JP3411750B2 - Operation input device for manual manipulator - Google Patents

Operation input device for manual manipulator

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JP3411750B2
JP3411750B2 JP12189896A JP12189896A JP3411750B2 JP 3411750 B2 JP3411750 B2 JP 3411750B2 JP 12189896 A JP12189896 A JP 12189896A JP 12189896 A JP12189896 A JP 12189896A JP 3411750 B2 JP3411750 B2 JP 3411750B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マニュアルマニピ
ュレータの操作制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation control device for a manual manipulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】建設作業を行うためのハンドリングマニ
ュアルマニピュレータに限らずロボットのアーム先端を
誘導して、このロボットに作業を教示する方法として、
例えば、力制御に基づくロボットの直接教示方法があ
る。
2. Description of the Related Art A method for teaching the robot the work by guiding the arm tip of the robot, not limited to a handling manual manipulator for performing the construction work,
For example, there is a direct teaching method for a robot based on force control.

【0003】この直接教示方法は、教示作業者(オペレ
ータ)がロボットのアーム先部に設けられた手先効果器
に力を加え、この加えられた力をリスト部に備えた力セ
ンサで検出する。この力センサが出力する力信号に基づ
き、あらかじめ定められた演算式により、制御手段が、
力制御を行い、手先効果器に加えられた力に応じるよう
にロボットのアームの動作を制御する。そして、制御手
段は、手先効果器の移動速度と移動方向とを決定し、手
先効果器を目標とする位置に誘導して教示データを記憶
する。
In this direct teaching method, a teaching operator (operator) applies a force to a hand effector provided at an arm tip of a robot, and the applied force is detected by a force sensor provided in a wrist section. Based on the force signal output by this force sensor, the control means is
Force control is performed and the operation of the robot arm is controlled so as to respond to the force applied to the hand effector. Then, the control means determines the moving speed and the moving direction of the hand effector, guides the hand effector to a target position, and stores the teaching data.

【0004】この教示方法において、操作者の誘導操作
感を作業状況に応じて任意に変更できるように、操作力
に対する誘導速度のゲインを変更可能にした例が、特開
平3−123907号公報に記載されている。これは、
操作力に対する誘導速度ゲインを大とし、軽い操作力で
高速に手先効果器を移動させるモードと、操作力に対す
る誘導速度ゲインを小とし、重い操作力で低速で手先効
果器を移動させるモードとを備え、これらのモードを教
示作業中に任意に変更できるようにしたものである。
In this teaching method, Japanese Patent Laid-Open No. 3-123907 discloses an example in which the gain of the guiding speed with respect to the operating force can be changed so that the feeling of the guiding operation of the operator can be arbitrarily changed according to the work situation. Have been described. this is,
There is a mode in which the induction speed gain for the operating force is large and the hand effector is moved at high speed with a light operating force, and a mode in which the induction speed gain for the operating force is small and the hand effector is moved at a low speed with a heavy operating force. It is provided that these modes can be arbitrarily changed during the teaching work.

【0005】これによって、教示作業の初期段階におい
て、軽い操作力で高速に手先効果器を移動して、概略的
にその位置決めを行い、教示作業の最終段階において、
重い操作力で手先効果器を移動して、高精度の位置決め
を実行することができる。
As a result, in the initial stage of the teaching work, the hand effector is moved at high speed with a light operating force to roughly position it, and in the final stage of the teaching work,
It is possible to move the hand effector with a heavy operating force to perform highly accurate positioning.

【0006】また、直接教示方法において、特開平4−
344505号公報には、ロボット本体の可動部先端の
移動速度の最大値をあらかじめ設定してある制限速度値
に抑える速度制限手段を設け、この速度制限手段による
速度制御を実現したものが記載されている。これによっ
て、操作者の誤操作による位置決め誤差が大となること
を抑制している。
Further, in the direct teaching method, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent No. 344505 describes that a speed limiter for suppressing the maximum value of the moving speed of the tip of the movable part of the robot body to a preset speed limit value is provided and the speed control by the speed limiter is realized. There is. This prevents the positioning error from becoming large due to an erroneous operation by the operator.

【0007】ロボットの手先効果器を操作レバーとし、
この操作レバーとロボットのアーム先部から力センサと
を一緒に取り外し、且つ、取り外した場所に把持装置を
取り付ければ、力センサで構成される操作装置を持つ操
作形ハンドリングマニピュレータとなる。
A robot hand effector is used as an operating lever,
If this operation lever and the force sensor are removed together from the arm tip of the robot, and a gripping device is attached to the removed location, an operation type handling manipulator having an operation device composed of the force sensor is obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術は、操作者の操作感を決定する誘導速度のゲイン(以
降、誘導速度ゲインと呼ぶ)の設定と、ロボットアーム
先部の移動速度の制限値の設定とは、それぞれ独立に行
われ、移動速度の制限値の切り換えは、移動中手動で行
われていた。そして、制限値の切換後における移動速度
の変化及び操作感の変化は急激なものであった。
However, in the above-mentioned conventional technique, the setting of the gain of the guide speed (hereinafter referred to as the guide speed gain) that determines the operation feeling of the operator and the limitation of the moving speed of the tip portion of the robot arm. The setting of the value is performed independently of each other, and the switching of the limit value of the moving speed is manually performed during the moving. Then, the change in the moving speed and the change in the operation feeling after switching the limit value were rapid.

【0009】その結果、軽い操作力で且つ高速にマニピ
ュレータの手先を誘導できるように誘導速度ゲインを大
きく設定し、同様に、移動速度制限値を大きく設定した
状態で、障害物回避のために、重い操作力で且つ低速に
操作ゲインと移動速度の制限値を再設定すると、その直
後の操作者の受ける操作感覚は、急激な移動速度変化と
操作感となる。このため、操作性が低下し、作業効率が
低下するという問題点があった。
As a result, the guiding speed gain is set large so that the manipulator's hand can be guided at high speed with a light operating force, and similarly, in order to avoid obstacles with the moving speed limit value set large, When the operation gain and the limiting value of the moving speed are reset to a low speed with a heavy operating force, the operation feeling immediately after that is a sudden change in the moving speed and a feeling of operation. Therefore, there is a problem that operability is lowered and work efficiency is lowered.

【0010】本発明の目的は、マニピュレータと作業対
象物との距離に応じて、マニピュレータの移動速度及び
速度限界を、なだらかに自動的に変化させることによっ
て、操作者の切り換えに伴う衝撃を抑制するとともに、
煩雑な誘導速度ゲインと速度制限値との切り換え作業を
簡略化し、作業効率を向上可能なマニュアルマニピュレ
ータの操作入力装置を実現することである。
An object of the present invention is to automatically and gently change the moving speed and the speed limit of the manipulator according to the distance between the manipulator and the work object, thereby suppressing the shock caused by the switching of the operator. With
An object is to realize a manual manipulator operation input device capable of improving work efficiency by simplifying a complicated switching work between a guidance speed gain and a speed limit value.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成される。2以上の自由度
を持つマニュアルマニピュレータの操作入力装置におい
て、マニピュレータの動作を操作者の操作により指令す
るための操作手段と、対象物とマニピュレータとの距離
を算出する距離算出手段と、操作手段の操作感を決定す
る低速操作ゲイン及びマニピュレータの移動速度の低速
移動上限値を記憶する低速モード記憶部と、低速操作ゲ
インよりも大きい中速操作ゲイン及び低速移動上限値よ
り大きい中速移動上限値を記憶する中速モード記憶部
と、中速操作ゲインよりも大きい高速操作ゲイン及び中
速移動上限値より大きい高速移動上限値を記憶する高速
モード記憶部とを有するモード設定部と、距離算出手段
により算出された距離が、第1の距離範囲内の場合に
は、低速モード記憶部に記憶された低速操作ゲイン及び
低速移動上限値を選択し、距離算出手段により算出され
た距離が、第1の距離より大で第2の距離より小の範囲
内の場合には、中速モード記憶部に記憶された中速操作
ゲイン及び中速移動上限値を選択し、距離算出手段によ
り算出された距離が、第2の距離より大の場合には、高
速モード記憶部に記憶された高速操作ゲイン及び高速移
動上限値を選択し、モード設定部から出力させるモード
選択手段と、少なくとも、マニピュレータが対象物に接
近する方向に移動する場合には、モード選択手段により
選択されたモードの操作ゲイン及び移動上限値と、操作
手段からの操作指令とに従って、マニピュレータの動作
を制御する動作制御手段とを備える。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. In a manual manipulator operation input device having two or more degrees of freedom, an operation means for instructing an operation of the manipulator by an operator's operation, a distance calculation means for calculating a distance between an object and the manipulator, and an operation means The low-speed operation gain that determines the feeling of operation and the low-speed operation upper limit of the manipulator's moving speed, and the low-speed operation gain that is larger than the low-speed operation gain and the middle-speed operation upper limit that is larger than the low-speed operation upper limit are set. A mode setting unit having a medium speed mode storage unit for storing, a high speed operation gain larger than the medium speed operation gain, and a high speed mode storage unit for storing a high speed movement upper limit value larger than the middle speed movement upper limit value; When the calculated distance is within the first distance range, the low-speed operation gain and the low-speed shift stored in the low-speed mode storage unit are stored. When the upper limit value is selected and the distance calculated by the distance calculation means is within the range larger than the first distance and smaller than the second distance, the medium speed operation gain stored in the medium speed mode storage unit. If the distance calculated by the distance calculating means is larger than the second distance, the high-speed operation gain and the high-speed movement upper limit stored in the high-speed mode storage unit are selected. , A mode selection unit to be output from the mode setting unit, and at least, when the manipulator moves in a direction of approaching the object, the operation gain and the movement upper limit value of the mode selected by the mode selection unit, and the operation unit An operation control unit that controls the operation of the manipulator according to the operation command.

【0012】好ましくは、上記マニュアルマニピュレー
タの操作入力装置において、動作制御手段は、マニピュ
レータが対象物から離れる方向に移動する場合には、モ
ード選択手段により選択されたモードの操作ゲイン及び
移動上限値に関係無く、操作手段からの操作指令に従っ
て、マニピュレータの動作を制御する。
[0012] Preferably, in the operation input device of the manual manipulator, when the manipulator moves in a direction away from the object, the operation control means sets the operation gain and the movement upper limit value of the mode selected by the mode selection means. Regardless of this, the operation of the manipulator is controlled according to the operation command from the operation means.

【0013】また、好ましくは、上記マニュアルマニピ
ュレータの操作入力装置において、動作制御手段は、マ
ニピュレータが対象物から離れる方向に移動する場合に
おいても、モード選択手段により選択されたモードの操
作ゲイン及び移動上限値と、操作手段からの操作指令と
に従って、マニピュレータの動作を制御する。
Further, preferably, in the operation input device of the manual manipulator, the operation control means, even when the manipulator moves in a direction away from the object, the operation gain and the movement upper limit of the mode selected by the mode selection means. The operation of the manipulator is controlled according to the value and the operation command from the operation means.

【0014】また、好ましくは、上記マニュアルマニピ
ュレータの操作入力装置において、中速モード記憶部
は、第1の中速操作ゲイン及び第1の中速移動上限値を
有する第1の中速モードと、第1の中速操作ゲインより
大きい第2の中速操作ゲイン及び第1の中速移動上限値
より大きい第2の中速移動上限値とを有する第2の中速
モードとを、少なくとも有し、第1の距離より大で第2
の距離より小の範囲は、第1の中速モードに対応する範
囲と、第2の中速モードに対応する範囲とに分割され
る。
Further, in the operation input device of the manual manipulator, preferably, the medium-speed mode storage section has a first medium-speed operation gain and a first medium-speed mode having a first medium-speed movement upper limit value, A second middle speed mode having at least a second middle speed operation gain larger than the first middle speed operation gain and a second middle speed movement upper limit larger than the first middle speed movement upper limit; , Greater than the first distance and second
The range smaller than the distance is divided into a range corresponding to the first medium speed mode and a range corresponding to the second medium speed mode.

【0015】本発明によるマニュアルマニピュレータの
操作入力装置においては、高速かつ操作応答性の良い高
速モードと低速かつ微操作性に優れた操作性を持つ低速
モードとに加え、高速モードと低速モードとの間に、中
速モードを設定し、かつ、マニピュレータと対象物との
距離に応じて、自動的に、高速モード、中速モード、低
速モードを切り換える構成としたので、操作手段を操作
する操作者の疲労感がなく良好な操作性によりマニピュ
レータの誘導操作ができる。
In the operation input device of the manual manipulator according to the present invention, in addition to the high speed mode having a high operation responsiveness and the low speed mode having a low speed and excellent operability, a high speed mode and a low speed mode are provided. In the meantime, the medium speed mode is set, and the high speed mode, the medium speed mode, and the low speed mode are automatically switched according to the distance between the manipulator and the object. The manipulator can be guided by its excellent operability without feeling tired.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形
態は、本発明を把持装置などで把持した対象物の移動、
はめ込み作業及び据え置き作業等に用いる建設作業用マ
ニピュレータの操作入力装置に適用した場合の例である
(以下、建設作業用マニピュレータとする)。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, the movement of an object gripped by the gripping device of the present invention,
This is an example when applied to an operation input device of a construction manipulator used for fitting work, stationary work, etc. (hereinafter referred to as a construction work manipulator).

【0017】図1は、本発明の第1の実施形態である建
設作業用マニピュレータの操作入力装置の制御ブロック
図である。この建設作業用マニピュレータは、レバーな
どの操作装置の入力によって駆動する操作形マニピュレ
ータである。
FIG. 1 is a control block diagram of an operation input device of a manipulator for construction work according to a first embodiment of the present invention. This construction manipulator is an operating manipulator that is driven by the input of an operating device such as a lever.

【0018】図1において、運転席を有する建設作業用
マニピュレータ本体1は、アームやブーム及びスイング
など複数の自由度を有する作業腕2と、ロールやピッチ
及びヨーなどの1自由度以上で構成される手首機構部3
とで構成され、この手首機構部3には、把持装置4aな
どの作業具4が設置できるようになっている。
In FIG. 1, a construction manipulator main body 1 having a driver's seat is composed of a work arm 2 having a plurality of degrees of freedom such as an arm, a boom and a swing, and one or more degrees of freedom such as a roll, a pitch and a yaw. Wrist mechanism part 3
The wrist mechanism section 3 can be provided with a working tool 4 such as a gripping device 4a.

【0019】作業腕2と手首機構部3とには油圧シリン
ダなどの駆動装置が設けられ、各関節部は決められた範
囲内で稼働する機能を有する。また、各関節部には、角
度計5が設置され各関節部の角度を測定する。この角度
は、操作装置7の指令値に対する各関節の角速度の出力
として制御装置6にフィードバックされる。
A drive device such as a hydraulic cylinder is provided on the work arm 2 and the wrist mechanism portion 3, and each joint portion has a function of operating within a predetermined range. An angle meter 5 is installed at each joint to measure the angle of each joint. This angle is fed back to the control device 6 as an output of the angular velocity of each joint with respect to the command value of the operating device 7.

【0020】制御装置6は、コンピュータやアクチュエ
ータを制御するための方向切換弁や方向切換弁を制御す
るための比例電磁弁などの制御手段で構成されている。
コンピュータは、操作装置7の入力に対する各関節
(軸)の回転速度を演算し、各アクチュエータを駆動す
る電磁弁に入力するための電流値を算出する演算プログ
ラムを有する。
The control device 6 is composed of control means such as a directional control valve for controlling a computer or an actuator or a proportional solenoid valve for controlling the directional control valve.
The computer has a calculation program that calculates the rotational speed of each joint (axis) with respect to the input of the operating device 7 and calculates the current value to be input to the solenoid valve that drives each actuator.

【0021】操作装置7の入力値に対する駆動電流は、
油圧制御器16内部の比例電磁弁に送られ、比例電磁弁
を動作させることにより方向切換弁を通してアクチュエ
ータを制御する。
The drive current corresponding to the input value of the operating device 7 is
It is sent to the proportional solenoid valve inside the hydraulic controller 16 and operates the proportional solenoid valve to control the actuator through the directional control valve.

【0022】また、操作装置7は、6方向の操作力を検
出できる6軸力センサを有する操作レバー1つ以上で構
成され、マニピュレータの誘導信号を制御装置6に入力
する。この誘導信号は、任意に設定できる操作座標系の
XYZ方向、各軸まわりの回転方向の操作力と操作方向
との信号であり、6軸の操作ベクトル<F>で表され
る。この操作装置7の信号によって把持装置4aで把持
した対象物を水平および垂直移動させたり、把持装置4
aの姿勢を変化させたりすることができる。
The operating device 7 is composed of one or more operating levers having a six-axis force sensor capable of detecting operating forces in six directions, and inputs a manipulator guidance signal to the control device 6. This guidance signal is a signal of the operation force and the operation direction in the XYZ directions of the operation coordinate system, which can be arbitrarily set, and the rotation directions around the respective axes, and is represented by an operation vector <F> of 6 axes. The object grasped by the grasping device 4a is moved horizontally and vertically by the signal of the operation device 7, or the grasping device 4a is moved.
The posture of a can be changed.

【0023】また、操作装置7は、必要に応じてオペレ
ータが所持する携帯用のものとして構成できるし、運転
席に設置する固定設置用のものとして構成することもで
きる。
Further, the operation device 7 can be constructed as a portable device carried by the operator as required, or can be constructed as a fixed device installed in a driver's seat.

【0024】次に、制御装置6の内部の構成を説明す
る。まず、入力演算部8には、操作装置7からの操作ベ
クトル<F>と角度計5からの角度情報とが供給され、
入力速度ベクトル<Vi>が演算される。そして、演算
された入力速度ベクトル<Vi>は、入力変換部13の
方向判別部30及び切り換えスイッチ29に出力され
る。
Next, the internal structure of the control device 6 will be described. First, the operation vector <F> from the operation device 7 and the angle information from the goniometer 5 are supplied to the input calculation unit 8,
The input velocity vector <Vi> is calculated. Then, the calculated input velocity vector <Vi> is output to the direction determination unit 30 and the changeover switch 29 of the input conversion unit 13.

【0025】方向判別部30は、入力速度ベクトル<V
i>から操作装置7からの操作ベクトル<F>が、マニ
ピュレータが作業対象物に接近する方向への操作指令を
示すか、マニピュレータが作業対象物から離れる方向を
示すかを判断する。そして、マニピュレータが作業対象
物に接近する方向への操作指令の場合には、方向判別部
30は、スイッチ29を操作ゲイン演算部21側に設定
する。また、マニピュレータが作業対象物から離れる方
向への操作指令の場合には、方向判別部30は、スイッ
チ29を角速度演算部14側に設定する。
The direction discriminating section 30 determines the input velocity vector <V
From i>, it is determined whether the operation vector <F> from the operating device 7 indicates an operation command in a direction in which the manipulator approaches the work object or a direction in which the manipulator moves away from the work object. Then, in the case of the operation command in the direction in which the manipulator approaches the work target, the direction determination unit 30 sets the switch 29 to the operation gain calculation unit 21 side. When the manipulator issues an operation command in a direction away from the work object, the direction determination unit 30 sets the switch 29 to the angular velocity calculation unit 14 side.

【0026】方向判別部30が、スイッチ29を操作ゲ
イン演算部21側に設定すると、入力演算部8からの入
力速度ベクトル<Vi>は、操作ゲイン演算部21に供
給され、スイッチ9により選択されたモードパラメータ
設定部10からの操作ゲインK12と乗算されてK<V
i>が演算される。
When the direction discriminating section 30 sets the switch 29 to the operation gain calculating section 21 side, the input speed vector <Vi> from the input calculating section 8 is supplied to the operation gain calculating section 21 and selected by the switch 9. And the operation gain K12 from the mode parameter setting unit 10 is multiplied by K <V
i> is calculated.

【0027】次に、操作ゲイン演算部21により演算さ
れたK<Vi>は、速度制限値比較部22に供給され、
スイッチ9により選択されたモードパラメータ設定部1
0からの上の速度制限ベクトル<Vmax>と比較され
る。そして、K<Vi>が、<Vmax>よりも大(<Vm
ax><K<Vi>)の場合は、<Vmax>を目標速度ベ
クトル<Vo>として角速度演算部14に出力する。
Next, K <Vi> calculated by the operation gain calculator 21 is supplied to the speed limit value comparator 22.
Mode parameter setting unit 1 selected by the switch 9
It is compared to the speed limit vector <Vmax> above zero. Then, K <Vi> is larger than <Vmax>(<Vm
In the case of ax><K<Vi>),<Vmax> is output to the angular velocity calculation unit 14 as the target velocity vector <Vo>.

【0028】また、K<Vi>が<Vmax>より小(<
Vmax>>K<Vi>)の場合は、速度制限値比較部2
2は、K<Vi>を下の速度制限値<Vmin>(この<
Vmin>は<Vmax>から演算される)と比較し、K<V
i>が<Vmin>より小(<Vmin>>K<Vi>)のと
き、<Vmin>を目標速度ベクトル<Vo>として角速
度演算部14に出力する。そのほかの場合は、操作ゲイ
ンKと入力速度ベクトル<Vi>との積がそのまま目標
速度ベクトル<Vo>をとして角速度演算部14に出力
される。
K <Vi> is smaller than <Vmax>(<<Vmax>
Vmax >> K <Vi>), the speed limit value comparison unit 2
2 is the speed limit value <Vmin> (K <Vi> below this <
Vmin> is calculated from <Vmax>), and K <V
When i> is smaller than <Vmin>(<Vmin> K <Vi>), <Vmin> is output to the angular velocity calculator 14 as the target velocity vector <Vo>. In other cases, the product of the operation gain K and the input velocity vector <Vi> is directly output to the angular velocity calculator 14 as the target velocity vector <Vo>.

【0029】方向判別部30が、スイッチ29を角速度
演算部14側に設定すると、入力演算部8からの速度ベ
クトル<Vi>が、目標速度ベクトル<Vo>として角
速度演算部14に供給される。
When the direction discriminating unit 30 sets the switch 29 to the angular velocity computing unit 14 side, the velocity vector <Vi> from the input computing unit 8 is supplied to the angular velocity computing unit 14 as the target velocity vector <Vo>.

【0030】この目標速度ベクトル<Vo>が供給され
る角速度演算部14においては、操作装置7の座標系に
基づく目標速度ベクトル<Vo>にヤコビの逆行列J-1
を乗算し、各軸ごとの目標角速度θnに変換する。そし
て、変換された目標角速度θnは、指令電流値演算部1
5の流量算出部23に供給され、マニピュレータに設置
された油圧シリンダなどの移動速度を決める目標流量Q
に変換される。変換された目標流量Qは、電流値出力部
24に供給され、比例電磁弁に送る目標電流値inに変
換され、それに対応する電流を油圧制御器16に出力す
る。
In the angular velocity calculator 14 to which the target velocity vector <Vo> is supplied, the Jacobian inverse matrix J −1 is added to the target velocity vector <Vo> based on the coordinate system of the operating device 7.
Is multiplied by and converted into a target angular velocity θn for each axis. Then, the converted target angular velocity θn is used as the command current value calculation unit 1
The target flow rate Q that is supplied to the flow rate calculation unit 23 of 5 and determines the moving speed of the hydraulic cylinder or the like installed in the manipulator.
Is converted to. The converted target flow rate Q is supplied to the current value output section 24, converted into the target current value in sent to the proportional solenoid valve, and the corresponding current is output to the hydraulic controller 16.

【0031】図2は、油圧制御器16の油圧回路の一例
を示す概略構成図であり、複数の油圧アクチュエータの
うちの一つを動作させるものを例として示す図である。
図2において、油圧ポンプ50は、各関節を駆動する油
圧アクチュエータである油圧シリンダ55に油を供給す
る為のポンプである。この油圧シリンダ55に供給され
る油の流量は、方向切り換え弁54で制御される。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of the hydraulic circuit of the hydraulic controller 16, and is a diagram showing an example of operating one of the plurality of hydraulic actuators.
In FIG. 2, a hydraulic pump 50 is a pump for supplying oil to a hydraulic cylinder 55 that is a hydraulic actuator that drives each joint. The flow rate of oil supplied to the hydraulic cylinder 55 is controlled by the direction switching valve 54.

【0032】この方向切り換え弁54はパイロット部5
4Rと54Lとで構成され、ここに作用する油圧によっ
て方向切り換え弁54の弁開度を変化させ、油圧シリン
ダ55に供給する流量を決定する。弁開度を変化させる
為の比例電磁弁が56と57とである。
The direction switching valve 54 is provided in the pilot section 5
4R and 54L, the valve opening of the direction switching valve 54 is changed by the hydraulic pressure acting on it, and the flow rate supplied to the hydraulic cylinder 55 is determined. Proportional solenoid valves 56 and 57 for changing the valve opening are shown.

【0033】比例電磁弁56と57とは、パイロット用
ポンプ51からの油圧を変化させながらパイロット部5
4Rと54Lとにそれぞれ油圧を供給する。比例電磁弁
56及び57は、制御装置6と信号線58を介して接続
され、制御装置6から油圧を変化させる為の電流が供給
される。
The proportional solenoid valves 56 and 57 change the oil pressure from the pilot pump 51 while changing the oil pressure from the pilot portion 5.
Hydraulic pressure is supplied to each of 4R and 54L. The proportional solenoid valves 56 and 57 are connected to the control device 6 via a signal line 58, and a current for changing the hydraulic pressure is supplied from the control device 6.

【0034】53は供給する油や戻ってきた油を貯めて
おくタンクである。また、原動機52は、油圧ポンプ5
0とパイロット用ポンプ51を駆動する。この図2に示
した油圧制御器16により、油圧アクチュエータである
油圧シリンダ55の動作が制御され、作業腕2が動作さ
れる。
Reference numeral 53 is a tank for storing the supplied oil and the returned oil. Further, the prime mover 52 is the hydraulic pump 5
0 and the pilot pump 51 are driven. The hydraulic controller 16 shown in FIG. 2 controls the operation of the hydraulic cylinder 55, which is a hydraulic actuator, and the working arm 2 is operated.

【0035】図1において、監視装置17は、撮像手段
17aと、超音波発生機器等の距離算出手段17bとを
備えている。そして、監視手段17aに撮像された画像
信号は、対象物特徴抽出部28に供給される。この対象
物特徴抽出部28は、供給された画像信号からマニピュ
レータが接近する対象物を特定する。そして、対象物特
徴抽出部28は、距離算出手段17bからの距離測定用
の超音波等を、その対象物に対して発生させるために、
距離算出手段17bの移動手段(図示せず)に移動信号
を供給する。
In FIG. 1, the monitoring device 17 comprises an image pickup means 17a and a distance calculation means 17b such as an ultrasonic wave generator. Then, the image signal picked up by the monitoring means 17a is supplied to the object feature extraction unit 28. The target object feature extraction unit 28 specifies a target object to which the manipulator approaches from the supplied image signal. Then, the target object feature extraction unit 28 generates an ultrasonic wave or the like for distance measurement from the distance calculation unit 17b for the target object,
A movement signal is supplied to the movement means (not shown) of the distance calculation means 17b.

【0036】距離算出手段17bは、対象物と距離算出
手段17bとの距離を計測し、その距離を示す信号を距
離算出部27に供給する。距離算出部27は、距離算出
手段17bから供給された対象物と距離算出手段17b
との距離から、対象物とマニピュレータとの距離△rm
を算出し、算出した距離を切り換え指令部18の比較部
25に供給する。
The distance calculating means 17b measures the distance between the object and the distance calculating means 17b and supplies a signal indicating the distance to the distance calculating section 27. The distance calculation unit 27 includes the object supplied from the distance calculation unit 17b and the distance calculation unit 17b.
From the distance between the object and the manipulator Δrm
Is calculated and the calculated distance is supplied to the comparison unit 25 of the switching command unit 18.

【0037】比較部25は、距離算出部27から供給さ
れた距離と、記憶部26に記憶された基準距離とを比較
する。記憶部26には、予め定められた、高速モード切
り換え距離、複数の中速モード切り換え距離、低速モー
ド切り換え距離△ri(i=1〜n)が記憶されており、
比較部25は、記憶部26に記憶された距離と、距離算
出部27からの距離とを比較する。
The comparison unit 25 compares the distance supplied from the distance calculation unit 27 with the reference distance stored in the storage unit 26. The storage unit 26 stores a predetermined high-speed mode switching distance, a plurality of medium-speed mode switching distances, and a low-speed mode switching distance Δri (i = 1 to n), which are set in advance.
The comparison unit 25 compares the distance stored in the storage unit 26 with the distance from the distance calculation unit 27.

【0038】そして、比較部25は、供給された距離の
比較結果に基づいて、高速モード、中速モード、低速モ
ードへの切り換え信号をモード切り換えスイッチ9に供
給する。モード切り換えスイッチ9は、比較部25から
供給されたモード切り換え信号に従って、モードパラメ
ータ設定部10に、各モード毎に格納された速度限界ベ
クトルと操作ゲインとを選択し、選択した操作ゲインを
操作ゲイン演算部21に供給し、選択した速度制限ベク
トルを速度制限値比較部22に供給する。
Then, the comparison section 25 supplies the mode changeover switch 9 with a switching signal for switching between the high speed mode, the medium speed mode and the low speed mode based on the comparison result of the supplied distances. The mode changeover switch 9 selects the speed limit vector and the operation gain stored in each mode in the mode parameter setting section 10 according to the mode changeover signal supplied from the comparison section 25, and sets the selected operation gain to the operation gain. The speed limit vector is supplied to the calculation unit 21, and the selected speed limit vector is supplied to the speed limit value comparison unit 22.

【0039】モードパラメータ設定部10には、上述し
たように、操作ゲイン12と速度制限ベクトル11と
が、各速度モード毎に、対になって複数格納されてい
る。つまり、高速モードにおいては、高速速度制限ベク
トルが記憶部11Hに記憶され、高速操作ゲインが記憶
部12Hに記憶される。また、中速モードにおいては、
中速速度制限ベクトル、中速ゲインが、中速速度モード
記憶部P1〜Pnに記憶される。また、低速モードにおい
ては、低速速度制限ベクトルが記憶部11Lに記憶さ
れ、低速操作ゲインが記憶部12Lに記憶される。
As described above, the mode parameter setting section 10 stores a plurality of operation gains 12 and speed limit vectors 11 in pairs for each speed mode. That is, in the high speed mode, the high speed limit vector is stored in the storage unit 11H and the high speed operation gain is stored in the storage unit 12H. In the medium speed mode,
The medium speed limit vector and the medium speed gain are stored in the medium speed mode storage units P1 to Pn. Further, in the low speed mode, the low speed limit vector is stored in the storage unit 11L and the low speed operation gain is stored in the storage unit 12L.

【0040】図3、図4及び図5は、モードを切り換え
たときの目標速度Vと操作力Fとの関係を示す図であ
り、図3は低速モード、図4は高速モード、図5は中速
モードの場合である。通常は、速度ベクトル<V>と操
作ベクトル<F>を用いるが説明を簡単にするため、あ
る一方向のスカラ値を用いる。
FIGS. 3, 4 and 5 are diagrams showing the relationship between the target speed V and the operating force F when the modes are switched. FIG. 3 is a low speed mode, FIG. 4 is a high speed mode, and FIG. This is the case in the medium speed mode. Normally, the velocity vector <V> and the operation vector <F> are used, but a scalar value in one direction is used to simplify the description.

【0041】低速モードが選択されると、速度制限ベク
トル記憶部11Lに記憶されている最高速度限界値VLm
axと、操作ゲイン記憶部12Lに記憶されている操作ゲ
インKLとが選択され、図3に示す小さい速度限界(V
Lmax〜VLmin)を有し、しかも操作力に対して緩やか
な速度変化が実現される。
When the low speed mode is selected, the maximum speed limit value VLm stored in the speed limit vector storage unit 11L is selected.
ax and the operation gain KL stored in the operation gain storage unit 12L are selected, and the small speed limit (V
Lmax to VLmin), and a gentle speed change with respect to the operating force is realized.

【0042】また、高速モードが選択されると、速度制
限ベクトル記憶部11Hに記憶されている最高速度限界
値VHmaxと、操作ゲイン記憶部12Hに記憶されてい
る操作ゲインKHとが選択され、図4に示す大きい速度
限界(VHmax〜VHmin)を有し、しかも操作力に対し
て急な速度変化が実現される。
When the high speed mode is selected, the maximum speed limit value VHmax stored in the speed limit vector storage unit 11H and the operation gain KH stored in the operation gain storage unit 12H are selected. 4 has a large speed limit (VHmax to VHmin), and a rapid speed change with respect to the operating force is realized.

【0043】また、低速モードと高速モードとの間に
は、図5に示す、数種類の中速モードが存在する。中速
モードには、P1からPnまでの最高速度限界値と操作
ゲインとのセットが用意されており、例えば、P1に
は、VHmaxより少し低い最高速度制限値V1maxとKH
よりこう配の小さい操作ゲインK1とがセットでモード
パラメータ設定部10の中速モード記憶部に格納されて
いる。同様に、図6に示すように、P2からPnまで複
数の速度限界値と操作ゲインとのセット((V2max、
K2)〜(Vnmax、Kn))が、モードパラメータ設
定部10に設定されている。
Between the low speed mode and the high speed mode, there are several kinds of medium speed modes shown in FIG. A set of the maximum speed limit value from P1 to Pn and an operation gain is prepared for the medium speed mode. For example, for P1, the maximum speed limit values V1max and KH which are slightly lower than VHmax are set.
The operation gain K1 having a smaller gradient is stored as a set in the medium speed mode storage unit of the mode parameter setting unit 10. Similarly, as shown in FIG. 6, a set of a plurality of speed limit values and operation gains from P2 to Pn ((V2max,
K2) to (Vnmax, Kn)) are set in the mode parameter setting unit 10.

【0044】次に、本発明の一実施形態であるハンドリ
ングマニピュレータのハンドリング動作を説明する。こ
の実施形態では、高速モードと、低速モードと、中速モ
ードとしてP1及びP2の2種類のモードとを用意し
た。中速モードP1には、速度限界値V1maxと操作ゲ
インK1、中速モードP2には速度限界値V2maxと操
作ゲインK2とを一対にしてモードパラメータ設定部1
0に格納してある。
Next, the handling operation of the handling manipulator according to one embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a high speed mode, a low speed mode, and two kinds of modes, P1 and P2, are prepared as medium speed modes. In the medium speed mode P1, the speed limit value V1max and the operation gain K1 are set, and in the middle speed mode P2, the speed limit value V2max and the operation gain K2 are set as a pair, and the mode parameter setting unit 1
It is stored in 0.

【0045】また、距離監視用のモード切換距離△ri
に、△r1と△r2と△r3とを切り換え指令部18の
記憶部26に設定した。
Further, the mode switching distance Δri for distance monitoring
Then, Δr1, Δr2, and Δr3 are set in the storage unit 26 of the switching command unit 18.

【0046】監視装置17(17a、17b)を、監視
カメラとして運転台の上方部に設置した場合を図7に示
す。
FIG. 7 shows a case where the monitoring device 17 (17a, 17b) is installed as a monitoring camera above the driver's cab.

【0047】ハンドリングマニピュレータの運転席ない
しは、操作者に携帯された操作装置7を操作することに
より、作業対象物31を誘導する作業を行う場合、対象
物31が障害物32に衝突しないように誘導するために
微操作が必要となってくる。
When the operation object 7 is guided by operating the driver's seat of the handling manipulator or the operation device 7 carried by the operator, the operation object 7 is guided so as not to collide with the obstacle 32. In order to do so, fine operation becomes necessary.

【0048】そこで、監視装置17は、障害物32と作
業具4に把持された作業対象物31のと半径方向の距離
△rmを随時監視し、障害物32の周りに示した最初の
モード切換距離△r1と比較し、△rmが△r1より大
きい場合は、高速モードパラメータを保持するように、
切り換え指令部18は、モード切換スイッチ9に指令を
出す。
Therefore, the monitoring device 17 constantly monitors the radial distance Δrm between the obstacle 32 and the work object 31 grasped by the work implement 4, and performs the first mode switching shown around the obstacle 32. Compare with the distance Δr1, and if Δrm is larger than Δr1, keep the high-speed mode parameter,
The change command unit 18 gives a command to the mode change switch 9.

【0049】次に、△rm<△r1の域に達すると、切
り換え指令部18は、モード切換スイッチ9に、中間モ
ードのパラメータP1を選択するように指令を出す。同
様に、切り換え指令部18は、△rm<△r2になった
時は、モード切換スイッチ9に中間モードのパラメータ
P2を選択させ、△rm<△r3の時は、低速モードを
選択させるように指令を出す。
Next, when the range of Δrm <Δr1 is reached, the change command section 18 commands the mode change switch 9 to select the parameter P1 of the intermediate mode. Similarly, the switching instruction unit 18 causes the mode selector switch 9 to select the parameter P2 of the intermediate mode when Δrm <Δr2, and selects the low speed mode when Δrm <Δr3. Issue a command.

【0050】これにより、操作者は、急な速度変化と操
作感変化を感じることなく作業対象物を誘導することが
できる。作業対象物が障害物から離れていく場合には、
上述したように、モードの変更を行うこと無く、マニピ
ュレータの移動が行われる。
As a result, the operator can guide the work target without feeling a sudden change in speed and a change in operation feeling. When the work object moves away from the obstacle,
As described above, the manipulator is moved without changing the mode.

【0051】なお、作業対象物が障害物32から離れて
いく場合でも、低速モードから中間モードのP2へ、P
2からP1へ、P1から高速モードの順に切りかわるよ
うに距離を監視しながら、モード切換スイッチ9に指令
を出すように構成することもできる。
Even when the work object is moving away from the obstacle 32, the low speed mode is changed to the intermediate mode P2,
It is also possible to issue a command to the mode changeover switch 9 while monitoring the distance from 2 to P1 and from P1 to the high speed mode in this order.

【0052】次に、光学式距離センサ等一直線上の距離
を測定するセンサを、監視装置17として建設作業用マ
ニピュレータ本体1の作業具4に設置した場合の例を図
8に示す。この場合、撮像手段17aにより対象物を特
定する必要が無くなるので、監視装置17としては、距
離算出手段(距離センサ)17bのみでよく、撮像手段
17aを省略することができる。
Next, FIG. 8 shows an example in which a sensor for measuring the distance along a straight line, such as an optical distance sensor, is installed as the monitoring device 17 on the work implement 4 of the manipulator main body 1 for construction work. In this case, since it is not necessary to specify the object by the image pickup means 17a, the monitoring device 17 may be only the distance calculation means (distance sensor) 17b, and the image pickup means 17a can be omitted.

【0053】図8において、作業対象物の距離が直線方
向であり、作業対象物と障害物32までの距離を△xm
とし、監視距離を△x1と、△x2と、△x3とする。
ただし、中速モードパラメータは上記の例と同様にP1
とP2とする。
In FIG. 8, the distance between the work object and the obstacle 32 is a straight line, and the distance between the work object and the obstacle 32 is Δxm.
And the monitoring distances are Δx1, Δx2, and Δx3.
However, the medium speed mode parameter is P1 as in the above example.
And P2.

【0054】距離センサ17bの出力△xmが、△x1
より大きい場合は、切り換え指令部18は、切り換え信
号をモード切換スイッチ9に送り高速モードを選択させ
る。次に、△xmが△x1より小さい場合は、中速モー
ドであるP1を選択させる。そして、△xmが△x2よ
り小さい場合は、中速モードP2を選択させ、△x3よ
り小さい場合は、低速モードを選択させる。
The output Δxm of the distance sensor 17b is Δx1
If it is larger, the switching instruction unit 18 sends a switching signal to the mode switching switch 9 to select the high speed mode. Next, when Δxm is smaller than Δx1, the medium speed mode P1 is selected. When Δxm is smaller than Δx2, the medium speed mode P2 is selected, and when smaller than Δx3, the low speed mode is selected.

【0055】上述した場合と同様に、作業対象物が障害
物32から離れる場合は、モード切り換え無く、マニピ
ュレータを移動させてもよいし、上記と逆の順にモード
を切り切り換え、マニピュレータを移動させるように構
成することもできる。
As in the case described above, when the work object separates from the obstacle 32, the manipulator may be moved without switching the modes, or the modes may be switched in the reverse order to move the manipulator. It can also be configured to.

【0056】上述した本発明の一実施形態によれば、こ
れらの作業対象物31の誘導作業において、自動的に速
度制限ベクトルおよび操作ゲインが同時に設定され且
つ、急激な誘導速度の変化及び操作感の変化を伴わない
ので、違和感なく容易に誘導作業が行える。
According to the above-described embodiment of the present invention, in the guidance work of these work objects 31, the speed limit vector and the operation gain are automatically set at the same time, and the abrupt change in the induction speed and the operation feeling are generated. Since it does not change, the guidance work can be performed easily without any discomfort.

【0057】上述した例においては、モードパラメータ
設定部10に設定されたモード全てを使用して、対象物
に接近するようにしたが、速度限界値が互いに近い2つ
のモードのみ使用して、対象物に接近するように選択す
ることもできる。
In the above-mentioned example, all the modes set in the mode parameter setting unit 10 are used to approach the object, but only the two modes whose speed limit values are close to each other are used. You can also choose to approach things.

【0058】例えば、図9及び図10に示すように、作
業状況又は作業者によっては、高速モードと、中速モー
ドのP1との2つのモードや、中速モードのP2と低速
モードとの2つのモードにより、作業するように、比較
部25が動作することも可能である。このように、モー
ドパラメータ設定部10に設定された複数のモードのう
ちから、作業状況等に応じて、任意に選択した2つ又は
3以上のモードにより作業を実施することも可能であ
る。
For example, as shown in FIGS. 9 and 10, depending on the work situation or the operator, there are two modes, a high speed mode and a medium speed mode P1, or a medium speed mode P2 and a low speed mode. It is also possible for the comparator 25 to operate as if working in one of the two modes. As described above, it is possible to perform the work in two or three or more modes arbitrarily selected from the plurality of modes set in the mode parameter setting unit 10 according to the work situation and the like.

【0059】なお、上述した例において、各部で送受信
される信号は、電流値や電圧値でもよいし、0や1のデ
ジタル信号でもよい。また、上述した例では、中間モー
ドにおいて2種類のモードのみを使用したが3種類以上
のモードをもっていてもかまわない。
In the above-described example, the signals transmitted and received by each unit may be current values or voltage values, or digital signals of 0 or 1. Further, in the above-mentioned example, only two kinds of modes are used in the intermediate mode, but three or more kinds of modes may be used.

【0060】また、上述した例では、建設作業用のハン
ドリングマニピュレータを対象としたが、手首機構3の
先部にほかの作業具を付けてその他の作業を行う場合に
も本発明は適用することができる。例えば、ドリルを手
首機構3の先部に取り付け、地面または壁などに穴をあ
けたりする作業などにも適用することができる。
Further, in the above-mentioned example, the handling manipulator for construction work is targeted, but the present invention is also applicable to a case where another work tool is attached to the tip of the wrist mechanism 3 to perform other work. You can For example, the present invention can be applied to a work in which a drill is attached to the tip of the wrist mechanism 3 to make a hole in the ground or a wall.

【0061】また、上述した例では、操作装置として6
軸力を検出できる力センサで構成した操作レバーを用い
たが、ジョイスティック等他の操作手段でも実現でき
る。
Further, in the above-mentioned example, the operating device is 6
Although the operation lever composed of the force sensor capable of detecting the axial force is used, it can be realized by other operation means such as a joystick.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、次のような効果がある。本発明によれば、マニピ
ュレータの移動限界速度と作業感を支配する操作ゲイン
を一対に持つ高速モードと低速モードとに加え、高速モ
ードと低速モードとのい間に、中速モードを設け、マニ
ピュレータと対象物との距離に応じて、高速モード、中
速モード、低速モードを切り換える構成とした。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects. According to the present invention, in addition to a high speed mode and a low speed mode having a pair of operation gains that control the movement limit speed and work feeling of the manipulator, a middle speed mode is provided between the high speed mode and the low speed mode. The high-speed mode, the medium-speed mode, and the low-speed mode are switched according to the distance between the object and the object.

【0063】したがって、急激な移動速度変化や急激な
操作感の変化を抑制することができるるとともに、煩雑
な誘導速度ゲインと速度制限値との切り換え作業を簡略
化し、作業効率を向上可能なマニュアルマニピュレータ
の操作入力装置を実現することができる。
Therefore, it is possible to suppress abrupt changes in the moving speed and abrupt changes in the operation feeling, simplify the complicated work of switching between the induction speed gain and the speed limit value, and improve the work efficiency. A manipulator operation input device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態である建設作業用マニ
ュアルマニピュレータ操作制御装置の制御ブロック図で
ある。
FIG. 1 is a control block diagram of a manual manipulator operation control device for construction work according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の例における油圧制御器の油圧回路の一例
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a hydraulic circuit of a hydraulic controller in the example of FIG.

【図3】低速モードに切り換えたときの目標速度Vと操
作力Fとの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a target speed V and an operating force F when switching to a low speed mode.

【図4】高速モードに切り換えたときの目標速度Vと操
作力Fとの関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a target speed V and an operating force F when switching to a high speed mode.

【図5】中速モードに切り換えたときの目標速度Vと操
作力Fとの関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a target speed V and an operating force F when switching to a medium speed mode.

【図6】中速モードの設定例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a setting example of a medium speed mode.

【図7】建設作業用マニュアルマニピュレータを実際に
ハンドリング作業に用いたときの説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram when the manual manipulator for construction work is actually used for handling work.

【図8】建設作業用マニュアルマニピュレータを実際に
ハンドリング作業に用いたときの説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram when the manual manipulator for construction work is actually used for handling work.

【図9】本発明の応用例の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of an application example of the present invention.

【図10】本発明の応用例の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an application example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 建設作業用マニュアルマニピュレー
タ本体 2 作業腕 3 手首機構 4 作業具 4a 把持装置 5 角度計 6 制御装置 7 操作装置 8 入力演算部 9 モード切り換えスイッチ 10 モードパラメータ設定部 11 限界速度記憶部 12 操作ゲイン記憶部 13 入力変換部 14 速度演算部 15 指令電流演算部 16 油圧制御器 17 監視装置 18 切り換え指令部 21 操作ゲイン演算部 22 速度制限値比較部 23 流量算出部 24 電流値出力部 25 比較部 26 記憶部 27 距離算出部 28 対象物特徴抽出部 29 切り換えスイッチ 30 方向判別部 P1〜Pn 中速速度モード記憶部
1 Manual Manipulator Main Body for Construction Work 2 Work Arm 3 Wrist Mechanism 4 Work Tool 4a Gripping Device 5 Angle Meter 6 Control Device 7 Operating Device 8 Input Calculator 9 Mode Change Switch 10 Mode Parameter Setting Unit 11 Limit Speed Memory 12 Operating Gain Memory Part 13 Input conversion part 14 Speed calculation part 15 Command current calculation part 16 Hydraulic controller 17 Monitoring device 18 Switching command part 21 Operation gain calculation part 22 Speed limit value comparison part 23 Flow rate calculation part 24 Current value output part 25 Comparison part 26 Storage Unit 27 distance calculation unit 28 object feature extraction unit 29 changeover switch 30 direction determination units P1 to Pn medium speed mode storage unit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−354685(JP,A) 特開 平8−90461(JP,A) 特開 平6−320445(JP,A) 特開 昭61−274887(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 13/00 B25J 3/04 B25J 9/12 G05B 19/42 Continuation of front page (56) Reference JP-A-4-354685 (JP, A) JP-A-8-90461 (JP, A) JP-A-6-320445 (JP, A) JP-A-61-274887 (JP , A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B25J 13/00 B25J 3/04 B25J 9/12 G05B 19/42

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2以上の自由度を持つマニュアルマニピ
ュレータの操作入力装置において、 上記マニピュレータの動作を操作者の操作により指令す
るための操作手段と、 対象物と上記マニピュレータとの距離を算出する距離算
出手段と、 操作手段の操作感を決定する低速操作ゲイン及び上記マ
ニピュレータの移動速度の低速移動上限値を記憶する低
速モード記憶部と、上記低速操作ゲインよりも大きい中
速操作ゲイン及び上記低速移動上限値より大きい中速移
動上限値を記憶する中速モード記憶部と、上記中速操作
ゲインよりも大きい高速操作ゲイン及び上記中速移動上
限値より大きい高速移動上限値を記憶する高速モード記
憶部とを有するモード設定部と、 上記距離算出手段により算出された距離が、第1の距離
範囲内の場合には、上記低速モード記憶部に記憶された
低速操作ゲイン及び低速移動上限値を選択し、上記距離
算出手段により算出された距離が、上記第1の距離より
大で第2の距離より小の範囲内の場合には、上記中速モ
ード記憶部に記憶された中速操作ゲイン及び中速移動上
限値を選択し、上記距離算出手段により算出された距離
が、上記第2の距離より大の場合には、上記高速モード
記憶部に記憶された高速操作ゲイン及び高速移動上限値
を選択し、上記モード設定部から出力させるモード選択
手段と、 少なくとも、上記マニピュレータが対象物に接近する方
向に移動する場合には、上記モード選択手段により選択
されたモードの操作ゲイン及び移動上限値と、上記操作
手段からの操作指令とに従って、上記マニピュレータの
動作を制御する動作制御手段と、 を備えることを特徴とするマニュアルマニピュレータの
操作入力装置。
1. In a manual manipulator operation input device having two or more degrees of freedom, an operation means for instructing an operation of the manipulator by an operator's operation, and a distance for calculating a distance between an object and the manipulator. A low-speed operation gain for determining the operation feeling of the operation means and a low-speed movement upper limit value of the movement speed of the manipulator, a medium-speed operation gain larger than the low-speed operation gain, and the low-speed movement. A medium speed mode storage unit for storing a medium speed movement upper limit value larger than the upper limit value, and a high speed mode storage unit for storing a high speed operation gain larger than the medium speed operation gain and a high speed movement upper limit value larger than the medium speed movement upper limit value. And the distance calculated by the distance calculating means is within the first distance range, When the low speed operation gain and the low speed movement upper limit value stored in the high speed mode storage unit are selected and the distance calculated by the distance calculating means is within a range larger than the first distance and smaller than the second distance. In the case where the medium speed operation gain and the medium speed movement upper limit value stored in the medium speed mode storage section are selected, and the distance calculated by the distance calculating means is larger than the second distance, Mode selection means for selecting the high-speed operation gain and high-speed movement upper limit value stored in the high-speed mode storage unit and outputting from the mode setting unit, and at least when the manipulator moves in the direction of approaching the object. An operation control means for controlling the operation of the manipulator in accordance with an operation gain and a movement upper limit value of the mode selected by the mode selection means, and an operation command from the operation means, Operation input device of manual manipulator, characterized in that it comprises.
【請求項2】 請求項1記載のマニュアルマニピュレー
タの操作入力装置において、上記動作制御手段は、上記
マニピュレータが対象物から離れる方向に移動する場合
には、上記モード選択手段により選択されたモードの操
作ゲイン及び移動上限値に関係無く、上記操作手段から
の操作指令に従って、上記マニピュレータの動作を制御
することを特徴とするマニュアルマニピュレータの操作
入力装置。
2. The operation input device for a manual manipulator according to claim 1, wherein the operation control means operates the mode selected by the mode selection means when the manipulator moves in a direction away from an object. An operation input device for a manual manipulator, which controls the operation of the manipulator in accordance with an operation command from the operation means regardless of the gain and the upper limit of movement.
【請求項3】 請求項1記載のマニュアルマニピュレー
タの操作入力装置において、上記動作制御手段は、上記
マニピュレータが対象物から離れる方向に移動する場合
においても、上記モード選択手段により選択されたモー
ドの操作ゲイン及び移動上限値と、上記操作手段からの
操作指令とに従って、上記マニピュレータの動作を制御
することを特徴とするマニュアルマニピュレータの操作
入力装置。
3. The operation input device for a manual manipulator according to claim 1, wherein the operation control means operates the mode selected by the mode selection means even when the manipulator moves in a direction away from an object. An operation input device for a manual manipulator, characterized in that the operation of the manipulator is controlled in accordance with a gain and a movement upper limit value and an operation command from the operation means.
【請求項4】 請求項1記載のマニュアルマニピュレー
タの操作入力装置において、上記中速モード記憶部は、
第1の中速操作ゲイン及び第1の中速移動上限値を有す
る第1の中速モードと、上記第1の中速操作ゲインより
大きい第2の中速操作ゲイン及び上記第1の中速移動上
限値より大きい第2の中速移動上限値とを有する第2の
中速モードとを、少なくとも有し、上記第1の距離より
大で第2の距離より小の範囲は、上記第1の中速モード
に対応する範囲と、上記第2の中速モードに対応する範
囲とに分割されることを特徴とするマニュアルマニピュ
レータの操作入力装置。
4. The operation input device for a manual manipulator according to claim 1, wherein the medium-speed mode storage unit comprises:
A first medium speed mode having a first medium speed operation gain and a first medium speed movement upper limit, a second medium speed operation gain larger than the first medium speed operation gain, and the first medium speed A second medium-speed mode having a second medium-speed movement upper limit value larger than the movement upper limit value, and a range larger than the first distance and smaller than the second distance is the first An operation input device for a manual manipulator, characterized by being divided into a range corresponding to the middle speed mode and a range corresponding to the second middle speed mode.
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