JP3315538B2 - マスタ・スレーブマニピュレータ及びそのスレーブ制御方法 - Google Patents
マスタ・スレーブマニピュレータ及びそのスレーブ制御方法Info
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- JP3315538B2 JP3315538B2 JP25154394A JP25154394A JP3315538B2 JP 3315538 B2 JP3315538 B2 JP 3315538B2 JP 25154394 A JP25154394 A JP 25154394A JP 25154394 A JP25154394 A JP 25154394A JP 3315538 B2 JP3315538 B2 JP 3315538B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マスタとスレーブとの
先端の動作領域が非相似であるマスタ・スレーブマニピ
ュレータで生ずるオペレータの操作上の違和感を解消し
たマスタ・スレーブマニピュレータ及びそのスレーブ制
御方法に関する。
先端の動作領域が非相似であるマスタ・スレーブマニピ
ュレータで生ずるオペレータの操作上の違和感を解消し
たマスタ・スレーブマニピュレータ及びそのスレーブ制
御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マスタ・スレーブマニピュレータは、マ
スタマニピュレータ（以下、マスタとする）をオペレー
タから動作させることによりスレーブマニピュレータ
（以下、スレーブとする）を追従動作できるため、近年
注目されつつある。ところでこのマスタ・スレーブマニ
ピュレータには、図８（ａ）、（ｂ）で例示するよう
に、非相似構造のものがある。このような非相似構造の
マスタ・スレーブマニピュレータは、作業内容やオペレ
ータの希望に応じてマスタ１とスレーブ２との構造及び
諸元を適宜選択できるため、各種作業に対応できるとい
う利点がある。
スタマニピュレータ（以下、マスタとする）をオペレー
タから動作させることによりスレーブマニピュレータ
（以下、スレーブとする）を追従動作できるため、近年
注目されつつある。ところでこのマスタ・スレーブマニ
ピュレータには、図８（ａ）、（ｂ）で例示するよう
に、非相似構造のものがある。このような非相似構造の
マスタ・スレーブマニピュレータは、作業内容やオペレ
ータの希望に応じてマスタ１とスレーブ２との構造及び
諸元を適宜選択できるため、各種作業に対応できるとい
う利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記非相似
構造のマスタ・スレーブマニピュレータは、同図８
（ａ）、（ｂ）で例示するように、マスタ１の先端１１
の動作領域Ａと、スレーブ２の先端２１の動作領域Ｂと
が非相似となる場合が殆どである。そして、このような
両動作領域Ａ、Ｂが非相似のマスタ・スレーブマニピュ
レータには、次のような不都合がある。
構造のマスタ・スレーブマニピュレータは、同図８
（ａ）、（ｂ）で例示するように、マスタ１の先端１１
の動作領域Ａと、スレーブ２の先端２１の動作領域Ｂと
が非相似となる場合が殆どである。そして、このような
両動作領域Ａ、Ｂが非相似のマスタ・スレーブマニピュ
レータには、次のような不都合がある。
【０００４】（１）スレーブ２の先端２１が動作領域Ｂ
の内部にあるにも係わらず、マスタ１の先端１１が動作
領域Ａの限界に達したため、スレーブ２の先端２１が動
作領域Ｂの全域にわたって動作しないという不都合 （２）マスタ１の先端１１が動作領域Ａの内部にあるに
も係わらず、スレーブ２の先端２１が動作領域Ｂの限界
に達したため、マスタ１を動作させてもスレーブ２が動
作しないという不都合 （３）各種理由によりスレーブ２の先端２１に動作禁止
領域ＢＢ（なお、動作領域Ｂ＋動作禁止領域ＢＢ＝スレ
ーブ可動領域とする、以下同じ）を設定しても、この領
域ＢＢにマスタ１の先端１１の動作領域Ａが重なると
き、マスタ１を動作させると、スレーブ２の先端２１が
動作禁止領域ＢＢにあるにも係わらず、スレーブ２が動
作するという不都合
の内部にあるにも係わらず、マスタ１の先端１１が動作
領域Ａの限界に達したため、スレーブ２の先端２１が動
作領域Ｂの全域にわたって動作しないという不都合 （２）マスタ１の先端１１が動作領域Ａの内部にあるに
も係わらず、スレーブ２の先端２１が動作領域Ｂの限界
に達したため、マスタ１を動作させてもスレーブ２が動
作しないという不都合 （３）各種理由によりスレーブ２の先端２１に動作禁止
領域ＢＢ（なお、動作領域Ｂ＋動作禁止領域ＢＢ＝スレ
ーブ可動領域とする、以下同じ）を設定しても、この領
域ＢＢにマスタ１の先端１１の動作領域Ａが重なると
き、マスタ１を動作させると、スレーブ２の先端２１が
動作禁止領域ＢＢにあるにも係わらず、スレーブ２が動
作するという不都合
【０００５】つまり、マスタ１とスレーブ２との共通動
作領域が狭くなり、このため作業能力が低下し、操作性
が悪化し、また危険が増加するなどの不都合が生ずる。
作領域が狭くなり、このため作業能力が低下し、操作性
が悪化し、また危険が増加するなどの不都合が生ずる。
【０００６】勿論、マスタ１の自由度β１、β２の動作
範囲とスレーブ２の自由度θ１、θ２の動作範囲を一対
一対応させることにより、動作領域Ａ全体と動作領域Ｂ
全体とを一対一対応させ、上記共通動作領域を最大化さ
せることはできる。ところがこの場合、マスタ１とスレ
ーブ２の自由度の対応関係は、具体的には、せいぜい線
形対応させているのが実情であり、これと言った意味付
けのある対応関係を施していないのが実情である（特開
平２−１４５２７２等）。
範囲とスレーブ２の自由度θ１、θ２の動作範囲を一対
一対応させることにより、動作領域Ａ全体と動作領域Ｂ
全体とを一対一対応させ、上記共通動作領域を最大化さ
せることはできる。ところがこの場合、マスタ１とスレ
ーブ２の自由度の対応関係は、具体的には、せいぜい線
形対応させているのが実情であり、これと言った意味付
けのある対応関係を施していないのが実情である（特開
平２−１４５２７２等）。
【０００７】ここで、線形対応させた場合の不都合を具
体的に述べる。例えば図８のマスタ・スレーブマニピュ
レータにおける線形対応は、図９（ａ）、（ｂ）に示す
ように、マスタ１の第１軸の回転動作量β１に対してス
レーブ２の第１軸の回転動作量θ１を線形対応させ、か
つマスタ１の第２軸の回転動作量β２に対してスレーブ
２の第２軸の回転動作量θ２を線形対応させている。と
ころがこのような単純な対応では、図１０（ａ）、
（ｂ）に示すように、マスタ先端１１を円弧Ｍ１、Ｍ２
に沿って動かしたときに、スレーブ先端２１は円弧Ｓ
１、Ｓ２に沿って動くことになり、マスタ１の先端１１
の動作方向と異なるようになる。すなわち、スレーブ２
の動作領域Ｂの全域において、オペレータに操作上の違
和感を与えるようになる。
体的に述べる。例えば図８のマスタ・スレーブマニピュ
レータにおける線形対応は、図９（ａ）、（ｂ）に示す
ように、マスタ１の第１軸の回転動作量β１に対してス
レーブ２の第１軸の回転動作量θ１を線形対応させ、か
つマスタ１の第２軸の回転動作量β２に対してスレーブ
２の第２軸の回転動作量θ２を線形対応させている。と
ころがこのような単純な対応では、図１０（ａ）、
（ｂ）に示すように、マスタ先端１１を円弧Ｍ１、Ｍ２
に沿って動かしたときに、スレーブ先端２１は円弧Ｓ
１、Ｓ２に沿って動くことになり、マスタ１の先端１１
の動作方向と異なるようになる。すなわち、スレーブ２
の動作領域Ｂの全域において、オペレータに操作上の違
和感を与えるようになる。
【０００８】本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、マ
スタとスレーブとの先端の動作領域が非相似であるマス
タ・スレーブマニピュレータにおいて、マスタとスレー
ブとの動作領域全体を一対一対応させて共通動作領域を
最大化させるとともに、この状態においてもオペレータ
に操作上の違和感を与えないマスタ・スレーブマニピュ
レータ及びそのスレーブ制御方法を提供することを目的
とする。
スタとスレーブとの先端の動作領域が非相似であるマス
タ・スレーブマニピュレータにおいて、マスタとスレー
ブとの動作領域全体を一対一対応させて共通動作領域を
最大化させるとともに、この状態においてもオペレータ
に操作上の違和感を与えないマスタ・スレーブマニピュ
レータ及びそのスレーブ制御方法を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１を参照し説明する。
上記目的を達成するため、第１発明なるマスタ・スレー
ブマニピュレータのスレーブ制御方法は、マスタとスレ
ーブとの先端の動作領域が非相似であるマスタ・スレー
ブマニピュレータのスレーブ制御方法において、予め、 （１）一方の動作領域の限界面上に複数代表点を設定
し、 （２）他方の動作領域の限界面上に前記（１）の複数代
表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、 （３）前記一方の動作領域の内部に複数代表点を設定
し、 （４）前記他方の動作領域の内部に前記（３）の複数代
表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、 （５）前記（１）及び（３）の複数代表点のそれぞれに
一方のマニピュレータ先端が位置した際のマニピュレー
タ各自由度の動作量をそれぞれ求めるとともに、前記
（２）及び（４）の複数目標点のそれぞれに他方のマニ
ピュレータ先端が位置した際のマニピュレータ各自由度
の動作量をそれぞれ求め、 （６）前記（５）の一方の動作量の組と、他方の動作量
の組とに基づいて、一方の動作領域全体と他方の動作領
域全体とが一対一対応するそれぞれの動作量の対応関係
を求め、マスタを動作させてスレーブを動作させると
き、マスタ動作時のマスタの動作量を前記対応関係に基
づきスレーブの動作量に変換し、このスレーブの動作量
に基づきスレーブを動作させることを特徴としている。
上記目的を達成するため、第１発明なるマスタ・スレー
ブマニピュレータのスレーブ制御方法は、マスタとスレ
ーブとの先端の動作領域が非相似であるマスタ・スレー
ブマニピュレータのスレーブ制御方法において、予め、 （１）一方の動作領域の限界面上に複数代表点を設定
し、 （２）他方の動作領域の限界面上に前記（１）の複数代
表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、 （３）前記一方の動作領域の内部に複数代表点を設定
し、 （４）前記他方の動作領域の内部に前記（３）の複数代
表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、 （５）前記（１）及び（３）の複数代表点のそれぞれに
一方のマニピュレータ先端が位置した際のマニピュレー
タ各自由度の動作量をそれぞれ求めるとともに、前記
（２）及び（４）の複数目標点のそれぞれに他方のマニ
ピュレータ先端が位置した際のマニピュレータ各自由度
の動作量をそれぞれ求め、 （６）前記（５）の一方の動作量の組と、他方の動作量
の組とに基づいて、一方の動作領域全体と他方の動作領
域全体とが一対一対応するそれぞれの動作量の対応関係
を求め、マスタを動作させてスレーブを動作させると
き、マスタ動作時のマスタの動作量を前記対応関係に基
づきスレーブの動作量に変換し、このスレーブの動作量
に基づきスレーブを動作させることを特徴としている。
【００１０】また第２発明なるマスタ・スレーブマニピ
ュレータのスレーブ制御方法は、第１発明において、複
数目標点の分布を不均等設定したことを特徴としてい
る。
ュレータのスレーブ制御方法は、第１発明において、複
数目標点の分布を不均等設定したことを特徴としてい
る。
【００１１】また第３発明なるマスタ・スレーブマニピ
ュレータのスレーブ制御方法は、第２発明において、不
均等設定した複数目標点を複数組設けると共に、各組ご
とに一方の動作領域全体と他方の動作領域全体とが一対
一対応するそれぞれの動作量の対応関係をそれぞれ求
め、マスタを動作させてスレーブを動作させるとき、予
めこれら複数対応関係の中から使用すべき対応関係を選
出することを特徴としている。
ュレータのスレーブ制御方法は、第２発明において、不
均等設定した複数目標点を複数組設けると共に、各組ご
とに一方の動作領域全体と他方の動作領域全体とが一対
一対応するそれぞれの動作量の対応関係をそれぞれ求
め、マスタを動作させてスレーブを動作させるとき、予
めこれら複数対応関係の中から使用すべき対応関係を選
出することを特徴としている。
【００１２】そして、第４発明なるマスタ・スレーブマ
ニピュレータは、図１に例示するようにマスタ１の動作
量βに基づくマスタ１の先端１１の動作領域Ａと、スレ
ーブ２の動作量θに基づくスレーブ２の先端２１の動作
領域Ｂとが非相似であるマスタ・スレーブマニピュレー
タにおいて、 （１）制御手段３と、 （２）動作量βを検出し、この動作量βを制御手段３に
入力するマスタ動作量検出手段４と、 （３）制御手段３から動作量θを入力し、この動作量θ
に基づきスレーブ２を動作させるスレーブ動作手段５と
を備え、制御手段３は、予め、一方の動作領域の限界面
上に設定した複数代表点と、前記複数代表点ごとに対応
すべく他方の動作領域の限界面上に設定した複数目標点
とを一致させるとともに、一方の動作領域の内部に予め
設定した複数代表点と、前記複数代表点ごとに対応すべ
く他方の動作領域の内部に予め設定した複数目標点とを
一致させ、かつ一方の動作領域全体と他方の動作領域全
体とを一対一対応させてなる一方の各自由度動作量と他
方の各自由度動作量との対応関係を記憶し、マスタ１の
動作時、マスタ動作量検出手段４から入力した動作量β
を前記対応関係に基づき動作量θに変換し、この動作量
θをスレーブ動作手段５に入力する制御手段であること
を特徴としている。
ニピュレータは、図１に例示するようにマスタ１の動作
量βに基づくマスタ１の先端１１の動作領域Ａと、スレ
ーブ２の動作量θに基づくスレーブ２の先端２１の動作
領域Ｂとが非相似であるマスタ・スレーブマニピュレー
タにおいて、 （１）制御手段３と、 （２）動作量βを検出し、この動作量βを制御手段３に
入力するマスタ動作量検出手段４と、 （３）制御手段３から動作量θを入力し、この動作量θ
に基づきスレーブ２を動作させるスレーブ動作手段５と
を備え、制御手段３は、予め、一方の動作領域の限界面
上に設定した複数代表点と、前記複数代表点ごとに対応
すべく他方の動作領域の限界面上に設定した複数目標点
とを一致させるとともに、一方の動作領域の内部に予め
設定した複数代表点と、前記複数代表点ごとに対応すべ
く他方の動作領域の内部に予め設定した複数目標点とを
一致させ、かつ一方の動作領域全体と他方の動作領域全
体とを一対一対応させてなる一方の各自由度動作量と他
方の各自由度動作量との対応関係を記憶し、マスタ１の
動作時、マスタ動作量検出手段４から入力した動作量β
を前記対応関係に基づき動作量θに変換し、この動作量
θをスレーブ動作手段５に入力する制御手段であること
を特徴としている。
【００１３】また第５発明なるマスタ・スレーブマニピ
ュレータは、第４発明において、制御手段３が予め記憶
する対応関係は、分布を不均等設定してなる複数目標点
に基づく対応関係であることを特徴としている。
ュレータは、第４発明において、制御手段３が予め記憶
する対応関係は、分布を不均等設定してなる複数目標点
に基づく対応関係であることを特徴としている。
【００１４】また第６発明なるマスタ・スレーブマニピ
ュレータは、第５発明において、制御手段３は、複数目
標点の分布の不均等設定の程度が異なる複数対応関係を
記憶し、別途備えた選出指令発信手段６からの指令に基
づき、前記複数対応関係の中から所望の対応関係を選出
可能とされた制御手段であることを特徴としている。
ュレータは、第５発明において、制御手段３は、複数目
標点の分布の不均等設定の程度が異なる複数対応関係を
記憶し、別途備えた選出指令発信手段６からの指令に基
づき、前記複数対応関係の中から所望の対応関係を選出
可能とされた制御手段であることを特徴としている。
【００１５】
【作用】第１発明によれば、先ず、（１）及び（２）に
よって両動作領域Ａ、Ｂの限界面上の互いの複数代表点
と複数目標点とを対応させているため、動作領域Ｂの全
域が動作領域Ａの全域に一対一対応する動作領域とな
り、無駄な領域が無くなる。次に、（３）及び（４）に
よって動作領域内部における互いの複数代表点と複数目
標点とを対応させたため、スレーブ２の動作方向がマス
タ１の動作方向に追従一致するように対応関係を定める
ことが可能となる。
よって両動作領域Ａ、Ｂの限界面上の互いの複数代表点
と複数目標点とを対応させているため、動作領域Ｂの全
域が動作領域Ａの全域に一対一対応する動作領域とな
り、無駄な領域が無くなる。次に、（３）及び（４）に
よって動作領域内部における互いの複数代表点と複数目
標点とを対応させたため、スレーブ２の動作方向がマス
タ１の動作方向に追従一致するように対応関係を定める
ことが可能となる。
【００１６】ところで、第１発明によれば、詳細は次に
述べるように、動作領域Ｂ（すなわち、共通動作領域、
以下同じ）の内部に、例えば微速で高精度な動作を実現
したい、又はマスタ１の先端１１の移動速度に対するス
レーブ２の先端２１の移動速度を先端位置に応じて変化
させたいなどの意味付けを付した領域や動作方向を設定
することができる。
述べるように、動作領域Ｂ（すなわち、共通動作領域、
以下同じ）の内部に、例えば微速で高精度な動作を実現
したい、又はマスタ１の先端１１の移動速度に対するス
レーブ２の先端２１の移動速度を先端位置に応じて変化
させたいなどの意味付けを付した領域や動作方向を設定
することができる。
【００１７】すなわち、第１発明によれば、たとえば各
目標点の分布を均等設定することにより、動作領域Ｂの
大部分の領域において、上述の「スレーブ２の動作方向
がマスタ１の動作方向に追従一致するようになる」性質
をほぼ一様に得ることができる。これに対し、故意にあ
る領域やある動作方向における各目標点の分布を、他の
領域や他の動作方向における各目標点の分布に比較し、
不均等設定すると、これらある領域やある動作方向が上
記各種の意味付けが付された領域や動作方向となり得
る。
目標点の分布を均等設定することにより、動作領域Ｂの
大部分の領域において、上述の「スレーブ２の動作方向
がマスタ１の動作方向に追従一致するようになる」性質
をほぼ一様に得ることができる。これに対し、故意にあ
る領域やある動作方向における各目標点の分布を、他の
領域や他の動作方向における各目標点の分布に比較し、
不均等設定すると、これらある領域やある動作方向が上
記各種の意味付けが付された領域や動作方向となり得
る。
【００１８】すなわち、第２発明は、第１発明における
上記意味付けを付した領域の確保方法のみを抽出した構
成となっている。
上記意味付けを付した領域の確保方法のみを抽出した構
成となっている。
【００１９】そして、このような不均等設定に基づく対
応関係を複数備えて選出可能とした構成が第３発明であ
る。
応関係を複数備えて選出可能とした構成が第３発明であ
る。
【００２０】ところで第１発明に記載の番号（１）〜
（６）は、分かり易くするための番号であって、一瞥し
て分かるように、手順を限定したものではない。手順と
しては、上記記載の番号順でもよいが、（３）、
（４）、（１）、（２）、（５）、（６）の順でも、
（１）、（３）、（２）、（４）、（５）、（６）の順
でも、（１）、（３）、（４）、（２）、（５）、
（６）の順でも、（３）、（１）、（２）、（４）、
（５）、（６）の順でも、（３）、（１）、（４）、
（２）、（５）、（６）の順でもよい。また次に説明す
る図６のフローチャートの順のようにしてもよい。
（６）は、分かり易くするための番号であって、一瞥し
て分かるように、手順を限定したものではない。手順と
しては、上記記載の番号順でもよいが、（３）、
（４）、（１）、（２）、（５）、（６）の順でも、
（１）、（３）、（２）、（４）、（５）、（６）の順
でも、（１）、（３）、（４）、（２）、（５）、
（６）の順でも、（３）、（１）、（２）、（４）、
（５）、（６）の順でも、（３）、（１）、（４）、
（２）、（５）、（６）の順でもよい。また次に説明す
る図６のフローチャートの順のようにしてもよい。
【００２１】すなわち、図６の手順は、同図の番号
（１）〜（９）、（１１）、（２１）を参照して説明す
れば、一方のマニピュレータの動作領域の限界面上及び
内部にそれぞれ複数代表点を設定し（１）、各複数代表
点に一方のマニピュレータの先端が位置した際の該一方
のマニピュレータの各自由度の動作量を求める（２）。
次に、他方のマニピュレータの動作領域の限界面上及び
内部に、前記複数代表点ごとに対応すべき複数目標点を
設定し（３）、各複数目標点に他方のマニピュレータの
先端が位置した際の他方のマニピュレータの各自由度の
動作量を求める（４）。そして、一方のマニピュレータ
の各自由度の動作量の組と、他方のマニピュレータの各
自由度の動作量の組とに基づいて、一方の動作領域全体
と他方の動作領域全体とが一対一対応するそれぞれの動
作量の対応関係を求める（５）。そこで、マスタマニピ
ュレータを動作させたとき（６）、先ず、マスタマニピ
ュレータの各自由度の動作量を検出し（７）、検出した
各値を、前記対応関係に基づき、スレーブマニピュレー
タの各自由度の動作量に変換し（８）、変換した各値に
基づきスレーブマニピュレータの各自由度を動作させる
（９）。なお、第３発明は、図６では、対応関係を複数
設定した場合（１１）、使用に際しては、先ず、対応関
係を予め選出し（２１）、その後、（６）〜（９）をこ
の順で実施している。
（１）〜（９）、（１１）、（２１）を参照して説明す
れば、一方のマニピュレータの動作領域の限界面上及び
内部にそれぞれ複数代表点を設定し（１）、各複数代表
点に一方のマニピュレータの先端が位置した際の該一方
のマニピュレータの各自由度の動作量を求める（２）。
次に、他方のマニピュレータの動作領域の限界面上及び
内部に、前記複数代表点ごとに対応すべき複数目標点を
設定し（３）、各複数目標点に他方のマニピュレータの
先端が位置した際の他方のマニピュレータの各自由度の
動作量を求める（４）。そして、一方のマニピュレータ
の各自由度の動作量の組と、他方のマニピュレータの各
自由度の動作量の組とに基づいて、一方の動作領域全体
と他方の動作領域全体とが一対一対応するそれぞれの動
作量の対応関係を求める（５）。そこで、マスタマニピ
ュレータを動作させたとき（６）、先ず、マスタマニピ
ュレータの各自由度の動作量を検出し（７）、検出した
各値を、前記対応関係に基づき、スレーブマニピュレー
タの各自由度の動作量に変換し（８）、変換した各値に
基づきスレーブマニピュレータの各自由度を動作させる
（９）。なお、第３発明は、図６では、対応関係を複数
設定した場合（１１）、使用に際しては、先ず、対応関
係を予め選出し（２１）、その後、（６）〜（９）をこ
の順で実施している。
【００２２】第４発明は、第１発明の装置としての具現
化例である。第５発明は、第２発明の装置としての具現
化例である。また第６発明は、第３発明の装置としての
具現化例である。
化例である。第５発明は、第２発明の装置としての具現
化例である。また第６発明は、第３発明の装置としての
具現化例である。
【００２３】なお、上記発明における「限界面上」の
「面」は、マスタ・スレーブマニピュレータが二次元動
作のものならば「線」と読み替えるものとする。すなわ
ち、「限界面」には三次元動作のマスタ・スレーブマニ
ピュレータの動作領域外周面の他、二次元動作のマスタ
・スレーブマニピュレータの動作領域外周線も含まれ
る。
「面」は、マスタ・スレーブマニピュレータが二次元動
作のものならば「線」と読み替えるものとする。すなわ
ち、「限界面」には三次元動作のマスタ・スレーブマニ
ピュレータの動作領域外周面の他、二次元動作のマスタ
・スレーブマニピュレータの動作領域外周線も含まれ
る。
【００２４】
【実施例】以下図１〜図５及び図７を参照し実施例を説
明する。実施例は、図７に示す自走式マニピュレータに
適用され、また試験されている。この自走式マニピュレ
ータは、同図７に示すように、下部走行体１０に上部旋
回体２０を旋回自在に備え、上部旋回体２０にマスタ１
とスレーブ２とを備えている。
明する。実施例は、図７に示す自走式マニピュレータに
適用され、また試験されている。この自走式マニピュレ
ータは、同図７に示すように、下部走行体１０に上部旋
回体２０を旋回自在に備え、上部旋回体２０にマスタ１
とスレーブ２とを備えている。
【００２５】マスタ１とスレーブ２は、共に２つの４節
リンクを連結したものである。そこでオペレータがマス
タ１の先端１１を前後・上下方向に動作させたとき、例
えばマイコンなどでなる制御手段３でのバイラテラル制
御やユニラテラル制御を介し、スレーブ２の先端２１を
前後・上下方向に追従動作させる構成となっている。詳
しくは図１に示す通りである。
リンクを連結したものである。そこでオペレータがマス
タ１の先端１１を前後・上下方向に動作させたとき、例
えばマイコンなどでなる制御手段３でのバイラテラル制
御やユニラテラル制御を介し、スレーブ２の先端２１を
前後・上下方向に追従動作させる構成となっている。詳
しくは図１に示す通りである。
【００２６】図１は、マスタ１とスレーブ２とのリンク
機構を模式化し、マスタ１のマスタ動作量検出手段４
（４１、４２）と、スレーブ動作手段５（５１、５２）
と、選出指令発信手段６とを制御手段３に接続した図で
ある。
機構を模式化し、マスタ１のマスタ動作量検出手段４
（４１、４２）と、スレーブ動作手段５（５１、５２）
と、選出指令発信手段６とを制御手段３に接続した図で
ある。
【００２７】マスタ１とスレーブ２の実際諸元を次に示
す。マスタ１の第１腕の長さは２１３ｍｍであり、その
回転β１の範囲は水平左向きを０度として±３０度であ
る。またマスタ１の第２腕の長さは４４３ｍｍであり、
その回転β２の範囲は鉛直上向きを０度として−５度〜
＋２５度である。他方スレーブ２の第１腕の長さは１１
６５ｍｍであり、その回転θ１の範囲は鉛直上向きを０
度として−２６度〜＋６１度である。またスレーブ２の
第２腕の長さは１４７５ｍｍであり、その回転θ２の範
囲は水平左向きを０度として−４４．５度〜＋７１度で
ある。
す。マスタ１の第１腕の長さは２１３ｍｍであり、その
回転β１の範囲は水平左向きを０度として±３０度であ
る。またマスタ１の第２腕の長さは４４３ｍｍであり、
その回転β２の範囲は鉛直上向きを０度として−５度〜
＋２５度である。他方スレーブ２の第１腕の長さは１１
６５ｍｍであり、その回転θ１の範囲は鉛直上向きを０
度として−２６度〜＋６１度である。またスレーブ２の
第２腕の長さは１４７５ｍｍであり、その回転θ２の範
囲は水平左向きを０度として−４４．５度〜＋７１度で
ある。
【００２８】このように上記自走式マニピュレータは、
マスタ１とスレーブ２との諸元が異なり、同図に示すよ
うに、マスタ１の先端１１の動作領域Ａと、スレーブ２
の先端２１の動作領域Ｂとが非相似となっている。
マスタ１とスレーブ２との諸元が異なり、同図に示すよ
うに、マスタ１の先端１１の動作領域Ａと、スレーブ２
の先端２１の動作領域Ｂとが非相似となっている。
【００２９】そこで、動作領域Ａ、Ｂ全体を一対一対応
させるため、かつ動作領域Ａ、Ｂ内部のマスタ１とスレ
ーブ２の追従動作におけるオペレータの操作上の違和感
を解消するため、次の手順で、マスタ１とスレーブ２と
の動作量β、θの対応関係を求めた。
させるため、かつ動作領域Ａ、Ｂ内部のマスタ１とスレ
ーブ２の追従動作におけるオペレータの操作上の違和感
を解消するため、次の手順で、マスタ１とスレーブ２と
の動作量β、θの対応関係を求めた。
【００３０】図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。 （イ）動作領域Ａの限界線となる閉曲線Ａ１上に、マス
タ１の２自由度によって生ずる節点と、各辺の等分割点
とをマスタ１の複数代表点として設定する。 （ロ）次に、動作領域Ｂの限界線となる閉曲線Ｂ１上
に、前記（イ）で設定した各代表点ごとに対応すべき目
標点をほぼ均等に定め、これらをスレーブ２の複数目標
点として設定する。 （ハ）動作領域Ａの内部に直交格子Ａ２を設定し、幾つ
かの交点をマスタ１の複数代表点として設定する。 （ニ）動作領域Ｂの内部にも直交格子Ｂ２を設定し、前
記（ハ）で設定した各代表点ごとに対応すべき目標交点
をほぼ均等に定め、これらをスレーブ２の複数目標点と
して設定する。 （ホ）前記（イ）及び（ハ）で定めた複数代表点のそれ
ぞれにマスタ１の先端が位置した際のマスタ１の動作量
β１、β２をそれぞれ求める。同様に、前記（ロ）及び
（ニ）で定めた複数目標点のそれぞれにスレーブ２の先
端が位置した際のスレーブ２の動作量θ１、θ２をそれ
ぞれ求める。 （ヘ）前記マスタ１の動作量β１、β２の組と、スレー
ブ２の動作量θ１、θ２の組とに基づいて、マスタ１の
動作領域Ａ全体とスレーブ２の動作領域Ｂ全体とが一対
一対応するそれぞれの動作量の対応関係を求める。
タ１の２自由度によって生ずる節点と、各辺の等分割点
とをマスタ１の複数代表点として設定する。 （ロ）次に、動作領域Ｂの限界線となる閉曲線Ｂ１上
に、前記（イ）で設定した各代表点ごとに対応すべき目
標点をほぼ均等に定め、これらをスレーブ２の複数目標
点として設定する。 （ハ）動作領域Ａの内部に直交格子Ａ２を設定し、幾つ
かの交点をマスタ１の複数代表点として設定する。 （ニ）動作領域Ｂの内部にも直交格子Ｂ２を設定し、前
記（ハ）で設定した各代表点ごとに対応すべき目標交点
をほぼ均等に定め、これらをスレーブ２の複数目標点と
して設定する。 （ホ）前記（イ）及び（ハ）で定めた複数代表点のそれ
ぞれにマスタ１の先端が位置した際のマスタ１の動作量
β１、β２をそれぞれ求める。同様に、前記（ロ）及び
（ニ）で定めた複数目標点のそれぞれにスレーブ２の先
端が位置した際のスレーブ２の動作量θ１、θ２をそれ
ぞれ求める。 （ヘ）前記マスタ１の動作量β１、β２の組と、スレー
ブ２の動作量θ１、θ２の組とに基づいて、マスタ１の
動作領域Ａ全体とスレーブ２の動作領域Ｂ全体とが一対
一対応するそれぞれの動作量の対応関係を求める。
【００３１】なお、求めた対応関係に対し、前記複数代
表点以外の任意な位置にマスタ１の先端が位置した際の
マスタ１の動作量β１、β２を代入し、それらの各値θ
１、θ２に相当するスレーブ２の先端２１の軌跡Ｂ３
が、直交格子Ｂ２に比較して不自然に曲がらないことを
確認する必要がある。このとき仮に、スレーブ２の軌跡
Ｂ３が不自然に曲がるときは、各代表点や各目標点の位
置、数、設定分布などを各種変更し、上記（イ）〜
（ヘ）を繰り返すことにより、新たな対応関係を求める
のがよい。
表点以外の任意な位置にマスタ１の先端が位置した際の
マスタ１の動作量β１、β２を代入し、それらの各値θ
１、θ２に相当するスレーブ２の先端２１の軌跡Ｂ３
が、直交格子Ｂ２に比較して不自然に曲がらないことを
確認する必要がある。このとき仮に、スレーブ２の軌跡
Ｂ３が不自然に曲がるときは、各代表点や各目標点の位
置、数、設定分布などを各種変更し、上記（イ）〜
（ヘ）を繰り返すことにより、新たな対応関係を求める
のがよい。
【００３２】本自走式マニピュレータ（マスタ１とスレ
ーブ２との上記諸元）における上記対応関係の具体的例
を述べる。すなわち、上記（イ）及び（ロ）の複数代表
点及び目標点を２２点ずつ設定し、また上記（ハ）及び
（ニ）の複数代表点及び目標点を２３点ずつ設定し、４
次多項式を用い、各動作量β１、β２から動作量θ１、
θ２への対応関係を求めたところ、次の数式１及び数式
２を得た。数式１は、動作量β１、β２と動作量θ１の
全範囲において、各動作量β１、β２に対応する動作量
θ１への変換を可能とする１５項式でなる多項式であ
り、数式２は、動作量β１、β２と動作量θ２の全範囲
において、各動作量β１、β２に対応する動作量θ２へ
の変換を可能とする１５項式でなる多項式である。
ーブ２との上記諸元）における上記対応関係の具体的例
を述べる。すなわち、上記（イ）及び（ロ）の複数代表
点及び目標点を２２点ずつ設定し、また上記（ハ）及び
（ニ）の複数代表点及び目標点を２３点ずつ設定し、４
次多項式を用い、各動作量β１、β２から動作量θ１、
θ２への対応関係を求めたところ、次の数式１及び数式
２を得た。数式１は、動作量β１、β２と動作量θ１の
全範囲において、各動作量β１、β２に対応する動作量
θ１への変換を可能とする１５項式でなる多項式であ
り、数式２は、動作量β１、β２と動作量θ２の全範囲
において、各動作量β１、β２に対応する動作量θ２へ
の変換を可能とする１５項式でなる多項式である。
【００３３】
【数１】
【００３４】
【数２】
【００３５】なお、数式１、数式２における「ｅ−実
数」は、「１０についての負の次数（ｅは１０を示
す）」を示す。例えば、数式１の第２項「−３．６４０
８８ｅ−１」は「−３．６４０８８×１０-1」である。
また数式１、数式２における「μ」と「ν」はマスタ１
の先端１１の左右位置及び上下位置（単位ｍｍ）に対応
した座標値であり、「μ」の値は次の数式３で示され、
「ν」の値は次の数式４で示される。
数」は、「１０についての負の次数（ｅは１０を示
す）」を示す。例えば、数式１の第２項「−３．６４０
８８ｅ−１」は「−３．６４０８８×１０-1」である。
また数式１、数式２における「μ」と「ν」はマスタ１
の先端１１の左右位置及び上下位置（単位ｍｍ）に対応
した座標値であり、「μ」の値は次の数式３で示され、
「ν」の値は次の数式４で示される。
【００３６】
【数３】
【００３７】
【数４】
【００３８】すなわち、図１を参照して説明すれば、制
御手段３は、予め上記対応関係（数式１〜数式４）を記
憶している。そこで、オペレータがマスタ１を動作させ
ると、制御手段３はマスタ動作量検出手段４（第１関節
に設けた回転エンコーダ４１、第２関節に設けた回転エ
ンコーダ４２）から動作量β１、β２を入力し、上記数
式１〜数式４により動作量θ１、θ２をリアルタイムに
算出し、これらをスレーブ動作手段５（第１関節に設け
た回転モータ５１、第２関節に設けた回転モータ５２）
に出力する。スレーブ動作手段５は動作量θ１、θ２に
基づきスレーブ２を動作させる。
御手段３は、予め上記対応関係（数式１〜数式４）を記
憶している。そこで、オペレータがマスタ１を動作させ
ると、制御手段３はマスタ動作量検出手段４（第１関節
に設けた回転エンコーダ４１、第２関節に設けた回転エ
ンコーダ４２）から動作量β１、β２を入力し、上記数
式１〜数式４により動作量θ１、θ２をリアルタイムに
算出し、これらをスレーブ動作手段５（第１関節に設け
た回転モータ５１、第２関節に設けた回転モータ５２）
に出力する。スレーブ動作手段５は動作量θ１、θ２に
基づきスレーブ２を動作させる。
【００３９】上記実施例の効果を図３を参照して説明す
る。図３（ａ）は、説明を分かり易くするため、マスタ
１の先端１１を図示上下左右方向へ動作させたときの動
作軌跡Ａ３を示し、図３（ｂ）は、前記マスタ１の動作
軌跡Ａ３に追従動作したスレーブ２の先端２１の動作軌
跡Ｂ３を示す。
る。図３（ａ）は、説明を分かり易くするため、マスタ
１の先端１１を図示上下左右方向へ動作させたときの動
作軌跡Ａ３を示し、図３（ｂ）は、前記マスタ１の動作
軌跡Ａ３に追従動作したスレーブ２の先端２１の動作軌
跡Ｂ３を示す。
【００４０】図３（ｂ）から分かるように、動作軌跡Ｂ
３が動作領域Ｂの全域にほぼ一様に行き渡っていること
が分かる。また、動作領域Ｂの限界線Ｂ１付近を除く大
部分の領域において、マスタ１の先端１１と、スレーブ
２の先端２１との運動方向と位置がほぼ一致しているこ
とが分かる。すなわち、動作領域Ｂの大部分の領域にお
いて、マスタ１の先端１１を図示上下左右に直線動作さ
せると、スレーブ２の先端２１も図示上下左右にほぼ直
線に近い動作をする。勿論、マスタ１の先端１１を斜め
に直線動作させると、スレーブ２の先端２１も同方向
（斜め）へほぼ直線に近い動作をする。すなわち、オペ
レータは、スレーブ２の動作領域Ｂの大部分の領域にお
いて、操作上の違和感を覚えなくなる。なお、動作領域
Ｂの限界線Ｂ１付近においては、上記大部分の領域と異
なり、マスタ１とスレーブ２との運動方向と位置とは一
致しなくなる。すなわち、動作領域Ａの限界線Ａ１付近
で、マスタ１の先端１１を直線動作させると、スレーブ
２の先端２１は動作領域Ｂの限界線Ｂ１に沿って円弧に
近い動作をする。
３が動作領域Ｂの全域にほぼ一様に行き渡っていること
が分かる。また、動作領域Ｂの限界線Ｂ１付近を除く大
部分の領域において、マスタ１の先端１１と、スレーブ
２の先端２１との運動方向と位置がほぼ一致しているこ
とが分かる。すなわち、動作領域Ｂの大部分の領域にお
いて、マスタ１の先端１１を図示上下左右に直線動作さ
せると、スレーブ２の先端２１も図示上下左右にほぼ直
線に近い動作をする。勿論、マスタ１の先端１１を斜め
に直線動作させると、スレーブ２の先端２１も同方向
（斜め）へほぼ直線に近い動作をする。すなわち、オペ
レータは、スレーブ２の動作領域Ｂの大部分の領域にお
いて、操作上の違和感を覚えなくなる。なお、動作領域
Ｂの限界線Ｂ１付近においては、上記大部分の領域と異
なり、マスタ１とスレーブ２との運動方向と位置とは一
致しなくなる。すなわち、動作領域Ａの限界線Ａ１付近
で、マスタ１の先端１１を直線動作させると、スレーブ
２の先端２１は動作領域Ｂの限界線Ｂ１に沿って円弧に
近い動作をする。
【００４１】以下、他の実施例を説明する。 （１）上記実施例の対応関係は、回転２自由度をもつマ
ニピュレータについて求めたものであるが、直動軸を含
むものであってもよく、また３自由度でもそれ以上でも
よい。また３次元動作のものでも適用できる。３次元動
作のマスタ・スレーブマニピュレータであれば、例え
ば、先ず、第３次元軸上に複数代表点を予め設定する。
次に、各代表点ごとの２次元の動作面を求める。次に、
各動作面において、上記（イ）〜（ヘ）に基づき各対応
関係を求める。そして、これら各対応関係が第３次元軸
に応じて連続的に切り変わるようにして、３次元動作に
おける一通りの対応関係を求めればよい。
ニピュレータについて求めたものであるが、直動軸を含
むものであってもよく、また３自由度でもそれ以上でも
よい。また３次元動作のものでも適用できる。３次元動
作のマスタ・スレーブマニピュレータであれば、例え
ば、先ず、第３次元軸上に複数代表点を予め設定する。
次に、各代表点ごとの２次元の動作面を求める。次に、
各動作面において、上記（イ）〜（ヘ）に基づき各対応
関係を求める。そして、これら各対応関係が第３次元軸
に応じて連続的に切り変わるようにして、３次元動作に
おける一通りの対応関係を求めればよい。
【００４２】（２）制御手段３は、上記実施例のよう
に、対応関係を数式（数式１〜数式４）で記憶するので
はなく、動作量β１、β２と、これらに対応する動作量
θ１、θ２を直接記憶してもよい。この場合、動作量θ
１、θ２は、動作量β１、β２を上記対応関係（数式１
〜数式４）に代入し、予め求めた値であることは言うま
でもない。すなわち、図１において、オペレータがマス
タ１を動作させたとき、マスタ動作量検出手段４が動作
量β１、β２を検出する。制御手段３は、この動作量β
１、β２を入力し、これらに対応する動作量θ１、θ２
を抽出し、この動作量θ１、θ２をスレーブ動作手段５
（５１、５２）へ出力する。このようにすると、演算時
間を短縮できる。
に、対応関係を数式（数式１〜数式４）で記憶するので
はなく、動作量β１、β２と、これらに対応する動作量
θ１、θ２を直接記憶してもよい。この場合、動作量θ
１、θ２は、動作量β１、β２を上記対応関係（数式１
〜数式４）に代入し、予め求めた値であることは言うま
でもない。すなわち、図１において、オペレータがマス
タ１を動作させたとき、マスタ動作量検出手段４が動作
量β１、β２を検出する。制御手段３は、この動作量β
１、β２を入力し、これらに対応する動作量θ１、θ２
を抽出し、この動作量θ１、θ２をスレーブ動作手段５
（５１、５２）へ出力する。このようにすると、演算時
間を短縮できる。
【００４３】（３）上記実施例で（ハ）及び（ニ）での
複数代表点及び複数目標点は、直交格子の交点に設定し
たが、交点以外の点を代表点および目標点に選んでもよ
く、得られる結果も上記実施例と同じである。
複数代表点及び複数目標点は、直交格子の交点に設定し
たが、交点以外の点を代表点および目標点に選んでもよ
く、得られる結果も上記実施例と同じである。
【００４４】（４）ところで上記実施例は、図３（ｂ）
に示した通り、スレーブ２の先端２１の動作方向と位置
とが、動作領域Ｂの大部分の領域において、マスタ１の
先端１１の動作方向と位置とにほぼ一致しているが、厳
密には、同図３（ｂ）に示すように、動作領域Ｂの上下
方向の動作範囲が左右方向の動作範囲よりも広いため、
斜め動作の際には方向や移動量はマスタ１と一致しなく
なる。また、上記実施例では、上述したように、動作領
域Ｂの限界線Ｂ１付近では、マスタ１とスレーブ２との
動作方向と位置とが一致しなくなる。
に示した通り、スレーブ２の先端２１の動作方向と位置
とが、動作領域Ｂの大部分の領域において、マスタ１の
先端１１の動作方向と位置とにほぼ一致しているが、厳
密には、同図３（ｂ）に示すように、動作領域Ｂの上下
方向の動作範囲が左右方向の動作範囲よりも広いため、
斜め動作の際には方向や移動量はマスタ１と一致しなく
なる。また、上記実施例では、上述したように、動作領
域Ｂの限界線Ｂ１付近では、マスタ１とスレーブ２との
動作方向と位置とが一致しなくなる。
【００４５】これらは、両動作領域Ａ、Ｂが非相似であ
るから必然的に生ずる問題であるが、これを利用して各
種態様を準備することができる。すなわち、ある領域や
ある動作方向における（ロ）及び（ニ）での複数目標点
の分布を、他の領域や他の動作方向での複数目標点の分
布に対し、不均等設定すると、例えば次に説明する図４
及び図５に示すスレーブ２の動作軌跡を備えたマスタ・
スレーブマニピュレータを提供することができる。
るから必然的に生ずる問題であるが、これを利用して各
種態様を準備することができる。すなわち、ある領域や
ある動作方向における（ロ）及び（ニ）での複数目標点
の分布を、他の領域や他の動作方向での複数目標点の分
布に対し、不均等設定すると、例えば次に説明する図４
及び図５に示すスレーブ２の動作軌跡を備えたマスタ・
スレーブマニピュレータを提供することができる。
【００４６】図４は、図示中央及び上部の限界線を含ん
だ領域において、スレーブ２の動作をマスタ１の動作に
完全相似化させようとしたスレーブ２の動作軌跡の図で
ある。この場合、そのしわ寄せは図示下部の領域や限界
線上に現れ、これら領域や限界線上では、スレーブ２の
動作方向や位置は、マスタ１に対応しなくなる。
だ領域において、スレーブ２の動作をマスタ１の動作に
完全相似化させようとしたスレーブ２の動作軌跡の図で
ある。この場合、そのしわ寄せは図示下部の領域や限界
線上に現れ、これら領域や限界線上では、スレーブ２の
動作方向や位置は、マスタ１に対応しなくなる。
【００４７】図５は、図示中央及び下部の限界線を含ん
だ領域において、スレーブ２の左右方向と上下方向とに
一定の比率を持たせつつ（上下方向の移動量の方を、左
右方向の移動量より大きくしてある）、マスタ１の動作
方向に一致させようとしたスレーブ２の動作軌跡の図で
ある。この場合、そのしわ寄せは図示上部の領域や動作
方向に現れ、これら領域や限界線上では、スレーブ２の
動作方向や位置は、マスタ１に対応しなくなる。
だ領域において、スレーブ２の左右方向と上下方向とに
一定の比率を持たせつつ（上下方向の移動量の方を、左
右方向の移動量より大きくしてある）、マスタ１の動作
方向に一致させようとしたスレーブ２の動作軌跡の図で
ある。この場合、そのしわ寄せは図示上部の領域や動作
方向に現れ、これら領域や限界線上では、スレーブ２の
動作方向や位置は、マスタ１に対応しなくなる。
【００４８】このように、動作領域Ｂにおいて、用途に
応じて必要な意味付けを付加した領域や動作方向を実現
することができる。なお、意味付けとは、例えば使用頻
度が高い場合、又は高精度動作が要求される場合に有効
である、ということである。
応じて必要な意味付けを付加した領域や動作方向を実現
することができる。なお、意味付けとは、例えば使用頻
度が高い場合、又は高精度動作が要求される場合に有効
である、ということである。
【００４９】なお、動作領域Ｂの内部における異なる意
味付けの領域や動作方向に基づく対応関係を複数準備
し、オペレータが選出指令発信手段６（図１参照）によ
って制御手段３に使用する対応関係を選択使用するよう
にしてもよい。
味付けの領域や動作方向に基づく対応関係を複数準備
し、オペレータが選出指令発信手段６（図１参照）によ
って制御手段３に使用する対応関係を選択使用するよう
にしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】上記実施例の説明から分かるように、本
発明は、要するに、前記請求の範囲に記載の通りの手段
を講じたものである。そして、上記実施例の説明から明
らかなように、本発明によれば、マスタとスレーブとの
先端の動作領域が非相似であるマスタ・スレーブマニピ
ュレータにおいて、マスタとスレーブとの動作領域を一
対一対応させて共通動作領域を最大化させるとともに、
この状態においてもオペレータに操作上の違和感を与え
ないようにすることができる。
発明は、要するに、前記請求の範囲に記載の通りの手段
を講じたものである。そして、上記実施例の説明から明
らかなように、本発明によれば、マスタとスレーブとの
先端の動作領域が非相似であるマスタ・スレーブマニピ
ュレータにおいて、マスタとスレーブとの動作領域を一
対一対応させて共通動作領域を最大化させるとともに、
この状態においてもオペレータに操作上の違和感を与え
ないようにすることができる。
【図１】実施例なるマスタ・スレーブ装置の模式図であ
る。
る。
【図２】実施例なる両動作領域における直交格子を示す
図である。
図である。
【図３】実施例の効果を示す図であり、（ａ）はマスタ
の動作軌跡を示す図、（ｂ）はスレーブの動作軌跡を示
す図である。
の動作軌跡を示す図、（ｂ）はスレーブの動作軌跡を示
す図である。
【図４】他の実施例の効果を示す図であり、スレーブの
動作軌跡を示す図である。
動作軌跡を示す図である。
【図５】その他の実施例の効果を示す図であり、スレー
ブの動作軌跡を示す図である。
ブの動作軌跡を示す図である。
【図６】マスタ・スレーブマニピュレータのスレーブ制
御方法例のフローチャートである。
御方法例のフローチャートである。
【図７】実施例を適用した自走式マニピュレータの側面
図である。
図である。
【図８】従来技術を説明する図であり、（ａ）はマスタ
とその動作領域とを示す図、（ｂ）はスレーブとその動
作領域とを示す図である。
とその動作領域とを示す図、（ｂ）はスレーブとその動
作領域とを示す図である。
【図９】動作量の線形対応技術を説明する図であり、
（ａ）はマスタとスレーブとの第１腕の回転β１、θ１
の線形対応図、（ｂ）はマスタとスレーブとの第２腕の
回転β２、θ２の線形対応図である。
（ａ）はマスタとスレーブとの第１腕の回転β１、θ１
の線形対応図、（ｂ）はマスタとスレーブとの第２腕の
回転β２、θ２の線形対応図である。
【図１０】動作量を線形対応させたときの動作軌跡であ
り、（ａ）はマスタの動作軌跡を示す図、（ｂ）はスレ
ーブの動作軌跡を示す図である。
り、（ａ）はマスタの動作軌跡を示す図、（ｂ）はスレ
ーブの動作軌跡を示す図である。
１：マスタ １１：マスタの先端 ２：スレーブ ２１：スレーブの先端 ３：制御手段 ４（４１、４２）：マスタ動作量検出手段 ５（５１、５２）：スレーブ動作手段 ６：選出指令発信手段 β（β１、β２）：マスタの動作量 θ（θ１、θ２）：マスタの動作量 Ａ：マスタの手首の動作領域 Ａ１：限界線 Ａ２：直交格子 Ａ３：マスタの動作軌跡 Ｂ：スレーブの先端の動作領域 Ｂ１：限界線 Ｂ２：直交格子 Ｂ３：スレーブの先端の動作軌跡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−145272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−252081（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−310873（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 3/00 B25J 9/10
Claims (6)
- 【請求項１】 マスタとスレーブとの先端の動作領域が
非相似であるマスタ・スレーブマニピュレータのスレー
ブ制御方法において、 予め、 （１）一方の動作領域の限界面上に複数代表点を設定
し、 （２）他方の動作領域の限界面上に前記（１）の複数代
表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、 （３）前記一方の動作領域の内部に複数代表点を設定
し、 （４）前記他方の動作領域の内部に前記（３）の複数代
表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、 （５）前記（１）及び（３）の複数代表点のそれぞれに
一方のマニピュレータ先端が位置した際のマニピュレー
タ各自由度の動作量をそれぞれ求めるとともに、前記
（２）及び（４）の複数目標点のそれぞれに他方のマニ
ピュレータ先端が位置した際のマニピュレータ各自由度
の動作量をそれぞれ求め、 （６）前記（５）の一方の動作量の組と、他方の動作量
の組とに基づいて、一方の動作領域全体と他方の動作領
域全体とが一対一対応するそれぞれの動作量の対応関係
を求め、 マスタを動作させてスレーブを動作させるとき、 マスタ動作時のマスタの動作量を前記対応関係に基づき
スレーブの動作量に変換し、このスレーブの動作量に基
づきスレーブを動作させることを特徴とするマスタ・ス
レーブマニピュレータのスレーブ制御方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のマスタ・スレーブマニピ
ュレータのスレーブ制御方法において、複数目標点の分
布を不均等設定したことを特徴とするマスタ・スレーブ
マニピュレータのスレーブ制御方法。 - 【請求項３】 請求項２記載のマスタ・スレーブマニピ
ュレータのスレーブ制御方法において、不均等設定した
複数目標点を複数組設けると共に、各組ごとに一方の動
作領域全体と他方の動作領域全体とが一対一対応するそ
れぞれの動作 量の対応関係をそれぞれ求め、 マスタを動作させてスレーブを動作させるとき、予めこ
れら複数対応関係の中から使用すべき対応関係を選出す
ることを特徴とするマスタ・スレーブマニピュレータの
スレーブ制御方法。 - 【請求項４】 マスタ１の動作量βに基づくマスタ１の
先端１１の動作領域Ａと、スレーブ２の動作量θに基づ
くスレーブ２の先端２１の動作領域Ｂとが非相似である
マスタ・スレーブマニピュレータにおいて、 （１）制御手段３と、 （２）動作量βを検出し、この動作量βを制御手段３に
入力するマスタ動作量検出手段４と、 （３）制御手段３から動作量θを入力し、この動作量θ
に基づきスレーブ２を動作させるスレーブ動作手段５と
を備え、 制御手段３は、予め、一方の動作領域の限界面上に設定
した複数代表点と、前記複数代表点ごとに対応すべく他
方の動作領域の限界面上に設定した複数目標点とを一致
させるとともに、一方の動作領域の内部に予め設定した
複数代表点と、前記複数代表点ごとに対応すべく他方の
動作領域の内部に予め設定した複数目標点とを一致さ
せ、かつ一方の動作領域全体と他方の動作領域全体とを
一対一対応させてなる一方の各自由度動作量と他方の各
自由度動作量との対応関係を記憶し、マスタ１の動作
時、マスタ動作量検出手段４からえられた動作量βを前
記対応関係に基づき動作量θに変換し、この動作量θを
スレーブ動作手段５に入力する制御手段であることを特
徴とするマスタ・スレーブマニピュレータ。 - 【請求項５】 請求項４記載のマスタ・スレーブマニピ
ュレータにおいて、制御手段３が予め記憶する対応関係
は、分布を不均等設定してなる複数目標点に基づく対応
関係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。 - 【請求項６】 請求項５記載のマスタ・スレーブマニピ
ュレータにおいて、制御手段３は、複数目標点の分布の
不均等設定の程度が異なる複数対応関係を記憶し、別途
備えた選出指令発信手段６からの指令に基づき、前記複
数対応関係の中から所望の対応関係を選出可能とされた
制御手段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 (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25154394A JP3315538B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | マスタ・スレーブマニピュレータ及びそのスレーブ制御方法 |
| TW84109699A TW399166B (en) | 1994-09-21 | 1995-09-14 | Master/slave manipulator and the control method thereof |
| PCT/JP1995/001864 WO1996009144A1 (fr) | 1994-09-21 | 1995-09-19 | Manipulateur maitre/esclave et son procede de commande |
| KR1019970701790A KR970706108A (ko) | 1994-09-21 | 1995-09-19 | 마스터슬레이브 매니퓨레이터 및 그 제어방법(master/slave manipulator and control method therefor) |
| US08/809,393 US5949686A (en) | 1994-09-21 | 1995-09-19 | Master/slave manipulator and control method therefor |
| EP95931440A EP0816020A4 (en) | 1994-09-21 | 1995-09-19 | MASTER / SLAVE MANIPULATOR AND ITS CONTROL METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25154394A JP3315538B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | マスタ・スレーブマニピュレータ及びそのスレーブ制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0890460A JPH0890460A (ja) | 1996-04-09 |
| JP3315538B2 true JP3315538B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=17224395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25154394A Expired - Fee Related JP3315538B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | マスタ・スレーブマニピュレータ及びそのスレーブ制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315538B2 (ja) |
| TW (1) | TW399166B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104842353A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-08-19 | 北京理工大学 | 基于超声换能器标定的机械手定位方法、系统及标定工具 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017099819A (ja) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | リバーフィールド株式会社 | 操作システム |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP25154394A patent/JP3315538B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-14 TW TW84109699A patent/TW399166B/zh active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104842353A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-08-19 | 北京理工大学 | 基于超声换能器标定的机械手定位方法、系统及标定工具 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW399166B (en) | 2000-07-21 |
| JPH0890460A (ja) | 1996-04-09 |
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