JPH0558872B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0558872B2 JPH0558872B2 JP8595583A JP8595583A JPH0558872B2 JP H0558872 B2 JPH0558872 B2 JP H0558872B2 JP 8595583 A JP8595583 A JP 8595583A JP 8595583 A JP8595583 A JP 8595583A JP H0558872 B2 JPH0558872 B2 JP H0558872B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- servo amplifier
- input
- deviation
- joint
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 101000741885 Homo sapiens Protection of telomeres protein 1 Proteins 0.000 claims description 4
- 102100038745 Protection of telomeres protein 1 Human genes 0.000 claims description 4
- 101100298219 Arabidopsis thaliana POT1B gene Proteins 0.000 claims description 3
- 101100298224 Arabidopsis thaliana POT2 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 21
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はサーボマニピユレータの制御方式に関
し、マニピユレータの関節部を、力感覚を持つて
位置制御することと、連続回転制御することがで
きるように企図したものである。
し、マニピユレータの関節部を、力感覚を持つて
位置制御することと、連続回転制御することがで
きるように企図したものである。
近年、放射線レベルの高い場所や空気の無い場
所等、人間が中にはいつて作業不可能な場所に於
ける諸作業を人間に代つて行う場合には、人間の
腕と同等の機能を有する遠隔操作装置（マニピユ
レータ）が必要である。
所等、人間が中にはいつて作業不可能な場所に於
ける諸作業を人間に代つて行う場合には、人間の
腕と同等の機能を有する遠隔操作装置（マニピユ
レータ）が必要である。
これらのマニピユレータは作業者が主動側（マ
スター）を動かすと従動側（スレーブ）が作業者
の意のままに作業を行い、同時にその作業に於け
る力を感覚として主動側に伝えて作業者に作業の
実態を正しく感知させねばならない。マニピユレ
ータは要するに人間の腕の延長であり、人間の腕
と全く同じ機能を有するのが望ましく、その為に
は少くとも七つの運動の自由度（前後、上下、左
右、腕回転、手首振り、手首ねじり、つかみ）を
持つて動作が滑で操作が容易であることが必要で
ある。
スター）を動かすと従動側（スレーブ）が作業者
の意のままに作業を行い、同時にその作業に於け
る力を感覚として主動側に伝えて作業者に作業の
実態を正しく感知させねばならない。マニピユレ
ータは要するに人間の腕の延長であり、人間の腕
と全く同じ機能を有するのが望ましく、その為に
は少くとも七つの運動の自由度（前後、上下、左
右、腕回転、手首振り、手首ねじり、つかみ）を
持つて動作が滑で操作が容易であることが必要で
ある。
このうち、手首（リスト）に相当する部分は、
従来のマニピユレータに於いては“手首ねじり”
運動のみ行うものが多かつたが、近年作業内容の
多様化に伴つて汎用ロボツトに於いては手首を工
具と同等に使用可能な機能が要求されている。
（この作業内容は例えば工具を使用せずにボル
ト・ナツトの予備締め等の作業をすることであ
る。）。
従来のマニピユレータに於いては“手首ねじり”
運動のみ行うものが多かつたが、近年作業内容の
多様化に伴つて汎用ロボツトに於いては手首を工
具と同等に使用可能な機能が要求されている。
（この作業内容は例えば工具を使用せずにボル
ト・ナツトの予備締め等の作業をすることであ
る。）。
しかし、マニピユレータに於いて、かように力
感覚と“手首の連続回転”運動を兼備したものは
未だ発表されていないし、人間の手首以上の動作
機能を有するマニピユレータと云つても過言では
ない。
感覚と“手首の連続回転”運動を兼備したものは
未だ発表されていないし、人間の手首以上の動作
機能を有するマニピユレータと云つても過言では
ない。
本発明は、上記実情に鑑み、力感覚を有する位
置制御及び連続回転制御のできるサーボマニピユ
レータの制御方式を提供することを目的とする。
かかる目的を達成する本発明は、スレーブアーム
側のモータを駆動させる第１のサーボアンプに入
力される位置偏差又は電圧の切り換え、更にはマ
スタアーム側のモータを駆動させる第２のサーボ
アンプの動作を、切換ロジツク回路で制御するこ
とをその技術思想の基礎とする。
置制御及び連続回転制御のできるサーボマニピユ
レータの制御方式を提供することを目的とする。
かかる目的を達成する本発明は、スレーブアーム
側のモータを駆動させる第１のサーボアンプに入
力される位置偏差又は電圧の切り換え、更にはマ
スタアーム側のモータを駆動させる第２のサーボ
アンプの動作を、切換ロジツク回路で制御するこ
とをその技術思想の基礎とする。
以下本発明の実施例を第１図に基づき詳細に説
明する。
明する。
第１図に示すようにマスタアームには、マス
タアームの手首部を動かすモータＭ１と、手首
部の位置を検出して位置信号θ1を出力するポテン
シヨメータPOT１と、手首部のトルクを検出し
てトルク信号τ1を出力するトルク検出器TD１が
備えられている。更に、「CW」側に投入されて
正電圧（＋15V）、「CCW」側に投入されて負電
圧（−15V）、開放されて零電圧を選択する第２
の切換スイツチSW２が備えられている。
タアームの手首部を動かすモータＭ１と、手首
部の位置を検出して位置信号θ1を出力するポテン
シヨメータPOT１と、手首部のトルクを検出し
てトルク信号τ1を出力するトルク検出器TD１が
備えられている。更に、「CW」側に投入されて
正電圧（＋15V）、「CCW」側に投入されて負電
圧（−15V）、開放されて零電圧を選択する第２
の切換スイツチSW２が備えられている。
スレーブアームには、スレーブアームの手
首部を回転させるモータＭ２と、手首部の位置を
検出して位置信号θ2を出力するポテンシヨメータ
POT２と、手首部のトルクを検出してトルク信
号τ2を出力するトルク検出器TD２が備えられて
いる。
首部を回転させるモータＭ２と、手首部の位置を
検出して位置信号θ2を出力するポテンシヨメータ
POT２と、手首部のトルクを検出してトルク信
号τ2を出力するトルク検出器TD２が備えられて
いる。
パワー制御部は、切換ロジツク回路LOGIC
と、第１のサーボアンプＡ１と、この入力端に接
続された第１の切換スイツチSW１と、第２のア
ーボアンプＡ２と、合成器１，２と、トルク感度
調整用の減衰器Ｋとで構成されている。そして切
換ロジツク回路LOGICは、前記切換スイツチSW
２からの出力により、切換スイツチSW１を切換
制御するとともに、サーボアンプＡ２の動作を制
御する。また合成器１は、位置信号θ1と位置信号
θ2との位置偏差Δθ（＝θ1−θ2）を求める。合成器
２は、トルク信号τ1と減衰器Ｋで感度調整される
トルク信号τ2とのトルク偏差Δτを求める。一方、
サーボアンプＡ１は入力される信号に対応してモ
ータＭ２を駆動し、サーボアンプＡ２はトルク偏
差Δτに基づきモータＭ１を駆動する。
と、第１のサーボアンプＡ１と、この入力端に接
続された第１の切換スイツチSW１と、第２のア
ーボアンプＡ２と、合成器１，２と、トルク感度
調整用の減衰器Ｋとで構成されている。そして切
換ロジツク回路LOGICは、前記切換スイツチSW
２からの出力により、切換スイツチSW１を切換
制御するとともに、サーボアンプＡ２の動作を制
御する。また合成器１は、位置信号θ1と位置信号
θ2との位置偏差Δθ（＝θ1−θ2）を求める。合成器
２は、トルク信号τ1と減衰器Ｋで感度調整される
トルク信号τ2とのトルク偏差Δτを求める。一方、
サーボアンプＡ１は入力される信号に対応してモ
ータＭ２を駆動し、サーボアンプＡ２はトルク偏
差Δτに基づきモータＭ１を駆動する。
かかる構成を用いた本発明の制御方式を説明す
る。
る。
まずスイツチSW２を開放して零電圧が切換ロ
ジツク回路LOGICに入力されると、この切換ロ
ジツク回路LOGICは、スイツチSW１を「Ｐ」側
（position側）に投入するとともに、サーボアン
プＡ２を動作させる。そうするとサーボアンプＡ
１には位置偏差Δθが入力され、サーボアンプＡ
１は位置偏差Δθが零になるようにモータＭ２を
駆動する。この結果、位置制御がされ、マスタア
ームの手首部の動きに精度よく追従してスレー
ブアームの手首部が動く。また、サーボアンプ
Ａ２はトルク偏差Δτを基にモータＭ１を駆動す
るため、マスタアームを操作する作業者に作業
動作に対する抗力が伝わり力感覚制御がなされ
る。これら位置制御及び力感覚制御は通常のサー
ボマニピユレータの制御として従来から採用され
ている。
ジツク回路LOGICに入力されると、この切換ロ
ジツク回路LOGICは、スイツチSW１を「Ｐ」側
（position側）に投入するとともに、サーボアン
プＡ２を動作させる。そうするとサーボアンプＡ
１には位置偏差Δθが入力され、サーボアンプＡ
１は位置偏差Δθが零になるようにモータＭ２を
駆動する。この結果、位置制御がされ、マスタア
ームの手首部の動きに精度よく追従してスレー
ブアームの手首部が動く。また、サーボアンプ
Ａ２はトルク偏差Δτを基にモータＭ１を駆動す
るため、マスタアームを操作する作業者に作業
動作に対する抗力が伝わり力感覚制御がなされ
る。これら位置制御及び力感覚制御は通常のサー
ボマニピユレータの制御として従来から採用され
ている。
一方切換スイツチSW２を「CW」側若しくは
「CCW」側に投入して正電圧若しくは負電圧が切
換ロジツク回路LOGICに入力されると、この切
換ロジツク回路LOGICは、スイツチSW１をＣ側
（CONTINUE側）に投入するとともに、サーボ
アンプＡ２の動作を停止させる。そうするとサー
ボアンプＡ１には正電圧若しくは負電圧が入力さ
れるため、サーボアンプＡ１につながれたモータ
Ｍ２が連続回する。この場合正電圧が入力された
場合と負電圧が入力された場合とでは、モータＭ
２の回転方向は逆になる。この結果スレーブアー
ムの手首部が連続回転するため、スレーブアー
ムでドライバを把持してねじ締め作業等の連続
回転作業ができる。一方、サーボアンプ２の動作
は停止させられているため力感覚制御は行なわれ
ない。
「CCW」側に投入して正電圧若しくは負電圧が切
換ロジツク回路LOGICに入力されると、この切
換ロジツク回路LOGICは、スイツチSW１をＣ側
（CONTINUE側）に投入するとともに、サーボ
アンプＡ２の動作を停止させる。そうするとサー
ボアンプＡ１には正電圧若しくは負電圧が入力さ
れるため、サーボアンプＡ１につながれたモータ
Ｍ２が連続回する。この場合正電圧が入力された
場合と負電圧が入力された場合とでは、モータＭ
２の回転方向は逆になる。この結果スレーブアー
ムの手首部が連続回転するため、スレーブアー
ムでドライバを把持してねじ締め作業等の連続
回転作業ができる。一方、サーボアンプ２の動作
は停止させられているため力感覚制御は行なわれ
ない。
なお上述した説明では、マニピユレータの手首
部に本発明を適用した例を述べたが、本発明は他
の関節部や更には汎用ロボツトにも適用できるこ
とは勿論である。
部に本発明を適用した例を述べたが、本発明は他
の関節部や更には汎用ロボツトにも適用できるこ
とは勿論である。
以上実施例とともに具体的に説明したように本
発明によれば次のような効果を奏する。
発明によれば次のような効果を奏する。
(1) 人間の手首は概略180°のねじり動作しか出来
ない為、それ以上の回転角の作業動作を行う場
合はその度に持ち変える必要があるが、本発明
方式を使用するとその必要がない。
ない為、それ以上の回転角の作業動作を行う場
合はその度に持ち変える必要があるが、本発明
方式を使用するとその必要がない。
(2) ドライバー等の手動式回転型工具をつかんで
この連続回転動作を行うと電動式工具の代替と
なる。
この連続回転動作を行うと電動式工具の代替と
なる。
(3) 連続回転動作はインチング動作とトルク制御
を行つている為に指先、手首のねじりの繊細な
動きも実現可能である。
を行つている為に指先、手首のねじりの繊細な
動きも実現可能である。
(4) 連続回転制御を動作停止すると力感覚を有す
る位置制御機能の手首の動作に切換る。
る位置制御機能の手首の動作に切換る。
第１図は本発明の制御方式を実現する構成を示
す構成図である。 図面中、はマスタアーム、はスレーブアー
ム、はパワー制御部、SW１は第１の切換スイ
ツチ、SW２は第２の切換スイツチ、POT１はマ
スタアーム側のポテンシヨメータ、POT２はス
レーブアーム側のポテンシヨメータ、Ａ１は第１
のサーボアンプ、Ａ２は第２のサーボアンプ、
TD１はマスタアーム側のトルク検出器、TD２
はスレーブアーム側のトルク検出器、LOGICは
切換ロジツク回路、１，２は合成器、θ1，θ2は位
置信号、Δθは位置偏差、τ1，τ2はトルク信号、
Δτはトルク偏差である。
す構成図である。 図面中、はマスタアーム、はスレーブアー
ム、はパワー制御部、SW１は第１の切換スイ
ツチ、SW２は第２の切換スイツチ、POT１はマ
スタアーム側のポテンシヨメータ、POT２はス
レーブアーム側のポテンシヨメータ、Ａ１は第１
のサーボアンプ、Ａ２は第２のサーボアンプ、
TD１はマスタアーム側のトルク検出器、TD２
はスレーブアーム側のトルク検出器、LOGICは
切換ロジツク回路、１，２は合成器、θ1，θ2は位
置信号、Δθは位置偏差、τ1，τ2はトルク信号、
Δτはトルク偏差である。
Claims (1)
- １ マスタアームの関節部の位置を検出するマ
スタアーム側のポテンシヨメータPOT１から出
力される位置信号θ1とスレーブアームの関節部
の位置を検出するスレーブアーム側のポテンシヨ
メータPOT２から出力される位置信号θ2との偏
差である位置偏差Δθを求め、この位置偏差Δθが
零となるように第１のサーボアンプＡ１にてスレ
ーブアームの関節を回転させるスレーブアーム
側のモータＭ２を駆動させる一方、マスタアーム
の関節部のトルクを検出するマスタアーム側の
トルク検出器TD１から出力されるトルク信号τ1
とスレーブアームの関節部のトルクを検出する
スレーブアーム側のトルク検出器TD２から出力
されるトルク信号τ2との偏差であるトルク偏差
Δτを求め、このトルク偏差Δτに基づき第２のサ
ーボアンプＡ２にてマスタアームの関節部を動
かすマスタアーム側のモータＭ１を駆動させて操
作者に抗力を与えるサーボマニピユレータの制御
方式において、第１のサーボアンプＡ１の入力端
に第１の切換スイツチSW１を設ける一方、正若
しくは負の電圧又は零電圧を第２の切換スイツチ
SW２で選択して切換ロジツク回路LOGICに入力
し、零電圧が入力された際には前記切換ロジツク
回路LOGICにより第１の切換スイツチSW１を制
御して位置偏差Δθ1を第１のサーボアンプＡ１に
入力するとともに第２のサーボアンプＡ２を動作
させ、更に正若しくは負の電圧が入力された際に
は前記切換ロジツク回路LOGICにより第１の切
換スイツチSW１を制御して正若しくは負の電圧
を第１のサーボアンプＡ１に入力してスレーブ側
のモータＭ２を連続回転させるとともに第２のサ
ーボアンプＡ２の動作を停止させることを特徴と
するサーボマニピユレータの制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8595583A JPS59214574A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | サ−ボマニピユレ−タの制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8595583A JPS59214574A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | サ−ボマニピユレ−タの制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214574A JPS59214574A (ja) | 1984-12-04 |
| JPH0558872B2 true JPH0558872B2 (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=13873170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8595583A Granted JPS59214574A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | サ−ボマニピユレ−タの制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214574A (ja) |
-
1983
- 1983-05-18 JP JP8595583A patent/JPS59214574A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59214574A (ja) | 1984-12-04 |
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