JPH01205985A - Bilateral control method - Google Patents

Bilateral control method

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JPH01205985A
JPH01205985A JP2764288A JP2764288A JPH01205985A JP H01205985 A JPH01205985 A JP H01205985A JP 2764288 A JP2764288 A JP 2764288A JP 2764288 A JP2764288 A JP 2764288A JP H01205985 A JPH01205985 A JP H01205985A
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master
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Akira Morimoto
森本 昭
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the burden of an operator by making a torque produced on a master arm in proportion to servo gain processing data obtained from a deviation between the position of the master arm and the position of a slave arm. CONSTITUTION:Slave torque inputs S, T are multiplied by a reaction gain in a reaction gain processing section 1. Then, thus computed value is multiplied by servo gain processing data determined by a positional deviation between a master arm and a slave arm and obtained by a servo gain processing section 3 after being subjected to an absolute value process, and is then used as an instruction value for a reaction torque. With this arrangement, even though a heavy load such as a torque wrench or the like is loaded on the slave arm, no reaction torque is fed back to the master arm so that no burden is applied to the operator. Further, when the slave arm strikes upon an article and so forth so as to be stuck, a reaction torque is fed back to the master arm so as to allow the operate to sense this strike.

Description

【発明の詳細な説明】 人、 産業上の利用分野 本発明はマスタ/スレーブ型サーボマニプレータのバイ
ラテラル制御方法に関し、マスタアームに発生する反力
トルクが操作者の負担とならないように改良したもので
ある。
[Detailed Description of the Invention] Human and Industrial Application Fields The present invention relates to a bilateral control method for a master/slave type servo manipulator, which is improved so that the reaction torque generated in the master arm does not burden the operator. It is.

B 発明の概要 本発明によるバイラテラル制御方法では、バイラテラル
制御によりマスクアームに発生する反力トルクが、マス
タアームの位置とスレーブアームの位置の偏差から求ま
るサーボゲイン処理データに比例するので、位置偏差が
小さければスレーブアームの負荷が大きくても反力トル
クは小さくなって操作者の負担にならず、一方、スレー
ブアームが何かに衝突し位置偏差が大きいと反力トルク
が大きく生じて操作者に衝突を認識させ、また、操作者
がマスタアームを速く動かしすぎる場合は位置偏差が太
くなり反力トルクが大きく生じて速すぎないようにマス
タアームを制動する。
B. Summary of the Invention In the bilateral control method according to the present invention, the reaction torque generated in the mask arm by bilateral control is proportional to the servo gain processing data found from the deviation between the master arm position and the slave arm position. If the deviation is small, even if the load on the slave arm is large, the reaction torque will be small and will not put a burden on the operator.On the other hand, if the slave arm collides with something and the position deviation is large, a large reaction torque will be generated and the operation will be difficult. If the operator moves the master arm too quickly, the positional deviation becomes large and a large reaction torque is generated, and the master arm is braked to prevent the operator from moving the master arm too quickly.

C従来の技術 マスタ/スレーブ型サーボマニプレータのバイラテラル
制御方式では、スレーブ側に負荷を持たせた場合、バイ
ラテラル反力として、マスク側に帰還トルクを発生させ
ている。
C. Conventional technology In the bilateral control system of a master/slave type servo manipulator, when a load is applied to the slave side, a feedback torque is generated on the mask side as a bilateral reaction force.

従来この反力トルクは、第2図に示すように、トルクセ
ンサによるスレーブトルク入力S、Tに反力ゲイン処理
部1で反力ゲインを乗算し、適宜、反力IJ ミツト処
理部2でリミットしてマスタモータM、Mを駆動するこ
とにより、与えられている。
Conventionally, this reaction torque is obtained by multiplying the slave torque inputs S and T from the torque sensor by a reaction force gain in a reaction force gain processing section 1, and then limiting the reaction force IJ as appropriate in a reaction force processing section 2, as shown in Fig. 2. This is given by driving the master motors M, M.

なお、第2図は成る特定の軸についての構成を示し、位
置センサによるマスク位置入力M、Pとスレーブ位置入
力S、Pとの位置偏差にサーボゲイン処理部3でサーボ
ゲインを乗算し、得られたサーボゲイン処理データから
フィードバック値として速度センサによるスレーブ速度
入力S、Sを差し引き、得られた差にPI補償処理部4
でP【補償を施し、その結果をスレーブモータS、Mに
モータ駆動電流値として供給する。
Note that FIG. 2 shows the configuration for a specific axis, and the position deviation between the mask position inputs M, P by the position sensor and the slave position inputs S, P is multiplied by the servo gain in the servo gain processing section 3, and the obtained result is The slave speed input S, S by the speed sensor is subtracted as a feedback value from the obtained servo gain processing data, and the PI compensation processing unit 4
P [compensation is performed, and the result is supplied to the slave motors S and M as a motor drive current value.

また、マスクの自重及び摩擦により操作性が低下するの
を防ぐため、トルクセンサによるマスクトルク入力M、
Tとマスタ位置入力M、Pを自重補償処理部5で演算し
て得られろ自重補償値との偏差に、摩擦ゲイン処理部6
で摩擦ゲインを乗算し、得られた値に速度センサによる
マスク速度入力M、Sと自重補償値とを加え、この加算
値からスレーブによる反力トルクを差し引いてマスタモ
ータM、Mに供給するモータ駆動電流値としている。
In addition, in order to prevent operability from decreasing due to the weight and friction of the mask, the mask torque input M using a torque sensor,
The friction gain processing section 6 calculates the deviation between T and the self-weight compensation value obtained by calculating the master position inputs M and P using the self-weight compensation processing section 5.
Multiply the friction gain by , add the mask speed input M, S from the speed sensor and the self-weight compensation value to the obtained value, subtract the reaction torque from the slave from this added value, and then supply the motor to the master motors M, M. It is taken as the drive current value.

また、スレーブの自重により反力トルクが生じないよう
に、スレーブ位置入力S、Pから自重補償処理部7で自
重補償値を演算し、スレーブトルク人力S、Tから自重
補償値を差し引いて反力ゲインを乗算している。
In addition, in order to prevent reaction torque from occurring due to the slave's own weight, the self-weight compensation processing unit 7 calculates the self-weight compensation value from the slave position inputs S and P, and subtracts the self-weight compensation value from the slave torque human power S and T to generate the reaction force. Multiplying by gain.

D 発明が解決しようとする課題 第2図より明らかなように、バイラテラル制御では、ス
レーブアームに負荷が加っな場合このときの位置を保持
しようとしてスレーブモータS、Mの駆動電流が増加し
、その結果、スレーブトルク人力S、Tが増大する。
D Problems to be Solved by the Invention As is clear from Figure 2, in bilateral control, when a load is applied to the slave arm, the drive current of the slave motors S and M increases in order to maintain the current position. , As a result, the slave torque human forces S and T increase.

従来は、スレーブトルク人力S、Tが増大すると、たと
え反力リミットの範囲内とは言え、反力トルクが直接的
に増大するのでマスクの操作者は大きな負荷を感じるこ
とになり、操作性にとっては逆効果即ち、マイナスであ
つた0 本発明の目的は、上記従来技術に鑑み、操作者の負担が
軽減するように反力トルクを与えろバイラテラル制御方
法を提供することである。
Conventionally, when the slave torque human forces S and T increase, the reaction torque directly increases, even if it is within the reaction force limit, so the mask operator feels a large load, which affects operability. In view of the above-mentioned prior art, it is an object of the present invention to provide a bilateral control method for applying a reaction torque so as to reduce the burden on the operator.

E、  1lllff!を解決するための手段本発明に
よるバイラテラル制御方法は、マスタアームに発生する
反力トルクを、マスタアームの位置とスレーブアームの
位置の偏差から求まるサーボゲイン処理データに比例さ
せることを特徴とする。
E, 1llllff! A bilateral control method according to the present invention is characterized in that the reaction torque generated in the master arm is made proportional to servo gain processing data determined from the deviation between the position of the master arm and the position of the slave arm. .

F、  作    用 上記構成においては、マスタアームとスレーブアームの
位置偏差が小さければ、たとえスレーブアームの負荷が
大きくても反力トルクは小さくなる。従って操作者の負
担にならない。
F. Effect In the above configuration, if the positional deviation between the master arm and the slave arm is small, the reaction torque will be small even if the load on the slave arm is large. Therefore, there is no burden on the operator.

一方、スレーブアームが何かに衝突し位置偏差が大きい
と反力トルクが大きく生じて操作者に衝突を認識させる
ことになる。また、操作者がマスタアームを速く動かし
すぎる場合は位置偏差が太くなるので、反力トルクが大
きく生じて速すぎないようにマスタアームを制動するこ
とになる。
On the other hand, if the slave arm collides with something and the positional deviation is large, a large reaction torque will be generated, making the operator aware of the collision. Furthermore, if the operator moves the master arm too quickly, the positional deviation will increase, so a large reaction torque will be generated and the master arm will have to be braked to prevent it from moving too fast.

G、実施例 第1図を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。G. Example An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

第1図に示した実施例は、第2図の従来例に本発明を適
用したものであり、破線で囲んだ部分8により本発明を
実現している。
The embodiment shown in FIG. 1 is an application of the present invention to the conventional example shown in FIG. 2, and the present invention is realized by a portion 8 surrounded by a broken line.

即ち、スレーブトルク人力S、Tに反力ゲイン処理部1
で反力ゲインを乗算し、その結果に、サーボゲイン処理
部3で得られるマスタアームとスレーブアームの位置偏
差で決まるサーボゲイン処理データを絶対値化処理して
乗算し、反力トルクの指令値としている。
That is, the reaction force gain processing section 1 is applied to the slave torque human power S, T.
The reaction force gain is multiplied by the reaction force gain, and the result is converted into an absolute value by the servo gain processing data determined by the positional deviation between the master arm and slave arm obtained by the servo gain processing unit 3, and multiplied by the command value of the reaction torque. It is said that

9は絶対値化処理部、1oは乗算部である。9 is an absolute value processing section, and 1o is a multiplication section.

なお、従来と同様、スレーブの自重により反力トルクが
生じないように、スレーブ位置人力S、Pから自重補償
処理部7で自重補償値を演算し、スレーブトルク人力S
、Tから自重補償値を差し引いている。また、適宜、反
力リミット処理部2で反力トルクをリミットしてマスタ
モータM、Mを駆動するようにしている。
In addition, as in the past, in order to prevent reaction torque from occurring due to the slave's own weight, the self-weight compensation processing unit 7 calculates the self-weight compensation value from the slave position human forces S and P, and the slave torque human force S
, the dead weight compensation value is subtracted from T. Further, the reaction force torque is appropriately limited by the reaction force limit processing section 2 to drive the master motors M, M.

一方、マスクの自重及び摩擦により操作性が低下するの
を防ぐため、トルクセンサによるマスクトルク入力値M
、Tと、マスク位置入力M、Pを自重補償処理部5で演
算して得られろ自重補償値との偏差に、摩擦ゲイン処理
部6で摩擦ゲインを乗算し、得られた値に速度センサに
よるマスタ速度入力M、Sと自重補償値とを加丸、この
加算値からスレーブによる反力トルクを差し引いてマス
タモータM0Mに供給するモータ駆動電流値としている
On the other hand, in order to prevent operability from decreasing due to the mask's own weight and friction, the mask torque input value M is determined by the torque sensor.
, T and the self-weight compensation value obtained by calculating the mask position inputs M and P in the self-weight compensation processing section 5, the friction gain is multiplied by the friction gain in the friction gain processing section 6, and the speed sensor is added to the obtained value. The master speed inputs M and S and the self-weight compensation value are summed, and the reaction torque by the slave is subtracted from this added value to obtain the motor drive current value supplied to the master motor M0M.

また、マスクアームとスレーブアームの追従制御として
、マスク位置入力M、Pとスレーブ位置入力S、Pとの
位置偏差にサーボゲイン処理部3でサーボゲインを乗算
し、得られたサーボゲイン処理データからフィードバッ
ク値としてスレーブ速度人力S、Sを差し引き、得られ
た差にPI補償処理部4でPI補償を施し、その結果を
スレーブモータS、Mにモータ駆動電流値として供給す
る。
In addition, for follow-up control of the mask arm and slave arm, the servo gain processing section 3 multiplies the positional deviation between the mask position inputs M, P and the slave position inputs S, P by the servo gain, and from the obtained servo gain processing data, The slave speed human power S, S is subtracted as a feedback value, the obtained difference is subjected to PI compensation in the PI compensation processing section 4, and the result is supplied to the slave motors S, M as a motor drive current value.

以上により、たとえスレーブトルク入力S、Tが大きく
なっても、例えばスレーブトルク入力S、Tと自重補償
値との偏差が大きくなっても、マスタアームとスレーブ
アームの位fit 9a 差カ小さければ、結果として
マスタアームに生じる反力トルクは小さくなる。従って
、スレーブアームでトルクレンチなどの重い負荷を持っ
た場合でも、このときの位置を保持しようとしてスレー
ブモータS、Mの駆動電流が増加し、その結果、スレー
ブトルク入力S、Tが増大しても、マスタアームの操作
者にとって負担とならない。
From the above, even if the slave torque inputs S, T become large, for example, even if the deviation between the slave torque inputs S, T and the self-weight compensation value becomes large, as long as the difference in position between the master arm and the slave arm is small, As a result, the reaction torque generated in the master arm becomes smaller. Therefore, even when the slave arm carries a heavy load such as a torque wrench, the drive current of the slave motors S and M increases in order to maintain the current position, and as a result, the slave torque input S and T increase. However, it is not a burden to the operator of the master arm.

一方、スレーブアームが物に衝突した場合は、マスタア
ームとスレーブアームの位置偏差が増大して反力トルク
が増大するので、オペレータには衝突の反力が正しく帰
還されるから、衝突を認識でき、操作性の向上が期得で
きる。
On the other hand, if the slave arm collides with an object, the positional deviation between the master arm and the slave arm increases and the reaction torque increases, so the operator is not able to recognize the collision because the reaction force of the collision is correctly returned to the operator. , improved operability can be expected.

また、操作者がマスタアームを急に動かすと危険である
が、このような場合も位置偏差が大きくなるから、反力
トルクが帰還され、マスタアームの急操作に対し制動が
かかる。
Further, it is dangerous if the operator suddenly moves the master arm, but since the positional deviation increases in such a case as well, the reaction torque is fed back and braking is applied to the sudden operation of the master arm.

なお、上記実施例では乗算部10を反力ゲイン処理部1
の後段においたが、前段においても良い。反力ゲイン処
理部1をゲイン可変のものとし、サーボゲイン処理デー
タに比例して反力ゲインを変化させることにより、乗算
部10を省略しても良い。
Note that in the above embodiment, the multiplication section 10 is replaced by the reaction force gain processing section 1.
Although it is placed in the latter stage, it may also be placed in the earlier stage. The multiplication section 10 may be omitted by making the reaction force gain processing section 1 variable in gain and changing the reaction force gain in proportion to the servo gain processing data.

■(発明の効果 本発明によれば、マスタ/スレーブ型す−ボマニプレー
クのスレーブアームにトルクレンチなどの重い負荷を持
たせた場合でも、マスクアームには反力トルクが帰還せ
ず、操作者の負担にならない。
(Effects of the Invention According to the present invention, even when a heavy load such as a torque wrench is applied to the slave arm of a master/slave type mask arm, the reaction torque does not return to the mask arm and the operator It's not a burden.

一方、スレーブアームが物に衝突するなどして動けない
場合には、マスクアームに反力トルクが帰還し、操作者
が衝突等を認識することができろ。また、マスクアーム
を急速に動かした場合にも、マスクアームに反力トルク
が帰還し、マスタアームの急操作を制動することができ
る。
On the other hand, if the slave arm cannot move due to collision with an object, etc., a reaction torque is returned to the mask arm, allowing the operator to recognize the collision. Further, even when the mask arm is moved rapidly, a reaction torque is returned to the mask arm, and the sudden operation of the master arm can be braked.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第2
図は従来例のブロック構成図である。 図面中、M、Pはマスク位置入力、S、Pはスレーブ位
置入力、M、Mはマスタモータ、S、Tはスレーブトル
ク入力、1は反力ゲイン処理部、3はサーボゲイン処理
部、8は改良部分、9は絶対値化処理部、1oは乗算部
である。 第2図赴例
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a block diagram of a conventional example. In the drawing, M and P are mask position inputs, S and P are slave position inputs, M and M are master motors, S and T are slave torque inputs, 1 is a reaction force gain processing section, 3 is a servo gain processing section, 8 9 is an improved part, 9 is an absolute value processing part, and 1o is a multiplication part. Figure 2 Example of travel

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] バイラテラル制御によりマスタアームに発生する反力ト
ルクが、マスタアームの位置とスレーブアームの位置の
偏差から求まるサーボゲイン処理データに比例すること
を特徴とするバイラテラル制御方法。
A bilateral control method characterized in that the reaction torque generated in the master arm by bilateral control is proportional to servo gain processing data determined from the deviation between the position of the master arm and the position of the slave arm.
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