JPH04354680A - 同構造型マスタスレーブアームロボット - Google Patents
同構造型マスタスレーブアームロボットInfo
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- JPH04354680A JPH04354680A JP17428391A JP17428391A JPH04354680A JP H04354680 A JPH04354680 A JP H04354680A JP 17428391 A JP17428391 A JP 17428391A JP 17428391 A JP17428391 A JP 17428391A JP H04354680 A JPH04354680 A JP H04354680A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、同構造型マスタスレー
ブアームロボットに関し、原子力発電所の格納容器内を
点検する保守ロボットや、海洋ロボットや、宇宙ロボッ
トなど、マスタスレーブ制御とプログラム制御を併用す
る必要があるロボットに適用して有用である。
ブアームロボットに関し、原子力発電所の格納容器内を
点検する保守ロボットや、海洋ロボットや、宇宙ロボッ
トなど、マスタスレーブ制御とプログラム制御を併用す
る必要があるロボットに適用して有用である。
【０００２】
【従来の技術】マスタスレーブアームロボットとは、図
２に示すようにマスタアーム２０と呼ばれる操作用ロボ
ットが安全な操作室３０にあり、スレーブアーム１０と
呼ばれるロボットが作業者にとって好ましくない環境で
ある作業現場４０にあり、人に代ってスレーブアーム１
０が実際の作業を行うものである。作業状態はカメラ５
０で撮影し、作業状態がＣＲＴディスプレイ６０に映し
出される。なお、操作室３０と作業現場４０とは、隔壁
７０で仕切られている。
２に示すようにマスタアーム２０と呼ばれる操作用ロボ
ットが安全な操作室３０にあり、スレーブアーム１０と
呼ばれるロボットが作業者にとって好ましくない環境で
ある作業現場４０にあり、人に代ってスレーブアーム１
０が実際の作業を行うものである。作業状態はカメラ５
０で撮影し、作業状態がＣＲＴディスプレイ６０に映し
出される。なお、操作室３０と作業現場４０とは、隔壁
７０で仕切られている。
【０００３】このときマスタアーム２０とスレーブアー
ム１０のロボット軸構成が同じものを同構造型マスタス
レーブアームロボット（マスタアームとスレーブアーム
の各軸ごとに位置を合わせるように制御する。従って、
スレーブの先端位置姿勢とマスタの形状が一致する）と
呼び、異なるものを異構造型マスタスレーブアームロボ
ット（マスタとスレーブの先端位置姿勢のみを合わせる
ように制御する。途中のアーム形状は一致しない）と呼
ぶ。
ム１０のロボット軸構成が同じものを同構造型マスタス
レーブアームロボット（マスタアームとスレーブアーム
の各軸ごとに位置を合わせるように制御する。従って、
スレーブの先端位置姿勢とマスタの形状が一致する）と
呼び、異なるものを異構造型マスタスレーブアームロボ
ット（マスタとスレーブの先端位置姿勢のみを合わせる
ように制御する。途中のアーム形状は一致しない）と呼
ぶ。
【０００４】同構造型のマスタスレーブアームロボット
では、オペレータが図２に示すマスタアーム２０を直接
動かすと、マスタアーム２０の各軸の値がマスタ制御装
置２００を経て、マスタスレーブ制御手段３００に取り
込まれる。一方、スレーブアーム１０の各軸位置もスレ
ーブ制御手段１００を経てマスタスレーブ制御手段３０
０に取り込まれる。マスタスレーブ制御手段３００は、
両者の値から偏差を計算し、スレーブ制御手段１００に
偏差に応じた出力を出す。スレーブ制御手段１００は偏
差を零とするようにスレーブアーム１０を制御する。か
くて、マスタアーム２０の動作に応じてスレーブアーム
１０が動作する。
では、オペレータが図２に示すマスタアーム２０を直接
動かすと、マスタアーム２０の各軸の値がマスタ制御装
置２００を経て、マスタスレーブ制御手段３００に取り
込まれる。一方、スレーブアーム１０の各軸位置もスレ
ーブ制御手段１００を経てマスタスレーブ制御手段３０
０に取り込まれる。マスタスレーブ制御手段３００は、
両者の値から偏差を計算し、スレーブ制御手段１００に
偏差に応じた出力を出す。スレーブ制御手段１００は偏
差を零とするようにスレーブアーム１０を制御する。か
くて、マスタアーム２０の動作に応じてスレーブアーム
１０が動作する。
【０００５】両タイプにはそれぞれ特徴があるが、同構
造型の方はアームの形状がマスタとスレーブで常に一致
するのでマスタスレーブ操作が直感的に解かりやすいが
、プログラム制御（自律制御）との組み合せを考えると
異構造型が制御しやすい。マスタスレーブアームを備え
たロボットにおいて、作業者の負担を軽減するため自律
制御（プログラム制御）を導入し、定型作業は自律制御
とし、非定型作業は遠隔作業（マスタスレーブ作業）と
することが行われる。
造型の方はアームの形状がマスタとスレーブで常に一致
するのでマスタスレーブ操作が直感的に解かりやすいが
、プログラム制御（自律制御）との組み合せを考えると
異構造型が制御しやすい。マスタスレーブアームを備え
たロボットにおいて、作業者の負担を軽減するため自律
制御（プログラム制御）を導入し、定型作業は自律制御
とし、非定型作業は遠隔作業（マスタスレーブ作業）と
することが行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】マスタスレーブ制御と
プログラム制御を行うとき、同構造型マスタスレーブア
ームロボットでは遠隔作業（マスタスレーブ制御）から
自律作業（プログラム制御）への切換えに際し、マスタ
をホールドし、以降スレーブを自律制御とすれば良いが
、逆に自律作業から遠隔作業へ切換の際は、マスタとス
レーブの各軸の位置がずれているためそのまま遠隔作業
には移れない。そのため自律と遠隔の両作業モードを持
つような同構造型のマスタスレーブロボットはない。 これに対して異構造型では、一般に、マスタは相対位置
指令を与えるのでマスタとスレーブの絶対位置が合って
いる必要はなく、自律から遠隔へ切り換える際も問題は
ない。ただし、遠隔制御としてはマスタとスレーブの位
置関係が絶対的なものではないので、スレーブの先端位
置がどこにあるかとか、スレーブの形状がどうなってい
るかは、マスタだけからは解らず、同構造型に比べ直感
的には使いにくい。
プログラム制御を行うとき、同構造型マスタスレーブア
ームロボットでは遠隔作業（マスタスレーブ制御）から
自律作業（プログラム制御）への切換えに際し、マスタ
をホールドし、以降スレーブを自律制御とすれば良いが
、逆に自律作業から遠隔作業へ切換の際は、マスタとス
レーブの各軸の位置がずれているためそのまま遠隔作業
には移れない。そのため自律と遠隔の両作業モードを持
つような同構造型のマスタスレーブロボットはない。 これに対して異構造型では、一般に、マスタは相対位置
指令を与えるのでマスタとスレーブの絶対位置が合って
いる必要はなく、自律から遠隔へ切り換える際も問題は
ない。ただし、遠隔制御としてはマスタとスレーブの位
置関係が絶対的なものではないので、スレーブの先端位
置がどこにあるかとか、スレーブの形状がどうなってい
るかは、マスタだけからは解らず、同構造型に比べ直感
的には使いにくい。
【０００７】現状では全作業のうちマスタスレーブ操作
に頼らなければならぬ部分も多く、マスタスレーブ操作
のやりやすい同構造型で自律制御（プログラム制御）の
部分を拡大して行くのが得策である。本発明は、上記従
来技術に鑑み、同構造型のマスタスレーブアームロボッ
トで、プログラム制御とマスタスレーブ制御ができるよ
うにした同構造型マスタスレーブアームロボットを提供
することを目的とする。
に頼らなければならぬ部分も多く、マスタスレーブ操作
のやりやすい同構造型で自律制御（プログラム制御）の
部分を拡大して行くのが得策である。本発明は、上記従
来技術に鑑み、同構造型のマスタスレーブアームロボッ
トで、プログラム制御とマスタスレーブ制御ができるよ
うにした同構造型マスタスレーブアームロボットを提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、多関節型の同構造型マスタスレーブアーム
を備えたロボットにおいて、スレーブアームをあらかじ
め決めた手順に沿い動作させるよう制御するプログラム
制御手段と、スレーブアームがマスタアームに追随して
動くように制御するマスタスレーブ制御と、前記プログ
ラム制御とを切り換える切換手段と、プログラム制御か
らマスタスレーブ制御に切り換える際に、マスタアーム
の各軸位置をスレーブアームの各軸位置に合わせるよう
にマスタアームを動作させる位置合わせ制御手段と、を
有することを特徴とする。
明の構成は、多関節型の同構造型マスタスレーブアーム
を備えたロボットにおいて、スレーブアームをあらかじ
め決めた手順に沿い動作させるよう制御するプログラム
制御手段と、スレーブアームがマスタアームに追随して
動くように制御するマスタスレーブ制御と、前記プログ
ラム制御とを切り換える切換手段と、プログラム制御か
らマスタスレーブ制御に切り換える際に、マスタアーム
の各軸位置をスレーブアームの各軸位置に合わせるよう
にマスタアームを動作させる位置合わせ制御手段と、を
有することを特徴とする。
【０００９】
【作用】定型作業時は、スレーブアームをプログラム制
御する手段により、スレーブアームを作業手順に従い制
御する。このときマスタ制御は、オペレータにマスタア
ームが負荷とならぬようマスタアームをブレーキロック
の状態とする。次にプログラム制御からマスタスレーブ
制御に切り替えるときは、マスタスレーブ位置合わせ制
御手段にて、マスタアームのブレーキを解除し、スレー
ブアームの対応軸の現在位置を目標値として、マスタ制
御手段にてマスタアームの軸をスレーブアームに一致す
るまで動かし、ある誤差範囲内にマスタアームが入った
らスレーブアームをマスタアームに追随させる。
御する手段により、スレーブアームを作業手順に従い制
御する。このときマスタ制御は、オペレータにマスタア
ームが負荷とならぬようマスタアームをブレーキロック
の状態とする。次にプログラム制御からマスタスレーブ
制御に切り替えるときは、マスタスレーブ位置合わせ制
御手段にて、マスタアームのブレーキを解除し、スレー
ブアームの対応軸の現在位置を目標値として、マスタ制
御手段にてマスタアームの軸をスレーブアームに一致す
るまで動かし、ある誤差範囲内にマスタアームが入った
らスレーブアームをマスタアームに追随させる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。なお、従来技術と同一部分には同一符号を付
し重複する説明は省略する。
説明する。なお、従来技術と同一部分には同一符号を付
し重複する説明は省略する。
【００１１】図１は本発明の一実施例の全体構成を示す
。同図において、スレーブ制御手段１００とマスタ制御
手段２００は、マスタアーム２０とスレーブアーム１０
を制御するサーボアンプ、モータ、位置センサおよび速
度センサから構成され、マスタスレーブ制御手段３００
、スレーブアームプログラム制御手段４００、マスタス
レーブ位置合わせ制御手段７００に対し位置センサの信
号を出し、逆に速度指令値が入力される。
。同図において、スレーブ制御手段１００とマスタ制御
手段２００は、マスタアーム２０とスレーブアーム１０
を制御するサーボアンプ、モータ、位置センサおよび速
度センサから構成され、マスタスレーブ制御手段３００
、スレーブアームプログラム制御手段４００、マスタス
レーブ位置合わせ制御手段７００に対し位置センサの信
号を出し、逆に速度指令値が入力される。
【００１２】マスタスレーブ制御手段３００は、マスタ
アーム２０からの位置信号をスレーブアーム１０の目標
値とし、両者の偏差を計算し適当なゲインをかけ、速度
指令値としてスレーブ制御手段１００へ出力する。
アーム２０からの位置信号をスレーブアーム１０の目標
値とし、両者の偏差を計算し適当なゲインをかけ、速度
指令値としてスレーブ制御手段１００へ出力する。
【００１３】マスタスレーブ位置合わせ制御手段７００
は、スレーブアーム１０からの位置信号はマスタアーム
２０の目標値とし、両者の偏差を計算し適当なゲインを
かけ、速度指令値としてマスタ制御手段１００へ出力す
る。
は、スレーブアーム１０からの位置信号はマスタアーム
２０の目標値とし、両者の偏差を計算し適当なゲインを
かけ、速度指令値としてマスタ制御手段１００へ出力す
る。
【００１４】スレーブアームプログラム制御手段４００
は、いわゆるロボット言語により管理された制御手段で
プログラム制御入力手段５００からのＭＯＶＥ，ＡＰＰ
ＲＯＣＨ，ＧＲＩＰ，ＵＮＧＲＩＰという入力指令を解
釈し、各関節軸の目標値に変換する演算を行い、スレー
ブ制御手段１００からの各軸位置と目標値の偏差を計算
し、適当なゲインをかけ、速度指令値としてスレーブ制
御手段１００へ出力する。
は、いわゆるロボット言語により管理された制御手段で
プログラム制御入力手段５００からのＭＯＶＥ，ＡＰＰ
ＲＯＣＨ，ＧＲＩＰ，ＵＮＧＲＩＰという入力指令を解
釈し、各関節軸の目標値に変換する演算を行い、スレー
ブ制御手段１００からの各軸位置と目標値の偏差を計算
し、適当なゲインをかけ、速度指令値としてスレーブ制
御手段１００へ出力する。
【００１５】プログラム制御入力手段５００は、オペレ
ータがスレーブアームプログラム制御手段４００へ入力
するためのキーボードやＣＲＴである。
ータがスレーブアームプログラム制御手段４００へ入力
するためのキーボードやＣＲＴである。
【００１６】切換手段６００はモード切換入力手段８０
０に従って、スレーブ制御手段１００とマスタ制御手段
２００からの信号をマスタスレーブ制御手段３００、ス
レーブアームプログラム制御手段４００およびマスタス
レーブ位置合わせ制御手段７００のいずれかに接続する
スイッチである。
０に従って、スレーブ制御手段１００とマスタ制御手段
２００からの信号をマスタスレーブ制御手段３００、ス
レーブアームプログラム制御手段４００およびマスタス
レーブ位置合わせ制御手段７００のいずれかに接続する
スイッチである。
【００１７】次に動作を説明する。オペレータが、マス
タスレーブ制御時にマスタアーム２０を直接動かすとマ
スタアーム２０の各軸の値がマスタ制御装置２００を経
て、マスタスレーブ制御手段３００に取り込まれる。一
方、スレーブアーム１０の各軸位置もスレーブ制御手段
１００を経てマスタスレーブ制御手段３００に取り込ま
れる。マスタスレーブ制御手段３００は、両者の値から
偏差を計算しスレーブ制御手段１００に偏差に応じた出
力を出す。スレーブ制御手段１００は偏差を零とするよ
うにスレーブアーム１０を制御する。このとき、切換手
段６００はスレーブ制御手段１００およびマスタ制御手
段２００の信号をマスタスレーブ制御手段３００へ接続
する。また、モード切り換え手段８００には、遠隔モー
ド（マスタスレーブ制御）と自律モード（プログラム制
御）の切換指令入力ができ、今の場合、遠隔モードが選
択されている。
タスレーブ制御時にマスタアーム２０を直接動かすとマ
スタアーム２０の各軸の値がマスタ制御装置２００を経
て、マスタスレーブ制御手段３００に取り込まれる。一
方、スレーブアーム１０の各軸位置もスレーブ制御手段
１００を経てマスタスレーブ制御手段３００に取り込ま
れる。マスタスレーブ制御手段３００は、両者の値から
偏差を計算しスレーブ制御手段１００に偏差に応じた出
力を出す。スレーブ制御手段１００は偏差を零とするよ
うにスレーブアーム１０を制御する。このとき、切換手
段６００はスレーブ制御手段１００およびマスタ制御手
段２００の信号をマスタスレーブ制御手段３００へ接続
する。また、モード切り換え手段８００には、遠隔モー
ド（マスタスレーブ制御）と自律モード（プログラム制
御）の切換指令入力ができ、今の場合、遠隔モードが選
択されている。
【００１８】これに対し、自律モード（プログラム制御
）が選択されているときはマスタアーム２０はマスタ制
御装置２００によりブレーキがかけられてホールドされ
ている。スレーブアームプログラム制御手段４００では
、作業内容に応じてスレーブアーム１０の目標値が生成
され、スレーブ制御手段１００を経て入力されるスレー
ブ現在値と目標値の偏差を計算し、スレーブ制御手段１
００に偏差に応じた出力を出す。
）が選択されているときはマスタアーム２０はマスタ制
御装置２００によりブレーキがかけられてホールドされ
ている。スレーブアームプログラム制御手段４００では
、作業内容に応じてスレーブアーム１０の目標値が生成
され、スレーブ制御手段１００を経て入力されるスレー
ブ現在値と目標値の偏差を計算し、スレーブ制御手段１
００に偏差に応じた出力を出す。
【００１９】自律制御からマスタスレーブ制御へ切り換
える時、即ち、モード切換入力手段８００により自律制
御から遠隔制御に切り換える際は、スレーブ制御手段１
００、マスタ制御手段２００への入出力信号はマスタス
レーブ位置合わせ制御手段７００に入力される。マスタ
スレーブ位置合わせ制御手段７００では、１軸ずつマス
タ２０のブレーキを解除する指令と、スレーブアーム１
０の各軸の現在位置を対応するマスタアーム２０の各軸
位置の目標値としてマスタ制御手段２００に出力し、マ
スタアーム２０の軸をスレーブアーム１０に一致するよ
う動かす。目標値と現在値の偏差がある誤差範囲内に入
ったら、マスタスレーブ位置合わせ制御手段７００から
マスタスレーブ制御手段３００に制御を切換え、スレー
ブアーム１０をマスタアーム２０に追随させるマスタス
レーブモードとする。
える時、即ち、モード切換入力手段８００により自律制
御から遠隔制御に切り換える際は、スレーブ制御手段１
００、マスタ制御手段２００への入出力信号はマスタス
レーブ位置合わせ制御手段７００に入力される。マスタ
スレーブ位置合わせ制御手段７００では、１軸ずつマス
タ２０のブレーキを解除する指令と、スレーブアーム１
０の各軸の現在位置を対応するマスタアーム２０の各軸
位置の目標値としてマスタ制御手段２００に出力し、マ
スタアーム２０の軸をスレーブアーム１０に一致するよ
う動かす。目標値と現在値の偏差がある誤差範囲内に入
ったら、マスタスレーブ位置合わせ制御手段７００から
マスタスレーブ制御手段３００に制御を切換え、スレー
ブアーム１０をマスタアーム２０に追随させるマスタス
レーブモードとする。
【００２０】
【発明の効果】本発明では同構造型マスタスレーブアー
ムロボットにおいて、プログラム制御とマスタスレーブ
制御を切り替えることにより、定型作業に対してはプロ
グラム制御、非定型作業に対してはマスタスレーブ制御
を用いることができ、作業効果が向上する。
ムロボットにおいて、プログラム制御とマスタスレーブ
制御を切り替えることにより、定型作業に対してはプロ
グラム制御、非定型作業に対してはマスタスレーブ制御
を用いることができ、作業効果が向上する。
【００２１】また本発明では、プログラム制御からマス
タスレーブ制御に切り替わるときには、マスタアーム位
置がスレーブアーム位置と一致するまで、マスタアーム
が動かされるため、マスタスレーブ制御に戻ったときに
、マスタスレーブ制御が正確にできる。
タスレーブ制御に切り替わるときには、マスタアーム位
置がスレーブアーム位置と一致するまで、マスタアーム
が動かされるため、マスタスレーブ制御に戻ったときに
、マスタスレーブ制御が正確にできる。
【図１】本発明の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】従来のロボットを示す全体構成図である。
１０ スレーブアーム
２０ マスタアーム
１００ スレーブ制御手段
２００ マスタ制御手段
３００ マスタスレーブ制御手段
４００ スレーブアームプログラム制御手段５００
プログラム制御入力手段 ６００ 切換手段 ７００ マスタスレーブ位置合わせ制御手段８００
モード切換入力手段
プログラム制御入力手段 ６００ 切換手段 ７００ マスタスレーブ位置合わせ制御手段８００
モード切換入力手段
Claims (1)
- 【請求項１】 多関節型の同構造型マスタスレーブア
ームを備えたロボットにおいて、スレーブアームをあら
かじめ決めた手順に沿い動作させるよう制御するプログ
ラム制御手段と、スレーブアームがマスタアームに追随
して動くように制御するマスタスレーブ制御と、前記プ
ログラム制御とを切り換える切換手段と、プログラム制
御からマスタスレーブ制御に切り換える際に、マスタア
ームの各軸位置をスレーブアームの各軸位置に合わせる
ようにマスタアームを動作させる位置合わせ制御手段と
、を有することを特徴とする同構造型マスタスレーブア
ームロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17428391A JPH04354680A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 同構造型マスタスレーブアームロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17428391A JPH04354680A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 同構造型マスタスレーブアームロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04354680A true JPH04354680A (ja) | 1992-12-09 |
Family
ID=15975962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17428391A Pending JPH04354680A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 同構造型マスタスレーブアームロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04354680A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015199135A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | トヨタ自動車株式会社 | マスタスレーブマニピュレータの位置姿勢合わせ方法 |
| JP2017013167A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットアームの操作システム |
| WO2021117701A1 (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | 川崎重工業株式会社 | マスタスレーブシステム及び制御方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5662784A (en) * | 1979-10-22 | 1981-05-28 | Japan Steel Works Ltd | Method and device for preventing shock in case of starting of manipulator |
| JPS62133144A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-16 | ソシエテ・アノニム・デ・エタブリスマン・シユトイブリ−（フランス） | 織機の綜絖枠を制御する積極カム機械装置用のダブルローラ付レバー |
| JPS6438274A (en) * | 1987-08-05 | 1989-02-08 | Seiko Epson Corp | Pressing-type printer |
| JPS6458484A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-06 | Toshiba Corp | Robot remote control system |
-
1991
- 1991-05-30 JP JP17428391A patent/JPH04354680A/ja active Pending
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| JPWO2021117701A1 (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 |
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