JPH04372380A - マニピュレ−タの操作装置 - Google Patents
マニピュレ−タの操作装置Info
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- JPH04372380A JPH04372380A JP14430891A JP14430891A JPH04372380A JP H04372380 A JPH04372380 A JP H04372380A JP 14430891 A JP14430891 A JP 14430891A JP 14430891 A JP14430891 A JP 14430891A JP H04372380 A JPH04372380 A JP H04372380A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマニピュレ−タの操作装
置に係り、とくにオペレ−タが許容された操作限界を越
えてグリップを操作したときにグリップに大きな反力を
作用させるようにして動作の安全化を計ったマニピュレ
−タの操作装置に関する。
置に係り、とくにオペレ−タが許容された操作限界を越
えてグリップを操作したときにグリップに大きな反力を
作用させるようにして動作の安全化を計ったマニピュレ
−タの操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマニピュレ−タ用操作装置は特開
平１−２４０２８６号公報に記載のように、操作装置の
ハンドル部に設けたスイッチにより位置／姿勢指令と速
度指令とを切替え、グリップを操作してマニピュレ−タ
の上記位置／姿勢または速度を制御するようにしていた
。まず、図２〜４により上記従来装置の概要を説明する
。図２はマニピュレ−タとその操作装置の構成例を示す
図であり、全体はハンドコントロ−ラ系２１０とスレ−
ブマニピュレ−タ系２２０とにより構成され、ハンドコ
ントロ−ラ系２１０は例えば宇宙ステ−ション内に設置
され、スレ−ブマニピュレ−タ系２２０は宇宙空間内に
設置される。オペレ−タはハンドコントロ−ラ系２１０
内のスイッチ２１６により制御の種類を指定し、グリッ
プ２１５を操作してスレ−ブマニピュレ−タ系２２０を
移動させる。
平１−２４０２８６号公報に記載のように、操作装置の
ハンドル部に設けたスイッチにより位置／姿勢指令と速
度指令とを切替え、グリップを操作してマニピュレ−タ
の上記位置／姿勢または速度を制御するようにしていた
。まず、図２〜４により上記従来装置の概要を説明する
。図２はマニピュレ−タとその操作装置の構成例を示す
図であり、全体はハンドコントロ−ラ系２１０とスレ−
ブマニピュレ−タ系２２０とにより構成され、ハンドコ
ントロ−ラ系２１０は例えば宇宙ステ−ション内に設置
され、スレ−ブマニピュレ−タ系２２０は宇宙空間内に
設置される。オペレ−タはハンドコントロ−ラ系２１０
内のスイッチ２１６により制御の種類を指定し、グリッ
プ２１５を操作してスレ−ブマニピュレ−タ系２２０を
移動させる。
【０００３】上記の制御の種類は基本的に２種類に分類
される。その第１は位置／姿勢制御であり、オペレ−タ
が動かしたグリップ２１５の変位に対応してスレ−ブマ
ニピュレ−タ２２１の先端部を変位させる。第２は速度
制御であり、スレ−ブマニピュレ−タ２２１の先端部を
オペレ−タがグリップ２１５の変位量に比例する速度で
その方向に移動させる。また、上記速度制御にはオペレ
−タがグリップ２１５からスレ−ブマニピュレ−タ２２
１に作用する力／トルクを反作用として感じ取れるよう
にする制御も含まれる。ハンドコントロ−ラ系２１０は
マスタア−ムとなるハンドコントロ−ラ２１１，入出力
装置２１２、演算処理部２１３等よりなり、オペレ−タ
はハンドコントロ−ラ２１１のグリップ２１５を操作し
、その根本にある６軸力センサ２１４がグリップ２１５
に作用する力やトルク等を検出する。またグリップ２１
５に取付けられたスイッチ２１６により上記制御モ−ド
を切替えて指定する。
される。その第１は位置／姿勢制御であり、オペレ−タ
が動かしたグリップ２１５の変位に対応してスレ−ブマ
ニピュレ−タ２２１の先端部を変位させる。第２は速度
制御であり、スレ−ブマニピュレ−タ２２１の先端部を
オペレ−タがグリップ２１５の変位量に比例する速度で
その方向に移動させる。また、上記速度制御にはオペレ
−タがグリップ２１５からスレ−ブマニピュレ−タ２２
１に作用する力／トルクを反作用として感じ取れるよう
にする制御も含まれる。ハンドコントロ−ラ系２１０は
マスタア−ムとなるハンドコントロ−ラ２１１，入出力
装置２１２、演算処理部２１３等よりなり、オペレ−タ
はハンドコントロ−ラ２１１のグリップ２１５を操作し
、その根本にある６軸力センサ２１４がグリップ２１５
に作用する力やトルク等を検出する。またグリップ２１
５に取付けられたスイッチ２１６により上記制御モ−ド
を切替えて指定する。
【０００４】同様にスレ−ブマニピュレ−タ系２２０も
入出力装置２２２、演算処理部２２３を備え、また、各
関節はぞれぞれのアクチュエ−タによって駆動されその
角度は各角度センサによって検出される。スレ−ブマニ
ピュレ−タ２２１の手首部にかかる力やトルク等は手首
部にある６軸力センサ２２４により検出される。図３は
図１における信号の流れ図である。グリップ２１５に作
用する力やトルク等は６軸力センサ２１４により検出さ
れ、その信号３１３は入出力装置２１２を経由して演算
処理部２１３に取り込まれる。同様にオペレ−タが操作
したスイッチ２１６の信号３１４も入出力装置２１２を
経由して演算処理部２１３に取り込まれる。
入出力装置２２２、演算処理部２２３を備え、また、各
関節はぞれぞれのアクチュエ−タによって駆動されその
角度は各角度センサによって検出される。スレ−ブマニ
ピュレ−タ２２１の手首部にかかる力やトルク等は手首
部にある６軸力センサ２２４により検出される。図３は
図１における信号の流れ図である。グリップ２１５に作
用する力やトルク等は６軸力センサ２１４により検出さ
れ、その信号３１３は入出力装置２１２を経由して演算
処理部２１３に取り込まれる。同様にオペレ−タが操作
したスイッチ２１６の信号３１４も入出力装置２１２を
経由して演算処理部２１３に取り込まれる。
【０００５】演算処理部２１３は上記信号３１３、３１
４等に応じてハンドコントロ−ラ系２１０に関する制御
演算を行い、ハンドコントロ−ラ２１１内の各関節への
指令値３１１を出力する。入出力装置２１２は指令値３
１１に応じて各関節内モ−タの電流を制御し、各関節角
センサにより検出される各関節の関節角信号３１２は演
算処理部２１３に送られる。スレ−ブマニピュレ−タ系
２２０の動作も同様である。演算処理部２２３はスレ−
ブマニピュレ−タ２２１内の各関節への指令値３２１を
出力し、入出力装置２２２は指令値３２１に応じて各関
節を駆動し、これに対応する各関節角信号３２２は入出
力装置２２２を経由して演算処理部２２３に取り込まれ
る。また、力やトルク等は６軸力センサ２２４により検
出され、その信号３２３は同様に演算処理部２２３に取
り込まれる。なお、６軸力センサ２１４と同２２４は共
に６軸分の力とトルクを検出するため６種類の信号を出
力する。演算処理部２１３と演算処理部２２３間は信号
３３１と同３３２により結合されている。
４等に応じてハンドコントロ−ラ系２１０に関する制御
演算を行い、ハンドコントロ−ラ２１１内の各関節への
指令値３１１を出力する。入出力装置２１２は指令値３
１１に応じて各関節内モ−タの電流を制御し、各関節角
センサにより検出される各関節の関節角信号３１２は演
算処理部２１３に送られる。スレ−ブマニピュレ−タ系
２２０の動作も同様である。演算処理部２２３はスレ−
ブマニピュレ−タ２２１内の各関節への指令値３２１を
出力し、入出力装置２２２は指令値３２１に応じて各関
節を駆動し、これに対応する各関節角信号３２２は入出
力装置２２２を経由して演算処理部２２３に取り込まれ
る。また、力やトルク等は６軸力センサ２２４により検
出され、その信号３２３は同様に演算処理部２２３に取
り込まれる。なお、６軸力センサ２１４と同２２４は共
に６軸分の力とトルクを検出するため６種類の信号を出
力する。演算処理部２１３と演算処理部２２３間は信号
３３１と同３３２により結合されている。
【０００６】図４は上記各関節のアクチュエ−タ／セン
サと各入出力装置及び演算処理部間の信号の流れを示す
ブロック図である。なお、ハンドコントロ−ラ２１１と
スレ−ブマニピュレ−タ２２１内にはそれぞれ６個の関
節がある場合を示している。ハンドコントロ−ラ２１１
内の上記６個の関節のアクチュエ−タ４０１〜４０６は
演算処理部２１３から入出力装置２１２を経由する信号
により駆動される。また、それぞれの各関節角は各関節
角セン４０７〜４１２により検出されて入出力装置２１
２を経由して演算処理部２１３に送られる。スレ−ブマ
ニピュレ−タ２２１内の各関節についても同様である。
サと各入出力装置及び演算処理部間の信号の流れを示す
ブロック図である。なお、ハンドコントロ−ラ２１１と
スレ−ブマニピュレ−タ２２１内にはそれぞれ６個の関
節がある場合を示している。ハンドコントロ−ラ２１１
内の上記６個の関節のアクチュエ−タ４０１〜４０６は
演算処理部２１３から入出力装置２１２を経由する信号
により駆動される。また、それぞれの各関節角は各関節
角セン４０７〜４１２により検出されて入出力装置２１
２を経由して演算処理部２１３に送られる。スレ−ブマ
ニピュレ−タ２２１内の各関節についても同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、オペレ−タはグリップがその動作領域を越えないよ
うに注意してグリップを操作する必要があり、また、グ
リップが動作領域を越えた場合にはスレ−ブマニピュレ
−タの動きが停止したり、電源が遮断されたりするとい
う問題があった。また、スイッチにより操作モ−ドを切
り替えた場合に、グリップの動作領域を操作モ−ドに対
応して適切に設定しにくいという問題もあった。本発明
の目的は、オペレ−タが上記動作領域を意識することな
く常に最適に操作することのできるマニピュレ−タの操
作装置を提供することにある。
は、オペレ−タはグリップがその動作領域を越えないよ
うに注意してグリップを操作する必要があり、また、グ
リップが動作領域を越えた場合にはスレ−ブマニピュレ
−タの動きが停止したり、電源が遮断されたりするとい
う問題があった。また、スイッチにより操作モ−ドを切
り替えた場合に、グリップの動作領域を操作モ−ドに対
応して適切に設定しにくいという問題もあった。本発明
の目的は、オペレ−タが上記動作領域を意識することな
く常に最適に操作することのできるマニピュレ−タの操
作装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、上記位置／姿勢制御を行う第１の制御モ−ドにてハ
ンドコントロ−ラの角度信号が予め定めた限界値を越え
た場合に動作限界信号を発生する第１の目標値生成手段
を備え、ハンドコントロ−ラの６軸力センサとスレ−ブ
マニピュレ−タの６軸力センサの出力信号の差分と第１
の目標値生成手段の出力信号との加算信号より生成した
信号により上記ハンドコントロ−ラのアクチュエ−タを
駆動するようにする。また、上記速度制御を行う第２の
操作モ−ドにてハンドコントロ−ラの角度信号が予め定
めた限界値を越えた場合に動作限界信号を発生する第２
の目標値生成手段を備え、ハンドコントロ−ラの６軸力
センサの出力信号と第２の目標値生成手段の出力信号の
差分より生成した信号により上記ハンドコントロ−ラの
アクチュエ−タを駆動するようにする。
に、上記位置／姿勢制御を行う第１の制御モ−ドにてハ
ンドコントロ−ラの角度信号が予め定めた限界値を越え
た場合に動作限界信号を発生する第１の目標値生成手段
を備え、ハンドコントロ−ラの６軸力センサとスレ−ブ
マニピュレ−タの６軸力センサの出力信号の差分と第１
の目標値生成手段の出力信号との加算信号より生成した
信号により上記ハンドコントロ−ラのアクチュエ−タを
駆動するようにする。また、上記速度制御を行う第２の
操作モ−ドにてハンドコントロ−ラの角度信号が予め定
めた限界値を越えた場合に動作限界信号を発生する第２
の目標値生成手段を備え、ハンドコントロ−ラの６軸力
センサの出力信号と第２の目標値生成手段の出力信号の
差分より生成した信号により上記ハンドコントロ−ラの
アクチュエ−タを駆動するようにする。
【０００９】
【作用】本発明のマニピュレ−タの操作装置は、第１の
制御モ−ドにおいてはハンドコントロ−ラの位置／姿勢
が予め定めた限界値を越えようとするときにはハンドコ
ントロ−ラのアクチュエ−タに位置／姿勢の限界信号を
印加してグリップに強い反力を発生させる。また、第２
の操作モ−ドにおいてはハンドコントロ−ラの速度信号
が予め定めた限界値を越えようとするときにはハンドコ
ントロ−ラのアクチュエ−タに速度の限界信号を印加し
てグリップに強い反力を発生させる。
制御モ−ドにおいてはハンドコントロ−ラの位置／姿勢
が予め定めた限界値を越えようとするときにはハンドコ
ントロ−ラのアクチュエ−タに位置／姿勢の限界信号を
印加してグリップに強い反力を発生させる。また、第２
の操作モ−ドにおいてはハンドコントロ−ラの速度信号
が予め定めた限界値を越えようとするときにはハンドコ
ントロ−ラのアクチュエ−タに速度の限界信号を印加し
てグリップに強い反力を発生させる。
【００１０】
【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明する
。図１は本発明におけるハンドコントロ−ラ２１１の制
御系統図であり、同図下部中程に描かれた「動作領域チ
ェックロジック」のブロック１０８が本発明により追加
された動作モ−ドである。スイッチ２１６を押す毎に操
作モ−ド選択ロジックに信号が送られハンドコントロ−
ラ２１１の操作モ−ドが第１の操作モ−ドから第２の操
作モ−ドへ、またはその逆に切り替えられる。第１の操
作モ−ドではスレ−ブマニピュレ−タ２２１の先端がハ
ンドコントロ−ラ２１１先端の位置／姿勢に追随して動
き、第２の操作モ−ドではスレ−ブマニピュレ−タ２２
１の先端がハンドコントロ−ラ２１１の押し込み量（基
準状態からのずれ）に比例する速度で移動するように制
御される。なお、第１および第２の操作モ−ド内にはそ
れぞれの動作領域が記憶されている。
。図１は本発明におけるハンドコントロ−ラ２１１の制
御系統図であり、同図下部中程に描かれた「動作領域チ
ェックロジック」のブロック１０８が本発明により追加
された動作モ−ドである。スイッチ２１６を押す毎に操
作モ−ド選択ロジックに信号が送られハンドコントロ−
ラ２１１の操作モ−ドが第１の操作モ−ドから第２の操
作モ−ドへ、またはその逆に切り替えられる。第１の操
作モ−ドではスレ−ブマニピュレ−タ２２１の先端がハ
ンドコントロ−ラ２１１先端の位置／姿勢に追随して動
き、第２の操作モ−ドではスレ−ブマニピュレ−タ２２
１の先端がハンドコントロ−ラ２１１の押し込み量（基
準状態からのずれ）に比例する速度で移動するように制
御される。なお、第１および第２の操作モ−ド内にはそ
れぞれの動作領域が記憶されている。
【００１１】第１の操作モ−ドが選択された場合には、
動作領域チェックロジックは現在のグリップ２１５の位
置／姿勢信号１０３と第１の操作モ−ドに対する動作領
域信号１０１とを比較し監視する。第２の操作モ−ドが
選択されている場合も同様である。オペレ−タの操作中
にグリップ２１５が動作限界に近づくと、動作領域チェ
ックロジックは反力発生ロジックに反力発生指示信号１
０５を送信し、反力発生ロジックはこれに応じてグリッ
プ２１５が動作限界から離れる向きの反力信号１０６ま
たは１０７を発生してこれを第１または第２の操作モ−
ドに送信する。
動作領域チェックロジックは現在のグリップ２１５の位
置／姿勢信号１０３と第１の操作モ−ドに対する動作領
域信号１０１とを比較し監視する。第２の操作モ−ドが
選択されている場合も同様である。オペレ−タの操作中
にグリップ２１５が動作限界に近づくと、動作領域チェ
ックロジックは反力発生ロジックに反力発生指示信号１
０５を送信し、反力発生ロジックはこれに応じてグリッ
プ２１５が動作限界から離れる向きの反力信号１０６ま
たは１０７を発生してこれを第１または第２の操作モ−
ドに送信する。
【００１２】図５は上記第１の操作モ−ドにおける制御
ブロック図、図６は第２の操作モ−ドにおける制御ブロ
ック図である。ハンドコントロ−ラの動きはグリップ２
１５によりスレ−ブマニピュレ−タに伝達される。図５
においてはこの動きの伝達は従来と同様にして行われて
いる。ハンドコントロ−ラの各角度センサからの関節角
信号３１２を正変換してハンドコントロ−ラ先端の位置
／姿勢状態信号５０１を生成する。正変換とはハンドコ
ントロ−ラの各関節角からその時の位置／姿勢状態を算
出するための操作であり、逆変換はこの操作の逆の演算
操作を意味する。スレ−ブマニピュレ−タの各角度セン
サからの関節角信号３２２も同様に正変換されてその先
端の位置／姿勢状態信号５０２に変換される。スレ−ブ
マニピュレ−タのアクチュエ−タはこの二つの位置／姿
勢状態信号５０１と５０２間の差信号５０３を逆変換し
た信号５０４により駆動される。
ブロック図、図６は第２の操作モ−ドにおける制御ブロ
ック図である。ハンドコントロ−ラの動きはグリップ２
１５によりスレ−ブマニピュレ−タに伝達される。図５
においてはこの動きの伝達は従来と同様にして行われて
いる。ハンドコントロ−ラの各角度センサからの関節角
信号３１２を正変換してハンドコントロ−ラ先端の位置
／姿勢状態信号５０１を生成する。正変換とはハンドコ
ントロ−ラの各関節角からその時の位置／姿勢状態を算
出するための操作であり、逆変換はこの操作の逆の演算
操作を意味する。スレ−ブマニピュレ−タの各角度セン
サからの関節角信号３２２も同様に正変換されてその先
端の位置／姿勢状態信号５０２に変換される。スレ−ブ
マニピュレ−タのアクチュエ−タはこの二つの位置／姿
勢状態信号５０１と５０２間の差信号５０３を逆変換し
た信号５０４により駆動される。
【００１３】従来装置では上記位置／姿勢の制御におい
て、ハンドコントロ−ラ２１１の先端に作用する力とス
レ−ブマニピュレ−タ２２１の先端に作用する力が等し
ければグリップ２１５には反力を作用させないようにし
ていた。すなわち図５において、ハンドコントロ−ラ２
１１とスレ−ブマニピュレ−タ２２１の６軸力センサ信
号３１３と３２３の正変換信号５０５と５０６の差分５
０７をそのまま逆変換してハンドコントロ−ラのアクチ
ュエ−タに戻すようにしていたので信号５０５と同５０
６が等しいときには上記アクチュエ−タの入力はゼロと
なり、図７の点線に示すようにグリップには反力が発生
しなかった。
て、ハンドコントロ−ラ２１１の先端に作用する力とス
レ−ブマニピュレ−タ２２１の先端に作用する力が等し
ければグリップ２１５には反力を作用させないようにし
ていた。すなわち図５において、ハンドコントロ−ラ２
１１とスレ−ブマニピュレ−タ２２１の６軸力センサ信
号３１３と３２３の正変換信号５０５と５０６の差分５
０７をそのまま逆変換してハンドコントロ−ラのアクチ
ュエ−タに戻すようにしていたので信号５０５と同５０
６が等しいときには上記アクチュエ−タの入力はゼロと
なり、図７の点線に示すようにグリップには反力が発生
しなかった。
【００１４】これにたいして、本発明では図７の実線で
示すように、グリップ２１５の押し込み量が位置／姿勢
の許容限界を越えると急激に大きな反力を発生するよう
にしてマニピュレ−タ先端の位置／姿勢状態が許容範囲
を越えないようにする。このため図５においては、ブロ
ック１０８によりハンドコントロ−ラ先端の位置／姿勢
状態信号５０１をチェックして上記許容限界を越えた場
合には信号１０５を生成してアクチュエ−タにかかる反
力を急増させる。図６は第２の操作モ−ドの制御ブロッ
ク図であり、ハンドコントロ−ラの角度センサ信号３１
２からスレ−ブマニピュレ−タのアクチュエ−タ入力６
０５までの経路の動作は従来装置と同様なので説明を省
略するが、これによりスレ−ブマニピュレ−タの先端は
グリップ２１５の押込み量に比例する速度で移動するよ
うになっていた。また、グリップ２１５にはグリップの
押し込み量に比例する反力が作用するようになっていた
。
示すように、グリップ２１５の押し込み量が位置／姿勢
の許容限界を越えると急激に大きな反力を発生するよう
にしてマニピュレ−タ先端の位置／姿勢状態が許容範囲
を越えないようにする。このため図５においては、ブロ
ック１０８によりハンドコントロ−ラ先端の位置／姿勢
状態信号５０１をチェックして上記許容限界を越えた場
合には信号１０５を生成してアクチュエ−タにかかる反
力を急増させる。図６は第２の操作モ−ドの制御ブロッ
ク図であり、ハンドコントロ−ラの角度センサ信号３１
２からスレ−ブマニピュレ−タのアクチュエ−タ入力６
０５までの経路の動作は従来装置と同様なので説明を省
略するが、これによりスレ−ブマニピュレ−タの先端は
グリップ２１５の押込み量に比例する速度で移動するよ
うになっていた。また、グリップ２１５にはグリップの
押し込み量に比例する反力が作用するようになっていた
。
【００１５】図８は上記第２の操作モ−ドにおけるグリ
ップ２１５の押し込み量と反力間の特性の一例であり、
点線は従来装置の特性、実線は本発明の特性である。横
軸の押し込み量０の位置がグリップ２１５のニュ−トラ
ル位置に対応している。また、これらの特性は説明を明
快にするため折線近似されている。従来装置では点線に
示すように、押込み量０の前後で＋４Ｎまたは−４Ｎ程
度の反力が発生しその後は押込み量に比例して直線的に
単調に増大するようになっていた。なお、上記＋４Ｎま
たは−４Ｎ程度の反力はごく僅かな押込み量に対しても
ある程度の反力がある方が操作感が良いという人間の生
理的感覚に基づいて設定されている。
ップ２１５の押し込み量と反力間の特性の一例であり、
点線は従来装置の特性、実線は本発明の特性である。横
軸の押し込み量０の位置がグリップ２１５のニュ−トラ
ル位置に対応している。また、これらの特性は説明を明
快にするため折線近似されている。従来装置では点線に
示すように、押込み量０の前後で＋４Ｎまたは−４Ｎ程
度の反力が発生しその後は押込み量に比例して直線的に
単調に増大するようになっていた。なお、上記＋４Ｎま
たは−４Ｎ程度の反力はごく僅かな押込み量に対しても
ある程度の反力がある方が操作感が良いという人間の生
理的感覚に基づいて設定されている。
【００１６】これに対し本発明では、実線のように押込
み量がある点に達すると反力が急増するようにし、これ
により操作限界を超えた操作が行われることを防止する
。図８においては押込み量±３０ｍｍにて上記反力をほ
ぼ無限大に増加させるようにしているが、目的に応じて
これを適当に漸増する特性にするようにしてもよい。 上記反力はハンドコントロ−ラの６軸力センサの正変換
信号を目標値と比較して得られる差分信号をハンドコン
トロ−ラのアクチュエ−タに印加することにより生成さ
れる。したがって、上記目標値を制御することにより図
８実線の特性を得ることが出来る。このため図６におい
ては図５と同様にして、ハンドコントロ−ラの角度セン
サ信号３１２からグリップ２１５の押し込み量５０１を
導き、押し込み量が限界値を越えた場合に動作領域チェ
ックのブロック１０８が信号を発生して上記反力の目標
値を急増させるようにする。
み量がある点に達すると反力が急増するようにし、これ
により操作限界を超えた操作が行われることを防止する
。図８においては押込み量±３０ｍｍにて上記反力をほ
ぼ無限大に増加させるようにしているが、目的に応じて
これを適当に漸増する特性にするようにしてもよい。 上記反力はハンドコントロ−ラの６軸力センサの正変換
信号を目標値と比較して得られる差分信号をハンドコン
トロ−ラのアクチュエ−タに印加することにより生成さ
れる。したがって、上記目標値を制御することにより図
８実線の特性を得ることが出来る。このため図６におい
ては図５と同様にして、ハンドコントロ−ラの角度セン
サ信号３１２からグリップ２１５の押し込み量５０１を
導き、押し込み量が限界値を越えた場合に動作領域チェ
ックのブロック１０８が信号を発生して上記反力の目標
値を急増させるようにする。
【００１７】上記反力は以下に述べるようにして急増さ
れる。ハンドコントロ−ラ２１１の動作領域を中心座標
が（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、半径がｒの球面とし、この動作領域
の内側に球面から距離ｌだけ離れた球面、すなわち半径
（ｒ−ｌ）の球面を動作限界とする。したがって、ハン
ドコントロ−ラ２１１の先端位置が上記半径（ｒ−ｌ）
の球面の外側にでようとするとグリップ２１５には強い
ブレ−キ力が作用する。この半径（ｒ−ｌ）が例えば図
８の押込み量３０ｍｍに該当する。ハンドコントロ−ラ
２１１の先端位置座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、同先
端位置が上記半径（ｒ−ｌ）の球面の外側にあれば式（
１）が成立する。 （ｘ−Ｘ）２＋（ｙ−Ｙ）２＋（ｚ−Ｚ）
２＞（ｒ−ｌ）２ （１）
れる。ハンドコントロ−ラ２１１の動作領域を中心座標
が（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、半径がｒの球面とし、この動作領域
の内側に球面から距離ｌだけ離れた球面、すなわち半径
（ｒ−ｌ）の球面を動作限界とする。したがって、ハン
ドコントロ−ラ２１１の先端位置が上記半径（ｒ−ｌ）
の球面の外側にでようとするとグリップ２１５には強い
ブレ−キ力が作用する。この半径（ｒ−ｌ）が例えば図
８の押込み量３０ｍｍに該当する。ハンドコントロ−ラ
２１１の先端位置座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、同先
端位置が上記半径（ｒ−ｌ）の球面の外側にあれば式（
１）が成立する。 （ｘ−Ｘ）２＋（ｙ−Ｙ）２＋（ｚ−Ｚ）
２＞（ｒ−ｌ）２ （１）
【００１
８】このとき、ハンドコントロ−ラ２１１に上記動作領
域中心から外向きの力が作用している場合には反力を発
生してグリップの移動を止める必要がある。ハンドコン
トロ−ラ２１１に作用している力のベクトルをＦｘ，Ｆ
ｙ，Ｆｚとして式（２）が成立する場合には上記外向き
の力が作用していることになるので、グリップ２１５に
反力（ブレ−キ力）を作用させてその移動を止めるよう
にする。 Ｆｘ・（ｘ−Ｘ）＋Ｆｙ・（ｙ−Ｙ）＋Ｆｚ・（ｚ
−Ｚ）＞０ （２）このときは、図
５の目標値生成部はその時の出力信号５０８を変化させ
ずに継続してハンドコントロ−ラ２１１のアクチュエ−
タに印加するようにする。この結果、ハンドコントロ−
ラ２１１がその位置から動こうとすると強いブレ−キ力
が働くようになるのである。
８】このとき、ハンドコントロ−ラ２１１に上記動作領
域中心から外向きの力が作用している場合には反力を発
生してグリップの移動を止める必要がある。ハンドコン
トロ−ラ２１１に作用している力のベクトルをＦｘ，Ｆ
ｙ，Ｆｚとして式（２）が成立する場合には上記外向き
の力が作用していることになるので、グリップ２１５に
反力（ブレ−キ力）を作用させてその移動を止めるよう
にする。 Ｆｘ・（ｘ−Ｘ）＋Ｆｙ・（ｙ−Ｙ）＋Ｆｚ・（ｚ
−Ｚ）＞０ （２）このときは、図
５の目標値生成部はその時の出力信号５０８を変化させ
ずに継続してハンドコントロ−ラ２１１のアクチュエ−
タに印加するようにする。この結果、ハンドコントロ−
ラ２１１がその位置から動こうとすると強いブレ−キ力
が働くようになるのである。
【００１９】
【発明の効果】本発明のマニピュレ−タの操作装置によ
り、オペレ−タが許容された操作限界を越える操作を行
ったときにグリップに大きな反力が作用してブレ−キが
かかるので、マニピュレ−タ操作を安全化することがで
きる。
り、オペレ−タが許容された操作限界を越える操作を行
ったときにグリップに大きな反力が作用してブレ−キが
かかるので、マニピュレ−タ操作を安全化することがで
きる。
【図１】本発明における操作モ−ドのブロック図である
。
。
【図２】マニピュレ−タの構成を示す斜視図である。
【図３】マニピュレ−タにおける信号系統図である。
【図４】マニピュレ−タにおける各アクチュエ−タ、セ
ンサと制御装置間の信号系統図である。
ンサと制御装置間の信号系統図である。
【図５】本発明における位置／姿勢制御のブロック図で
ある。
ある。
【図６】本発明における速度制御のブロック図である。
【図７】位置／姿勢制御におけるグリップの押し込み量
対反力特性図である。
対反力特性図である。
【図８】速度制御におけるグリップの押し込み量対反力
特性図である。
特性図である。
２１０ ハンドコントロ−ラ系
２１１ ハンドコントロ−ラ
２１２ 入出力装置
２１３ 演算処理部
２１４ ６軸センサ
２１５ グリップ
２１６ スイッチ
２２０ スレ−ブマニュピレ−タ系
２２１ スレ−ブマニュピレ−タ
２２２ 入出力装置
２２３ 演算処理部
２２４ ６軸センサ
４０１ アクチュエ−タ
４０７ センサ
Claims (5)
- 【請求項１】 グリップの移動により複数の関節を有
するハンドコントロ−ラを操作し、ハンドコントロ−ラ
の上記複数の関節の各角度信号から生成される信号によ
りスレ−ブマニピュレ−タのアクチュエ−タを駆動し、
また、ハンドコントロ−ラとスレ−ブマニピュレ−タの
それぞれに６軸力センサを連結し、該６軸力センサの出
力信号から生成した信号によりハンドコントロ−ラのア
クチュエ−タを駆動して上記グリップに反力を作用させ
、さらに、少なくともスレ−ブマニピュレ−タの位置／
姿勢制御を行う第１の操作モ−ドとスレ−ブマニピュレ
−タの速度制御を行う第２の操作モ−ドを選択するスイ
ッチを備えたマニピュレ−タの操作装置において、上記
第１の操作モ−ドにてハンドコントロ−ラの角度信号に
応じて動作限界信号を発生する第１の目標値生成手段を
備え、ハンドコントロ−ラの６軸力センサとスレ−ブマ
ニピュレ−タの６軸力センサの出力信号の差分と第１の
目標値生成手段の出力信号との加算信号より生成した信
号により上記ハンドコントロ−ラのアクチュエ−タを駆
動するようにしたことをことを特徴とするマニピュレ−
タの操作装置。 - 【請求項２】 請求項１において、上記第２の操作モ
−ドにてハンドコントロ−ラの角度信号に応じて動作限
界信号を発生する第２の目標値生成手段を備え、ハンド
コントロ−ラの６軸力センサの出力信号と第２の目標値
生成手段の出力信号の差分より生成した信号により上記
ハンドコントロ−ラのアクチュエ−タを駆動するように
したことを特徴とするマニピュレ−タの操作装置。 - 【請求項３】 請求項１において、上記第１の操作モ
−ドにてハンドコントロ−ラの角度信号に応じて動作限
界信号を発生する第１の目標値生成手段を備え、ハンド
コントロ−ラの６軸力センサとスレ−ブマニピュレ−タ
の６軸力センサの出力信号の差分と第１の目標値生成手
段の出力信号との加算信号より生成した信号により上記
ハンドコントロ−ラのアクチュエ−タを駆動するように
し、また、上記第２の操作モ−ドにてハンドコントロ−
ラの上記角度信号に応じて動作限界信号を発生する第２
の目標値生成手段を備え、ハンドコントロ−ラの６軸力
センサの出力信号と第２の目標値生成手段の出力信号の
差分より生成した信号により上記ハンドコントロ−ラの
アクチュエ−タを駆動するようにしたことを特徴とする
マニピュレ−タの操作装置。 - 【請求項４】 請求項１および３のいずれかにおいて
、上記第１の目標値生成手段はハンドコントロ−ラの角
度信号が予め定めた限界値を越えた場合に動作限界信号
を発生するようにしたことを特徴とするマニピュレ−タ
の操作装置。 - 【請求項５】 請求項２および３のいずれかにおいて
、上記第２の目標値生成手段はハンドコントロ−ラの角
度信号が予め定めた限界値を越えた場合に動作限界信号
を発生するようにしたことを特徴とするマニピュレ−タ
の操作装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3144308A JP3063863B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | マニピュレ−タの操作装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3144308A JP3063863B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | マニピュレ−タの操作装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04372380A true JPH04372380A (ja) | 1992-12-25 |
| JP3063863B2 JP3063863B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=15359065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3144308A Expired - Fee Related JP3063863B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | マニピュレ−タの操作装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063863B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996009144A1 (fr) * | 1994-09-21 | 1996-03-28 | Komatsu Ltd. | Manipulateur maitre/esclave et son procede de commande |
| JP2010162650A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Nsk Ltd | グリッパシステム及びグリッパ、並びにマニピュレーションシステム |
| JP2014530767A (ja) * | 2011-09-06 | 2014-11-20 | ケバ アクチェンゲゼルシャフト | 工業用ロボットの運動および／またはプロシージャをプログラミングまたは設定する方法、制御システムおよび運動設定手段 |
| WO2024021599A1 (zh) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | 以诺康医疗科技 (苏州) 有限公司 | 一种主从手机器人的控制方法及装置 |
-
1991
- 1991-06-17 JP JP3144308A patent/JP3063863B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996009144A1 (fr) * | 1994-09-21 | 1996-03-28 | Komatsu Ltd. | Manipulateur maitre/esclave et son procede de commande |
| US5949686A (en) * | 1994-09-21 | 1999-09-07 | Komatsu Ltd. | Master/slave manipulator and control method therefor |
| JP2010162650A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Nsk Ltd | グリッパシステム及びグリッパ、並びにマニピュレーションシステム |
| JP2014530767A (ja) * | 2011-09-06 | 2014-11-20 | ケバ アクチェンゲゼルシャフト | 工業用ロボットの運動および／またはプロシージャをプログラミングまたは設定する方法、制御システムおよび運動設定手段 |
| WO2024021599A1 (zh) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | 以诺康医疗科技 (苏州) 有限公司 | 一种主从手机器人的控制方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3063863B2 (ja) | 2000-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |