JPH01183379A - マスター・スレーブマニプレータの制御方式 - Google Patents
マスター・スレーブマニプレータの制御方式Info
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- JPH01183379A JPH01183379A JP315888A JP315888A JPH01183379A JP H01183379 A JPH01183379 A JP H01183379A JP 315888 A JP315888 A JP 315888A JP 315888 A JP315888 A JP 315888A JP H01183379 A JPH01183379 A JP H01183379A
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- Pending
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- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分計
本発明ハマスター・スレーブマニプレータの制御方式に
関し、特にバイラテラル形のマスター・スレーブマニプ
レータにおけろスレーブアームの作動範囲の限界の近傍
における処理を工夫したものである。 Ｂ、 発明の概要 本発明は、バイラテラル形のマスター・スレーブマニプ
レータのｓ１１方式において、スレーブアームの作動限
界の近傍に所定の位置を設定し、スレーブアームが所定
の位置を超えて作動限界に接近した場合には作動限界に
近づくにつれ漸増する力を反力に加えて、マスターアー
ムの操作者が作動限界に接近したことを容易に感知し得
るようにしたものである。 Ｃ１従来の技術 マスターｅスレーブマニプレータは、マスターアームと
スレーブアームとで構成し、マスターアームの操作に伴
ないスレーブアームが同じ動作をすることにより遠隔で
所定の作業を行ない得るようにしたものである。このと
ａ、−ｍに、マスターアームとスレーブアームとは同−
若しくは相似の形状で複数の関節を夫々独立に制御する
ようになっている。 この種のマスター・スレーブマニプレータの中にはスレ
ーブアームに作用する外力を反力としてマスター１−五
にフィードバックし、スレーブアームに作用する力の感
覚を操作者に伝えて臨場感のあるマスターアームの操作
を行ない得るようにしたバイラテラル形と呼苧されるも
のがある。 第３ＷＪはバイラテラル形のマスター°スレーブマニプ
レータのある関節の従来技術に係る制御系のきわめて基
本的な制御ループのみを示すブロック線図である。同図
に示すように、従来技術に係るこの種のマスター・スレ
ーブマニプレータはマスターアームの関節角度Ｐ、とス
レーブアームの関節角度Ｐ、との差がゼロになるように
スレーブアームの関節を駆動し、スレーブアームの関節
で感じる外力Ｔ、を反力Ｔ、ｌｌとしてマスターアーム
にフィードバックするようになっている。これにより、
マスターアームを操作すると、その動きに対応してスレ
ーブアームが動作し、スレーブアームにかかる外力Ｔ、
をマスターアームの操作者が感じることができ、臨場感
のある操作ができる。したがって、かかるマスタースレ
ーブマニプレークにおいて、スレーブアームがその作動
範囲の限界位置になって、例えばメカストッパに当接し
て停止しているときは、その反作用による外力がＴ、と
じて検出され、反力Ｔ１として操作者が知ることができ
る。 Ｄ、 発明が解決しようとする課題 ところが、上述の如き従来技術に係る制御方式では、ス
レーブアームの位置によらずマスターアームとスレーブ
アームの位置の偏差に応じて関節を駆動するようになっ
ているので、例えばスレーブアームの作動範囲を大きく
超えるような操作をマスターアームで行なうと、それに
対応してスレーブアームが作動限界のメカストッパーに
激突する虞がある。 このような激突はメカストッパーを損傷させるだけでな
くスレーブアームの関節等にも悪影響を及ぼすので振力
回避しなければならない。これに対し従来技術に係る制
御方式ではスレーブアームがメカストッパーに当接した
ことは反力Ｔ７によって感知できるが、それを蓼前に知
るととはできない。 本発明は、上記従来技術に鑑み、パイラテラル形のマス
ター・スレーブマニプレータにおいてスレーブアームの
メカストッパーに対する激突を回避し得るようスレーブ
アームの動作範囲の限界の近傍の処理を工夫したマスタ
ー・スレーブマニプレータの制御方式を提供することを
目的とする。 Ｅ、 課題を解決するための手段 上記目的を達成する本発明の構成は、スレーブ１−ムに
作用する外力を反力としてマスターアームにフィードバ
ックするようになっているバイラテラル形のマスター・
スレーブマニプレータの制御方式において、スレーブア
ームの作動限界の近傍に所定の位置を設定し、スレーブ
アームが前記所定の位置を超えて作動限界に接近した場
合には作動限界に近づくにつれ漸増する力を前記反力に
加えることを特徴とする。 Ｆ、 作 用 上記構成の本発明によれば、スレーブアームが作動限界
位置に対し光分離れているときには従来と同様に動作す
るが、所定位置より作動限界位置の近傍に接近した場合
には、接近すればする程反力が大きくなってマスターア
ームを駆動させにくくなり、これに伴ないスレーブアー
ムの動作も鈍くなり、その分メカストッパーに当接した
ときの衝撃も緩和されろ。 Ｇ、実施例 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。 第１図は本発明の実施例に係る制御系を、第３図に対応
する部分を抽出して示すブロック線図である。同図に示
すように、本実施例は第３図に示す制御系にスレーブア
ームの関節角度Ｐ、によって反力Ｔ、にたし込むカＴＬ
を決定するブロックを追加したものである。 この場合、ＴＬ（Ｐ、）の関数式を選択することでいく
つかの異なる作用を生じる。第２図（ａｌ 〜第２図（
Ｃ）はＴＬ（Ｐ、）の例を示したものである。 第２図（ａ）は関節角度Ｐ、に関係なくＴＬ＝０とする
もので、第３図に示す従来技術に係る制御系のものであ
る。 第２図（ｂ）は、関節角度Ｐつが作動限界ＰＬの近くの
所定の位置に対応する所定の値Ｐ より小さいときはカ
ＴＬ＝０で、大きいときは所定の値ＰＬＬとの差に比例
して漸増する力Ｔを決り 定する。この関数を用いると、スレーブアームが作動限
界ＰＬの近くでないとき、すなわち衝突の危険のないと
きは一般のマニプレータとして動作し、関節角変Ｐ６が
所定の値ＰＬＬを超えろとしだいに反力Ｔ、が大きくな
ってマスターアームを操作しにくくなるため、スレーブ
アームの動作もこれにつれて純くなり、作動限界ＰＬで
のメカストッパに対する当接時の衝撃も緩和される。こ
れはスレーブアームの作動限界ＰＬの位置にバネがあっ
て、これにより当接時の衝撃を緩和するのと同等の効果
があるが、その作動限界ＰＬの位置にバネを設置するよ
りも容易に実現できる。 第２図（ｃ）は、Ｐ、≦ＰＬＬのときにＴ１＝０である
点は第２図（ｂ）の場合と同様であるとともに、Ｐ、〉
ＰＬＬのときはＰ、−ＰＬＬの２乗に比例して力ＴＬを
決定するようになっている。この関数式をつかうと、Ｐ
ＬＬの近傍での反力の変化がなめらかになることと、Ｐ
Ｌの近傍で反力の変化を大きくできることで、マニプレ
ータの操作が自然でなめらかで、かつ確実にスレーブア
ームを衝突から回避させることができる。 ■、 発明の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
よれば、スレーブアームの作動限界近傍では関節角度に
対応させた力をバイ １ラテラルの反力にたしこむよう
にしたので次の効果が得られる。 （１） スレーブアームの作動限界に近（ないところ
では、通常のバイラテラルマニプレータの制御を行なう
ことができ、その使い勝手は従来と変わらず、マスター
アームの操作に追従してスレーブアームが動作し、スレ
ーブアームに作用する外力を反力としてマスターアーム
で感じることができる。 （２）スレーブアームが作動限界近傍の所定位置を超え
ると、しだいにその偏差に応じて反力が大きくなるため
、マスターアームの操作が重くなり、急激な動作をしに
くくなるので、スレーブアームの動作も鈍くなる。 従って、従来のマニプレータで作動限界においてメカス
トッパーに衝突し、このメカストッパーやスレーブアー
ム自体をこわしていたようなことを回避できる利点があ
る。
関し、特にバイラテラル形のマスター・スレーブマニプ
レータにおけろスレーブアームの作動範囲の限界の近傍
における処理を工夫したものである。 Ｂ、 発明の概要 本発明は、バイラテラル形のマスター・スレーブマニプ
レータのｓ１１方式において、スレーブアームの作動限
界の近傍に所定の位置を設定し、スレーブアームが所定
の位置を超えて作動限界に接近した場合には作動限界に
近づくにつれ漸増する力を反力に加えて、マスターアー
ムの操作者が作動限界に接近したことを容易に感知し得
るようにしたものである。 Ｃ１従来の技術 マスターｅスレーブマニプレータは、マスターアームと
スレーブアームとで構成し、マスターアームの操作に伴
ないスレーブアームが同じ動作をすることにより遠隔で
所定の作業を行ない得るようにしたものである。このと
ａ、−ｍに、マスターアームとスレーブアームとは同−
若しくは相似の形状で複数の関節を夫々独立に制御する
ようになっている。 この種のマスター・スレーブマニプレータの中にはスレ
ーブアームに作用する外力を反力としてマスター１−五
にフィードバックし、スレーブアームに作用する力の感
覚を操作者に伝えて臨場感のあるマスターアームの操作
を行ない得るようにしたバイラテラル形と呼苧されるも
のがある。 第３ＷＪはバイラテラル形のマスター°スレーブマニプ
レータのある関節の従来技術に係る制御系のきわめて基
本的な制御ループのみを示すブロック線図である。同図
に示すように、従来技術に係るこの種のマスター・スレ
ーブマニプレータはマスターアームの関節角度Ｐ、とス
レーブアームの関節角度Ｐ、との差がゼロになるように
スレーブアームの関節を駆動し、スレーブアームの関節
で感じる外力Ｔ、を反力Ｔ、ｌｌとしてマスターアーム
にフィードバックするようになっている。これにより、
マスターアームを操作すると、その動きに対応してスレ
ーブアームが動作し、スレーブアームにかかる外力Ｔ、
をマスターアームの操作者が感じることができ、臨場感
のある操作ができる。したがって、かかるマスタースレ
ーブマニプレークにおいて、スレーブアームがその作動
範囲の限界位置になって、例えばメカストッパに当接し
て停止しているときは、その反作用による外力がＴ、と
じて検出され、反力Ｔ１として操作者が知ることができ
る。 Ｄ、 発明が解決しようとする課題 ところが、上述の如き従来技術に係る制御方式では、ス
レーブアームの位置によらずマスターアームとスレーブ
アームの位置の偏差に応じて関節を駆動するようになっ
ているので、例えばスレーブアームの作動範囲を大きく
超えるような操作をマスターアームで行なうと、それに
対応してスレーブアームが作動限界のメカストッパーに
激突する虞がある。 このような激突はメカストッパーを損傷させるだけでな
くスレーブアームの関節等にも悪影響を及ぼすので振力
回避しなければならない。これに対し従来技術に係る制
御方式ではスレーブアームがメカストッパーに当接した
ことは反力Ｔ７によって感知できるが、それを蓼前に知
るととはできない。 本発明は、上記従来技術に鑑み、パイラテラル形のマス
ター・スレーブマニプレータにおいてスレーブアームの
メカストッパーに対する激突を回避し得るようスレーブ
アームの動作範囲の限界の近傍の処理を工夫したマスタ
ー・スレーブマニプレータの制御方式を提供することを
目的とする。 Ｅ、 課題を解決するための手段 上記目的を達成する本発明の構成は、スレーブ１−ムに
作用する外力を反力としてマスターアームにフィードバ
ックするようになっているバイラテラル形のマスター・
スレーブマニプレータの制御方式において、スレーブア
ームの作動限界の近傍に所定の位置を設定し、スレーブ
アームが前記所定の位置を超えて作動限界に接近した場
合には作動限界に近づくにつれ漸増する力を前記反力に
加えることを特徴とする。 Ｆ、 作 用 上記構成の本発明によれば、スレーブアームが作動限界
位置に対し光分離れているときには従来と同様に動作す
るが、所定位置より作動限界位置の近傍に接近した場合
には、接近すればする程反力が大きくなってマスターア
ームを駆動させにくくなり、これに伴ないスレーブアー
ムの動作も鈍くなり、その分メカストッパーに当接した
ときの衝撃も緩和されろ。 Ｇ、実施例 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。 第１図は本発明の実施例に係る制御系を、第３図に対応
する部分を抽出して示すブロック線図である。同図に示
すように、本実施例は第３図に示す制御系にスレーブア
ームの関節角度Ｐ、によって反力Ｔ、にたし込むカＴＬ
を決定するブロックを追加したものである。 この場合、ＴＬ（Ｐ、）の関数式を選択することでいく
つかの異なる作用を生じる。第２図（ａｌ 〜第２図（
Ｃ）はＴＬ（Ｐ、）の例を示したものである。 第２図（ａ）は関節角度Ｐ、に関係なくＴＬ＝０とする
もので、第３図に示す従来技術に係る制御系のものであ
る。 第２図（ｂ）は、関節角度Ｐつが作動限界ＰＬの近くの
所定の位置に対応する所定の値Ｐ より小さいときはカ
ＴＬ＝０で、大きいときは所定の値ＰＬＬとの差に比例
して漸増する力Ｔを決り 定する。この関数を用いると、スレーブアームが作動限
界ＰＬの近くでないとき、すなわち衝突の危険のないと
きは一般のマニプレータとして動作し、関節角変Ｐ６が
所定の値ＰＬＬを超えろとしだいに反力Ｔ、が大きくな
ってマスターアームを操作しにくくなるため、スレーブ
アームの動作もこれにつれて純くなり、作動限界ＰＬで
のメカストッパに対する当接時の衝撃も緩和される。こ
れはスレーブアームの作動限界ＰＬの位置にバネがあっ
て、これにより当接時の衝撃を緩和するのと同等の効果
があるが、その作動限界ＰＬの位置にバネを設置するよ
りも容易に実現できる。 第２図（ｃ）は、Ｐ、≦ＰＬＬのときにＴ１＝０である
点は第２図（ｂ）の場合と同様であるとともに、Ｐ、〉
ＰＬＬのときはＰ、−ＰＬＬの２乗に比例して力ＴＬを
決定するようになっている。この関数式をつかうと、Ｐ
ＬＬの近傍での反力の変化がなめらかになることと、Ｐ
Ｌの近傍で反力の変化を大きくできることで、マニプレ
ータの操作が自然でなめらかで、かつ確実にスレーブア
ームを衝突から回避させることができる。 ■、 発明の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
よれば、スレーブアームの作動限界近傍では関節角度に
対応させた力をバイ １ラテラルの反力にたしこむよう
にしたので次の効果が得られる。 （１） スレーブアームの作動限界に近（ないところ
では、通常のバイラテラルマニプレータの制御を行なう
ことができ、その使い勝手は従来と変わらず、マスター
アームの操作に追従してスレーブアームが動作し、スレ
ーブアームに作用する外力を反力としてマスターアーム
で感じることができる。 （２）スレーブアームが作動限界近傍の所定位置を超え
ると、しだいにその偏差に応じて反力が大きくなるため
、マスターアームの操作が重くなり、急激な動作をしに
くくなるので、スレーブアームの動作も鈍くなる。 従って、従来のマニプレータで作動限界においてメカス
トッパーに衝突し、このメカストッパーやスレーブアー
ム自体をこわしていたようなことを回避できる利点があ
る。
第１図は本発明の実施例を示すブロック線図、第２図（
ａ）〜第２図（０）は関節角度Ｐ８と外力に加える力Ｔ
Ｌとの種々の関係を示すグラフ、第３図は従来技術を示
すブロック線図である。 図面中、 Ｐはマスターアーム関節角度、 Ｐはスレーブアーム関節角度、 Ｔｏは外力、 Ｔは反力、 Ｔは力である。
ａ）〜第２図（０）は関節角度Ｐ８と外力に加える力Ｔ
Ｌとの種々の関係を示すグラフ、第３図は従来技術を示
すブロック線図である。 図面中、 Ｐはマスターアーム関節角度、 Ｐはスレーブアーム関節角度、 Ｔｏは外力、 Ｔは反力、 Ｔは力である。
Claims (1)
- スレーブアームに作用する外力を反力としてマスターア
ームにフィードバックするようになっているバイラテラ
ル形のマスター・スレーブマニプレータの制御方式にお
いて、スレーブアームの作動限界の近傍に所定の位置を
設定し、スレーブアームが前記所定の位置を超えて作動
限界に接近した場合には作動限界に近づくにつれ漸増す
る力を前記反力に加えることを特徴とするマスター・ス
レーブマニプレータの制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP315888A JPH01183379A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | マスター・スレーブマニプレータの制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP315888A JPH01183379A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | マスター・スレーブマニプレータの制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183379A true JPH01183379A (ja) | 1989-07-21 |
Family
ID=11549542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP315888A Pending JPH01183379A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | マスター・スレーブマニプレータの制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01183379A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106313039A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 电装波动株式会社 | 机械臂的操作系统 |
| WO2020130091A1 (ja) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| JP2020099967A (ja) * | 2018-12-21 | 2020-07-02 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| JP2020099968A (ja) * | 2018-12-21 | 2020-07-02 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| WO2021117701A1 (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | 川崎重工業株式会社 | マスタスレーブシステム及び制御方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5648496B2 (ja) * | 1974-02-21 | 1981-11-16 | ||
| JPS60207781A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-19 | 工業技術院長 | 異構造・マスタスレイブ・マニピュレータの動作制限装置 |
-
1988
- 1988-01-12 JP JP315888A patent/JPH01183379A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5648496B2 (ja) * | 1974-02-21 | 1981-11-16 | ||
| JPS60207781A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-19 | 工業技術院長 | 異構造・マスタスレイブ・マニピュレータの動作制限装置 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106313039A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 电装波动株式会社 | 机械臂的操作系统 |
| CN106313039B (zh) * | 2015-06-30 | 2019-11-12 | 电装波动株式会社 | 机械臂的操作系统 |
| WO2020130091A1 (ja) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| JP2020099967A (ja) * | 2018-12-21 | 2020-07-02 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| JP2020099968A (ja) * | 2018-12-21 | 2020-07-02 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法 |
| WO2021117701A1 (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | 川崎重工業株式会社 | マスタスレーブシステム及び制御方法 |
| JPWO2021117701A1 (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 |
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