JPH03136781A - マニプレータの制御方式 - Google Patents
マニプレータの制御方式Info
- Publication number
- JPH03136781A JPH03136781A JP27486789A JP27486789A JPH03136781A JP H03136781 A JPH03136781 A JP H03136781A JP 27486789 A JP27486789 A JP 27486789A JP 27486789 A JP27486789 A JP 27486789A JP H03136781 A JPH03136781 A JP H03136781A
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (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、５ 産業上の利用分計
本発明はマニプレータの制御方式に関し、手先部の動作
範囲が拡大されるよう工夫したものである。
範囲が拡大されるよう工夫したものである。
Ｂ、 発明の概要
本発明は、平面上の一方向であるＸ軸方向に関する位置
とこのＸ軸方向と直角なＹ軸方向の位置とを与えること
により平面に投影した手先部の先端の位置を決定するマ
ニプレータの制御方式において、Ｘ軸方向に関する位置
指令値とＹ軸方向に関する位置指令値とに基づき位置指
令値のリミット処理を行なうことにより、Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向に関する最大移動量で決定される円が原点から
の最大移動位置となるようにして手先部の動作範囲を最
大限に拡大したものである。
とこのＸ軸方向と直角なＹ軸方向の位置とを与えること
により平面に投影した手先部の先端の位置を決定するマ
ニプレータの制御方式において、Ｘ軸方向に関する位置
指令値とＹ軸方向に関する位置指令値とに基づき位置指
令値のリミット処理を行なうことにより、Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向に関する最大移動量で決定される円が原点から
の最大移動位置となるようにして手先部の動作範囲を最
大限に拡大したものである。
Ｃ３従来の技術
マニプレータの一種であるマスター・スレーブマニプレ
ータは、多関節の人工の腕であるマスターアームとスレ
ーブアームとを有しており、オペレータがマスターアー
ムを操作することによりスレーブアームで対象物を把持
シ、スレーブアームがマスターアームの位置に追従する
よう制御して対象物を処理するようになっている。そこ
で、この種のマスター・スレーブマニプレータにおけろ
スレーブアームの手先部は人の手首と同様にその先端部
が平面上の任意の位置に占位し得るようになっている。
ータは、多関節の人工の腕であるマスターアームとスレ
ーブアームとを有しており、オペレータがマスターアー
ムを操作することによりスレーブアームで対象物を把持
シ、スレーブアームがマスターアームの位置に追従する
よう制御して対象物を処理するようになっている。そこ
で、この種のマスター・スレーブマニプレータにおけろ
スレーブアームの手先部は人の手首と同様にその先端部
が平面上の任意の位置に占位し得るようになっている。
第４図は前記マスター・スレーブマニプレータにおける
スレーブアームの手先部及びこの手先部が移動して形成
する軌跡を示す説明図である。同図に示すように、手先
部１は円＃Ｉｚの頂点０．を＠動中心として全方向に回
動し得るようになっている。また、円錐２の底面２ａに
はその円周方向に関し９０°の位相を有する２点にロッ
ド３，４が夫々係止しである。これらロッド３，４は頂
点０及び底面２＆の中心を通る円錐２の軸と平行な方向
に移動し得るようになっている。かくて、ロッド３を前
後に移動させることにより手先部１の先端０２が円弧状
の軌跡５を描くように移動するとともに、ロッド４を前
後に移動させることにより前記先端０２が円弧状の軌跡
６を描くように移動する。即ち、平面７上の一方向であ
るＸ軸８に関する位置とこのＸ軸８と直角なＹ軸９に関
する位置とを与えることにより平面７に投影した先端Ｏ
の位置が決定される。
スレーブアームの手先部及びこの手先部が移動して形成
する軌跡を示す説明図である。同図に示すように、手先
部１は円＃Ｉｚの頂点０．を＠動中心として全方向に回
動し得るようになっている。また、円錐２の底面２ａに
はその円周方向に関し９０°の位相を有する２点にロッ
ド３，４が夫々係止しである。これらロッド３，４は頂
点０及び底面２＆の中心を通る円錐２の軸と平行な方向
に移動し得るようになっている。かくて、ロッド３を前
後に移動させることにより手先部１の先端０２が円弧状
の軌跡５を描くように移動するとともに、ロッド４を前
後に移動させることにより前記先端０２が円弧状の軌跡
６を描くように移動する。即ち、平面７上の一方向であ
るＸ軸８に関する位置とこのＸ軸８と直角なＹ軸９に関
する位置とを与えることにより平面７に投影した先端Ｏ
の位置が決定される。
マスター・スレーブマニプレータの場合、前記ＸＹ軸８
，９に関する位置の情報は、マスターアームの位置を検
出する位置センサにより位置指令値Ｘ、Ｙとして夫々与
えられ、これら位置指令値Ｘ、Ｙに基づいてロッド３゜
４の移動量が決定される。
，９に関する位置の情報は、マスターアームの位置を検
出する位置センサにより位置指令値Ｘ、Ｙとして夫々与
えられ、これら位置指令値Ｘ、Ｙに基づいてロッド３゜
４の移動量が決定される。
一方、ロッド３，４の移動量は機械的な構造により規制
さ゛れるため、前記位置指令値に対しリミット処理を行
なっている。
さ゛れるため、前記位置指令値に対しリミット処理を行
なっている。
更に評言すると、従来技術に係る制御方式においては、
ロッド３，４が独立して移動し得る移動量に対応する先
端０２の原点０３からの最大移動量を夫々±Ｒとすると
、Ｘ軸８及る位置、即ち円１１とこれに外接する正方形
１２どの間の位置が指定される場合があり、この場合に
はロッド３，４及びこれの移動機構に無理な力がかかり
これらを破損する虞がある。このため、従来技術におい
ては、前述最大値となるように別々にり宣ット処理をし
ている。そこで、第５図に示すように、従来技術におけ
る先端０２の位置は、−辺の長さが４２Ｈの正方形１０
の内部に制限される。
ロッド３，４が独立して移動し得る移動量に対応する先
端０２の原点０３からの最大移動量を夫々±Ｒとすると
、Ｘ軸８及る位置、即ち円１１とこれに外接する正方形
１２どの間の位置が指定される場合があり、この場合に
はロッド３，４及びこれの移動機構に無理な力がかかり
これらを破損する虞がある。このため、従来技術におい
ては、前述最大値となるように別々にり宣ット処理をし
ている。そこで、第５図に示すように、従来技術におけ
る先端０２の位置は、−辺の長さが４２Ｈの正方形１０
の内部に制限される。
Ｄ、 発明が解決しようとする課題
上記従来技術において、ロッド３，４の許容移動量だけ
を考慮すれば、手先部１の先端０２の位置は、第５図に
示すように、半径Ｒの円１１の内部の位置であれば良い
。ところが、ＸＹＹＢ２９に関する一位置の最大値を±
Ｒとした場合には第５図の斜線部分１２に含まれト処理
をしている。したがって、斜線部分１３に含まれる位置
、即ち円１１とこれに内接′する正方形１０との間の位
置を指定することができず、その分手先部１の移動範囲
が制御されるという問題がある。
を考慮すれば、手先部１の先端０２の位置は、第５図に
示すように、半径Ｒの円１１の内部の位置であれば良い
。ところが、ＸＹＹＢ２９に関する一位置の最大値を±
Ｒとした場合には第５図の斜線部分１２に含まれト処理
をしている。したがって、斜線部分１３に含まれる位置
、即ち円１１とこれに内接′する正方形１０との間の位
置を指定することができず、その分手先部１の移動範囲
が制御されるという問題がある。
本発明は、従来技術の問題がＸ、Ｙ両軸に関するリミッ
ト処理を独立に行なっていることに起因する点に鑑み、
ｘ、ｙ両軸に関して独立して夫々移動し得る原点からの
最大移動量に規定される円の内部の任意の位置に手先部
の先端の位置が占位し得るようにしたマニプレータの制
御方式を提供することを目的とする Ｅ、 課題を屏決するための手段 上記目的を達成する本発明の構成は、 平面上の一方向であるＸ軸方向に関する位置とこのＸ軸
方向と直角なＹ軸方向の位置とを与えることにより平面
に投影した手先部の先端の位置を決定するマニプレータ
の制御方式において、 Ｘ軸方向に関する位置指令値ＸとＹ軸方向に関する位置
指令値Ｙとを表わす位置信号と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向
に関し独立して夫々移動し得る原点からの最大移動量に
より規定される円の半径Ｒを表わす半径信号とに基づき
Ｒ２と（Ｘ２＋Ｙ２）との値を比較し、Ｒ２上ず＋ｆの
場合にはＸ、Ｙをそのまま位置指令値とするとともに、
Ｒ’＜Ｘ”＋Ｙ’の場合には前回のサンプリング時の位
置指令値を位置指令値とすることを特徴とする。
ト処理を独立に行なっていることに起因する点に鑑み、
ｘ、ｙ両軸に関して独立して夫々移動し得る原点からの
最大移動量に規定される円の内部の任意の位置に手先部
の先端の位置が占位し得るようにしたマニプレータの制
御方式を提供することを目的とする Ｅ、 課題を屏決するための手段 上記目的を達成する本発明の構成は、 平面上の一方向であるＸ軸方向に関する位置とこのＸ軸
方向と直角なＹ軸方向の位置とを与えることにより平面
に投影した手先部の先端の位置を決定するマニプレータ
の制御方式において、 Ｘ軸方向に関する位置指令値ＸとＹ軸方向に関する位置
指令値Ｙとを表わす位置信号と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向
に関し独立して夫々移動し得る原点からの最大移動量に
より規定される円の半径Ｒを表わす半径信号とに基づき
Ｒ２と（Ｘ２＋Ｙ２）との値を比較し、Ｒ２上ず＋ｆの
場合にはＸ、Ｙをそのまま位置指令値とするとともに、
Ｒ’＜Ｘ”＋Ｙ’の場合には前回のサンプリング時の位
置指令値を位置指令値とすることを特徴とする。
Ｆ。
作 用
上記構成の本発明によれば、位置指令値Ｘ。
Ｙの画情報に基づきリミット処理をしているので、手先
部の先端の位置は半径Ｒの円の内部の任意の位置に占位
させることができる。
部の先端の位置は半径Ｒの円の内部の任意の位置に占位
させることができる。
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方式を実現するマスター・スレ
ーブマニプレータの制御系を示すブロック線図である。
ーブマニプレータの制御系を示すブロック線図である。
同図は第４図に示す手先部１のロッド３，４の移動を制
御する制御系である。即ち、第１図におけるマスターア
ーム２１の位置センサ入力部２３とスレーブアーム２２
の位置センサ入力部２４とが対となってＸ軸方向に関す
る位置を決定するロッド３の制御系（以下Ｘ軸制御系と
称する）を形成しており、また位置センサ入力部２５゜
２６が対となってＹ軸方向に関する位置を決定するロッ
ド３の制御系（以下Ｙ軸制御系と称す）を形成している
。位置オフセット量設定部２７，２Ｂハマスターアーム
２１とスレーブアーム２２との初期偏差をＸ、Ｙ軸制御
系毎に設定しておくものである。かくて、位置センサ入
力部２３．２５に供給されたマスターアームの各位置情
報に各初期偏差を加えたものが各位置指令値Ｘ、Ｙとな
る。
御する制御系である。即ち、第１図におけるマスターア
ーム２１の位置センサ入力部２３とスレーブアーム２２
の位置センサ入力部２４とが対となってＸ軸方向に関す
る位置を決定するロッド３の制御系（以下Ｘ軸制御系と
称する）を形成しており、また位置センサ入力部２５゜
２６が対となってＹ軸方向に関する位置を決定するロッ
ド３の制御系（以下Ｙ軸制御系と称す）を形成している
。位置オフセット量設定部２７，２Ｂハマスターアーム
２１とスレーブアーム２２との初期偏差をＸ、Ｙ軸制御
系毎に設定しておくものである。かくて、位置センサ入
力部２３．２５に供給されたマスターアームの各位置情
報に各初期偏差を加えたものが各位置指令値Ｘ、Ｙとな
る。
リミット処理部２９では、位置指令値Ｘ。
Ｙに基づき後述するアルゴリズムによりリミット処理を
施してＸ軸制御系の位置指令値Ｘ。
施してＸ軸制御系の位置指令値Ｘ。
を送出する。その後は従来と同様に位置指令値Ｘ、と位
置センサ入力部２４に供給されたスレーブアーム２２の
Ｘ軸制御系の位置情報とに基づき、両者の偏差を求め、
サーボゲイン処理部３０、ＰＩ補償部３１及びトルク出
力部３２を介してロッド３の移動機構に前記偏差に応じ
たトルク指令値を供給してる。このとき、速度センサ入
力部３３に供給されるスレーブアーム２２の速度情報に
ダンピングゲイン３５を乗じ、この値をサーボゲインを
乗じた位置指令値Ｘ、から差し引いてロッド３の急激な
移動を防止している。
置センサ入力部２４に供給されたスレーブアーム２２の
Ｘ軸制御系の位置情報とに基づき、両者の偏差を求め、
サーボゲイン処理部３０、ＰＩ補償部３１及びトルク出
力部３２を介してロッド３の移動機構に前記偏差に応じ
たトルク指令値を供給してる。このとき、速度センサ入
力部３３に供給されるスレーブアーム２２の速度情報に
ダンピングゲイン３５を乗じ、この値をサーボゲインを
乗じた位置指令値Ｘ、から差し引いてロッド３の急激な
移動を防止している。
以上はＸ軸制御系であるが、Ｙ軸制御系の構成も同一で
あるため、図中にこのことを記して重複する説明は省略
する。なお、図中の３４は速度センサ入力部３３に対応
するＹ軸制御系の速度センサ入力部である。
あるため、図中にこのことを記して重複する説明は省略
する。なお、図中の３４は速度センサ入力部３３に対応
するＹ軸制御系の速度センサ入力部である。
第２図は本発明の実施例方式に係る＋Ｊ 、Ｂブト処理
部２９における処理のアルゴリズムを示すフローチャー
トである。同図に示すように、先ずスレーブアーム２２
のＸ軸方向に関する・位置指令値Ｘを演算するとともに
、スレーブアーム２２のＹ軸方向に関する位置指令値Ｙ
を演算する（ブロック３６，３７参照）。
部２９における処理のアルゴリズムを示すフローチャー
トである。同図に示すように、先ずスレーブアーム２２
のＸ軸方向に関する・位置指令値Ｘを演算するとともに
、スレーブアーム２２のＹ軸方向に関する位置指令値Ｙ
を演算する（ブロック３６，３７参照）。
これらの位置指令値Ｘ、Ｙは次の通りである。
Ｘ＝（位置センサ入力部２３の入力値）＋（位置オフセ
ット量設定部２７の設定値）ｙ＝（位置センサ入力部２
５の入力値）＋（位置オフセット量設定部２８の設定値
）前記位置指令値Ｘ、Ｙに基づき、これらにより規定さ
れる位置がロッド３，４の動作範回内にあるか否かを判
定する（ブロック３８参照）。即ちＲ≧Ｘ＋Ｙ（Ｒ＝ロ
ッド３゜４の最大移動量により規定される円１１の半径
）が成立するか否かを判定する。この結果Ｒ２≧Ｘ”＋
Ｙ”の場合には位置指令値Ｘをすｉブト処理部２９から
送出する位置指令値Ｘ、とする。一方１、Ｒ＜Ｘ ＋Ｙ
の場合には、前回のサンプリング時の位置指令値ｘ０
をリミット処理部２９から送出する。
ット量設定部２７の設定値）ｙ＝（位置センサ入力部２
５の入力値）＋（位置オフセット量設定部２８の設定値
）前記位置指令値Ｘ、Ｙに基づき、これらにより規定さ
れる位置がロッド３，４の動作範回内にあるか否かを判
定する（ブロック３８参照）。即ちＲ≧Ｘ＋Ｙ（Ｒ＝ロ
ッド３゜４の最大移動量により規定される円１１の半径
）が成立するか否かを判定する。この結果Ｒ２≧Ｘ”＋
Ｙ”の場合には位置指令値Ｘをすｉブト処理部２９から
送出する位置指令値Ｘ、とする。一方１、Ｒ＜Ｘ ＋Ｙ
の場合には、前回のサンプリング時の位置指令値ｘ０
をリミット処理部２９から送出する。
Ｙ軸制御系に関しても同様のリミット処理を行なう。
かかる本実施例によれば、手先部１の先端０□は、第３
図に示すように、半径Ｒの円１１の内部の任意の点に占
位させることができる。
図に示すように、半径Ｒの円１１の内部の任意の点に占
位させることができる。
■１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、手先部の先端を半径Ｒの円内に占位させること
ができるので、移動許容範囲の総ての位置を指令値とし
て人の手首の動きにより近いスレーブアームの手先部の
円滑な移動制御を行うことができる。
よれば、手先部の先端を半径Ｒの円内に占位させること
ができるので、移動許容範囲の総ての位置を指令値とし
て人の手首の動きにより近いスレーブアームの手先部の
円滑な移動制御を行うことができる。
第１図は本発明の実施例を実現するマスター・スレーブ
マニプレータの制御系を示すブロック線図、第２図は本
発明の実施例に係るリミット処理のアルゴリズムを示す
フ四−チヤード、第３図は本発明の実施例に係る手先部
の移動範囲を説明する説明図、第４図は手先部の移動原
理を示す説明図、第５図は従来技術に係る手先部の移動
範囲を示す説明図である。 図面中、 １は手先部、 ７は平面、 ８はＸ軸、 ９はＹ軸、 １１は円、 ０、は先端、 ０３は原点、 Ｒは半径である。 特許出願 株式会社 明 代 理
マニプレータの制御系を示すブロック線図、第２図は本
発明の実施例に係るリミット処理のアルゴリズムを示す
フ四−チヤード、第３図は本発明の実施例に係る手先部
の移動範囲を説明する説明図、第４図は手先部の移動原
理を示す説明図、第５図は従来技術に係る手先部の移動
範囲を示す説明図である。 図面中、 １は手先部、 ７は平面、 ８はＸ軸、 ９はＹ軸、 １１は円、 ０、は先端、 ０３は原点、 Ｒは半径である。 特許出願 株式会社 明 代 理
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 平面上の一方向であるＸ軸方向に関する位置とこのＸ軸
方向と直角なＹ軸方向の位置とを与えることにより平面
に投影した手先部の先端の位置を決定するマニプレータ
の制御方式において、 Ｘ軸方向に関する位置指令値ＸとＹ軸方向に関する位置
指令値Ｙとを表わす位置信号と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向
に関し独立して夫々移動し得る原点からの最大移動量に
より規定される円の半径Ｒを表わす半径信号とに基づき
Ｒ＾２と（Ｘ＾２＋Ｙ＾２）との値を比較し、Ｒ＾２≧
Ｘ＾２＋Ｙ＾２の場合にはＸ、Ｙをそのまま位置指令値
とするとともに、Ｒ＾２＜Ｘ＾２＋Ｙ＾２の場合には前
回のサンプリング時の位置指令値を位置指令値とするこ
とを特徴とするマニプレータの制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27486789A JP2712653B2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | マニプレータの制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27486789A JP2712653B2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | マニプレータの制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03136781A true JPH03136781A (ja) | 1991-06-11 |
| JP2712653B2 JP2712653B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=17547671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27486789A Expired - Lifetime JP2712653B2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | マニプレータの制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712653B2 (ja) |
-
1989
- 1989-10-24 JP JP27486789A patent/JP2712653B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2712653B2 (ja) | 1998-02-16 |
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