JPH04310381A - Master-slave robot control method - Google Patents

Master-slave robot control method

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Publication number
JPH04310381A
JPH04310381A JP10383191A JP10383191A JPH04310381A JP H04310381 A JPH04310381 A JP H04310381A JP 10383191 A JP10383191 A JP 10383191A JP 10383191 A JP10383191 A JP 10383191A JP H04310381 A JPH04310381 A JP H04310381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slave arm
joystick
neutral point
force sensor
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10383191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Shiraishi
一成 白石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP10383191A priority Critical patent/JPH04310381A/en
Publication of JPH04310381A publication Critical patent/JPH04310381A/en
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Abstract

PURPOSE:To conduct safe control even when large force is applied instantaneously to a slave arm by performing the feedback of the detection signal of a force sensor in the returning direction of a joy stick to its neutral position with a dead zone. CONSTITUTION:A joy stick 1 is formed to be normally returned in its neutral point by a weak spring 11. When the joy stick 1 is operated by a pilot, a tilt angle from the neutral point provides a slave arm controller 3 with the position command signal of a slave arm 2. A force sensor 4 is provided at the tip of the slave arm 2, and its detection signal is fed back by a joy stick controller 5 through an amplifier 41. The detection signal of the force sensor 4 is fed back in the returning direction of the joy stick 1 to its neutral position with a dead zone. Accordingly, even if the slave arm 2 collides against an obstruction, safe control can be performed without the runaway of the slave arm.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、操作側をジョイスティ
ックによって操作するマスタ・スレーブ制御ロボットの
制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling a master/slave control robot whose operating side is operated by a joystick.

【0002】0002

【従来の技術】従来、ジョイスティックによりスレーブ
アームの位置を制御するマスタ・スレーブロボットは、
ジョイスティックの中立点からの傾きがスレーブアーム
の位置となるように操作し、スレーブアームの位置偏差
をジョイスティックに反力として返すバイラテラル制御
方法により制御している。しかし、ジョイスティックの
位置指令とスレーブアームの動作との間に時間的な遅れ
があり、スレーブアームが障害物に強く押し当てられる
ことがあるため、スレーブアームに力センサを設け、ス
レーブアームが障害物を押し当てる当接力の時間的変化
に応じてマスターアーム側の位置指令の値を減少させる
ものが開示されている(例えば、特開平2−12428
9号公報)。
[Prior Art] Conventionally, a master/slave robot that controls the position of a slave arm using a joystick,
Control is performed using a bilateral control method in which the tilt of the joystick from the neutral point corresponds to the position of the slave arm, and the positional deviation of the slave arm is returned to the joystick as a reaction force. However, there is a time delay between the joystick's position command and the movement of the slave arm, and the slave arm may be pressed strongly against an obstacle. A method is disclosed in which the value of the position command on the master arm side is decreased in accordance with the temporal change in the contact force against which the
Publication No. 9).

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法に
よれば、スレーブアームの力センサの押圧力が比較的長
い時間に大きくなるような場合はジョイスティックが徐
々に重くなり、操縦者は対応できるが、スレーブアーム
が障害物に衝突するような時間的に極めて短い間に大き
な外力が加わる場合は、その外力がジョイスティックに
衝撃力としてフィードバックされる。そのため、操縦者
がジョイスティックから手を離すと倒れてしまい、スレ
ーブアームは衝突を回避する方向に最大速度で移動し、
暴走するという欠点があった。本発明は、スレーブアー
ムに瞬時に大きな力を加えられても安全な操縦ができる
ようにすることを目的とするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] However, according to the above method, when the pressing force of the slave arm force sensor increases over a relatively long period of time, the joystick gradually becomes heavier, and the operator is able to cope with the problem. If a large external force is applied in a very short period of time, such as when the slave arm collides with an obstacle, the external force is fed back to the joystick as an impact force. Therefore, when the operator releases the joystick, it will fall down, and the slave arm will move at maximum speed in the direction to avoid collision.
It had the drawback of running out of control. An object of the present invention is to enable safe operation even when a large force is instantaneously applied to a slave arm.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】本発明は、ジョイスティ
ックをバネによって常に中立点に戻されるようにし、前
記中立点からの傾動角の値によりスレーブアームに位置
を指令し、前記スレーブアームの先端に設けられた力セ
ンサの検出信号を前記ジョイスティックにフィードバッ
クするマスタ・スレーブロボットの制御方法において、
前記力センサの検出信号を不感帯をもってジョイスティ
ックが中立点に戻る方向にフィードバックする方法であ
る。
[Means for Solving the Problems] The present invention allows the joystick to be constantly returned to a neutral point by a spring, commands the position of a slave arm based on the value of the tilt angle from the neutral point, and causes the tip of the slave arm to A method for controlling a master/slave robot in which a detection signal from a force sensor provided is fed back to the joystick,
This method feeds back the detection signal of the force sensor in the direction in which the joystick returns to the neutral point with a dead zone.

【0005】[0005]

【作用】ジョイスティックを「+」の方向に傾け、スレ
ーブアームを動かし、障害物に押し当てたとき、力セン
サから「+」のフィードバック値が返され、不感帯を越
えると、フィードバック値に比例した値がジョイスティ
ック1の「−」方向、つまり、サーボ機構により中立点
の方向に反力として返される。したがって、操縦者が反
力に抗し切れず手を離しても、ジョイスティックは常に
中立点の方向に返されるので、スレーブアームが暴走す
る危険はない。
[Operation] When the joystick is tilted in the "+" direction, the slave arm is moved, and it is pressed against an obstacle, a "+" feedback value is returned from the force sensor, and when the dead zone is exceeded, a value proportional to the feedback value is returned. is returned as a reaction force in the "-" direction of the joystick 1, that is, in the direction of the neutral point by the servo mechanism. Therefore, even if the operator cannot resist the reaction force and releases his/her hand, the joystick will always return to the neutral point, so there is no risk of the slave arm moving out of control.

【0006】[0006]

【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。 図1は本発明の実施例を示す構成図で、ジョイスティッ
ク1は通常は弱いバネ11によって中立点に戻されるよ
うにしてあり、操縦者がジョイスティックを操縦すると
、中立点からの傾動角がスレーブアーム制御器3にスレ
ーブアーム2の位置指令信号を与える。スレーブアーム
2の先端には力センサ4が設けられ、その検出信号は増
幅器41を介してジョイスティック制御器5によりフィ
ードバックする。ジョイスティック制御器5の出力は球
面モータやX,Y,Zの3軸駆動機構よりなるサーボ機
構6を介し、ジョイスティック1に力をフィードバック
する。ここで、ジョイスティック1を倒してスレーブア
ーム2を動かし、障害物に押し当てて力センサ4の力の
フィードバック量として返る値が「+」の時、ジョイス
ティック1を倒した方向を「+」とする。ジョイスティ
ック制御器5は力センサ4の力のフィードバック値が「
+」の時には図2(a)に示すように、不感帯を越えた
ところからジョイスティック1を「−」の方向に傾動す
るように力制御し、フィードバック値が「−」の時には
図2(b)に示すように、不感帯を越えたところからサ
ーボ機構6によりジョイスティック1を「+」の方向に
傾動するように力制御するようにしてある。
[Embodiment] The present invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. A joystick 1 is normally returned to a neutral point by a weak spring 11, and when an operator operates the joystick, the tilt angle from the neutral point is changed by a slave arm. A position command signal for the slave arm 2 is given to the controller 3. A force sensor 4 is provided at the tip of the slave arm 2, and its detection signal is fed back to the joystick controller 5 via an amplifier 41. The output of the joystick controller 5 feeds back force to the joystick 1 via a servo mechanism 6 consisting of a spherical motor and a three-axis drive mechanism of X, Y, and Z. Here, when the joystick 1 is tilted to move the slave arm 2 and pressed against an obstacle, and the value returned as the force feedback amount of the force sensor 4 is "+", the direction in which the joystick 1 is tilted is defined as "+". . The joystick controller 5 is configured so that the force feedback value of the force sensor 4 is "
When the feedback value is "+", the force is controlled so that the joystick 1 is tilted in the "-" direction from beyond the dead zone, as shown in FIG. 2(a), and when the feedback value is "-", as shown in FIG. 2(b). As shown in FIG. 2, the servo mechanism 6 controls the force so that the joystick 1 is tilted in the "+" direction from a point beyond the dead zone.

【0007】いま、ジョイスティック1を「+」の方向
に傾け、スレーブアーム2を動かし、障害物に押し当て
たとき、力センサ4から「+」のフィードバック値が返
され、不感帯を越えると、フィードバック値に比例した
値がジョイスティック1の「−」方向、つまり、サーボ
機構6により中立点の方向に反力として返される。した
がって、操縦者が反力に抗し切れず手を離しても、ジョ
イスティック1は常に中立点の方向に返されるので、ス
レーブアーム2が暴走する危険はない。ジョイスティッ
ク1を「−」の方向に傾け、スレーブアーム2を動かし
、障害物に押し当てた場合は図2(b)に示すように、
「+」の場合(図(a)の場合)と全く逆の動作をする
ことになり、ジョイスティック1は常に中立点の方向に
返されるので、同様にスレーブアーム2が暴走する危険
はなく、安全が保たれる。また、スレーブアーム2が障
害物に衝突した時は不感帯で衝撃力のフィードバックが
吸収されるので、操縦者に衝撃力は伝わらない。
Now, when the joystick 1 is tilted in the "+" direction and the slave arm 2 is moved and pressed against an obstacle, a "+" feedback value is returned from the force sensor 4, and when the dead zone is exceeded, the feedback value is A value proportional to the value is returned as a reaction force in the "-" direction of the joystick 1, that is, in the direction of the neutral point by the servo mechanism 6. Therefore, even if the operator cannot resist the reaction force and releases his/her hand, the joystick 1 is always returned to the neutral point, so there is no danger of the slave arm 2 running out of control. If you tilt the joystick 1 in the "-" direction, move the slave arm 2, and press it against an obstacle, as shown in Figure 2(b),
The operation is completely opposite to the case of "+" (the case of figure (a)), and the joystick 1 is always returned to the direction of the neutral point, so there is no danger of the slave arm 2 going out of control, and it is safe. is maintained. Further, when the slave arm 2 collides with an obstacle, the feedback of the impact force is absorbed in the dead zone, so the impact force is not transmitted to the operator.

【0008】[0008]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ス
レーブアームが障害物に衝突しても、操縦者に直接衝撃
力をフィードバックせず、適度な力覚を与え、もし反力
に抗し切れずに手を離しても、ジョイスティックが常に
中立点に戻されるので、スレーブアームが暴走すること
がなく、安全な制御ができる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, even if the slave arm collides with an obstacle, it does not directly feed back the impact force to the operator, but provides an appropriate sense of force, and if a reaction force Even if you let go of your hand without being able to resist it, the joystick always returns to the neutral point, which prevents the slave arm from going out of control and allows for safe control.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】(a),(b)サーボ制御器の特性図である。FIGS. 2(a) and 2(b) are characteristic diagrams of a servo controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  ジョイスティック 11  バネ 2  スレーブアーム 3  スレーブアーム制御器 4  力センサ 5  ジョイスティック制御器 6  サーボ機構 1 Joystick 11 Spring 2 Slave arm 3 Slave arm controller 4 Force sensor 5 Joystick controller 6 Servo mechanism

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ジョイスティックをバネによって常に
中立点に戻されるようにし、前記中立点からの傾動角の
値によりスレーブアームに位置を指令し、前記スレーブ
アームの先端に設けられた力センサの検出信号を前記ジ
ョイスティックにフィードバックするマスタ・スレーブ
ロボットの制御方法において、前記力センサの検出信号
を不感帯をもってジョイスティックが中立点に戻る方向
にフィードバックすることを特徴とするマスタ・スレー
ブロボットの制御方法。
1. A joystick is always returned to a neutral point by a spring, a position is commanded to a slave arm based on the value of a tilt angle from the neutral point, and a detection signal from a force sensor provided at the tip of the slave arm is transmitted. A control method for a master/slave robot in which the detection signal of the force sensor is fed back in a direction in which the joystick returns to a neutral point with a dead zone.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014000655A (en) * 2012-06-20 2014-01-09 Fuji Electric Co Ltd Remote handling device for load object and its auxiliary device
CN104317245A (en) * 2014-10-30 2015-01-28 胡玥 Master-slave control system with force feedback function
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