JPH02205494A - マニピュレータ画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニピュレータ装置 - Google Patents
マニピュレータ画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニピュレータ装置Info
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- JPH02205494A JPH02205494A JP1023826A JP2382689A JPH02205494A JP H02205494 A JPH02205494 A JP H02205494A JP 1023826 A JP1023826 A JP 1023826A JP 2382689 A JP2382689 A JP 2382689A JP H02205494 A JPH02205494 A JP H02205494A
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- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 30
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はマニピュレータたとえばマスタスレーブマニピ
ュレータに係り、特に作業部を監視する可動カメラを備
えたマニピュレータシステム（装置）の操作性向上に好
適なマニピュレータ画像追従方法及び装置並びに該装置
を備えたマニピュレータ装置に関する。
ュレータに係り、特に作業部を監視する可動カメラを備
えたマニピュレータシステム（装置）の操作性向上に好
適なマニピュレータ画像追従方法及び装置並びに該装置
を備えたマニピュレータ装置に関する。
従来のマスタスレーブマニピュレータは、第３０回宇宙
科学技術連合講演会講演集の第４０８頁から第４０９頁
の６宇宙基地実験モジユールマニピユレータ系の予備設
計検討”と題する論文に論じられているように、作業部
を監視するカメラの雲台を操作者が手操作で動かしてい
た。
科学技術連合講演会講演集の第４０８頁から第４０９頁
の６宇宙基地実験モジユールマニピユレータ系の予備設
計検討”と題する論文に論じられているように、作業部
を監視するカメラの雲台を操作者が手操作で動かしてい
た。
上記従来技術はカメラの雲台を操作者が手操作で動かし
ていたので、操作方向等を考えながら動かす必要があり
、またスレーブアーム先端がカメラの視野、から逸脱し
た場合には、−度アームの操作を中断した状態でカメラ
を操作したの、ち、再度アームの操作を続行しなければ
ならないため、操作性が悪くて不便な問題があった。
ていたので、操作方向等を考えながら動かす必要があり
、またスレーブアーム先端がカメラの視野、から逸脱し
た場合には、−度アームの操作を中断した状態でカメラ
を操作したの、ち、再度アームの操作を続行しなければ
ならないため、操作性が悪くて不便な問題があった。
本発明の目的はＴＶカメラがスレーブアーム等先端に自
動追尾してゆくことにより、操作者にカメラ操作の負担
をかけずにアーム操作に集中できるようにするマニピュ
レータ画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニ
ピュレータ装置を提供するにある。
動追尾してゆくことにより、操作者にカメラ操作の負担
をかけずにアーム操作に集中できるようにするマニピュ
レータ画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニ
ピュレータ装置を提供するにある。
上記目的は、マニピュレータと、該マニピュレータ近傍
に備え付けた１自由度以上の動きが可能な雲台に設けた
ＴＶカメラと、該ＴＶカメラの映像を表示するＴＶモニ
タより成るマニピュレータシステム（装置）において、
マニピュレータ先端の位置を表す３次元情報をＴＶカメ
ラの軸線方向に関する２次元情報に変換し、これに基づ
き雲台を動かすことによりＴＶカメラの軸線をマニピュ
レータ先端近傍に一致させるようにしたマニピュレータ
画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニピュレ
ータシステム（装置）により達成される。
に備え付けた１自由度以上の動きが可能な雲台に設けた
ＴＶカメラと、該ＴＶカメラの映像を表示するＴＶモニ
タより成るマニピュレータシステム（装置）において、
マニピュレータ先端の位置を表す３次元情報をＴＶカメ
ラの軸線方向に関する２次元情報に変換し、これに基づ
き雲台を動かすことによりＴＶカメラの軸線をマニピュ
レータ先端近傍に一致させるようにしたマニピュレータ
画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニピュレ
ータシステム（装置）により達成される。
また上記マニピュレータはマスタスレーブマニピュレー
タであり、該マスタスレーブマニピュレータシステム（
装置）において、マスタアームあるいはスレーブアーム
の関節角度（または関節角速度）より第１座標変換を行
つてマニピュレータ先端の位置・姿勢（または速度・角
速度）を検出し、該位置・姿勢（または速度・角速度）
データの一部あるいは全部を用いて第２座標変換を行っ
て雲台の移動量（または移動速度）を決定し、雲台を自
動的に動かすようにしたマニピュレータ画像追従方法及
び装置並びに該装置を備えたマニピュレータ装置により
達成される。
タであり、該マスタスレーブマニピュレータシステム（
装置）において、マスタアームあるいはスレーブアーム
の関節角度（または関節角速度）より第１座標変換を行
つてマニピュレータ先端の位置・姿勢（または速度・角
速度）を検出し、該位置・姿勢（または速度・角速度）
データの一部あるいは全部を用いて第２座標変換を行っ
て雲台の移動量（または移動速度）を決定し、雲台を自
動的に動かすようにしたマニピュレータ画像追従方法及
び装置並びに該装置を備えたマニピュレータ装置により
達成される。
上記マニピュレータ画像追従方法及び装置並びに該装置
を備えたマニピュレータ装置は、マニピュレータ先端の
位置を表わす３次元情報をＴＶカメラの軸線方向番こ関
する２次元情報に変換し、これに基づき雲台を動かすこ
とによりＴＶカメラの軸線をマニピュレータ先端近傍に
一致させるように追尾することができる。
を備えたマニピュレータ装置は、マニピュレータ先端の
位置を表わす３次元情報をＴＶカメラの軸線方向番こ関
する２次元情報に変換し、これに基づき雲台を動かすこ
とによりＴＶカメラの軸線をマニピュレータ先端近傍に
一致させるように追尾することができる。
またマスタスレーブマニピュレータの例えばスレーブア
ームの各関節角［（または関節角速度）から第１座標変
換演算によってスレーブアーム先端の座標を求め、つぎ
にＴＶカメラがその方向を向くように第２座標変換演算
によって雲台の角度（または角速度）を求めて、雲台を
制御するような制御系を構成することにより、ＴＶカメ
ラが常に作業状況を視野に納めることができる。
ームの各関節角［（または関節角速度）から第１座標変
換演算によってスレーブアーム先端の座標を求め、つぎ
にＴＶカメラがその方向を向くように第２座標変換演算
によって雲台の角度（または角速度）を求めて、雲台を
制御するような制御系を構成することにより、ＴＶカメ
ラが常に作業状況を視野に納めることができる。
以下に本発明の一実施例を第１図ないし第４図により説
明する。
明する。
第２図は本発明の一実施例のマスタスレーブマニピュレ
ータシステム（装置）外観図である。第２図化おいて、
２０１は中央処理装置で、本発明の第１座標変換を含む
マニピュレータに関する演算の大部分を行う。第１座標
変換については後述する。２０２はマスタアーム、２０
３はスレーブアームで、操作者がマスタアーム２０２を
操作すると、この動きに従りてスレーブアーム２０３が
作業を行う。
ータシステム（装置）外観図である。第２図化おいて、
２０１は中央処理装置で、本発明の第１座標変換を含む
マニピュレータに関する演算の大部分を行う。第１座標
変換については後述する。２０２はマスタアーム、２０
３はスレーブアームで、操作者がマスタアーム２０２を
操作すると、この動きに従りてスレーブアーム２０３が
作業を行う。
２０４はスレーブアーム２０３にある２自由度を持つ雲
台、２０５は雲台２０４に取り付けられたＴＶカメラ、
２０６は同じくその照明装置である。２０７はマスタア
ーム入出力装置で、マスタアーム２０２と中央処理装置
２０１の間の入出力を行う。２０８はスレーブアーム入
出力装置で、スレーブアーム２０３と中央処理装置２０
１の間の人出かを行う。
台、２０５は雲台２０４に取り付けられたＴＶカメラ、
２０６は同じくその照明装置である。２０７はマスタア
ーム入出力装置で、マスタアーム２０２と中央処理装置
２０１の間の入出力を行う。２０８はスレーブアーム入
出力装置で、スレーブアーム２０３と中央処理装置２０
１の間の人出かを行う。
つぎに２０９は本発明の画像追従装置で、第２座標変換
を行つて雲台２０４の動作量を決定する。第２座標変換
については後述する。２１０は雲台入出力装置で、 台
２０４と画像追従装置２０９の閏の入雲 出力を行う。２１１はＴＶモニタで、ＴＶカメラ゛２０
５の映偉を表示して、マスタアーム２０２を操作する操
作者にスレーブアーム２０３の作業対象をモニタできる
ようにしたものである。
を行つて雲台２０４の動作量を決定する。第２座標変換
については後述する。２１０は雲台入出力装置で、 台
２０４と画像追従装置２０９の閏の入雲 出力を行う。２１１はＴＶモニタで、ＴＶカメラ゛２０
５の映偉を表示して、マスタアーム２０２を操作する操
作者にスレーブアーム２０３の作業対象をモニタできる
ようにしたものである。
第３図は第２図の信号の流れ図である。第３図により第
２図の各要素間の信号の流れを説明する。
２図の各要素間の信号の流れを説明する。
中央処理装置２０１からマスタアーム２０２の関節への
指令値１１２が出力され、マスタアーム入出力装置７の
Ｄ／Ａ変換器３０１によりデジタル化され、サーボアン
プ３０２を経てマスタアーム２０２の各関節を駆動する
。各関節の関節角は関節角センサにより検出し、Ａ／Ｄ
変換器３０３を経て関節角信号１０１として中央処理装
置２０１へ取り込む。力／トルクについても同様にマス
タアーム２０２先端に取り付けられた力／トルクセンサ
３０４により検出し、Ａ／Ｄ変換器３０３を経て力／ト
ルク信号１０７として取り込む。またスレーブアーム２
０３についても同様に、中央処理装置２０１より出力さ
れた指令値１０６はスレーブアーム入出力装置２０８の
Ｄ／Ａ変換器３０５詔よびサーボアンプ３０６を経て、
スレーブアーム２０３の各関節を駆動する。各関節の関
節角はＡ／Ｄ変換器３０７を経て関節角信号１０３とし
て中央処理装置２０１へ取り込む。力／トルクはスレー
ブアーム２０３先端に取り付けられた力／トルクセンサ
３０８で検出し、Ａ／Ｄ変換器３０７を経て力／トルク
信号１０９として取り込む。
指令値１１２が出力され、マスタアーム入出力装置７の
Ｄ／Ａ変換器３０１によりデジタル化され、サーボアン
プ３０２を経てマスタアーム２０２の各関節を駆動する
。各関節の関節角は関節角センサにより検出し、Ａ／Ｄ
変換器３０３を経て関節角信号１０１として中央処理装
置２０１へ取り込む。力／トルクについても同様にマス
タアーム２０２先端に取り付けられた力／トルクセンサ
３０４により検出し、Ａ／Ｄ変換器３０３を経て力／ト
ルク信号１０７として取り込む。またスレーブアーム２
０３についても同様に、中央処理装置２０１より出力さ
れた指令値１０６はスレーブアーム入出力装置２０８の
Ｄ／Ａ変換器３０５詔よびサーボアンプ３０６を経て、
スレーブアーム２０３の各関節を駆動する。各関節の関
節角はＡ／Ｄ変換器３０７を経て関節角信号１０３とし
て中央処理装置２０１へ取り込む。力／トルクはスレー
ブアーム２０３先端に取り付けられた力／トルクセンサ
３０８で検出し、Ａ／Ｄ変換器３０７を経て力／トルク
信号１０９として取り込む。
つぎにスレーブアーム２０３の関節角信号１０３は中央
処理装置２０１で第１座標変換され、スレーブアーム２
０３先端の位置・姿勢１０４として本発明の画像追従装
置２０９へ入力する。画像追従装置２０９は、これに基
きＴＶカメラ２０５がスレーブアーム２０３の先端を視
野に納めるように第２座標変換を行い、雲台２０４への
指令値１１３を求める。この指令値１１３は雲台入出力
装置２１０のＤ／Ａ変換器３０９およびサーボアンプ３
１０を経て雲台２０４の各関節を駆動する。各関節の関
節角はＡ／Ｄ変換器３１１を経て、関節角信号１１４と
して画像追従装置２０９へ取り込む。
処理装置２０１で第１座標変換され、スレーブアーム２
０３先端の位置・姿勢１０４として本発明の画像追従装
置２０９へ入力する。画像追従装置２０９は、これに基
きＴＶカメラ２０５がスレーブアーム２０３の先端を視
野に納めるように第２座標変換を行い、雲台２０４への
指令値１１３を求める。この指令値１１３は雲台入出力
装置２１０のＤ／Ａ変換器３０９およびサーボアンプ３
１０を経て雲台２０４の各関節を駆動する。各関節の関
節角はＡ／Ｄ変換器３１１を経て、関節角信号１１４と
して画像追従装置２０９へ取り込む。
なお上記のマスタアーム２０２およびスレーブアーム２
０３は共に６つの関節を持つており、各アーム２０２，
２０３ヘノ指令値１１２ 、１０７および各アーム２０
２ 、２０３の関節角信号１０１ 、１０３はそれぞれ
６つの要素を持つ。また各アーム２０２ 、２０３の力
／トルクセンサ３０４ 、３０８は共に６軸力／トルク
センサであり、力／トルク信号１０７ 、１０９はそれ
ぞれ６つの要素を持つ。また雲台２０４は２つの関節を
持つており、指令筺１１３および関節角信号１１４はそ
れぞれ２つの要素を持つ。
０３は共に６つの関節を持つており、各アーム２０２，
２０３ヘノ指令値１１２ 、１０７および各アーム２０
２ 、２０３の関節角信号１０１ 、１０３はそれぞれ
６つの要素を持つ。また各アーム２０２ 、２０３の力
／トルクセンサ３０４ 、３０８は共に６軸力／トルク
センサであり、力／トルク信号１０７ 、１０９はそれ
ぞれ６つの要素を持つ。また雲台２０４は２つの関節を
持つており、指令筺１１３および関節角信号１１４はそ
れぞれ２つの要素を持つ。
第１図は第２図の制御ブロック線図である。第１図によ
り第２図の制御信号の処理方法を説明する。このシステ
ム制御は基本的には力帰還型パイラテラル制御を行って
いる。まず操作者がマスタアーム２０２を操縦すると、
その角度センサからの関節角信号１０１を中央処理装置
２０１で正変換することにより、マスタアーム２０２先
端の位置・姿勢１０２を得ることができる。その時のス
レーブアーム２０３の角度センサからの関節角信号１０
３を同様に正変換（ここで第１座標変換と称する）する
ことにより、スレーブアーム２０３先端の位置・姿勢１
０４ヲ４る。このマスタスレーブマニビュＬ／−タの目
的はスレーブアーム２０３先端の位置・姿勢１０４がマ
スタアーム２０２先端の位置・姿勢１０２に一致もしく
は準じて動くことであるから、位置・姿勢１０２ 、１
０４を一致させなければならない。したがりて位置・姿
勢１０２から位置・姿勢１０４を減算することにより、
スレーブアーム２０３が動くべき位置・姿勢１０４の差
分１０５が得られる。この差分１０５を逆変換すること
により、スレーブアーム２０３の各関節を駆動すべき指
令値１０６を得て、この指令値番こより各関節のアクチ
ュエータを駆動する。
り第２図の制御信号の処理方法を説明する。このシステ
ム制御は基本的には力帰還型パイラテラル制御を行って
いる。まず操作者がマスタアーム２０２を操縦すると、
その角度センサからの関節角信号１０１を中央処理装置
２０１で正変換することにより、マスタアーム２０２先
端の位置・姿勢１０２を得ることができる。その時のス
レーブアーム２０３の角度センサからの関節角信号１０
３を同様に正変換（ここで第１座標変換と称する）する
ことにより、スレーブアーム２０３先端の位置・姿勢１
０４ヲ４る。このマスタスレーブマニビュＬ／−タの目
的はスレーブアーム２０３先端の位置・姿勢１０４がマ
スタアーム２０２先端の位置・姿勢１０２に一致もしく
は準じて動くことであるから、位置・姿勢１０２ 、１
０４を一致させなければならない。したがりて位置・姿
勢１０２から位置・姿勢１０４を減算することにより、
スレーブアーム２０３が動くべき位置・姿勢１０４の差
分１０５が得られる。この差分１０５を逆変換すること
により、スレーブアーム２０３の各関節を駆動すべき指
令値１０６を得て、この指令値番こより各関節のアクチ
ュエータを駆動する。
これに対してマスタアーム２０２の駆動はスレーブアー
ム２０３が受けている力を操作者に伝えるために、次の
ように行う。いまマスタアーム２０２先端に取り付けた
力／トルクセンサ３０４の力／トルク信号１０７は、力
／トルクセンサ３０４自身の座標系すなわちマスタアー
ム２０２先端の座標系で表現されている。これを正変換
して、マスタアーム２０２基部の基準座標系で表した力
／トルク信号１０８を得る。同様にスレーブアーム２０
３の力／トルクセンサ３０８からの力／トルク信号１０
９を正変換して、スレーブアーム２０３先端にかかる力
／トルクをスレーブアーム２０３基部の基準座標系で表
したカ／トルク信号１１０を得る。力／トルク信号１１
０から力／トルク信号１０８を減算することにより、力
の差分１．１１を得る。これを逆変換することにより、
マスタアーム２０２の各関節に対する指令値１１２を得
て、マスタアーム２０２の各関節のアクチュエータを駆
動する。
ム２０３が受けている力を操作者に伝えるために、次の
ように行う。いまマスタアーム２０２先端に取り付けた
力／トルクセンサ３０４の力／トルク信号１０７は、力
／トルクセンサ３０４自身の座標系すなわちマスタアー
ム２０２先端の座標系で表現されている。これを正変換
して、マスタアーム２０２基部の基準座標系で表した力
／トルク信号１０８を得る。同様にスレーブアーム２０
３の力／トルクセンサ３０８からの力／トルク信号１０
９を正変換して、スレーブアーム２０３先端にかかる力
／トルクをスレーブアーム２０３基部の基準座標系で表
したカ／トルク信号１１０を得る。力／トルク信号１１
０から力／トルク信号１０８を減算することにより、力
の差分１．１１を得る。これを逆変換することにより、
マスタアーム２０２の各関節に対する指令値１１２を得
て、マスタアーム２０２の各関節のアクチュエータを駆
動する。
つぎに本発明の画像追従装置２０９で、スレーブアーム
２０３先端をＴＶカメラ２０５が追尾するために、雲台
２０４を駆動する制御信号の処理方法を説明する。上記
のようにスレーブアーム２０３の角度センサからの角度
信号１１３を正変換（＠１座標変換）することにより、
スレーブアーム２０３先端の位置・姿勢１０４を得るこ
とができる。これを画像追従装置２０９でＴＶカメラ２
０５の視野に入るように逆変換（ここで第２座標変換と
称する）を行つて雲台２０４の各関節の関節角を求め、
これと現在の角度センサの角度信号１１４をフィードバ
ックしテ、指令値１１３として各関節のアクチュエータ
へ出力する。
２０３先端をＴＶカメラ２０５が追尾するために、雲台
２０４を駆動する制御信号の処理方法を説明する。上記
のようにスレーブアーム２０３の角度センサからの角度
信号１１３を正変換（＠１座標変換）することにより、
スレーブアーム２０３先端の位置・姿勢１０４を得るこ
とができる。これを画像追従装置２０９でＴＶカメラ２
０５の視野に入るように逆変換（ここで第２座標変換と
称する）を行つて雲台２０４の各関節の関節角を求め、
これと現在の角度センサの角度信号１１４をフィードバ
ックしテ、指令値１１３として各関節のアクチュエータ
へ出力する。
第４図は第１図（第２図）の座標変換方法の説明図であ
る。第４図により第１図（第２図）の本発明の第１座標
変換および第２座標変換方法の変換式導出について詳細
に説明する。まず第１座標変換方法は、スレーブアーム
２０３の関節角度１０３からスレーブアーム２０３先端
の位置・姿勢１０４を３次元情報として求めるものであ
る。すなわちスレーブアーム２０３の第１〜第６関節に
よる座標変換行列（４Ｘ４行列）をＡ１〜Ａ６、スレー
ブアーム２０３の手先座標系（４Ｘ４行列）を６Ｘで表
わすと、 ０に＝Ａ１・Ａ２・Ａ、・＾・Ａ１Ａ６・６ｘ（１）に
より第１座標変換を行うことができる。ここでＯｘはス
レーブアーム２０３の基部の基準座標系（ｘ。
る。第４図により第１図（第２図）の本発明の第１座標
変換および第２座標変換方法の変換式導出について詳細
に説明する。まず第１座標変換方法は、スレーブアーム
２０３の関節角度１０３からスレーブアーム２０３先端
の位置・姿勢１０４を３次元情報として求めるものであ
る。すなわちスレーブアーム２０３の第１〜第６関節に
よる座標変換行列（４Ｘ４行列）をＡ１〜Ａ６、スレー
ブアーム２０３の手先座標系（４Ｘ４行列）を６Ｘで表
わすと、 ０に＝Ａ１・Ａ２・Ａ、・＾・Ａ１Ａ６・６ｘ（１）に
より第１座標変換を行うことができる。ここでＯｘはス
レーブアーム２０３の基部の基準座標系（ｘ。
ｙ 、 ｚ ） ４０４から見た手先座標系であり、ス
レーブアーム２０３先端の位置・姿勢１０４を要素とし
て持つ。
レーブアーム２０３先端の位置・姿勢１０４を要素とし
て持つ。
つぎに第２座標変換方法は、上記スレーブアーム２０３
先端の位置・姿勢１０４を表わす３次元情報をＴＶカメ
ラ２０５の軸線４０３方向に関する２次元情報に変換す
るものである。すなわち雲台２０４の第１関節４０１．
第２関節４０２による座標変換行列（４×４行列）を８
．、Ｂ、 ＴＶカメラ２０５ノ座標系をＺｖとする
と、雲台２０４の基部から見たＴＶカメラ２０５の座標
系０ｖは、 Ｏｙ ＝町・ａ！・”ｖ （２）
で表わされる。また雲台２０４の基部から見たスレーブ
アーム２０３の手先座標系２は次のよう番ζなる。
先端の位置・姿勢１０４を表わす３次元情報をＴＶカメ
ラ２０５の軸線４０３方向に関する２次元情報に変換す
るものである。すなわち雲台２０４の第１関節４０１．
第２関節４０２による座標変換行列（４×４行列）を８
．、Ｂ、 ＴＶカメラ２０５ノ座標系をＺｖとする
と、雲台２０４の基部から見たＴＶカメラ２０５の座標
系０ｖは、 Ｏｙ ＝町・ａ！・”ｖ （２）
で表わされる。また雲台２０４の基部から見たスレーブ
アーム２０３の手先座標系２は次のよう番ζなる。
Ｚ ＝ ＩＣｃ−’ＩＣ（３）
ここでＫｃは雲台２０４の基部から見た基準座標系４０
４である。
４である。
したがりて座標系Ｚの位置成分が座標系０ｖの軸線に乗
るように雲台２０４の関節４０１ 、４０２の関節角度
θ１．θ、を決定すれば、ＴＶカメラ２０５は常にスレ
ーブアーム２０３先端を向くようになる。このため座標
系Ｚの位置成分をＰｚ ”（Ｘｚ、）’ｚ、”ｚ）、座
標系０ＹのＴＶカメラ２０５の軸線４０３単位ベクトル
を１＝（ａ工、ａア、ａ、）とすると、Ｐ−ｆ’＝ｋＡ
（ｋは任意定数）（４）ｙ を満たすように代数的に関節角度θ１．θ、を得ること
ができる。以上により雲台２０４の移動量を求めること
ができ、ＴＶカメラ２０５を常にスレーブアーム２０３
の先端に追従して動かすことができる。
るように雲台２０４の関節４０１ 、４０２の関節角度
θ１．θ、を決定すれば、ＴＶカメラ２０５は常にスレ
ーブアーム２０３先端を向くようになる。このため座標
系Ｚの位置成分をＰｚ ”（Ｘｚ、）’ｚ、”ｚ）、座
標系０ＹのＴＶカメラ２０５の軸線４０３単位ベクトル
を１＝（ａ工、ａア、ａ、）とすると、Ｐ−ｆ’＝ｋＡ
（ｋは任意定数）（４）ｙ を満たすように代数的に関節角度θ１．θ、を得ること
ができる。以上により雲台２０４の移動量を求めること
ができ、ＴＶカメラ２０５を常にスレーブアーム２０３
の先端に追従して動かすことができる。
つぎに雲台２０４の移動速度を求めて、ＴＶカメラ２０
５をスレーブアーム２０３先端に追従させる方法を説明
する。（４）式の両辺を時間で全微分すると次のように
なる。
５をスレーブアーム２０３先端に追従させる方法を説明
する。（４）式の両辺を時間で全微分すると次のように
なる。
（５）式中の３×２行列を３×３行列にするため次のよ
うな形にする。
うな形にする。
（６）式を次のように表すものとする。
ｄＰ、−Ｊ１ｄθ−ｋＪ、ｄθ （７
）（７）式を変形して、 ｄＰｚ ＝（Ｊｔ ＋ ｋＪｍ ） ｄθ
（８）ｄθ ＝（Ｉｓ ＋ ｋＪｍ ） −” ｄＰｚ
（９）（９）式よりｄθを求めることがで
き、すなわち雲台２０４の移動速度を得ることができる
。
）（７）式を変形して、 ｄＰｚ ＝（Ｊｔ ＋ ｋＪｍ ） ｄθ
（８）ｄθ ＝（Ｉｓ ＋ ｋＪｍ ） −” ｄＰｚ
（９）（９）式よりｄθを求めることがで
き、すなわち雲台２０４の移動速度を得ることができる
。
またベクトルａの代りにＴＶカメラ２０５のピッチ角、
ヨー角を用いても同様の方法を用いて、ＴＶカメラ２０
５でスレーブアーム２０３先端を追尾することができる
。
ヨー角を用いても同様の方法を用いて、ＴＶカメラ２０
５でスレーブアーム２０３先端を追尾することができる
。
本発明によれば、ＴＶカメラがマニピュレータの先端に
追従して自動的に動くので、手動でＴＶカメラを動かす
必要がなくなり、操作者の負担を半減することが可能と
なって良好な操作を行うことが可能となる。
追従して自動的に動くので、手動でＴＶカメラを動かす
必要がなくなり、操作者の負担を半減することが可能と
なって良好な操作を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一笑施例の制御ブロック図、第２図は
同じくシステム外観図、第３図は第２図の信号の流れ図
、第４図は第２図の座標変換方法の説明図である。 １０１・・・関節角信号 １０２・・・マスタアーム先端の位置・姿勢１０３・・
・関節角信号 １０４・・・スレーブアーム先端の位置・姿勢１０６・
・・指令値 １０７．１０８・・・力／トルク信号 １０９．１１０・・・力／トルク信号 １１２・・・指令値 １１３・・・指令信号１
１４・・・角度信号 ２０１・・・中央処理装置
２０２・・・マスタアーム ２０３・・・スレーブア
ーム２０４・・・雲台 ２０５・・・ＴＶカ
メラ２０６・・・照明装置 ２０７・・・マスタアーム入出力装置 ２０Ｂ・・・スレーブアーム入出力装置２０９・・・画
像追従装置 ２１０・・・置台入出力装置２１１・・
・ＴＶモニタ ３０４・・・マスタカ／トルクセンサ ３０５・・・スレーブカ／トルクセンサ４０１・・・雲
台第１関節 ４０２・・・雲台第２関節４０３・・・
ＴＶカメラ軸線 Ｃλ Ｍ５図
同じくシステム外観図、第３図は第２図の信号の流れ図
、第４図は第２図の座標変換方法の説明図である。 １０１・・・関節角信号 １０２・・・マスタアーム先端の位置・姿勢１０３・・
・関節角信号 １０４・・・スレーブアーム先端の位置・姿勢１０６・
・・指令値 １０７．１０８・・・力／トルク信号 １０９．１１０・・・力／トルク信号 １１２・・・指令値 １１３・・・指令信号１
１４・・・角度信号 ２０１・・・中央処理装置
２０２・・・マスタアーム ２０３・・・スレーブア
ーム２０４・・・雲台 ２０５・・・ＴＶカ
メラ２０６・・・照明装置 ２０７・・・マスタアーム入出力装置 ２０Ｂ・・・スレーブアーム入出力装置２０９・・・画
像追従装置 ２１０・・・置台入出力装置２１１・・
・ＴＶモニタ ３０４・・・マスタカ／トルクセンサ ３０５・・・スレーブカ／トルクセンサ４０１・・・雲
台第１関節 ４０２・・・雲台第２関節４０３・・・
ＴＶカメラ軸線 Ｃλ Ｍ５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、マニピュレータと、該マニピュレータ近傍に備え付
けた１自由度以上の動きが可能な雲台に設けたＴＶカメ
ラと、該ＴＶカメラの映像を表示するＴＶモニタより成
るマニピュレータ装置において、マニピュレータ先端の
位置を表す３次元情報をＴＶカメラの軸線方向に関する
２次元情報に変換し、これに基づき雲台を動かすことに
よりＴＶカメラの軸線をマニピュレータ先端近傍に一致
させることを特徴とするマニピュレータ画像追従方法。 ２、上記マニピュレータはマスタスレーブマニピュレー
タであり、該マスタスレーブマニピュレータ装置におい
て、マスタアームあるいはスレーブアームの関節角度よ
り第１座標変換を行ってマニピュレータ先端の位置・姿
勢を検出し、該位置・姿勢データの一部あるいは全部を
用いて第２座標変換を行って雲台の移動量を決定し、雲
台を自動的に動かすことを特徴とする請求項１記載のマ
ニピュレータ画像追従方法。 ３、上記マニピュレータはマスタスレーブマニピュレー
タであり、該マスタスレーブマニピュレータ装置におい
て、マスタアームあるいはスレーブアームの関節角速度
より第１座標変換を行ってマニピュレータ先端の速度・
角速度を検出し、該速度・角速度データの一部あるいは
全部を用いて第２座標変換を行って雲台の移動速度を決
定し、雲台を自動的に動かすことを特徴とする請求項１
記載のマニピュレータ画像追従方法。 ４、マニピュレータと、該マニピュレータ近傍に備え付
けた１自由度以上の動きが可能な雲台に設けたＴＶカメ
ラと、該ＴＶカメラの映像を表示するＴＶモニタより成
るマニピュレータ装置において、マニピュレータ先端の
位置を表す３次元情報をＴＶカメラの軸線方向に関する
２次元情報に変換し、これに基づき雲台を動かすことに
よりＴＶカメラの軸線をマニピュレータ先端近傍に一致
させる手段を備えたことを特徴とするマニピュレータ画
像追従装置。 ５、上記マニピュレータはマスタスレーブマニピュレー
タであり、該マスタスレーブマニピュレータ装置におい
て、マスタアームあるいはスレーブアームの関節角度よ
り第１座標変換を行ってマニピュレータ先端の位置・姿
勢を検出し、該位置・姿勢データの一部あるいは全部を
用いて第２座標変換を行って雲台の移動量を決定し、雲
台を自動的に動かす手段を備えたことを特徴とする請求
項４記載のマニピュレータ画像追従装置。 ６、上記マニピュレータはマスタスレーブマニピュレー
タであり、該マスタスレーブマニピュレータ装置におい
て、マスタアームあるいはスレーブアームの関節角速度
より第１座標変換を行ってマニピュレータ先端の速度・
角速度を検出し、該速度・角速度データの一部あるいは
全部を用いて第２座標変換を行って雲台の移動速度を決
定し、雲台を自動的に動かす手段を備えたことを特徴と
する請求項４記載のマニピュレータ画像追従装置。 ７、請求項５記載のマニピュレータ画像追従装置を備え
たマニピュレータ装置。 ８、請求項６記載のマニピュレータ画像追従装置を備え
たマニピュレータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023826A JPH02205494A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マニピュレータ画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニピュレータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023826A JPH02205494A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マニピュレータ画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニピュレータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205494A true JPH02205494A (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=12121175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1023826A Pending JPH02205494A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | マニピュレータ画像追従方法及び装置並びに該装置を備えたマニピュレータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02205494A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001041395A (ja) * | 1999-06-11 | 2001-02-13 | Wescam Inc | ペイロードの被安定化プラットホーム装置 |
| JP2009279706A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Shibuya Kogyo Co Ltd | ロボット制御装置 |
| CN105014671A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-04 | 哈尔滨工大服务机器人有限公司 | 一种衣服模特机器人多自由度肩关节驱动装置 |
| EP4159382A1 (en) * | 2011-04-29 | 2023-04-05 | Sarcos LC | Teleoperated robotic system with impact responsive force feedback |
| US11794345B2 (en) | 2020-12-31 | 2023-10-24 | Sarcos Corp. | Unified robotic vehicle systems and methods of control |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6174011A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-16 | Toshiba Corp | マニプレ−タのセンサ−自動追尾装置 |
| JPS61136783A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-24 | 三菱重工業株式会社 | Ｉｔｖア−ムの制御方式 |
| JPS6352990A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-07 | 三菱電機株式会社 | マニピユレ−タ視覚装置 |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP1023826A patent/JPH02205494A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP4716392B2 (ja) * | 1999-06-11 | 2011-07-06 | ピーヴィー・ラブズ・インコーポレイテッド | ペイロードの被安定化プラットホーム装置 |
| JP2009279706A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Shibuya Kogyo Co Ltd | ロボット制御装置 |
| EP4159382A1 (en) * | 2011-04-29 | 2023-04-05 | Sarcos LC | Teleoperated robotic system with impact responsive force feedback |
| US11738446B2 (en) | 2011-04-29 | 2023-08-29 | Sarcos, Lc | Teleoperated robotic system with impact responsive force feedback |
| US11745331B2 (en) | 2011-04-29 | 2023-09-05 | Sarcos, Lc | Teleoperated robotic system with payload stabilization |
| CN105014671A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-04 | 哈尔滨工大服务机器人有限公司 | 一种衣服模特机器人多自由度肩关节驱动装置 |
| US11794345B2 (en) | 2020-12-31 | 2023-10-24 | Sarcos Corp. | Unified robotic vehicle systems and methods of control |
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