JP3176768B2 - Manipulator control method - Google Patents
Manipulator control methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はバイラテラル・マスタス
レイブ・マニピュレータの制御装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a bilateral master-slave manipulator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、バイラテラル・マスタスレイ
ブ・マニピュレータに関する技術は公知とされている。
例えば、特開昭６０−２０７７８２号公報、特開昭６１
−１４６４８２号公報、特開昭６０−２０７７８３号公
報、特開昭６０−２０５７１６号公報の如くである。2. Description of the Related Art Conventionally, a technique relating to a bilateral master-slave manipulator has been known.
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
JP-A-146482, JP-A-60-207778, and JP-A-60-205716.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来のマスタスレイブ
マニピュレータにおけるバイラテラルフィードバック
は、帰還力をインピーダンス制御に基づく力制御可能な
システムとしていたので、マスタマニピュレータの操作
力はあらかじめ設定されており、操作力を任意に変更で
きなかったので、オペレーターがマスタマニピュレータ
を操作する場合に、作業時間が長くなればなるほど疲れ
るという問題があった。Bilateral feedback in THE INVENTION Problems to be Solved by conventional master slave manipulator, so was the force controllable system based feedback force to the impedance control, the operation of the master manipulator
Since the force is set in advance and the operating force cannot be changed arbitrarily, there is a problem that when the operator operates the master manipulator, the longer the working time, the more tired he is.
【０００４】また、殆どのオペレーターは利き腕を持っ
ており、オペレーターの握力や腕力は十人十色で、一般
に座った状態または立った状態でレバー等を回動する場
合、押すよりも引く方が力を入れやすい。つまり、利き
腕で操作するほうがやりやすく、引くよりも押す方が疲
れ易く、引くほうが大きな力を出しやすいのである。よ
って、本発明はマスタマニピュレータを操作するオペレ
ーターに合わせて、マスタマニピュレータの操作力を調
整できるようにしようとするものである。In addition, most operators have dominant arms, and the grip strength and strength of the operators are various, and when turning a lever or the like while sitting or standing, it is generally better to pull than to push. Easy to put effort. In other words, it is easier to operate with the dominant arm, it is easier to press than to pull, and it is easier to pull when pulling. Therefore, an object of the present invention is to adjust the operating force of the master manipulator according to the operator who operates the master manipulator.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。即ち、速度指令型アクチュエータを具
備したスレイブマニピュレータを持つマスタスレイブマ
ニピュレータにバイラテラルフィードバックを適用した
制御において、マスタマニピュレータを操作力制御に基
づいて制御を行い、該マスタマニピュレータの操作力を
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の各々において調節する手段を設けて調
節可能としたものである。そして、前記マニピュレータ
の制御において、マスタマニピュレータの全操作範囲に
おいて操作力を一定としたものである。The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described. That is, in the control according to the bilateral feedback to the master slave manipulator having a slave manipulator equipped with a speed command actuator performs control based on the operation force control of the master manipulator, the operating force of the master manipulator
A means for adjusting in each of the X, Y, and Z directions is provided to enable adjustment. In the control of the manipulator, the operating force is constant over the entire operation range of the master manipulator.
【０００６】[0006]
【作用】次に作用を説明する。即ち、マスタマニピュレ
ータの操作力は設定器によって任意に調節することがで
き、オペレーターの腕力に合わせて、最も操作しやすい
値に調節し、労力を軽減できる。また、操作力を一定と
することによって、マスタマニピュレータの操作範囲内
では、均等に操作できて微調整や微操作を簡単に行え
る。Next, the operation will be described. In other words, the operating force of the master manipulator can be arbitrarily adjusted by the setting device, and can be adjusted to the most operable value in accordance with the arm strength of the operator, thereby reducing the labor. Further, by keeping the operating force constant, the operation can be performed uniformly within the operation range of the master manipulator, and fine adjustment and fine operation can be easily performed.
【０００７】[0007]
【実施例】次に実施例を説明する。図１はマスタマニピ
ュレータの座標系を示す図面、図２はマスタマニピュレ
ータの制御ブロック図、図３は操作レバーの操作方向を
示す図、図４は設定器の平面図である。Next, an embodiment will be described. 1 is a drawing showing a coordinate system of the master manipulator, FIG. 2 is a control block diagram of the master manipulator, FIG. 3 is a diagram showing an operation direction of an operation lever, and FIG. 4 is a plan view of a setting device.
【０００８】マニピュレータの遠隔操縦に関しては、作
業を行うマニピュレータ即ちスレイブマニピュレータ
と、人間が操作するマニピュレータ、即ち、マスタマニ
ピュレータにはそれぞれ図示しない駆動力を発生するア
クチュエーターが設けられ、つまり、マスタマニピュレ
ータには図２示すモーターの如きアクチュエーターが具
備され、スレイブマニピュレータには速度指令型アクチ
ュエータが具備され、このアクチュエーターに対してマ
スタスレイブ制御方式が用いられ、詳しくは、スレイブ
マニピュレータが外界から受ける反力を、オペレーター
へフィードバックすることが可能なバイラテラル・マス
タスレイブ制御方式が用いられる。[0008] Regarding the remote control of the manipulator, a manipulator or slave manipulator that performs a task and a manipulator that is operated by a human , that is, a master manipulator .
Each of the accumulators generates an unillustrated driving force.
A tutor is provided, that is, a master manipulator
The actuator includes an actuator such as the motor shown in FIG.
The speed manipulator has a speed manipulator
A master-slave control method is used for this actuator , and more specifically, bilateral master-slave control capable of feeding back the reaction force received by the slave manipulator from the outside to the operator. A method is used.
【０００９】図１のマスタマニピュレータの座標系を示
す図面において説明する。マスタマニピュレータはオペ
レーターが操作する側のマニピュレータであるが、該マ
スタ側の制御は、操作力制御を行うのである。即ち、オ
ペレーターが加えた力に応じてマニピュレータが変位す
るのである。そして該変位に応じた速度指令がスレイブ
マニピュレータの側に送信される。This will be described with reference to the drawings showing the coordinate system of the master manipulator in FIG. The master manipulator is a manipulator on the side operated by the operator, and the control on the master side performs operation force control. That is, the manipulator is displaced according to the force applied by the operator. Then, a speed command corresponding to the displacement is transmitted to the slave manipulator.
【００１０】図１において、Ｘ0 は基準ベクトルであっ
てオペレーターがマスタマニピュレータとしてマスタア
ーム先端に設けた操作レバー（把持部）１に手を触れて
いない状態を示し、操作レバー１を操作してベクトルＸ
で示す位置まで移動する場合を想定する。このときの操
作力制御ブロック図は図２示す如くであり、（ＩＮＶ．
Ｋ）は、逆運動学行列であり、マニピュレータ先端の空
間座標が与えられた場合に、その座標を与える為の各関
節位置を求める行列であり、（ＫＩＮ）は、運動学行列
であり、オペレータが操作を行った時の各関節位置より
マニピュレータ先端の空間座標を求める行列である。In FIG. 1, X 0 is a reference vector, which indicates a state in which the operator does not touch the operating lever (gripping portion) 1 provided at the tip of the master arm as a master manipulator. Vector X
It is assumed that the user moves to the position indicated by. The operation force control block diagram at this time is as shown in FIG.
K) is an inverse kinematics matrix, and when spatial coordinates of the tip of the manipulator are given, is a matrix for obtaining each joint position for giving the coordinates. (KIN) is a kinematics matrix, and Is a matrix for obtaining the spatial coordinates of the tip of the manipulator from the position of each joint when the operation is performed.
【００１１】マスタマニピュレータを変位させてＸの位
置に至らせる際に、操作レバー１の位置で設定した操作
力と（Ｘ−Ｘ0 ）の積に比例したトルクが発生するよう
にモーターが作動される。このときハンチングが生じな
いようにフィードバック制御がされている。前記操作力
はＫで与えられ、本発明では図４に示すように、設定器
２にてこのＫを任意にＸ，Ｙ，Ｚ方向の三次元的に調節
可能としている。[0011] The master manipulator is displaced when bringing the position of X, the operation set by the position of the operating lever 1
Motor is actuated so that the torque which is proportional to the product of force and (X-X 0) is generated. At this time, feedback control is performed so that hunting does not occur. The operating force is given by K, and in the present invention, this K can be arbitrarily adjusted three-dimensionally in the X, Y, and Z directions by the setting device 2 as shown in FIG.
【００１２】従来、このＫは比例定数であって、基準位
置から離れる程大きな操作力を必要としていたが、逆比
例となるように選べば、操作力を一定とすることがで
き、操作量に関係なく同じ力で操作できるようになる。
また、操作力は利き腕や操作方向によって異なるもので
あり、図３に示すように、「引く」「左方」「下げる」
の操作は「押す」「右方」「上げる」よりも力が入り易
い（右利きの場合）。従って、オペレーターの腕力に合
わせて前記設定器２を調整することによって、操作性を
向上することができる。Conventionally, this K is a proportional constant, and a larger operating force is required as the distance from the reference position increases. However, if the operating force is selected to be inversely proportional, the operating force can be kept constant, and the operating amount can be reduced. It can be operated with the same force regardless of.
In addition, the operating force differs depending on the dominant arm and the operating direction, and as shown in FIG.
Is easier to apply than "push", "right" and "raise" (right-handed). Therefore, the operability can be improved by adjusting the setting device 2 in accordance with the strength of the operator.
【００１３】[0013]
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、マスタマニピュレ
ータの操作力をＸ，Ｙ，Ｚ方向３次元的に任意に調節す
ることができるようになったので、オペレーターの腕力
に合わせて、最も操作しやすい操作力に調節することが
できるようになり、労力を軽減してマスタマニピュレー
タの操作性を向上することができたのである。また、操
作力を一定とすることによって、オペレーターによる操
作範囲内において、操作位置に関係なく微調整や微操作
が簡単に行えるようになるのである。As described above, the present invention has the following advantages. That is, since the operating force of the master manipulator can be arbitrarily adjusted three-dimensionally in the X, Y, and Z directions, the operating force can be adjusted to the easiest operating force in accordance with the operator's arm strength. As a result, the operability of the master manipulator could be improved by reducing the labor. Further, by making the operating force constant, fine adjustment and fine operation can be easily performed regardless of the operation position within the operation range of the operator.
【図１】マスタマニピュレータの座標系を示す図面であ
る。FIG. 1 is a drawing showing a coordinate system of a master manipulator.
【図２】マスタマニピュレータの制御ブロック図であ
る。FIG. 2 is a control block diagram of a master manipulator.
【図３】操作レバーの操作方向を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an operation direction of an operation lever.
【図４】操作力設定器の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the operation force setting device.
【符号の説明】 １ 操作レバー ２ 操作力設定器[Description of Signs] 1 Operation lever 2 Operation force setting device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 3/00 - 3/10 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B25J 3/00-3/10 B25J 9/10-9/22 B25J 13/00-13/08 B25J 19 / 02-19/06
Claims (2)
レイブマニピュレータを持つマスタスレイブマニピュレ
ータにバイラテラルフィードバックを適用した制御にお
いて、マスタマニピュレータを操作力制御に基づいて制
御を行い、該マスタマニピュレータの操作力をＸ，Ｙ，
Ｚ方向の各々において調節する手段を設けて調節可能と
したことを特徴とするマニピュレータの制御方法。In a control in which a bilateral feedback is applied to a master slave manipulator having a slave manipulator having a speed command type actuator, the master manipulator is controlled based on an operation force control, and the operation force of the master manipulator is X. , Y,
A method for controlling a manipulator, wherein means for adjusting in each of the Z directions is provided so as to be adjustable.
おいて、マスタマニピュレータの全操作範囲において操
作力を一定としたことを特徴とするマニピュレータの制
御方法。2. The manipulator control method according to claim 1, wherein the operation force is constant over the entire operation range of the master manipulator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17785193A JP3176768B2 (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Manipulator control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17785193A JP3176768B2 (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Manipulator control method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0732274A JPH0732274A (en) | 1995-02-03 |
| JP3176768B2 true JP3176768B2 (en) | 2001-06-18 |
Family
ID=16038214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17785193A Expired - Fee Related JP3176768B2 (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Manipulator control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176768B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6504541B2 (en) * | 2014-06-16 | 2019-04-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Control device and control method for master-slave robot, master-slave robot, control program for master-slave robot, and integrated electronic circuit for control of master-slave robot |
-
1993
- 1993-07-19 JP JP17785193A patent/JP3176768B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732274A (en) | 1995-02-03 |
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