JPH02218567A

JPH02218567A - マニピュレータ操作装置

Info

Publication number: JPH02218567A
Application number: JP3440989A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Nishida; 信一郎西田; Makoto Asakura; 誠朝倉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-08-31
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JP2698646B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば宇宙空間等の極限環境で使用される
スレーブアームを含むマニピュレータを遠隔操作するの
に用いられるマニピュレータ操作装置に関する。

（従来の技術）近年、宇宙開発の分野においては、宇宙空間に宇宙ステ
ーション等の構造物を構築して、各種の実験等を実施す
ることが考えられている。この構築作業としては、マニ
ピュレータシステムを使用して、遠隔的に安全で、精密
な各種の作業を実現することが考えられている。このよ
うな構築作業は、マニピュレータシステムを用いて、エ
ピ作業用マニピュレータを遠隔的に操作することにより
、安全で、精密な各種の作業を実現するのが有効である
とされている。

ところで、このようなマニピュレータシステムのマニピ
ュレータを遠隔的に操作するマニピュレータ操作装置と
しては、略直交する並進３軸及び略直交する回転３軸の
６自由度を有した操作器を用いて、操作者が操作器を遠
隔的に操作すると、その操作部に付与される操作力に応
じた変位を生じさせるように駆動制御し、その変位に対
応した速度で、マニピュレータを駆動制御する速度指令
制御モードと称する第１の指令制御モード、又は操作器
を操作する操作者への目標帰還力と該操作器の発生力の
差に応じた速度で駆動し、マニピュレータを、その速度
に応じて駆動制御する位置指令制御モードと称する第２
の指令制御モードで遠隔操作することにより、安全で精
密な各種の作業を実現することが考えられている。即ち
、このうち第１の指令制御モードは、操作器の操作部が
基準位置で基準姿勢を司ると、マニピュレータに対する
速度指令が零となり、操作器の操作量に対応した速度で
マニピュレータを制御する。従って、第１の指令制御モ
ードは、マニピュレータの先端部を大きく移動させる作
業動作に好適され、その操作を中止して操作者が操作部
から手を離すと、操作部が基準姿勢を採って元の基準位
置に復帰されるという特徴を有する。そして、第２の指
令制御モードは、マニピュレータに加わった操作力と該
操作にともないマニピュレータに加わる作用力との差に
応じた速度で操作器を駆動制御して、その位置・姿勢に
対応した位置指令信号でマニピュレータを駆動制御する
。この第２の指令制御モードは、操作者に対して直接的
にマニピュレータを操作している如く力感覚を与え、マ
ニピュレータに力が作用していない状態で、操作者が操
作を中止して操作部から手を離すと、操作部が操作位置
に保たれるもので、位置決め作業等の精密な作業に好適
するという特徴を何する。

しかしながら、上記マニピュレータ操作装置では、移動
距離の大きな作業と細かな作業内容を続けて行なうよう
な場合、その指令制御モードを第１の指令制御モードと
第２の指令制御モードに切換えて使用すると、その第１
の指令制御モートおいて、基準位置を中心としたわずか
な範囲の移動操作で、マニピュレータの大きな移動距離
の操作が実現され、その操作完了状態で、操作器とマニ
ピュレータの位置・姿勢に大きな相違が生じる。

このため、第１の指令制御モードから第２の指令制御モ
ードに切換えて、操作した場合には、操作者とマニピュ
レータの位置・姿勢の相違により、相互の位置関係を把
握することが困難となり、誤操作をするおそれを有して
いた。この場合、特に姿勢の関係を把握するのが困難で
、姿勢の相違にともなう誤操作が大きな問題となる。

そこで、姿勢を同期するための姿勢同期モードを備えて
、指令制御モードを切換えるような場合には、先ず、指
令制御モードを姿勢同期モードに切換えて位置・姿勢を
同期させた後、モード切換えを行なう方法も考えられる
。

しかしながら、上記のように指令制御モードを切換える
方法では、指令制御モードを切換える際に、その都度、
姿勢同期モードに切換えなければならないことにより、
その操作が面倒であると共に、マニピュレータの作業動
作が中断するために、作業性が低下するという問題を有
する。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように、従来のマニピュレータ操作装置では
、誤操作のおそれを有していたり、あるいは操作が面倒
で、作業の低下を招くというおそれを有していた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡便な
操作で、マニピュレータの高精度な駆動制御を実現し得
、かつ、作業性の向上を図り得るようにしたマニピュレ
ータ操作装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、略直交する並進３軸及び略直交する回転３
軸の６自由度を有した操作自在な操作部を有した直交座
標形操作器と、この操作器の操作に連動してマニピュレ
ータを前記操作部の並進３軸及び回転３軸の力・トルク
を検出し、この検出値に対応した変位が生じるように操
作部の並進３幀及び回転３軸を駆動制御して、その変位
に応じた指令信号を求めて前記マニピュレータを駆動制
御する第１の指令制御モード、前記操作部の並進３軸及
び回転３軸の力・トルクを検出すると共に前記マニピュ
レータの力・トルクを検出して、その検出値の差に応じ
た速度で前記操作部の並進３軸及び回転３軸を駆動制御
し、その位置・姿勢に応じた指令信号を求めて前記マニ
ピュレータを駆動制御する第２の指令制御モード、前記
並進操作部の並進３軸の力を検出し、この検出値に対応
した変化が生じるように操作部の並進３軸を駆動制御し
て、その変位に応じた指令信１号を求めて前記マニピュ
レータを駆動制御し、かつ、操作部の回転３軸のトルク
を検出すると共に、前記マニピュレータのトルクを検出
して、その検出脇の差に応じた速度で前記操作部の回転
３軸を駆動制御し、その位置・姿勢に応じた指令信号を
求めて前記マニピュレータを駆動制御する第３の指令制
御モードのいずれかの制御モードで駆動する制御部と、
この制御部を切換え制御して前記第１乃至第３の指令制
御モードを選択する切換え手段とを備えてマニピュレー
タ操作装置を構成したものである。

（作用）上記構成によれば、移動距離の大きな作業動作と精密な
作業動作を連続して行なう場合は、先ず制御部が第３の
指令制御モードに切換えられ、並進３軸が第１の指令制
御モードで駆動制御されると共に、その回転３軸が第２
の指令制御モードで駆動制御されて、移動距離の大きな
作業動作が行われ、その後、異なる精密な作業動作に適
する第２の指令制御モードに切換えられる。これにより
、操作器の操作部は、その並進３軸が基準位置に復帰さ
れ、その回転３軸が操作位置を司り、操作部の姿勢とマ
ニピュレータの姿勢が対応された状態でモードが切換え
られる。従って、移動距離の大きな作業に連続して繊細
な作業を連続して誤操作することなく、円滑にして、正
確に行なうことができる。

（実施例）以丁、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係るマニピュレータ操作
装置を示すもので、図中１０は力／トルクセンサで、第
２図に示すように制御部５０を介してマニピュレータ１
５０に接続される直交座凛形操作器２００の操作にとも
なう力／トルクを検出する。この操作器２００は、第３
図に示すように、その操作部２０１が第１乃至第３の並
進機構２０２〜２０４を介して略直交する並進３輔方向
に並進操作自在に配設されると共に、第１乃至第３の回
転機構２０５〜２０７を介して略直交する回転３軸回り
に回転操作自在に６．自由度を有して配設されており、
その操作に連動して上記制御部５０を介してマニピュレ
ータ１５０を駆動制御する。また、操作部２０１にはモ
ード切換えスイッチ２０８及びマニピュレータ１５０の
握持部１５１を作動制御する操作レバー２０９並びにレ
ンジ切換えスイッチ２１０が配設されおり、そのモード
切換えスイッチ２０８の切換え操作に連動してマニピュ
レータ１５０を操作部２０１に付与される操作力に応じ
た速度を生じさせるように駆動制御する速度指令制御モ
ードと称する第１の指令制御モード又は操作部２０１を
操作する操作者への目標帰還力と該操作器の発生力の差
に応じた速度で駆動制御する位置指令制御モードと称す
る第２の指令制御モード若しくは並進３軸を前記第２の
指令制御モードで駆動制御すると共に、回転３軸を上記
第１の指令制御モードで駆動制御する位置・速度混合指
令制御モードと称する第３の指令制御モードに切換え制
御される。また、その操作レバー２０９が操作されると
、これに連動して、マニピュレータ１５０の握持部１５
１が駆動制御されて作業対象１５２の握持及び離脱を実
現する。

そして、操作器２００のレンジ切換えスイッチ２１０が
操作されると、これに連動して、マニピュレータ１５０
の作動範囲が切換え式に設定される。

また、上記力／トルクセンサ１０はその検出力Ｆｆｌｌ
及び検出トルクＴＩをそれぞれ第１及び第２の減算器１
１．１２に出力する。この第１及び第２の減算器１１．
１２には第１及び第２のモード切換え部１３．１４の出
力端がそれぞれ接続される。この第１及び第２のモード
切換え部１３゜１４の入力端には乗算部１５の出力端が
接続される。この乗算部１５は、上記マニピュレータ１
５０に設けられた力／トルクセンサ１６の出力端が接続
され、その検出した力／トルクに力反射率Ｒを掛けて「
１標帰還力Ｆｓと目標帰還トルクＴｓを演算して求める
。

上、ＴＣ！ＣｌＯ２算器１１の出力端は、第３の減算器
１７の一方の入力端に接続され、検出力Ｆｔａと目標帰
還力Ｆｓを引算してΔＦを、求めて第３の減算器１７に
出力する。この第３の減算器１７はその他方の入力端に
第３のモード切換え部１８の出力端が接続され、後述す
るように求めた並進変位ΔＸ１１に並進についての仮想
ばね定数ＫＴを掛けた値が入力される。この第３の減算
器１７は入力したΔＦとΔＸＩにＫＴを掛けた値とを引
算して求めた値を、その出力端より乗算部１９に出力す
る。この乗算部１９は人力した値に並進についての従動
特性係数ＧＴを掛けて求めた並進速度目標値ＸＲ１１を
操作器速度制御部２０に出力する。

また、第２の減算器１２の出力端は第４の減算器２１の
一方の入力端に接続され、検出トルクＴ■と１１標帰還
トルクＴｓを引算してΔＴを求めて第４の減算器２１に
出力する。この第４の減算器２１はその他方の入力端に
第４のモード切換え部２２の出力端が接続され、後述す
るように求めた回転変位Δψｍに回転についての仮想ば
ね定数Ｋ　Ｈ工を掛けた値が人力される。この第４の減
算器２１は人力したΔＴとΔψｍ１．：ＫＲを掛けた値
とを引算して求めた値を、その出力端より乗算部２３に
出力する。この乗算部は入力した値に回転についての従
動特性係数ＧＲを掛けて求めた回転速度ＬＩ　標値ψＲ
ｍを操作器速度制御部２０に出力する。

この操作器速度制御部２０は人力した並進速度ＩＪ　１
．ｔｔ値ＸＲＩｉ及び回転速度目標値ψＲ１こ対応した
駆動信号を求めて操作器駆動部２４に出力する。この操
作器駆動部２４は、駆動信号に応動して第１乃至第３の
並進機構２０２〜２０４及び第１乃至第３の回転機構２
０５〜２０７を駆動制御する。

この操作器駆動機構部２４の出力は図示しない検出セン
サに導かれて、操作部２０１の並進位置及び回転姿勢が
検出され、その位置信号Ｘｌ１１及び姿勢信号ψ■がそ
れぞれ第５及び第６のモード切換え部２５．２６に導か
れ°る。これら第５及び第６のモード切換え部２５．２
６は乗算部２７．．２８を介して第１及び第２の加算器
２９．３０の一方の入力端に接続される。このうち第１
の加算器２９は、その他方の入力端に乗算部３１の一方
の出力端が接続される。この乗算部３１は入力端に第７
のモード切換え部３２を介して第５の減算器３３の出力
端が接続される。この第５の減算器３３は上記位置信号
Ｘｍ及び基準点位置発生部３４からの基準位置信号Ｘｍ
ｏが入力され、この値より上記変位位置ΔＸｉを算出し
て、その出力端より乗算部３５を介して第４のモード切
換え部１８に出力する。

他方、第２の加算器３０は、その他方の入力端に乗算部
３６の一方の出力端が接続される。この乗算部３６は入
力端に第８のモード切換え部３７を介して第６の減算器
３８の出力端が接続される。

この第６の減算器３８は上記姿勢信号ψｍ及び基準点姿
勢発生部３９からの基準姿勢信号ψｍｏが人力され、こ
の値を引算して上記変位姿勢Δψｍを算出して、その出
力端より乗算部４０を介して上記第４のモード切換え部
２２に出力する。

上記第１及び第２の加算器２９．３０の出力端には第７
及び第８の減算器４１．４２の一方の入力端に接続され
る。この第７及び第８の減算器４１．４２の他方の入力
端には位置・姿勢算出部４３の出力端がそれぞれ第９及
び第１０のモード切換え部４４．４５を介して接続され
、その出力端は、マニピュレータ速度制御部４６に接続
される。このマニピュレータ速度制御部４６は、入力さ
れる並進速度ＸＩ？Ｓ及び回転速度ａＲ８にえＩ応した
駆動信号を求め、マニピュレータ駆動部４７に出力する
。このマニピュレータ駆動部４７は駆動信号に応動して
、上記マニピュレータ１５０を駆動制御する。そして、
マニピュレータ駆動部４７の出力は図示しない検出セン
サに出力される。この検出センサ（図示せず）はマニピ
ュレータ駆動部４７の出力よりマニピュレータ１５０の
関節角度ｅを検出して、位置・姿勢算出部４３に出力す
る。

この位置・姿勢検出部４６は、関節角度ｅに対応した並
進位置信号Ｘ及び回転姿勢信号ψを算出して上記第９及
び第１０のモード切換え部４４゜４５に出力する。

なお、上記第１乃至第１０のモード切換え部１３．１４
，１８，２２，２５．２６，３２゜３７．４４．４５は
、上記モード、切換えスイッチ２０８が切換え操作され
て第１乃至第３の指令制御モードが選択されると、第４
図に示すように、その指令制御モードに応じて、それぞ
れのモード信号が０あるいは１に切換え設定される。

上記構成において、繊細な作業が要請される場合には、
操作部２０１のモード切換えスイッチ２０８を操作して
、第２の指令制御モードに設定する。すると、制御部５
０は、その第１．第２゜第７乃至第１０のモード切換え
部１３，１４゜３２．３７，４４．４５のモード／Ｎ号
が１に設定され、第３乃至第６のモード切換え部１８，
２２゜２５．２６のモード信号が０に切換え設定される
。

そして、操作部２０１が操作されると、操作器２００の
力／トルクセンサ１０で検出した検出力Ｆｌ及び検出ト
ルクＴ１１とマニピュレータ１５０の力／トルクセンサ
１６で検出した力／トルクに力反射率Ｒを掛けた目標帰
還力Ｆｓ及び目標帰還トルクＴｓが第１及び第２の減算
器１１．１２に入力される。この第１及び第２の減算器
１１゜１２は人力した検出力Ｆ１及び検出トルクＴＩｌ
と［」標帰還力Ｆｓ及び目標帰還トルクＴｓを減算して
ΔＦ及びΔＴを求め、乗算部１９．２３に出力する。こ
の乗算部１９．２３は人力したΔＦ及びΔＴに従動特性
係数ＧＴ及びＧＲを掛けて上述したように並進速度１１
標値ＸＲｉ及び回転速度１」標値ψＲｍを求め、操作器
速度制御部２０に出力する。

この操作器速度制御部２０は、その並進速度目標値Ｘｌ
？ｍ及び回転速度ｌ」標値ψＲｍに対応した駆動信号を
生成して操作器駆動機構部２４を駆動制御する。ここで
、この操作駆動機構部は、その並進位置及び回転姿勢が
上述したように検出され、その位置信号ＸＩａ及び姿勢
信号ψｍがそれぞれ第５及び第６のモード切換え部２５
．２６を介して乗算部２７．２８に導かれる。この乗算
部２７．２８は入力した位置信号Ｘ１１及び姿勢信号ψ
…にそれぞれ比例係数Ｃ□ｒ及びＣＲを掛けて第７及び
第８の減算器２９．３０に出力する。この第７及び第８
の減算器２９．３０の他方の入力端には並進変位ΔＸＩ
及び回転変位Δψｍが入力されており、これらを引算し
た並進速度ＸＩ？Ｓ及、び回転速度ＱＲ８を指令ＵＴ及
びＵ　Ｒとしてマニピュレータ速度制御部４６に出力す
る。マニピュレータ速度制御部り、駆動信号を求めてマ
ニピュレータ駆動部４７に出力する。マニピュレータ駆
動部４７は人力した駆動信号に対応してマニピュレータ
１５０を駆動させる。これにより、操作者は、付与され
る目標帰還力ＦＳと該操作部２０１の発生力との差に応
じた速度、すなわち、マニピュレータ１５０に加わった
力／トルクに応じた力／トルクを感得しながらの操作実
現されて、マニピュレータ１５０による精密な作業が可
能となる。

また、移動距離の大きな作業動作のみを行なう場合には
、操作部２０１のモード切換えスイッチ２０８を操作し
て、第１の指令制御モードに設定する。すると、制御部
５０は、その第３乃至第６のモード切換え部１８，２２
，２５．２６のモ−ド信号が１に設定され、第１．第２
．第７乃至第１０のモード切換え部１３，１４．３２，
３７゜４４．４５のモード信号が０に切換え設定される
。

そして、操作部２０１が操作されると、力／トルクセン
サ１０で検出された操作器２００の検出力Ｆｍ及び検出
トルクＴ謂が第１及び第２の減算器１１．１２を介して
第３及び第４の減算器１７゜２１に人力される。このう
ち第３の減算器１７は、人力した検出力Ｆｌとその他方
の入力端に人力される並進変位ΔＸｍに仮想ばね定数Ｋ
Ｔを掛けた値とを引算して並進速度目標値ＸＲｔｓを求
めて操作器速度制御部２０に出力する。同時に、第４の
減算器２１は入力した検出トルクＴｎ＋とその他方の入
力端に入力される回転変位Δψｌに仮想ばね定数Ｋ　１
１を掛けた値とを引算して回転速度目標値ψｉを求めて
操作器速度制御部２０に出力する。

操作器速度制御部２０は入力した並進速度目標値ＸＲｍ
及び回転速度目標値ψＲｒｌに対応した駆動信号を求め
て、操作器駆動部２４に出力する。この操作器駆動部２
４は、駆動信号に対応して第１乃至第３の並進機構２０
２〜２０４及び第１乃至第３の回転機構２０５〜２０７
を駆動制御する。この操作器駆動部２４の出力は上記検
、出センサ（図示せず）に導かれる。ここで、検出セン
サ（図示せず）は、操作部２０１の並進位置及び回転姿
勢を検出する。この位置信号ＸＩｌ及び姿勢信号ψｌは
第５及び第６の減算器３３．３８に導かれる。このうち
第５の減算器３３は入力した位置信号Ｘｇｇと基準点位
置発生部３４からの基準位置信号ＸＩＯを引算して並進
変位ΔＸ１１を算出する。この並進変位ΔＸ−は上記乗
算部３５及び第３のモード切換え部１８を介して上記第
３の減算器１７に導かれると共に、第７のモード切換え
部３２を介して乗算部３１に導かれる。この乗算部３１
は並進変位ΔＸｌに比例係数ｖＴを掛けて指令ＵＴを求
める。この指令ＵＴは並進速度ＸＲ８に対応され、この
並進速度ＸＲ３を第１の加算器２９及び第７の減算器４
１を介してマニピュレータ制御部４６に出力する。同時
に、他方の第６の減算器３８は、入力した姿勢信号ψ１
と基準点姿勢発生部３９からの基学姿勢信号ψＩＯを引
算して回転変位ΔψＩを算出する。この回転変位Δψ曙
は上記乗算部４０及び第４のモード切換え部２２を介し
て上記第４の減算器２１に導かれると共に、第８のモー
ド切換え部３７を介して乗算部３６に導かれる。この乗
算部３６は姿勢変位Δψ麿に比例係数ｖＲが掛けて指令
ＵＲを求める。この指令ＵＲは回転速度αＲ８に対応さ
れ、この回転速度ψＲ８を第２の加算器３０及び第８の
減算器４２を介してマニピュレータ制御部４６に出力す
る。

マニピュレータ速度制御部４６は並進速度Ｘｌ？Ｓ及び
回転速度ψＲ８に対応した駆動信号を求めて、マニピュ
レータ駆動部４７に人力される。マニピュレータ駆動部
４７は駆動信号に対応してマニピュレ〜り１５０を駆動
させる。これにより、操作者は、操作部２０１に付与さ
れる操作力に応じた変位を生じさせるように駆動制御し
、即ち仮想ばね反力／トルクを感得しながらの操作が実
現されて、マニピュレータ１５０の移動距離の大きな作
業が可能となる。

さらに、移動距離の大きな作業動作に連続して繊細な作
業動作が要請されるような場合には、先ず、第３の指令
制御モードに設定す゛る。すると、制御部５０は、その
第２．第３．第５．第８及び第１０のモード切換え部１
４，１８，２５，３７゜４５のモード信号が１に設定さ
れ、第１．第４゜ｍ６１第７．第９のモード切換え部１
３，２２２６．３２．４４のモード１ｄ号がＯに切換え
設定される。そして、操作部２０１が操作されると、力
／トルクセンサ１０で検出した操作器２００の検出力Ｆ
Ｉｍが第１の減算器１１を介して第３の減算器１７に入
力される。この第３の減算器】７は、入力した検出力Ｆ
ｍとその他方の入力端に入力される並進変位ΔＸ１１に
仮想ばね定数Ｋ　’ｒを掛けた値とを引算して並進速度
目標値ＸＲ１１を求めて操作器速度制御部２０に出力す
る。

同時に、力／トルクセンサ１０で検出した操作器２００
の検出トルクＴＩと力／トルクセンサ１６で検出した力
／トルクに対応するマニピュレータ１５０の目標帰還ト
ルクＴｓが第２の減算器１２に入力される。この第２の
減算器１２は入力した検出トルクＴ１１と目標帰還トル
クＴｓを減算してΔＴを求め、乗算部２３に出力する。

この乗算部２３は入力したΔＴに従動特性係数ＧＲを掛
けて回転速度目標値ψＲＩＩを求め、操作器速度制御部
２０に出力する。

ここで、操作器速度制御部２０は入力した並進た駆動信
号を求め、操作器駆動部２４に出力する。

操作駆動部２４は、駆動信号に対応して第１乃至第３の
並進機構２０２〜２０４及び第１乃至第３の回転機構２
０５〜２０７を駆動する。この操作器駆動部２４の出力
は上記検出センサ（図示せず）に導かれる。検出センサ
（図示せず）は、人力した操作器駆動部２４の出力より
、操作部２０１の並進位置及び回転姿勢を検出して、そ
の位置信号ＸＩｍ及び姿勢信号ψ閑を検出する。このう
ち位置信号ＸＩＩは第５の減算器３３に導かれる。この
第５の減算器３３は入力した位置信号Ｘ１１と基阜点位
置発生部３４からの基準位置信号Ｘｍｏを引算して並進
変位ΔＸｍを算出する。この並進変位Δψ−は上記乗算
部３５及び第３のモード切換え部３５を介して上記第３
の減算器、１７に導かれると共に、第７のモード切換え
部３２を介して乗算部３１に導かれる。この乗算部３１
は入力した並進変位ΔＸｒａに比例係数ＶＴを掛けて指
令ＵＴを求める。この指令ＵＴは並進速度ＸＲ３に対応
され、この並進速度ＸＲ８を第１の加算器２９及び第７
の減算器２９を介してマニピュレータ速度制御部４５に
出力する。

同時に、他方の姿勢信号ψｌは第６のモード切換え部２
６を介して乗算部２８に導かれる。この乗算部２８は入
力した姿勢信号ψｍにそれぞれ比例係数ＣＲを掛けて指
令Ｕｌ？を求め、第２の加算器３０を介して第８の減算
器４２に出力する。この第８の減算器４２の他方の入力
端には回転位置信号ψが人力されており、これらの値を
引算した回転速度ψｌ？ｓをマニピュレータ速度制御部
４６に出力する。

上記マニピュレータ速度制御部４６は、並進速めて、マ
ニピュレータ駆動部４７に出力する。このマニピュレー
タ駆動部４７は駆動信号に対応してマニピュレータ１５
０を駆動制御させる。これにより、操作者の操作に連動
して、操作器２００は、その並進３軸が前記第１の指令
制御モードで駆動制御され、かつ、回転３軸が前記第２
の指令制御モードで駆動制御される第３の指令制御モー
ドで駆動制御され、マニピュレータ１５０による移動距
離の大きな作業が実現される。

次に、モード切換えスイッチ２０８が切換え操作され、
指令制御モードは、第３の指令制御モードから前記第２
の指令制御モードに切換え設定される。この際、操作器
１００の回転３軸の姿勢が操作位置に保たれて、マニピ
ュレータ１５０の姿勢と対応されることにより、以後の
第２の指令制御モードにおいては、第３の指令制御モー
ド路間−の操作感覚で操作するこができる。

このように、上記マニピュレータ操作装置は、操作器２
００の操作に連動してマニピュレータ１５０を該操作器
２００に付与される操作力に応じた変位に対応した速度
を生じさせるように駆動制御する第１の指令制御モード
で並進３軸を駆動制御すると共に、操作器２００を操作
する操作者への目標帰還力と操作部２０１の発生力の差
に応じた速度で駆動制御する第２の指令制御モードで回
転３軸を駆動制御する第３の指令制御モードを設け、こ
の第３の指令制御モードをモード切換えスイッチ２０８
で選択可能に構成することにより、例えば移動距離の大
きな作業と繊細な作業を連続して行なうような場合には
、第３の指令制御モードで駆動制御して移動距離の大き
な作業を実現し、その後、並進３軸及び回転３軸を操作
器２００を操作する操作者への目標帰還力と操作部２０
１の発生力の差に応じた速度で駆動制御する第２の指令
制御モードに切換えて繊細な作業を行なうことが可能と
なる。これによれば、第３の指令制御モードで駆動制御
した後、第２の指令制御モードに切換えられると、操作
部２０１の並進３軸が基僧位置に復帰され、その回転３
軸が操作位置を司ることにより、操作部２０１の回転姿
勢がマニピュレータ１５０の姿勢と対応された状態でモ
ードが切換えられるため、移動距離の大きな作業に連続
して繊細な作業の操作を誤操作することなく、円滑にし
て、正確に行なうことができる。

なお、上記実施例では、モード切換えスイッチ２０８を
操作部２０１に配設するように構成した場合で説明した
が、これに限ることなく、その他の位置に配設するよう
に構成することも可能である。

よって、この発明は上記実施例に限ることなく、この発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得るこ
とは勿論のことである。

［発明の構成Ｊ以上詳述したように、この発明によれば、簡便な操作で
、マニピュレータの高精度な駆動制御を実現し得、かつ
、作業性の向上を図り得るようにしたマニピュレータ操
作装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るマニピュレータ操
作装置を示すブロック部、第２図はこの発明の適用され
るマニピュレータシステムを示す図、第３図は第１図の
操作器を取出して示す図、第４図は第１図の動作を説明
するために示した図である。５０・・・制御部、１５０・・・マニピュレータ、１５
１・・・握持部、１５２・・・作業対象、２００・・・
操作器、２０１・・・操作部、２０２〜２０４・・・第
１乃至第３の並進機構、２０５〜２０７・・・第１乃至
第３の回転機構、２０８・・・モード切換えスイッチ、
２０９・・・操作レバー　２１０・・・レンジ切換えス
イッチ、１０．１６・・・力／トルクセンサ、１１，１
２゜１７．２１，３３，３８．４１．４２・・・第１乃
至第８の減算器、１３，１４．１８，２２゜２５．２６
，３２．３７，４４．４５・・・第１乃至第１０のモー
ド切換え部、１５，１９，２３゜２７、．２８，３１，
３５．３６．４０・・・乗算部、２０・・・操作器速度
制御部、２４・・・操作器駆動部、４３・・・位置・姿
勢算出部、４６・・・マニピュレータ速度制御部、４７
・・・マニピュレータ駆動部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第４図

Claims

【特許請求の範囲】略直交する並進３軸及び略直交する回転３軸の６自由度
を有した操作自在な操作部を有した直交座標形操作器と
、この操作器の操作に連動してマニピュレータを前記操作
部の並進３軸及び回転３軸の力・トルクを検出し、この
検出値に対応した変位が生じるように操作部の並進３軸
及び回転３軸を駆動制御して、その変位に応じた指令信
号を求めて前記マニピュレータを駆動制御する第１の指
令制御モード、前記操作部の並進３軸及び回転３軸の力
・トルクを検出すると共に前記マニピュレータの力・ト
ルクを検出して、その検出値の差に応じた速度で前記操
作部の並進３軸及び回転３軸を駆動制御し、その位置・
姿勢に応じた指令信号を求めて前記マニピュレータを駆
動制御する第２の指令制御モード、前記並進操作部の並
進３軸の力を検出し、この検出値に対応した変化が生じ
るように操作部の並進３軸を駆動制御して、その変位に
応じた指令信号を求めて前記マニピュレータを駆動制御
し、かつ、操作部の回転３軸のトルクを検出すると共に
、前記マニピュレータのトルクを検出して、その検出値
の差に応じた速度で前記操作部の回転３軸を駆動制御し
、その位置・姿勢に応じた指令信号を求めて前記マニピ
ュレータを駆動制御する第３の指令制御モードのいずれ
かの制御モードで駆動する制御部と、この制御部を切換え制御して前記第１乃至第３の指令制
御モードを選択する切換え手段とを具備したことを特徴
とするマニピュレータ操作装置。