JPH02274481A - 操作形マニピュレータ - Google Patents
操作形マニピュレータInfo
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- JPH02274481A JPH02274481A JP9480289A JP9480289A JPH02274481A JP H02274481 A JPH02274481 A JP H02274481A JP 9480289 A JP9480289 A JP 9480289A JP 9480289 A JP9480289 A JP 9480289A JP H02274481 A JPH02274481 A JP H02274481A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- 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
この発明は、操作側からの位置指令に基づき手先部が位
置決めされるマニピュレータであって、とくに力覚セン
サの代わりに接触センサを用いることによって手先部の
外界物体との接触の有無および接触力の大きさを操作側
で感覚的にとらえ、操作性を向上させるようにした操作
形マニピュレータに関する。
置決めされるマニピュレータであって、とくに力覚セン
サの代わりに接触センサを用いることによって手先部の
外界物体との接触の有無および接触力の大きさを操作側
で感覚的にとらえ、操作性を向上させるようにした操作
形マニピュレータに関する。
従来の操作形マニピュレータの全体構成について第２図
のブロック図を参照しながら説明する。 第２図において、１０はジョイスティック形式のｆｆｌ
作ｈ、２０はマニピュレータ、２１はこのマニピュレ
ータ２０のハンドである。なお、この場合には操作側は
ジョイスティック形操作器であるが、操作側がマスクマ
ニピュレータ、被操作側がスレーブマニピュレータであ
るマスク・スレーブマニピュレータの場合でも同様であ
る。 さて、操作器１０には座標系ｘ、ｙ、ｚが設定され、ジ
ョイスティックの操作量が、各座標軸方向に分解される
。ジョイスティックには、各座標軸方向に対応するサー
ボモータ、位置検出器が連結される。第２図には、Ｘ軸
方向に対応するサーボモータ１１９位置検出器１２だけ
を示し、他のＹ、Ｚの各軸方向に対応するものの表示は
省略した。なお、サーボモータ１１は後述するように、
ハンド２１の受ける外力に対応する力感覚を操作側に帰
還させるために用いられ、位置検出器１２はジョイステ
ィックの操作量（位置または角度）の発信のために用い
られる。 １３は座標変換手段で、ジョイスティックの各軸方向の
操作量を、マニピュレータ２０の各関節のとるべき目標
位置または角度に変換する。 差分器１４．増幅器１５．サーボモータ１６．および位
置検出器１７の組は、マニピュレータ２０の各関節に対
応して関節の個数だけ用意され、その各関節をフィード
バック方式によって、先程の目標位置または角度になる
ように駆動する。 各関節の駆動によって、操作器１０による指令に基きマ
ニピュレータ２０のハンド２１の位置決めがなされる。 ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚはハンド２１に設けられた力覚
センサで、ハンド２１が受ける外力を検出し、それぞれ
ハンド２１に設定された工具座標系のＸｔ。 ｙｔ、ｚｔ軸の各方向に対応する。例えば、力覚センサ
２２ｘからの信号が増幅器２３を介してサーボモータ１
１に伝達され、外力に対応−する力感覚とじて操作器１
０の側に帰還されることになる。この力感覚の帰還によ
る直感性付与のために、操作側での操作が的確かつ容易
になる。とくに、ハンド２１と、図示してない対象物に
対する倣い作業の確認や対象物との衝突などの危険防止
がなされ、作業の確実性、安全性が確保される。
のブロック図を参照しながら説明する。 第２図において、１０はジョイスティック形式のｆｆｌ
作ｈ、２０はマニピュレータ、２１はこのマニピュレ
ータ２０のハンドである。なお、この場合には操作側は
ジョイスティック形操作器であるが、操作側がマスクマ
ニピュレータ、被操作側がスレーブマニピュレータであ
るマスク・スレーブマニピュレータの場合でも同様であ
る。 さて、操作器１０には座標系ｘ、ｙ、ｚが設定され、ジ
ョイスティックの操作量が、各座標軸方向に分解される
。ジョイスティックには、各座標軸方向に対応するサー
ボモータ、位置検出器が連結される。第２図には、Ｘ軸
方向に対応するサーボモータ１１９位置検出器１２だけ
を示し、他のＹ、Ｚの各軸方向に対応するものの表示は
省略した。なお、サーボモータ１１は後述するように、
ハンド２１の受ける外力に対応する力感覚を操作側に帰
還させるために用いられ、位置検出器１２はジョイステ
ィックの操作量（位置または角度）の発信のために用い
られる。 １３は座標変換手段で、ジョイスティックの各軸方向の
操作量を、マニピュレータ２０の各関節のとるべき目標
位置または角度に変換する。 差分器１４．増幅器１５．サーボモータ１６．および位
置検出器１７の組は、マニピュレータ２０の各関節に対
応して関節の個数だけ用意され、その各関節をフィード
バック方式によって、先程の目標位置または角度になる
ように駆動する。 各関節の駆動によって、操作器１０による指令に基きマ
ニピュレータ２０のハンド２１の位置決めがなされる。 ２２ｘ、２２ｙ、２２ｚはハンド２１に設けられた力覚
センサで、ハンド２１が受ける外力を検出し、それぞれ
ハンド２１に設定された工具座標系のＸｔ。 ｙｔ、ｚｔ軸の各方向に対応する。例えば、力覚センサ
２２ｘからの信号が増幅器２３を介してサーボモータ１
１に伝達され、外力に対応−する力感覚とじて操作器１
０の側に帰還されることになる。この力感覚の帰還によ
る直感性付与のために、操作側での操作が的確かつ容易
になる。とくに、ハンド２１と、図示してない対象物に
対する倣い作業の確認や対象物との衝突などの危険防止
がなされ、作業の確実性、安全性が確保される。
以上説明したように、従来の技術では、ハンドが受ける
外部負荷に応じて操作側に伝達される反力が決められ、
その点では操作の微妙な手加減が可能となり操作性の向
上が図れる。しかし、その外部負荷は、ハンドに設置さ
れる力覚センサによって検出され、この力覚センサには
、コスト的に高くかつ寸法的にも比較的大きいため、経
済上の不利と使用上の不便さとがある。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、力覚センサによらずより簡単な手段によって手先
部の外界物体との接触の有無および接触力の大きさを操
作側で感覚的にとらえ、操作性を向上させうる操作形マ
ニピュレータを提供することにある。
外部負荷に応じて操作側に伝達される反力が決められ、
その点では操作の微妙な手加減が可能となり操作性の向
上が図れる。しかし、その外部負荷は、ハンドに設置さ
れる力覚センサによって検出され、この力覚センサには
、コスト的に高くかつ寸法的にも比較的大きいため、経
済上の不利と使用上の不便さとがある。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、力覚センサによらずより簡単な手段によって手先
部の外界物体との接触の有無および接触力の大きさを操
作側で感覚的にとらえ、操作性を向上させうる操作形マ
ニピュレータを提供することにある。
この課題を解決するために、本発明に係る操作形マニピ
ュレータは、 操作側からの位置指令に基づき手先部が位置決めされる
マニピュレータにおいて、 前記手先部の外界物体との接触を検知する接触センサと
； この接触センサからの接触信号が出力されたときを基準
とする、前記位置指令の変化量に基づいて決められる、
たとえばこの変化量に比例する仮想力信号を、前記接触
信号が存在することを条件に出力する仮想力信号手段と
； を備え、前記仮想力信号に応じて前記操作側に反力を伝
達させる。
ュレータは、 操作側からの位置指令に基づき手先部が位置決めされる
マニピュレータにおいて、 前記手先部の外界物体との接触を検知する接触センサと
； この接触センサからの接触信号が出力されたときを基準
とする、前記位置指令の変化量に基づいて決められる、
たとえばこの変化量に比例する仮想力信号を、前記接触
信号が存在することを条件に出力する仮想力信号手段と
； を備え、前記仮想力信号に応じて前記操作側に反力を伝
達させる。
仮想力信号手段によって、手先部の外界物体との接触を
検知する接触センサからの接触信号が出力されたときを
基準とする、位置指令の変化量に基づいて決められる、
たとえばこの変化量に比例する仮想力信号が、接触信号
が存在することを条件に出力される。そして、この仮想
力信号に応じて操作側に反力が伝達される。
検知する接触センサからの接触信号が出力されたときを
基準とする、位置指令の変化量に基づいて決められる、
たとえばこの変化量に比例する仮想力信号が、接触信号
が存在することを条件に出力される。そして、この仮想
力信号に応じて操作側に反力が伝達される。
本発明に係る操作形マニピュレータの実施例について、
その構成を示すブロック図である第１図を参照しながら
説明する。 この実施例の要点は、手先部、外界物体間の接触と操作
側の位置指令値とに基づいて手先部が受ける外部負荷の
大きさを想定し、これに基づく仮想力を操作側に反力と
して伝達する、というものである。 第１図において、この実施例が第２図の従来例と異なる
点は、■接触センサｌが力覚センサの代りにハンド２１
に設けられる、■仮想力信号部２が接触センサ１と増幅
器２３との間に挿入される、という二つである。 仮想力信号部２は、先程述べたように手先部が受ける外
部負荷の想定値に対応する仮想力信号を求める機能をも
ち、構成的には保持回路３と、差分器４と、演算回路５
と、ＡＮＤ回路６とからなり、増幅器２３の前段に設け
られ、接触センサ１からの接触信号と操作側の位置検出
器１２からの位置指令信号とを入力する。 保持回路３は、位置検出器１２からの位置指令値を接触
センサ１からの接触信号オンに基づいて保持する一種の
メモリである。差分器４は、ある時点での位置指令値と
、ハンド２１が外界物体と接触した時点での位置指令値
との差分、つまり位置指令の接触時点からの変化量を求
める。 演算回路５は、この位置指令の変化量に係る比例演算を
する。この演算結果は、ＡＮＤ回路６によって接触信号
の存在を条件に増幅器２３に出力される。なお、仮想力
信号部２は説明の便宜上ハードウェア手段としたが、実
際にはソフトウェア手段として構成される。 以上のうように、仮想力信号部２からは、ハンド２１が
外界物体と接触した時点からの位置指令の変化量に比例
した信号が接触状態が継続される限り、仮想力信号とし
て出力される。この仮想力信号に基づいて操作側に反力
が伝達されることは、従来例におけるのと同様におこな
われる。操作側では、２０反力に基づいて微妙な操作加
減の調整が可能となり、このことは操作性の向上を意味
する。 ところで、演算回路５による演算は、前記の実施例にお
ける比例演算だけに限定されることはなく、たとえば段
階的に増加させる演算や、指数的に増加させる演算であ
ってもよい。どの演算形式を選択するかは、主として操
作の目的、内容とオペレータの技術水準ないし操作傾向
によって決められる。
その構成を示すブロック図である第１図を参照しながら
説明する。 この実施例の要点は、手先部、外界物体間の接触と操作
側の位置指令値とに基づいて手先部が受ける外部負荷の
大きさを想定し、これに基づく仮想力を操作側に反力と
して伝達する、というものである。 第１図において、この実施例が第２図の従来例と異なる
点は、■接触センサｌが力覚センサの代りにハンド２１
に設けられる、■仮想力信号部２が接触センサ１と増幅
器２３との間に挿入される、という二つである。 仮想力信号部２は、先程述べたように手先部が受ける外
部負荷の想定値に対応する仮想力信号を求める機能をも
ち、構成的には保持回路３と、差分器４と、演算回路５
と、ＡＮＤ回路６とからなり、増幅器２３の前段に設け
られ、接触センサ１からの接触信号と操作側の位置検出
器１２からの位置指令信号とを入力する。 保持回路３は、位置検出器１２からの位置指令値を接触
センサ１からの接触信号オンに基づいて保持する一種の
メモリである。差分器４は、ある時点での位置指令値と
、ハンド２１が外界物体と接触した時点での位置指令値
との差分、つまり位置指令の接触時点からの変化量を求
める。 演算回路５は、この位置指令の変化量に係る比例演算を
する。この演算結果は、ＡＮＤ回路６によって接触信号
の存在を条件に増幅器２３に出力される。なお、仮想力
信号部２は説明の便宜上ハードウェア手段としたが、実
際にはソフトウェア手段として構成される。 以上のうように、仮想力信号部２からは、ハンド２１が
外界物体と接触した時点からの位置指令の変化量に比例
した信号が接触状態が継続される限り、仮想力信号とし
て出力される。この仮想力信号に基づいて操作側に反力
が伝達されることは、従来例におけるのと同様におこな
われる。操作側では、２０反力に基づいて微妙な操作加
減の調整が可能となり、このことは操作性の向上を意味
する。 ところで、演算回路５による演算は、前記の実施例にお
ける比例演算だけに限定されることはなく、たとえば段
階的に増加させる演算や、指数的に増加させる演算であ
ってもよい。どの演算形式を選択するかは、主として操
作の目的、内容とオペレータの技術水準ないし操作傾向
によって決められる。
したがって、この発明によれば、従来の技術に比べ次の
ようなすぐれた効果がある。 （１）力覚センサの代わりに接触センサとソフトウェア
手段とによって、手先部の外界物体との接触の有無およ
び接触力の大きさを操作側で感覚的にとらえることがで
き、操作性の向上が図れる。その結果、マニピュレータ
と外界物体との当接による双方の損傷が避けられ、また
は適切な作業遂行が可能になる。 （２）前項に関連して、コスト低減が図れる。 （３）手段が構造的なものでなくソフトウェアに基づく
から、実施が容易であり、しかも試行錯誤によって容易
、迅速に操作側への反力、ひいては操作性に係る最適調
整をすることができる。
ようなすぐれた効果がある。 （１）力覚センサの代わりに接触センサとソフトウェア
手段とによって、手先部の外界物体との接触の有無およ
び接触力の大きさを操作側で感覚的にとらえることがで
き、操作性の向上が図れる。その結果、マニピュレータ
と外界物体との当接による双方の損傷が避けられ、また
は適切な作業遂行が可能になる。 （２）前項に関連して、コスト低減が図れる。 （３）手段が構造的なものでなくソフトウェアに基づく
から、実施が容易であり、しかも試行錯誤によって容易
、迅速に操作側への反力、ひいては操作性に係る最適調
整をすることができる。
第１図は本発明に係る実施例の構成を示すブロック図、
第２図は従来例の構成を示すブロック図である。
符号説明
１：接触センサ、２；仮想力信号部、
３：保持回路、４：差分器、５：演算回路、６：ＡＮＤ
回路、１０：操作器、
回路、１０：操作器、
Claims (1)
- １）操作側からの位置指令に基づき手先部が位置決めさ
れるマニピュレータにおいて、前記手先部の外界物体と
の接触を検知する接触センサと；この接触センサからの
接触信号が出力されたときを基準とする、前記位置指令
の変化量に基づいて決められる仮想力信号を、前記接触
信号が存在することを条件に出力する仮想力信号手段と
；を備え、前記仮想力信号に応じて前記操作側に反力を
伝達させるようにしたことを特徴とする操作形マニピュ
レータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9480289A JPH02274481A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 操作形マニピュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9480289A JPH02274481A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 操作形マニピュレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02274481A true JPH02274481A (ja) | 1990-11-08 |
Family
ID=14120194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9480289A Pending JPH02274481A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 操作形マニピュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02274481A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009274191A (ja) * | 2008-05-17 | 2009-11-26 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 作業用ロボットおよび同作業用ロボットに適用されるコンピュータプログラム |
| JP2012157946A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Fanuc Ltd | 力センサの出力に基づいてロボットのダイレクトティーチをおこなうロボット教示装置 |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP9480289A patent/JPH02274481A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009274191A (ja) * | 2008-05-17 | 2009-11-26 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 作業用ロボットおよび同作業用ロボットに適用されるコンピュータプログラム |
| JP2012157946A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Fanuc Ltd | 力センサの出力に基づいてロボットのダイレクトティーチをおこなうロボット教示装置 |
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