JP6296236B2 - マスタースレーブ装置用マスター装置及びその制御方法、及び、マスタースレーブ装置 - Google Patents
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Description
前記ハンド操作機構は、前記人が操作する一対の開閉操作部を有するハンド操作部と、前記ハンド操作部が進退するスライド部とを有し、前記一対の開閉操作部が開位置と閉位置との間で開閉操作されて前記一対の開閉操作部の間の角度が変化して、前記ハンド機構の一対の開閉部材を開閉動作させるとともに、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の位置と前記一対の開閉操作部での前記角度とに基づいて、前記ハンド機構を操作するスレーブ機構用動作情報を前記スレーブ機構に出力するマスターハンド制御装置とを備える、
マスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
前記ハンド操作機構は、前記人が操作する一対の開閉操作部を有するハンド操作部と、前記ハンド操作部が進退するスライド部とを有し、前記一対の開閉操作部が開位置と閉位置との間で開閉操作されて前記一対の開閉操作部の間の角度が変化して、前記ハンド機構の一対の開閉部材を開閉動作させるとともに、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の位置と前記一対の開閉操作部での前記角度とに基づいて、前記ハンド機構を操作する動作情報を前記スレーブ機構に出力するマスターハンド制御装置とを備える、
マスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
第1の態様に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
本構成によって、ハンド操作部の位置と開閉操作部の角度に応じて、スレーブ機構に把持したピンセット又はグリッパの把持角度とスレーブ機構の位置を生成するようにしている。この結果、スレーブ機構に把持したピンセット又はグリッパの角度やスレーブ機構の位置を変更しながら、操作した際に人の手に感じる力に近い値を、マスター機構から人の手にフィードバック可能として、あたかもピンセット又はグリッパの把持位置を変更したかのような力覚を感じることが可能となる。
本発明の第3態様によれば、開閉動作により対象物を把持するハンド機構と、前記ハンド機構を有しかつ前記ハンド機構で前記対象物を把持して被対象物に対して作業を行うスレーブ機構とを備えるマスタースレーブ装置に備えられ、前記ハンド機構を操作するハンド操作機構と、前記ハンド操作機構を有して前記スレーブ機構を人が遠隔により操作するマスター機構とを有し、前記人が遠隔により前記マスター機構の前記ハンド操作機構を操作して、前記スレーブ機構の前記ハンド機構で前記対象物を把持して前記被対象物に対して作業を行わせるマスター装置であって、
前記ハンド操作機構は、前記人が操作する一対の開閉操作部を有するハンド操作部と、前記ハンド操作部が進退するスライド部とを有し、前記一対の開閉操作部が開位置と閉位置との間で開閉操作されて前記一対の開閉操作部の間の角度が変化して、前記ハンド機構の一対の開閉部材を開閉動作させるとともに、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の位置に基づいて、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が、前記マスター機構の前記端部の端縁から離れる方向へ前記スライド部が移動するほど前記生成力情報もしくは前記生成把持力情報が大きくなるように生成し、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が、前記マスター機構の前記端部の前記端縁に近づく方向へ移動するほど前記生成力情報もしくは前記生成把持力情報が小さくなるように生成する動作情報生成部と、
前記動作情報生成部で生成した動作情報を前記スレーブ機構に出力するマスターハンド制御部とを備える、マスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
本構成によって、ハンド操作部のスライド位置がスライド部に対して前方(マスター機構の前記端部の端縁から離れる方向)に移動するほど、マスター機構にフィードバックされる力を強くすることで、あたかもピンセットを直接把持しているような感覚を提供することができる。
本発明の第4態様によれば、前記スライド部は、前記マスター機構の端部に連結されるとともに、
前記マスター機構の前記端部に対する前記ハンド操作部の位置を、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置として、取得するスライド位置取得部と、
前記ハンド操作部の前記一対の開閉操作部での前記角度を取得する開閉角度取得部とをさらに備える、
第1の態様に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
前記マスター機構の前記端部に対する前記ハンド操作部の位置を、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置として、取得するスライド位置取得部と、
前記ハンド操作部の前記一対の開閉操作部での前記角度を取得する開閉角度取得部と、
前記スレーブ機構に外部から加えられた力情報を取得する力情報取得部と、
前記ハンド機構により前記対象物を把持したときの把持力情報を取得する把持力情報取得部とをさらに備えるとともに、
前記マスターハンド制御装置は、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置と前記力情報取得部で取得した前記力情報もしくは前記把持力情報取得部で取得した前記把持力情報とに応じて、動作情報のための生成力情報もしくは生成把持力情報を生成する動作情報生成部と、
前記動作情報生成部で生成した生成力情報と生成把持力情報とを前記マスター機構に動作情報として伝達するマスターハンド制御部とを備える一方、
さらに、前記スレーブ機構と前記マスターハンド制御部とに接続され、前記マスターハンド制御部から送られる前記マスター機構の前記動作情報を、前記スレーブ機構に伝達する動作情報として出力するスレーブハンド制御部を備える、
第1の態様に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
第5の態様に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
前記マスターハンド制御装置は、前記制御情報設定部で設定された前記制御モードに基づいて、前記スレーブ機構を制御する動作情報を出力する、
第1〜6のいずれか1つの態様に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
第7の態様に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
第5の態様に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
前記制御情報設定部は、前記人力取得部で取得した前記人の力と前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置とに応じて、前記ハンド操作部の機械インピーダンス値を設定するとともに、
前記マスターハンド制御装置は、前記制御情報設定部で設定された前記機械インピーダンス値に基づいて、前記ハンド操作部を制御する、第1〜9のいずれか1つの態様に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置を提供する。
前記ハンド機構と、
前記スレーブ機構とを備える、マスタースレーブ装置を提供する。
前記ハンド操作機構は、前記人が操作する一対の開閉操作部を有するハンド操作部と、前記ハンド操作部が進退するスライド部とを有し、前記一対の開閉操作部が開位置と閉位置との間で開閉操作されて前記一対の開閉操作部の間の角度が変化して、前記ハンド機構の一対の開閉部材を開閉動作させる、マスタースレーブ装置用マスター装置の制御方法であって、
前記マスター機構の前記端部に対する前記ハンド操作部の位置を、前記マスター機構の端部に連結された前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置として、スライド位置取得部で取得し、
前記ハンド操作部の前記一対の開閉操作部での前記角度を開閉角度取得部で取得し、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の位置又は前記一対の開閉操作部での前記角度に基づいて、前記ハンド機構を操作する動作情報を前記スレーブ機構にマスターハンド制御装置から出力する、マスタースレーブ装置用マスター装置の制御方法を提供する。
本発明の第1実施形態におけるマスタースレーブ装置用マスター装置80を有するマスタースレーブ装置100の概要について説明する。
マスタースレーブ装置100は、スレーブ機構41とスレーブ機構41に備えたハンド機構4とを備えるスレーブ装置81と、マスター機構29とマスター機構29に備えたハンド操作機構30とを備えるマスター装置80とを備える。マスタースレーブ装置100によれば、マスター装置80において、人、例えば、作業者11が遠隔によりマスター機構29のハンド操作機構30を操作する。その結果、マスター装置80からスレーブ装置81に動作情報(後述する生成情報)が出力されて、スレーブ機構41のハンド機構4を動作させて、対象物5をハンド機構4で把持して被対象物6に対して作業を行わせる。
スレーブロボット2の先端部には、部品5を把持するハンド機構4が取り付けられる。
ハンド操作機構30は、ハンド機構4を操作する機構であって、作業者11が開閉操作する一対の開閉操作部12a,12bを有するハンド操作部12と、一対の開閉操作部12a,12bが進退するスライド部(ハンド支持部)13とを有して、ハンド機構4のハンド例えばピンセットを開閉操作する。作業者11は、手でハンド操作部12を把持し、ハンド操作部12の開閉操作と、ハンド操作部12のスライド部13に対するスライド操作とをそれぞれ独立して行うことができる。
力計測装置1の把持力検出部55は、ハンド機構4により対象物5を把持したときの把持力情報を取得する把持力情報取得部の一例として機能し、ハンド機構4に設置され、ハンド機構4により部品5を把持したときの把持力を測定する。把持力検出部55の詳細については後述する。
第1実施形態の力計測装置1は、スレーブロボット2とハンド機構4とに関する力の情報を取得する装置であって、力検出部50と、把持力検出部55とを備える。力計測装置1とは別に、マスター装置80は、力判定部51と、判定結果通知部52とを備える。ただし、力計測装置1が、力判定部51と、判定結果通知部52とを備えるようにしてもよい。
図1に示すように、力検出部50は、スレーブロボット2とハンド機構4の間のハンド機構4の手首部に相当する位置に配置し、スレーブロボット2が外部に接触したときの力(例えば、前記作業では、部品5から基板7又は挿入口6に作用する力)(力情報)を計測する。具体的には、力検出部50は、6軸計測可能な力センサなどであるが、位置方向のみ計測可能な3軸力センサでも良い。力検出部50で計測した力は、力検出部50からデータベース入出力部45を介して、動作情報データベース44へ出力する。
把持力検出部55は、図9に示すように、ハンド機構4の一方の開閉部材(例えば4a)に配置し、ハンド機構4が対象物例えば部品5を把持したときの把持力(例えば、前記作業では、ハンド機構4が一対の開閉部材4a,4bで部品5を把持したときの把持力)(把持力情報)を計測する。具体的には、把持力検出部55は、1軸のひずみセンサなどである。把持力検出部55で計測した把持力は、把持力検出部55からデータベース入出力部45を介して、動作情報データベース44へ出力する。
タイマー43Aは、ある一定時間(例えば、1msec毎)の経過後に、データベース入出力部45及びスレーブハンド制御部32及びマスターハンド制御部22を実行させるための指令をデータベース入出力部45に出力する。
力判定部51は、力検出部50又は把持力検出部55により検出した力が所定の閾値(例えば、5N)以上の場合、部品5などに負荷がかかっていると判断する。判定結果は、判定に使用した力の情報と共に、力判定部51から判定結果通知部52に出力される。また、データベース入出力部45を介して、力判定部51から動作情報データベース44へ出力する。
判定結果通知部52は、力判定部51により判定された結果を作業者11に通知する装置であり、モニタ又はスピーカーなどで構成される。具体的には、図10Aのモニタ10aに示すように、検出された力P[N]をスレーブロボット2付近の映像と共に判定結果通知部52で表示する。その際に、力判定部51で負荷がかかっていると判定された場合は、図10Bに示すように、「ALERT」などのように警告を判定結果通知部52で表示する。
マスター機構29は、作業者11が直接触って操作するロボットであり、作業者11が動かす際のサンプル時間毎の位置情報を取得してマスターハンド制御部22に出力する。さらに、力計測装置1で計測した力情報と把持力情報とに追従するようにマスターハンド制御部22でマスター機構29を動作制御する。
制御情報設定部20は、ハンド操作部12をスライド部13に対してスライド操作した際のスレーブロボット2とマスターロボット3との動作を切り替える。ハンド操作部12をスライド部13に対してスライド操作した際に、スレーブロボット2の挿入方向などのアプローチ方向の位置を制御する移動モードの場合は、ハンド操作部12の制御モードとして「0」を制御情報設定部20で設定する。ハンド操作部12をスライド部13に対してスライド操作した際に、マスターロボット3へのフィードバック力などを変更する力モードの場合は、ハンド操作部12の制御モードとして「1」を制御情報設定部20で設定する。そして、制御情報設定部20でそれぞれ設定した情報は、データベース入出力部45を介して、制御情報データベース42に出力する。
データベース入出力部45は、動作情報データベース44と、制御情報データベース42と、力検出部50と、把持力検出部55と、力判定部51と、制御情報設定部20と、マスターハンド制御部22と、スレーブハンド制御部32と、動作情報生成部53との間で、データ(情報)の入出力を行う。
力検出部50により検出した力に関する情報と、把持力検出部55により検出した把持力に関する情報と、マスター機構29の位置情報とハンド操作部12の角度情報とハンド操作部12のスライド位置と、動作情報生成部53により生成したスレーブロボット2の生成位置情報とハンド機構4の生成角度情報と、動作情報生成部53により生成した力に関する力情報(生成力情報)と、動作情報生成部53で生成した把持力に関する把持力情報(生成把持力情報)と、力判定部51の判定結果とが、タイマー43Aを利用してある一定時間毎(例えば、1msec毎)にそれぞれ生成され、これらの生成された情報(生成情報)が、時刻と共に、データベース入出力部45を介して動作情報データベース44に出力されて動作情報として記憶される。
(1)「時刻」の欄は、マスタースレーブシステム100が動作している際の時刻に関する情報を示す。第1実施形態では、ミリ秒(msec)単位系で示す。
(2)「力」の欄は、力検出部50により検出した力の情報を示す。なお、第1実施形態では、挿入及び並進方向の力はニュートン(N)単位系で示し、回転方向の力はニュートンメートル(Nm)単位系で示す。
(3)「把持力」の欄は、把持力検出部55により検出した力の情報を示す。なお、第1実施形態ではニュートン(N)単位系で示す。
(4)「マスター位置」の欄は、マスター機構29の図示しないエンコーダなどで検出されるマスター機構29の位置及び姿勢を示す。なお、第1実施形態では、位置についてはメートル(m)単位系で示し、姿勢についてはラジアン(rad)単位系で示す。
(5)「ハンド操作部の角度」の欄は、ハンド操作部12の角度を示す。具体的には、図12に示すハンド操作部12の一対の開閉操作部12a,12b間の開き角度Rmである。なお、第1実施形態では、角度についてはラジアン(rad)単位系で示す。
(6)「ハンド操作部の位置」の欄は、ハンド操作部12のスライド部13に対するスライド軸方向のスライド位置を示す。なお、第1実施形態では、位置についてはメートル(m)単位系で示す。
(7)「スレーブ位置」の欄は、スレーブ機構41の図示しないエンコーダなどで検出されるスレーブ機構41の位置及び姿勢を示す。なお、第1実施形態では、位置についてはメートル(m)単位系で示し、姿勢についてはラジアン(rad)単位系で示す。
(8)「ハンドの角度」の欄は、ハンド機構4の一対の開閉部材4a,4bの開き角度を示す。具体的には、図13の一対の開閉部材4a,4bの開き角度Rsである。なお、第1実施形態では、角度についてはラジアン(rad)単位系で示す。
(9)「生成後の力」の欄は、動作情報生成部53で生成した力の情報(生成力情報)を示す。なお、第1実施形態では、挿入及び並進方向の力はニュートン(N)単位系で示し、回転方向の力はニュートンメートル(Nm)単位系で示す。
(10)「生成後の把持力」の欄は、動作情報生成部53で生成した把持力の情報(生成把持力情報)を示す。なお、第1実施形態ではニュートン(N)単位系で示す。
(11)「判定結果」の欄は、力判定部51の判定結果を示す。「0」は負荷がかかってないことを示し、「1」は負荷がかかっていることを示す。
制御情報データベース42は、制御情報設定部20により設定するとともに移動モードと力モードとの間で切り替えたモードに関する情報を、制御情報設定部20により、データベース入出力部45を介して記憶する。
マスターハンド制御装置23は、マスター機構29とハンド操作機構30とを制御するマスターハンド制御部22と、制御情報を設定する制御情報設定部20と、時間情報をマスターハンド制御部22に入力するタイマー43Bと、スレーブロボット2の動作情報(生成位置情報及び生成角度情報)を生成する動作情報生成部53とを備えて、スライド部13に対する一対の開閉操作部12a,12bのスライド位置又は一対の開閉操作部12a,12bでの角度に基づいて、ハンド機構4を操作する動作情報(生成位置情報及び生成角度情報)をスレーブ機構側のスレーブハンド制御装置31に出力する。
ハンド操作機構30のモータ18を駆動してハンド可動操作部12aを正逆回転させて、作業者11の指に対する負荷を増減させることなどにより行うことができる。
スレーブハンド制御装置31は、ハンド機構4とスレーブ機構41との動作を制御するスレーブハンド制御部32と、時間情報をスレーブハンド制御部32に入力するタイマー43Cとを備える。スレーブハンド制御部32は、マスターハンド制御部22から、ハンド機構4を操作する動作情報(生成情報)を受け取って、動作情報(生成情報)に基づきスレーブ機構41とハンド機構4とを動作制御する。
動作情報生成部53は、動作情報データベース44に記憶したマスター機構29の位置情報と、ハンド操作部12の角度情報と、ハンド操作部12のスライド部13に対するスライド位置の情報と、制御情報データベース42の情報とに基づいて、スレーブ機構41及びハンド機構4の位置及び角度に関する情報(生成位置情報と生成角度情報)を生成する。加えて、力計測装置1で測定した力及び把持力に関する生成力情報と生成把持力情報とを、動作情報データベース44の情報と制御情報データベース42の情報とに基づき、生成する。
以上のように、マスターロボット3にハンド操作機構30としてハンド操作部12とスライド部13とを備えて、移動モードと力モードとの間で制御モードを切り換えつつハンド操作部12のスライド部13に対するスライド操作を行うことで、スレーブロボット2の挿入方向などのアプローチ方向の微調整と、ピンセット54の把持位置を変更したような操作感とを作業者11に提供することができる。すなわち、スレーブ機構41に把持したピンセット又はグリッパなどのハンド機構4の把持位置を変更しながら操作した際に作業者11の手に感じる力に近い値を、マスター機構29から作業者11の手にフィードバック可能として、あたかもピンセット又はグリッパの把持位置を変更したかのような力覚を感じることが可能となる。
本発明の第2実施形態では、ハンド機構4、例えば、ピンセットの前方を指で把持しているときには、慣性Mを小さくして、軽く操作(弱い力で操作)できる一方、ピンセットの後方を指で把持しているときには、慣性Mを大きくして、重く操作(強い力で操作)することができるようにするものである。すなわち、ピンセットのバネ感を出すため、ハンド操作部12のスライド位置により、バネ感を変えるように構成するものである。具体的には、ピンセットの前方を指で把持しているときには、粘性Dを小さくして、バネ感をあまり感じないように操作できる一方、ピンセットの後方を指で把持しているときには、粘性Dを大きくして、バネ感を大きく感じるように操作できるように構成する。
制御情報データベース42は、第1実施形態の制御情報に加えて、ハンド操作部12の機械インピーダンス設定値の設定パラメータとしての、慣性Mと、粘性Dと、剛性Kとを記憶する。制御情報データベース42の情報を、一例として、図18に示す。
人力検出部56は、ハンド操作部12を操作する際の作業者11が加えた力を検出する。具体的には、図19Aに示すように、ハンド操作部12を、可動操作部12aと固定操作部12bで構成される一対の開閉操作部12a,12bに代えて、一対の可動操作部12a,12aで構成されるようにしてもよい。すなわち、スライドレール13aの中心軸に対して一対の可動操作部12a,12aが対称に開閉するようにしてもよい。そのような一対の可動操作部12a,12aの少なくとも一方の可動操作部12aに、人力検出部56の一例としてのひずみセンサを備える。なお、ハンド操作部12の可動操作部12aを開く操作をする際に、作業者11の指がハンド操作部12の可動操作部12aから離れると操作ができないことから、図19Bに示すように、ハンド操作部12の可動に作業者11の指をテープなどの固定部57で固定して、指と可動操作部12aとが一体的に移動するようにする。
制御情報設定部20は、第1実施形態の制御情報に加えて、ハンド操作部12のスライド位置に応じて、ハンド操作部12の機械インピーダンス設定値の設定を行う。機械インピーダンス設定値の設定パラメータとしては、慣性Mと、粘性Dと、剛性Kとがある。ここでは、制御情報設定部20で、どういう感性を持たせたいかを設定できるようにしている。
第1実施形態の動作に加えて、マスターハンド制御装置23は、作業者11が加えた力を人力検出部56で検出し、作業者11が加えた方向に、インピーダンス制御によりハンド操作部12を制御する。
以上のように、マスターロボット3のスライド部13に対するハンド操作部12の位置に応じて、ハンド操作部12の機械インピーダンス値を制御情報設定部20で変更することで、ピンセットの把持位置を変更したような操作感を作業者11に提供することができる。
2 マスターロボット
3 スレーブロボット
4 ハンド(ピンセット)、ハンド機構
4a,4b 開閉部材
5 部品(部品)
6 挿入口(コネクタ)
7 機器
8 入力IF
9 作業台
10 判定結果通知部
10a モニタ
10b スピーカー
11 作業者
12 ハンド操作部
12a 開閉操作部(ハンド可動操作部)
12b 開閉操作部(ハンド固定操作部)
13 ハンド支持部、スライド部
13a スライドレール
13b 操作部支持部
14 撮像装置
15 ストッパ部
16 マスターモータ部
17 ギヤ
18 モータ
19 エンコーダ
20 制御情報設定部
22 マスターハンド制御部
23 マスターハンド制御装置
29 マスター機構
30 ハンド操作機構
31 スレーブハンド制御装置
32 スレーブハンド制御部
41 スレーブ機構
42 制御情報データベース
43A,43B,43C タイマー
44 動作情報データベース
45 データベース入出力部
50 力検出部
51 力判定部
52 判定結果通知部
53 動作情報生成部
54 ピンセット
55 把持力検出部
56 人力検出部
57 固定部
64 モータ軸受部
66 モータ上部固定部
67 モータ中部固定部
68 スライドラチェット部
69 スライド軸受ラチェット部
70 スライド位置取得センサ
71 スレーブモータ部
72a 歯車部
72b 歯車部
80 マスタースレーブ装置用マスター装置
81 マスタースレーブ装置用スレーブ装置
82 リセットボタン
83 ユーザ入出力部
100 マスタースレーブ装置
Claims (15)
- 開閉動作により対象物を把持するハンド機構と、前記ハンド機構を有しかつ前記ハンド機構で前記対象物を把持して被対象物に対して作業を行うスレーブ機構とを備えるマスタースレーブ装置に備えられ、前記ハンド機構を操作するハンド操作機構と、前記ハンド操作機構を有して前記スレーブ機構を人が遠隔により操作するマスター機構とを有し、前記人が遠隔により前記マスター機構の前記ハンド操作機構を操作して、前記スレーブ機構の前記ハンド機構で前記対象物を把持して前記被対象物に対して作業を行わせるマスター装置であって、
前記ハンド操作機構は、前記人が操作する一対の開閉操作部を有するハンド操作部と、前記ハンド操作部が進退するスライド部とを有し、前記一対の開閉操作部が開位置と閉位置との間で開閉操作されて前記一対の開閉操作部の間の角度が変化して、前記ハンド機構の一対の開閉部材を開閉動作させるとともに、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の位置と前記一対の開閉操作部での前記角度とに基づいて、前記ハンド機構を操作するスレーブ機構用動作情報を前記スレーブ機構に出力するマスターハンド制御装置とを備える、
マスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記ハンド機構を操作する前記スレーブ機構用動作情報は、前記ハンド機構の角度情報と前記スレーブ機構の位置とで構成されている、
請求項1に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。 - 開閉動作により対象物を把持するハンド機構と、前記ハンド機構を有しかつ前記ハンド機構で前記対象物を把持して被対象物に対して作業を行うスレーブ機構とを備えるマスタースレーブ装置に備えられ、前記ハンド機構を操作するハンド操作機構と、前記ハンド操作機構を有して前記スレーブ機構を人が遠隔により操作するマスター機構とを有し、前記人が遠隔により前記マスター機構の前記ハンド操作機構を操作して、前記スレーブ機構の前記ハンド機構で前記対象物を把持して前記被対象物に対して作業を行わせるマスター装置であって、
前記ハンド操作機構は、前記人が操作する一対の開閉操作部を有するハンド操作部と、前記ハンド操作部が進退するスライド部とを有し、前記スライド部は、前記マスター機構の端部に連結され、
前記一対の開閉操作部が開位置と閉位置との間で開閉操作されて前記一対の開閉操作部の間の角度が変化して、前記ハンド機構の一対の開閉部材を開閉動作させており、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の位置に基づいて、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が、前記マスター機構の前記端部の端縁から離れる方向へ前記スライド部が移動するほど、前記スレーブ機構に外部から加えられた力情報を基に生成する力情報である生成力情報もしくは前記ハンド機構により前記対象物を把持したときの把持力を基に生成する把持力情報である生成把持力情報が大きくなるようにマスター機構用動作情報を生成し、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が、前記マスター機構の前記端部の前記端縁に近づく方向へ移動するほど前記生成力情報もしくは前記生成把持力情報が小さくなるように前記マスター機構用動作情報を生成する動作情報生成部と、
前記動作情報生成部で生成した前記マスター機構用動作情報を前記マスター機構に出力するマスターハンド制御部とを備える、マスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記スライド部は、前記マスター機構の端部に連結されるとともに、
前記スライド部に備えられ、前記マスター機構の前記端部に対する前記ハンド操作部の位置を、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置として、取得するスライド位置取得部と、
前記ハンド操作部に備えられ、前記ハンド操作部の前記一対の開閉操作部での前記角度を取得する開閉角度取得部とをさらに備える、
請求項1に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記スライド部は、前記マスター機構の端部に連結されるとともに、
前記スライド部に備えられ、前記マスター機構の前記端部に対する前記ハンド操作部の位置を、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置として、取得するスライド位置取得部と、
前記ハンド操作部に備えられ、前記ハンド操作部の前記一対の開閉操作部での前記角度を取得する開閉角度取得部と、
前記ハンド機構に備えられ、前記スレーブ機構に外部から加えられた力情報を取得する力情報取得部と、
前記ハンド機構に備えられ、前記ハンド機構により前記対象物を把持したときの把持力情報を取得する把持力情報取得部とをさらに備えるとともに、
前記マスターハンド制御装置は、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置と前記力情報取得部で取得した前記力情報もしくは前記把持力情報取得部で取得した前記把持力情報とに応じて、マスター機構用動作情報のための生成力情報もしくは生成把持力情報を生成する動作情報生成部と、
前記動作情報生成部で生成した生成力情報と生成把持力情報とを前記マスター機構に前記マスター機構用動作情報として伝達するマスターハンド制御部とを備える一方、
さらに、前記スレーブ機構と前記マスターハンド制御部とに接続され、前記マスターハンド制御部から送られる前記マスター機構の前記スレーブ機構用動作情報を、前記スレーブ機構に伝達する前記スレーブ機構用動作情報として出力するスレーブハンド制御部を備える、
請求項1に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記動作情報生成部は、データベース入出力部及び前記スレーブハンド制御部を介して前記スレーブ機構と接続されるとともに、前記動作情報生成部は、データベース入出力部を介して前記マスターハンド制御部と接続されて、前記スライド位置取得部で取得した、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置に基づいて、前記マスターハンド制御装置から前記スレーブハンド制御部に送られる前記スレーブ機構用動作情報を生成する、
請求項5に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記ハンド機構を移動させる移動モードと、前記ハンド機構で前記作業を行う力モードとの間で制御モードを切り替える制御情報設定部をさらに備え、
前記マスターハンド制御装置は、前記制御情報設定部で設定された前記制御モードに基づいて、前記スレーブ機構を制御する前記スレーブ機構用動作情報を前記スレーブハンド制御部に出力する、
請求項5〜6のいずれか1つに記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記制御情報設定部で、前記移動モードと前記力モードとの間で前記制御モードを切り替えるとき、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置をリセットするために制御動作を一時的に停止させるリセットモードを設定するリセットモード設定部をさらに備える、
請求項7に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記動作情報生成部は、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が、前記マスター機構の前記端部の端縁から離れる方向へ前記スライド部が移動するほど前記生成力情報もしくは前記生成把持力情報が大きくなるように生成し、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が、前記マスター機構の前記端部の前記端縁に近づく方向へ移動するほど前記生成力情報もしくは前記生成把持力情報が小さくなるように生成する、
請求項5記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記人が前記ハンド操作部を把持したときの前記人が加える力を取得する人力取得部をさらに備え、
前記制御情報設定部は、前記人力取得部で取得した前記人の力と前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置とに応じて、前記ハンド操作部の機械インピーダンス値を設定するとともに、
前記マスターハンド制御装置は、前記制御情報設定部で設定された前記機械インピーダンス値に基づいて、前記ハンド操作部を制御する、請求項7〜8のいずれか1つに記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。 - 前記制御情報設定部は、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が、前記スライド部が、前記マスター機構の前記端部の端縁から遠ざかる方向へ移動するほど、前記機械インピーダンス値の慣性の値が小さくなるように設定する、請求項10に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。
- 前記制御情報設定部は、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が前記マスター機構の前記端部の端縁から遠ざかる方向へ移動するほど、前記機械インピーダンス値の剛性の値が小さくなるように設定する、請求項10に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。
- 前記制御情報設定部は、前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置が前記マスター機構の前記端部の端縁から遠ざかる方向へ移動するほど、前記機械インピーダンス値の粘性の値が小さくなるように設定する、請求項10に記載のマスタースレーブ装置用マスター装置。
- 請求項1〜13のいずれか1つに記載のマスタースレーブ装置用マスター装置と、
前記ハンド機構と、
前記スレーブ機構とを備える、マスタースレーブ装置。 - 開閉動作により対象物を把持するハンド機構と、前記ハンド機構を有しかつ前記ハンド機構で前記対象物を把持して被対象物に対して作業を行うスレーブ機構とを備えるマスタースレーブ装置に備えられ、前記ハンド機構を操作するハンド操作機構と、前記ハンド操作機構を有して前記スレーブ機構を人が遠隔により操作するマスター機構とを有し、前記人が遠隔により前記マスター機構の前記ハンド操作機構を操作して、前記スレーブ機構の前記ハンド機構で前記対象物を把持して前記被対象物に対して作業を行わせるマスター装置の制御方法であって、
前記ハンド操作機構は、前記人が操作する一対の開閉操作部を有するハンド操作部と、前記ハンド操作部が進退するスライド部とを有し、前記一対の開閉操作部が開位置と閉位置との間で開閉操作されて前記一対の開閉操作部の間の角度が変化して、前記ハンド機構の一対の開閉部材を開閉動作させる、マスタースレーブ装置用マスター装置の制御方法であって、
前記スライド部が連結される前記マスター機構の端部に対する前記ハンド操作部の位置を、前記マスター機構の前記端部に連結された前記スライド部に対する前記ハンド操作部の前記位置として、スライド位置取得部で取得し、
前記ハンド操作部の前記一対の開閉操作部での前記角度を開閉角度取得部で取得し、
前記スライド部に対する前記ハンド操作部の位置又は前記一対の開閉操作部での前記角度に基づいて、前記ハンド機構を操作するスレーブ機構用動作情報を前記スレーブ機構にマスターハンド制御装置から出力する、マスタースレーブ装置用マスター装置の制御方法。
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