JPH0351556B2 - - Google Patents

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JPH0351556B2
JPH0351556B2 JP15271682A JP15271682A JPH0351556B2 JP H0351556 B2 JPH0351556 B2 JP H0351556B2 JP 15271682 A JP15271682 A JP 15271682A JP 15271682 A JP15271682 A JP 15271682A JP H0351556 B2 JPH0351556 B2 JP H0351556B2
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JP
Japan
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manipulator
master
slave
master manipulator
shift
Prior art date
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JP15271682A
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JPS5942284A (ja
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Hiroshi Yamamoto
Kazuo Pponma
Taro Iwamoto
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH0351556B2 publication Critical patent/JPH0351556B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマスタスレーブ形サーボマニプレータ
に係り、特に操作性の向上に好適なマスタスレー
ブ形サーボマニプレータに関する。
〔従来の技術〕
従来のマスタスレーブ形サーボマニプレータは
例えば特開昭55−101388号公報に開示されている
ように、マスターマニプレータとスレーブマニプ
レータとの位置がいかなる場合でも同一となるよ
うに制御系を構成している。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の従来技術においては、操作者の側方の作
業を行なう場合、スレーブマニプレータを操作者
の横に回す必要がある。このためには、マスター
マニプレータも同様に横へ回す必要があつた。こ
のようになると、マスターマニプレータの操作者
は体を横に向けることになるため、前面操作パネ
ルを注視しながらの操作が行ないにくくなる。
又、前方を向いてマスターマニプレータを操作す
る場合に比べて、操作性は低下する。この点を改
善するために、スレーブマニプレータとマスター
マニプレータとの動作範囲を機構的に同一にする
ように、マスターマニプレータを構成することが
考えられる。この場合、横を向くような特殊な状
況でも操作者と空間的に干渉しないように、マス
ターマニプレータを上方から吊り下げたり、操作
者の位置の移動と共に操作パネルの位置を移動さ
せる機構等が必要になり、マスターマニプレータ
の構成が複雑となるものである。
本発明の目的は操作者の側方の作業において
も、操作者は前方を向いてマスターマニプレータ
を操作できるマスタスレーブ形サーボマニプレー
タを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の上記の目的は、マスターマニプレータ
とスレーブマニプレータとのサーボ機構の位置サ
ーボ系における位置偏差にマスターマニプレータ
とスレーブマニプレータの対応点をシフトするた
めのシフト量を加算または減算するための手段
と、マスターマニプレータとスレーブマニプレー
タとの対応点をシフトする際に両者の対応関係を
遮断し、シフト操作終了後、再び両者の対応関係
を連結させる手段とを備えるとにより達成され
る。
〔作用〕
マスターマニプレータとスレーブマニプレータ
との対応関係を遮断連結させる手段を操作にマス
ターマニプレータとスレーブマニプレータとの対
応関係を遮断すれば、マスターマニプレータの位
置を動かさなくともスレーブマニプレータのみを
単独に動作させることができる。すなわち、マス
ターマニプレータのいかなる位置に対してもスレ
ーブマニプレータを機械的動作限度内ならばどの
位置でもスレーブマニプレータの位置をマスター
マニプレータの位置に対応させることできる。そ
して、マスターマニプレータとスレーブマニプレ
ータとの対応関係を連結すれば、マスタスレーブ
形サーボマニプレータとしてそこで使用すること
も可能である。スレーブマニプレータを単独に動
作させるために、マスターマニプレータとの位置
が一致し、制御偏差がゼロの場合でも、見かけ上
の制御偏差を増減させるシフト量増減手段によ
り、見かけ上の制御偏差を再びゼロにするように
スレーブマニプレータが移動することにより、ス
レーブマニプレータのみを単独に動作させること
ができる。同様にスレーブマニプレータの位置を
動かさなくとも、マスターマニプレータのみを単
独に動作させることができる。これにより、スレ
ーブマニプレータのいかなる位置に対しても、マ
スターマニプレータを機械的動作限度内ならばど
の位置でもマスターマニプレータの位置をスレー
ブマニプレータの位置に対応させることを可能に
することがある。また、上記の二つの方法を組み
合せて、マスターマニプレータを固定して、スレ
ーブマニプレータをシフトさせたり、スレーブマ
ニプレータを固定して、マスターマニプレータを
シフトさせることも可能である。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第1図には本発明に係る2自由度を持つマスタ
スレーブ形サーボマニプレータの構成を示す。こ
の図において、操作者はマスターマニプレータM
を構成する操作軸MOのハンドルAを持つて、ス
レーブマニプレータSを構成する作業軸SOに取
り付けられた負荷Bを移動させる。制御装置
CONTはマスターマニプレータMからスレーブ
マニプレータSの位置を制御するサーボ機構に加
えて、スレーブマニプレータSからマスターマニ
プレータMへ力の信号を伝達する力サーボ機構を
備えており、バイラテラルサーボ機構と呼ばれる
構成となつている。旋回用のアクチユエータとし
てはマスターマニプレータ用のものを符号Dで、
またスレーブマニプレータ用のものを符号Eで示
してある。
通常の操作は操作者がマスターマニプレータM
のハンドルSをつかんで動かすと、マスターマニ
プレータMとスレーブマニプレータSとの位置偏
差をゼロにするように動き、絶えずスレーブマニ
プレータSはマスターマニプレータMの動きに追
従する。
前述したマスターマニプレータMとスレーブマ
ニプレータSとの動作範囲の関係を第2図で説明
する。この図において、マスターマニプレータM
の旋回中心を6、その腕の長さをLn、同様にス
レーブマニプレータSの旋回中心を6′、その腕
の長さをLsとする。
今、マスターマニプレータMを1点から2点へ
角度n12だけ動かしたとすると、スレーブマニプ
レータSは n12s=0 …(1) になるように制御される。またスレーブマニプレ
ータSの移動角度は ss12′ …(2) なる点2′でスレーブマニプレータSは停止し、マ
スターマニプレータMの位置変化に追従する。
ここで、マスターマニプレータMを固定し、ス
レーブマニプレータにシフト機能を使用すると、
マスターマニプレータMは点2の位置のままで、
スレーブマニプレータSは n12s−=0 …(3) sn12+ …(4) 但し:シフト量で時計方向を正とする。
になるように制御される。
ここで、シフト量を次の(5)式のように設定す
ると、 =s23 …(5) スレーブマニプレータSは点3で停止する。スレ
ーブマニプレータSの動作範囲は以下のように表
わされる。
sEXnEX+2|MAX| …(6) 但しnEX:マスターマニプレータMの動作範
囲。
MAX:シフト量の最大値。
この(6)式はマスターマニプレータMの機構的動
作範囲がスレーブマニプレータSに比べて狭いに
もかかわらず、スレーブマニプレータSの全動作
範囲にわたつて、マスタスレーブ形サーボマニプ
レータの動作点を対応づけられることを示す。こ
のようなシフト機能を実現するための制御構成を
以下に説明する。
マスタスレーブ形サーボマニプレータの基本的
な制御構成である対称形、力逆送形、力帰還形の
3種類に、シフト機能を追加し、適用した場合の
制御構成をそれぞれ第3図〜第6図に示す。第3
図〜第5図はデイジタル形式の場合を、第6図は
アナログ形式の場合の一例を示す。第3図におい
て、M1はマスターマニプレータMの動作軸を駆
動する駆動モータ、M2はその動作軸に連結した
タコジエネレータ、M3は同様に動作軸に連結し
たエンコーダ、M6は動作軸を固定解除するブレ
ーキである。S1はスレーブマニプレータSの動作
軸を駆動する駆動モータ、S2はその動作軸に連結
したタコジエネレータ、S3同様に動作軸に連結し
たエンコーダ、S6は動作軸を固定解除するブレー
キである。マスターマニプレータM側には、スレ
ーブマニプレータSをシフト操作するための右シ
フトスイツチMRおよび左シフトスイツチMLを
備えている。これらのスイツチMR、MLはそれ
ぞれサンプラSR,SLを介して偏差カウンタCに
接続している。
更にマスターマニプレータMをシフトするか、
スレーブマニプレータSをシフトするかを選択す
るシフト選択スイツチSSと、その信号を受けて
固定すべきブレーキを判別するブレーキ判別回路
BJを備えている。M7,S7はそれぞれ増幅器、
M8,S8はそれぞれアナログ式加算器、M9,S9
DA変換器である。この制御構成はマスターマニ
プレータM、スレーブマニプレータSの両方の偏
差を小さくする方向にマスター、スレーブの両マ
ニプレータに力が加わる対称形である。
そして、スイツチMR,MLを操作することに
より、その操作時間に比例したシフト量はサンプ
ラSR,SLでパルス変換され、偏差カウンタCに
加えられる。対称形の場合、マスター、スレーブ
両マニプレータ共、位置サーボ系を構成している
ので、ブレーキを使用して、シフトするマニプレ
ータを決定する。すなわち、マスターマニプレー
タをシフトさせる場合には、シフト選択スイツチ
SSをマスター側に入れることによつてスレーブ
マニプレータSをブレーキS6で固定すれば良く、
逆の場合にはシフト選択スイツチSSをスレーブ
側に入れることによつてマスターマニプレータM
をブレーキM6で固定すれば良い。このようにし
て、スレーブマニプレータS、マスターマニプレ
ータMを所定量シフトされる。
なお、第3図に示す構成ではスレーブマニプレ
ータSのシフト時に右シフトスイツチMRによつ
てスレーブマニプレータSが右へシフトするよう
に符号を定めると、マスターマニプレータMのシ
フト時には右シフトスイツチによつてマスターマ
ニプレータMが左へシフトすることになる。誤操
作を防ぐためには、シフト選択スイツチSSの出
力によつてシフトスイツチSSの表示を変えたり、
サンプラSR,SLの極性を自動的に変更すること
も可能であるが、本発明の本質ではないので、第
9図には特に記載していない。
次にデイジタル形式で構成した力逆送形につい
て第4図で説明する。この図において第3図と同
符号のものは同一部分である。S4はトルクセンサ
ー、Gはゲイン調整器、SWはシフトとオペレー
トの切換スイツチ、S10はAD変換器である。力逆
送形ではマスターマニプレータM側に位置サーボ
系がないので、マスターマニプレータMをシフト
させる場合には切換スイツチSWを接点SH側へ、
通常操作する場合は接点OP側へ切換えて、マス
ターマニプレータM側に位置サーボ系を構成す
る。他は前述した対称形の場合と同様である。
次にデイジタル形式で構成した力帰還形につい
て第5図で説明する。この図において、M10は加
算器である。力帰還形はマスターマニプレータM
側に両マニプレータのトルク偏差を小さくする向
きに力を伝える構成で、力逆送形同様マスターマ
ニプレータM側に位置サーボ系はない。そのた
め、マスターマニプレータMをシフトする場合は
切換スイツチSWを接点、SH側へ切換えて、マ
スターマニプレータM側に位置サーボ系を構成す
る。他は前述した対称形と同様で、マスターマニ
プレータMをシフトさせる場合、スレーブマニプ
レータS側をブレーキS6で固定しマスターマニプ
レータMをシフトさせ、スレーブマニプレータS
をシフトする場合はマスターマニプレータMを固
定する。
また、本発明はアナログ形式の対称形、力逆送
形、力帰還形のマスタスレーブ形マニプレータに
も適用することができる。第6図に力帰還形の場
合を示す。この場合には、左右シフトボリウム
VL,VRにより設定されたシフト量に比例した電
圧をバツフアBR,BLを介して、位置サーボ系の
加算器Aに加算(または減算)し、その結果をマ
ニプレータの駆動信号とすることになる。切換
SWの機能は前述したデイジタル形式の場合と同
様である。
ここで、シフトボリウムVL,VRとバツフア
BL,BRを用いたが、これらをシフトスイツチと
積分器とで構成しても良い。また前述した実施例
におけるエンコーダM3,S3の代りにポテンシヨ
メータM5,S5が用いられる。
以上述べた本発明の実施例によれば、マスター
マニプレータとスレーブマニプレータの相対位置
をシフトする必要がある場合にはマスターマニプ
レータの位置を動かさくとも、スレーブマニプレ
ータのみを単独に動作させて両者の位置の対応づ
けを変えることができるので、以下の効果があ
る。
(1) シフト機能によつてマスタとスレーブの対応
付けが任意に変えられるのでスレーブマニプレ
ータと同等な動作範囲はマスターマニプレータ
に必要がなく、マスターマニプレータの機能を
簡素化できる。
(2) その結果、例えば、操作者の側方の作業にお
いても、操作者は前方を向いて操作できるの
で、操作性が向上する。
(3) さらに、例えば物を吊つた状態等で、旋回以
外の姿勢を変えないで、スレーブマニプレータ
を移動させることができるので、操作性が向上
する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、マスターマニプレータとスレ
ーブマニプレータとの位置の対応関係を変えるこ
とができるので、その操作性が向上するととも
に、汎用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るマスタスレーブ形サーボ
マニプレータの構成図、第2図はそのマニプレー
タの動作範囲、第3図〜第6図はそれぞれ本発明
のマニプレータの制御ブロツクの実施例を示す図
である。 A……マスターマニプレータのハンドル、B…
…負荷、CONT……制御装置、MR……右シフト
イツチ、ML……左シフトスイツチ、SS……シフ
ト選択スイツチ、BJ……ブレーキ判別回路、M1
……マスターマニプレータの駆動モータ、S1……
スレーブマニプレータの駆動モータ、VR……右
シフトボリウム、VL……左シフトボリウム。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 操作腕とその動作軸を駆動するアクチユエー
    タと動作軸を固定するブレーキとを備えたマスタ
    ーマニプレータと、作業腕とその動作軸を駆動す
    るアクチユエータとその動作軸を固定するブレー
    キとを備えたスレーブマニプレータと、前記マス
    ターマニプレータとスレーブマニプレータとの間
    の運動及び駆動力を関連づけるサーボ機構とを備
    えたマスタスレーブ形サーボマニプレータにおい
    て、前記サーボ機構の位置サーボ系における位置
    偏差に、マスターマニプレータとスレーブマニプ
    レータの対応点をシフトするためのシフト量を加
    算または減算するための手段と、前記マスターマ
    ニプレータとスレーブマニプレータとの対応点を
    シフトする際に両者の対応関係を遮断し、シフト
    操作終了後、再び両者の対応関係を連結させる手
    段とを備えたことを特徴とするマスタスレーブ形
    サーボマニプレータ。
JP15271682A 1982-09-03 1982-09-03 マスタスレ−ブ形サ−ボマニプレ−タ Granted JPS5942284A (ja)

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JP15271682A JPS5942284A (ja) 1982-09-03 1982-09-03 マスタスレ−ブ形サ−ボマニプレ−タ

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JP15271682A JPS5942284A (ja) 1982-09-03 1982-09-03 マスタスレ−ブ形サ−ボマニプレ−タ

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JPS5942284A JPS5942284A (ja) 1984-03-08
JPH0351556B2 true JPH0351556B2 (ja) 1991-08-07

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ID=15546589

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JP15271682A Granted JPS5942284A (ja) 1982-09-03 1982-09-03 マスタスレ−ブ形サ−ボマニプレ−タ

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JPH073483B2 (ja) * 1985-06-11 1995-01-18 旭硝子株式会社 銀 鏡
JPS6334288U (ja) * 1986-08-22 1988-03-05
CA2041038C (en) * 1990-05-10 2001-01-02 Jesse D. Wolfe Durable low-emissivity thin film interference filter
TW221703B (ja) * 1992-03-04 1994-03-11 Boc Group Inc

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