | 1993-07-20 |
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