JPH0683972B2 - Master-slave system robot - Google Patents

Master-slave system robot

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Publication number
JPH0683972B2
JPH0683972B2 JP60085420A JP8542085A JPH0683972B2 JP H0683972 B2 JPH0683972 B2 JP H0683972B2 JP 60085420 A JP60085420 A JP 60085420A JP 8542085 A JP8542085 A JP 8542085A JP H0683972 B2 JPH0683972 B2 JP H0683972B2
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JP
Japan
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arm
slave
master
movement
master arm
Prior art date
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JP60085420A
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Japanese (ja)
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JPS61244473A (en
Inventor
照彦 吉岡
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Amada Co Ltd
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Amada Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0683972B2 publication Critical patent/JPH0683972B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、マスタアームの動きに追従してスレーブア
ームを移動させ、そのスレーブアームに所望の動きをさ
せるマスタ・スレーブ方式ロボットに関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a master-slave system robot that moves a slave arm following the movement of a master arm and causes the slave arm to make a desired movement.

[発明の技術的背景及びその問題点] 一般にマスタ・スレーブ方式ロボットでは、オペレータ
がマスタアームを腕に装着して操作し、そのマスタアー
ムの動きに追従してスレーブアームを動作させる。しか
しながら、マスタアームの各関節部の動きは必ずしもオ
ペレータの腕の動きを正確に把えるものとはならないこ
とがあり、マスタアームの姿勢とスレーブアームの姿勢
とが正確に一致せず操作をむずかしくしているという問
題がある。
[Technical Background of the Invention and Problems Thereof] Generally, in a master-slave system robot, an operator mounts a master arm on an arm for operation, and follows the movement of the master arm to operate the slave arm. However, the movement of each joint of the master arm may not always accurately grasp the movement of the operator's arm, and the posture of the master arm and the posture of the slave arm do not exactly match, making the operation difficult. There is a problem that.

[発明の目的] この発明は、このような問題を解決するものであってテ
ィーチングモードにおいてマスタアームとスレーブアー
ムとの間で同じ基本姿勢をとらせた時のマスタアーム側
のエンコーダの検知出力とスレーブアームの駆動部の動
作量の差を求め、マスタアーム側のエンコーダの出力に
補正をかけるとにより、スレーブアームの動きがオペレ
ータの腕の動きにより近づくようにしたマスタ・スレー
ブ方式ロボットを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem, and to detect the detection output of the encoder on the master arm side when the master arm and the slave arm have the same basic posture in the teaching mode. Provide a master-slave system robot in which the movement of the slave arm is made closer to the movement of the operator's arm by finding the difference in the amount of movement of the drive unit of the slave arm and correcting the output of the encoder on the master arm side. The purpose is to

[発明の構成] 前記目的を達成するために、本発明は、マスタアームの
動きに追従してスレーブアームを移動させるマスタ・ス
レーブ方式のロボットにして、前記マスタアームの動き
に追従してスレーブアームを動かす制御手段と、前記マ
スタアームの先端におけるグリップに備えたティーチン
グモード選択スイッチの操作時に、前記スレーブアーム
を第1の基本姿勢から第2の基本姿勢まで移動させたと
きの各関節部の移動量を計測する第1の計測手段の出力
と前記マスタアームが前記スレーブアームとほぼ同じ第
1の基本姿勢から第2の基本姿勢まで移動するときの各
関節部のエンコーダのパルス数を計測する第2の計測手
段の出力とを比較して移動量対パルス数の比を算出する
比較手段と、この比較手段の比較結果を補正値として記
憶し、実際のマスタアームの動きにスレーブアームを追
従させるときにマスタアームの各関節部のエンコーダの
出力パルス数に補正を加えて前記スレーブアームの移動
量を決定する補正手段と、を備えてなり、前記補正値の
記憶部は、スレーブアームの各関節部の駆動部を制御す
る各軸制御部に個別に備えているものである。
[Structure of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention provides a master-slave system robot that moves a slave arm following the movement of a master arm, and the slave arm follows the movement of the master arm. Of the joint portions when the slave arm is moved from the first basic posture to the second basic posture when the teaching mode selection switch provided on the grip at the tip of the master arm is operated. An output of a first measuring means for measuring an amount and a number of pulses of an encoder of each joint when the master arm moves from a first basic posture to a second basic posture which are almost the same as those of the slave arm. The comparison means for calculating the ratio of the amount of movement to the number of pulses by comparing the output of the second measurement means and the comparison result of this comparison means are stored as a correction value. However, when the slave arm is made to follow the actual movement of the master arm, a correction means for determining the movement amount of the slave arm by correcting the output pulse number of the encoder of each joint part of the master arm is provided. The correction value storage unit is individually provided in each axis control unit that controls the drive unit of each joint of the slave arm.

[発明の実施例] この発明の実施例を図に基づいて詳説する。第2図はこ
の発明の一実施例のマスタアーム1をオペレータ3に装
着した状態を示すものであり、第3図はスレーブロボッ
ト5の全体を示し、左右にそれぞれスレーブアーム7,9
を備えている。なお第2図においてはオペレータ3の左
腕に左腕用のマスタアーム1を装着した部分図を示した
が、オペレータ3の右腕にも同様に右腕用のマスタアー
ムが装着される。
Embodiments of the Invention Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows a state in which the master arm 1 of one embodiment of the present invention is mounted on the operator 3, and FIG. 3 shows the entire slave robot 5, with left and right slave arms 7, 9 respectively.
Is equipped with. Although FIG. 2 shows a partial view in which the left arm of the operator 3 is equipped with the master arm 1 for the left arm, the right arm of the operator 3 is similarly equipped with the master arm for the right arm.

マスタアーム1はオペレータ3の腕11の各関節部の動き
に追従するように装着されており、肩関節部13において
は水平回転(R1)検知用エンコーダ15、捻転(R2)検知
用エンコーダ17、前後回転(R3)検知用エンコーダ19を
備えている。またこのマスタアーム1の肘関節部21に於
いては、垂直回転(V)検知用エンコーダ23を備え、手
首関節部25にも垂直回転(W)検知用エンコーダ27を備
えている。更にこの手首関節部25にはグリップ29が設け
られており、第4図に示すようにこのグリップ29にはマ
スタ有効スイッチSW1、ティーチングモード選択スイッ
チSW2、上下駆動用スイッチSW3が設けられている。
The master arm 1 is mounted so as to follow the movement of each joint of the arm 11 of the operator 3, and the shoulder joint 13 has a horizontal rotation (R 1 ) detection encoder 15 and a torsion (R 2 ) detection encoder. 17, it is equipped with an encoder 19 for detecting forward and backward rotation (R 3 ). The elbow joint portion 21 of the master arm 1 is provided with a vertical rotation (V) detection encoder 23, and the wrist joint portion 25 is also provided with a vertical rotation (W) detection encoder 27. Further, the wrist joint portion 25 is provided with a grip 29, and as shown in FIG. 4, the grip 29 is provided with a master effective switch SW 1 , a teaching mode selection switch SW 2 , and a vertical drive switch SW 3. ing.

第3図に示すスレーブロボット5の左右のスレーブアー
ム7,9はそれぞれ左右のマスタアーム1の動きに追従し
て同じ動きをするものであり、それぞれ肩関節部131,肘
関節部211、手首関節部251にそれぞれサーボモータで成
る水平回転(R1)駆動部151、捻転(R2)駆動部171、前
後回転(R3)駆動部191、垂直回転(V)駆動部231、垂
直回転(W)駆動部271を備えている。
The left and right slave arms 7 and 9 of the slave robot 5 shown in FIG. 3 follow the same movements of the left and right master arms 1, respectively, and have shoulder joint parts 13 1 and elbow joint parts 21 1 respectively . A horizontal rotation (R 1 ) drive unit 15 1 , a twist (R 2 ) drive unit 17 1 , a longitudinal rotation (R 3 ) drive unit 19 1 , and a vertical rotation (V) drive unit, each of which is composed of a servo motor in the wrist joint unit 25 1. 23 1 , and a vertical rotation (W) drive unit 27 1 .

またこのスレーブロボット5は左右のスレーブアーム7,
9を同時に上下するための上下駆動機構31、前後進、旋
回を行なう台車33を備えている。
The slave robot 5 has left and right slave arms 7,
It is provided with a vertical drive mechanism 31 for moving the 9 up and down at the same time, and a carriage 33 for moving forward and backward and turning.

上記構成のマスタ・スレーブ方式ロボットの動作につい
て説明すると、オペレータ3が左右の腕11を所望の姿勢
にするように動かすと、その腕11の動きに応じてマスタ
アーム1が動かされる。このマスタアーム1の動きによ
って、各関節部13,21,25に設けられたエンコーダ15,19,
23,27が腕の各関節部の動きに応じたパルスを出力す
る。その各エンコーダのパルスはカウントされスレーブ
ロボット5の左右のスレーブアーム7,9のそれぞれ駆動
部151,171,191,231,271が同じ量だけ駆動し、オペレー
タ3がとった姿勢と同じ形になるように左右のスレーブ
アーム7,9を動かす。
The operation of the master-slave robot having the above configuration will be described. When the operator 3 moves the left and right arms 11 to a desired posture, the master arm 1 is moved according to the movement of the arms 11. By this movement of the master arm 1, encoders 15, 19, provided on the joints 13, 21, 25,
23 and 27 output a pulse according to the movement of each joint of the arm. The pulses of each encoder are counted, and the drive units 15 1 , 17 1 , 19 1 , 23 1 , 27 1 of the left and right slave arms 7, 9 of the slave robot 5 are driven by the same amount, and the posture taken by the operator 3 is taken. Move the left and right slave arms 7 and 9 so that they have the same shape as.

ここでマスタアーム1はオペレータ3の腕11にしっかり
と固定されている為、オペレータ3が無意識に腕11を急
激に動かしたような場合、あるいは転倒した様な場合、
スレーブアーム7,9の所望の操作とかけはなれた急激な
動きをすることになり、スレーブアーム7,9の操作中に
そのような事態が起こるならば、危険が生ずることにな
る。またマスタアーム1の動きにスレーブアーム7,9が
常に追従するならば、オペレータ3は常に自分の腕11の
位置を意識している必要があるため精神的疲労が大き
く、更にはスレーブアーム7,9の姿勢によってはオペレ
ータに長時間不自然な姿勢を強るといった問題もある。
Here, since the master arm 1 is firmly fixed to the arm 11 of the operator 3, when the operator 3 unintentionally moves the arm 11 suddenly or when the operator 3 falls down,
The desired operation of the slave arms 7 and 9 will make a sudden movement that is far from the desired operation, and if such a situation occurs during the operation of the slave arms 7 and 9, danger will occur. If the slave arms 7 and 9 always follow the movement of the master arm 1, the operator 3 needs to always be aware of the position of his or her own arm 11, which causes a great deal of mental fatigue. There is also a problem that depending on the posture of 9, the operator is forced to have an unnatural posture for a long time.

そこで、グリップ29にマスタ有効スイッチSW1を設け、
そのスイッチSW1をオペレータ3が操作している間だ
け、マスタアーム1のインクリメンタル量(増加量)に
追従してスレーブアーム7,9が動作するようにしてい
る。つまり第5図及び6図に示すように、オペレータ3
が腕11を動かしマスタアーム1の一つのエンコーダが第
6図(b)に示すようなパルスを出力しているような場
合でも、有効スイッチSW1がON状態にない時にはスレー
ブロボット5のスレーブアーム7,9はマスタアーム1の
動きに追従することがない。そして有効スイッチSW1がO
Nの状態の時にのみ同図(c)に示すようにマスタアー
ム1のエンコーダのパルス出力に応じて追従動作するこ
とになる。
Therefore, the grip 29 is equipped with a master effective switch SW 1 ,
Only while the switch SW 1 is being operated by the operator 3, the slave arms 7 and 9 operate so as to follow the incremental amount (increase amount) of the master arm 1. That is, as shown in FIGS. 5 and 6, the operator 3
Is moving the arm 11 and one encoder of the master arm 1 is outputting a pulse as shown in FIG. 6 (b), the slave arm of the slave robot 5 is still active when the effective switch SW 1 is not in the ON state. 7 and 9 do not follow the movement of master arm 1. And enable switch SW 1 is O
Only in the N state, the follow-up operation is performed according to the pulse output of the encoder of the master arm 1, as shown in FIG.

しかもこの場合、マスタアーム1の有効スイッチSW1がO
Nとなっている間のインクリメンタル量(増加量)に追
従してスレーブアーム7,9が移動するものである。つま
り第5図に示すようにスレーブアーム7,9が高い位置に
持上げられた状態でも、オペレータ3の腕11は低く楽な
姿勢をとったまま腕11を前後に少し移動させ、腕を前方
に送るときにのみ有効スイッチSW1をONにするように操
作する。この操作によりスレーブアーム7,9を高い位置
にまで上昇させることができ、オペレータ3は楽な姿勢
を取りながらもスレーブアーム7,9に所望の姿勢を取ら
すことができるものとなる。
Moreover, in this case, the effective switch SW 1 of the master arm 1 is turned off.
The slave arms 7 and 9 move in accordance with the incremental amount (increase amount) while it is N. In other words, as shown in FIG. 5, even when the slave arms 7 and 9 are lifted to a high position, the arm 11 of the operator 3 is moved in a low and comfortable position, and the arm 11 is slightly moved forward and backward to move the arm forward. Operate so that the valid switch SW 1 is turned on only when sending. By this operation, the slave arms 7 and 9 can be raised to a high position, and the operator 3 can take a desired posture on the slave arms 7 and 9 while taking a comfortable posture.

また、危険防止のために、オペレータ3が急激な腕の動
きをさせてもスレーブアーム7,9は所定の設定値以上の
速度では移動しないように制御し、更にマスタアーム1
が異常に速い速度で動く場合には非常状態と判断してス
レーブアーム7,9を非常停止させることによっても操作
中の危険を防止することがでる。
In order to prevent danger, the slave arms 7 and 9 are controlled so as not to move at a speed equal to or higher than a predetermined set value even if the operator 3 makes a sudden arm movement.
If the robot moves at an abnormally high speed, it is possible to prevent the danger during operation by determining that it is in an emergency and stopping the slave arms 7 and 9 in an emergency.

つまり第7図に示すようにマスタアーム1の動きが急な
ものであってもその移動速度が非常停止速度Vstを超え
ない範囲である場合、スレーブアーム7,9の速度は設定
された最高速度Vmaxで移動するように制御する。ところ
が第8図に示すようにマスタアーム1の移動速度が非常
停止速度Vstを超えて大きくなった場合、その時点Tに
おいてスレーブアーム7,9を非常停止させ、危険を避け
るようにする。
That is, as shown in FIG. 7, even if the movement of the master arm 1 is rapid, if the movement speed is within the range that does not exceed the emergency stop speed Vst, the speeds of the slave arms 7 and 9 are the set maximum speeds. Control to move at Vmax. However, when the moving speed of the master arm 1 exceeds the emergency stop speed Vst as shown in FIG. 8, the slave arms 7 and 9 are brought to an emergency stop at that time T to avoid danger.

更にオペレータ3の腕11の動きは第2図に示したような
マスタアーム1の5つのエンコーダによって完全に把握
することは困難なものである。そのためオペレータ3が
腕11を動かしてマスタアーム1を動作させ、そのマスタ
アーム1の各エンコーダ15,17,19,23,27からの出力パル
スを対応するスレーブアーム7,9の各駆動部151,171,1
91,231,271の駆動量の指令値とする場合、次のような問
題がある。つまり、マスタアーム1を操作して腕11を真
直ぐ前に動かすとしても、実際には腕11の肩関節部13は
ユニバーサルジョイントの形で動くのに対し、各エンコ
ーダは軸が少しずつずれているためにユニバーサルジョ
イントのような動きをとれない。従って腕11の動きと完
全に追従する動きが得られないのである。
Furthermore, it is difficult to completely grasp the movement of the arm 11 of the operator 3 by the five encoders of the master arm 1 as shown in FIG. Therefore, the operator 3 moves the arm 11 to operate the master arm 1, and outputs pulses from the encoders 15, 17, 19, 23, and 27 of the master arm 1 to the drive units 15 1 of the corresponding slave arms 7 and 9, respectively. , 17 1 , 1
When the drive amount command value of 9 1 , 23 1 , 27 1 is used, there are the following problems. In other words, even if the master arm 1 is operated to move the arm 11 straight ahead, the shoulder joint portion 13 of the arm 11 actually moves in the form of a universal joint, while the axes of the encoders are slightly shifted. Because of this, it cannot move like a universal joint. Therefore, the movement that completely follows the movement of the arm 11 cannot be obtained.

そこで第9図に示すようにティーチングによってマスタ
アーム1とスレーブアーム7,9の間の動きのずれを補正
する。そのためにはまずスレーブアーム7,9それぞれを
第1の基本姿勢、例えば第3図に示すように肩関節部13
1が上腕部を垂直に垂れ下げた状態で、肘関節部211が直
角に折れ曲った状態に維持し、オペレータ3はその腕11
をほぼ同様の第1の基本姿勢に保つ。そしてこの状態で
グリップ29のティーチングモード選択スイッチSW2を操
作し、マスタアーム1の各エンコーダ15,17,19,23,27が
仮想原点にあるものとする。
Therefore, as shown in FIG. 9, the movement deviation between the master arm 1 and the slave arms 7 and 9 is corrected by teaching. For that purpose, first, the slave arms 7 and 9 are respectively placed in a first basic posture, for example, as shown in FIG.
1 keeps the upper arm hanging vertically, and keeps the elbow joint 21 1 bent at a right angle.
Keep the first basic posture almost the same. Then, in this state, the teaching mode selection switch SW 2 of the grip 29 is operated to assume that the encoders 15, 17, 19, 23, 27 of the master arm 1 are at the virtual origin.

次にスレーブアーム7,9を第2の基本姿勢、例えば肩関
節部131から水平に前方にアーム全体が延ばされた状態
に移動させる。そしてその時のスレーブアーム7,9の各
駆動部151,171,191,231,271の移動量を各軸制御部35,3
7,39,41,43に与える。
Then move the slave arm 7,9 second reference position, for example, forward horizontally from shoulder joints 13 1 in a state in which the entire arm is extended. Then, the movement amount of each drive unit 15 1 , 17 1 , 19 1 , 23 1 , 27 1 of the slave arms 7 and 9 at that time is calculated by each axis control unit 35, 3
Give to 7,39,41,43.

続いてオペレータ3はその腕11を第2の基本姿勢まで移
動させ、マスタアーム1をスレーブアーム7,9とほぼ同
様の姿勢まで移動させる。そしてこの時の各エンコーダ
15,17,19,23,27の出力パルスを同様に各軸制御部35,37,
39,41,43に与える。
Subsequently, the operator 3 moves the arm 11 to the second basic posture, and moves the master arm 1 to a posture substantially similar to the slave arms 7 and 9. And each encoder at this time
Similarly, output pulses of 15, 17, 19, 23, and 27 are output to each axis control unit 35, 37,
Give to 39,41,43.

その状態のままティーチングモード選択スイッチSW2
再び操作する。この結果主制御部45は各軸制御部35,37,
39,41,43において記憶されているマスタアーム1の出力
パルスとスレーブアーム7,9からの移動量のフィードバ
ックパルスとを比較し、各軸制御部に対応する出力パル
ス同志の比を補正値として与える。こうして主制御装置
45が演算した各軸の補正値は各軸制御部において記憶さ
れ、マスタアーム1が実際に駆動される時に、そのマス
タアーム1の各エンコーダ15,17,19,23,27からの出力パ
ルスに補正値を掛け合わせてスレーブアーム7,9の対応
する各駆動部151,171,191,231,271の移動量を決定し、
その補正後の移動量によってスレーブアーム7,9の追従
動作を制御する。
In that state, operate the teaching mode selection switch SW 2 again. As a result, the main control unit 45 controls the respective axis control units 35, 37,
The output pulse of the master arm 1 stored in 39, 41, 43 is compared with the feedback pulse of the movement amount from the slave arm 7, 9 and the ratio of the output pulses corresponding to each axis control unit is used as a correction value. give. Thus the main controller
The correction value of each axis calculated by 45 is stored in each axis control unit, and when the master arm 1 is actually driven, the output pulse from each encoder 15, 17, 19, 23, 27 of the master arm 1 is output. By multiplying the correction values, the movement amount of each corresponding drive unit 15 1 , 17 1 , 19 1 , 23 1 , 27 1 of the slave arm 7, 9 is determined,
The tracking operation of the slave arms 7 and 9 is controlled by the corrected movement amount.

また更にオペレータ3がマスタアーム1の自分の腕11の
動きによって操作する場合、通常人の腕は静止状態にあ
る時に小刻みに震えるものであるため、その震えを各エ
ンコーダ15,17,19,23,27が検知してしまうことがある。
そのためにスレーブアーム7,9は不要な小刻みな振動を
起こす事がある。そこでこのような人の腕の震えを感知
しないようにし、スレーブアーム7,9が正しく静止状態
に維持されるようにする必要がある。そのための回路が
第10図乃至第13図に示されている。
Furthermore, when the operator 3 operates by moving the arm 11 of the master arm 1, the arm of a person usually quivers in small amounts when in a stationary state. , 27 may detect it.
Therefore, the slave arms 7 and 9 may cause unnecessary small vibrations. Therefore, it is necessary to prevent such a person's arm trembling from being sensed so that the slave arms 7 and 9 are correctly maintained in a stationary state. Circuits for that purpose are shown in FIGS.

腕11に取付けられたマスタアーム1の各エンコーダ、例
えばエンコーダ23からの出力パルスはマスタアームカウ
ンタ47に与えられ、その計数値に対してギヤ比補正回路
49においてギヤ比補正が行なわれる。これは、各エンコ
ーダに各軸の回転角度が減速機構を介して、例えば2倍
に増幅して与えられているためである。続いてスレーブ
ロボット5の主制御装置45において加減速処理がなさ
れ、移動量指令値がパルス分配器51に与えられ、ここで
パルス出力に変換されてサーボアンプ53に入力する。サ
ーボアンプ53は入力パルスに応じて駆動部231にあるサ
ーボモータをフィードバック制御する。
An output pulse from each encoder of the master arm 1 attached to the arm 11, for example, the encoder 23 is given to a master arm counter 47, and a gear ratio correction circuit is provided for the count value.
At 49, gear ratio correction is performed. This is because the rotation angle of each axis is given to each encoder, for example, by doubling the rotation angle via the speed reduction mechanism. Subsequently, acceleration / deceleration processing is performed in the main controller 45 of the slave robot 5, the movement amount command value is given to the pulse distributor 51, where it is converted into a pulse output and input to the servo amplifier 53. The servo amplifier 53 feedback-controls the servo motor in the drive unit 23 1 according to the input pulse.

このパルス分配器51、サーボアンプ53を含むフィードバ
ックループはデジタルローパスフイルタの役目をなすも
ので、第11図(a)に示すマスタアーム1のエンコーダ
23からのパルス出力のうちの高周期の微小な振動をカッ
トし、同図(b)に示すようにスレーブロボット5側の
駆動部231にはその微小振動のない信号として移動指令
信号を与える。
The feedback loop including the pulse distributor 51 and the servo amplifier 53 functions as a digital low-pass filter. The encoder of the master arm 1 shown in FIG.
Cut the minute vibration of high cycle of the pulse output from 23, the slave robot 5 side of the drive unit 23 1 as shown in FIG. 3 (b) gives the movement command signal as a signal without the minute vibration .

この回路の更に詳しい構成は第12図及び第13図に示され
ている。パルス分配器51は減算器55と乗算器57,定数K1
乗算器59,定数K2乗算器61とで構成されている。また駆
動部231にはサーボモータ63とエンコーダ65とが備えら
れている。そして、このフィードバックループはたまり
量eによって駆動制御するものであり、減算器55におい
て、マスタアーム1からの移動指令値からエンコーダ65
による実際の移動量をひいた値をたまり量eとして乗算
器57に与える。
A more detailed structure of this circuit is shown in FIGS. 12 and 13. The pulse distributor 51 includes a subtractor 55, a multiplier 57 and a constant K 1
It is composed of a multiplier 59 and a constant K 2 multiplier 61. Also in the drive unit 23 1 is provided with a servo motor 63 and the encoder 65. The feedback loop controls the drive by the accumulated amount e, and the subtracter 55 calculates the encoder 65 from the movement command value from the master arm 1.
The value obtained by subtracting the actual movement amount by is given to the multiplier 57 as the accumulated amount e.

乗算器57においては、第13図に示すグラフから、たまり
量eの大小により係数εを決定し、所定値Aを規準にし
て、 e≦Aのとき ε=1/A e>Aのとき ε=1 として、ε・eの値を出力する。つまり、マスタアーム
が低速で振動しているときにはたまり量eも小さくな
り、ε・eが微小なものなり、サーボアンプ53に与える
速度指令も小さくなり、スレーブアームを小刻みに振動
させることがない。ところが、マスタアームの速度が大
きくなるに伴ってたまり量eも増加し、係数ε=1とな
るため、通常の動作が得られることになる。
In the multiplier 57, from the graph shown in FIG. 13, the coefficient ε is determined according to the size of the accumulated amount e, and the predetermined value A is used as a criterion. When e ≦ A, ε = 1 / A When e> A, ε The value of ε · e is output when = 1. That is, when the master arm vibrates at a low speed, the amount of accumulation e also becomes small, ε · e becomes minute, the speed command given to the servo amplifier 53 becomes small, and the slave arm does not vibrate in small steps. However, the accumulated amount e increases as the speed of the master arm increases, and the coefficient ε = 1, so that normal operation can be obtained.

このようにしてマスタアームの移動量に応じてスレーブ
アーム7,9は安定した追従動作を行なうことになる。
In this way, the slave arms 7 and 9 perform a stable follow-up operation according to the movement amount of the master arm.

[発明の効果] 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要す
るに本発明は、マスタアーム(1)の動きに追従してス
レーブアーム(7,9)を移動させるマスタ・スレーブ方
式のロボットにして、前記マスタアーム(1)の動きに
追従してスレーブアーム(7,9)を動かす制御手段と、
前記マスタアーム(1)の先端におけるグリップ(29)
に備えたティーチングモード選択スイッチ(SW2)の操
作時に、前記スレーブアーム(7,9)を第1の基本姿勢
から第2の基本姿勢まで移動させたときの各関節部の移
動量を計測する第1の計測手段の出力と前記マスタアー
ム(1)が前記スレーブアーム(7,9)とほぼ同じ第1
の基本姿勢から第2の基本姿勢まで移動するときの各関
節部のエンコーダのパルス数を計測する第2の計測手段
の出力とを比較して移動量対パルス数の比を算出する比
較手段と、この比較手段の比較結果を補正値として記憶
し、実際のマスタアーム(1)の動きにスレーブアーム
(7,9)を追従させるときにマスタアーム(1)の各関
節部のエンコーダの出力パルス数に補正を加えて前記ス
レーブアーム(7,9)の移動量を決定する補正手段と、
を備えてなり、前記補正値の記憶部は、スレーブアーム
(7,9)の各関節部の駆動部を制御する各軸制御部(35
〜43)に個別に備えているものである。
[Effects of the Invention] As will be understood from the above description of the embodiments, the present invention is basically of a master-slave system in which the slave arms (7, 9) are moved in accordance with the movement of the master arm (1). Control means for moving the slave arms (7, 9) following the movement of the master arm (1) as a robot;
Grip (29) at the tip of the master arm (1)
During operation of the teaching mode selection switch (SW 2 ) provided in, measure the amount of movement of each joint when the slave arm (7, 9) is moved from the first basic posture to the second basic posture. The output of the first measuring means and the master arm (1) are substantially the same as the slave arms (7, 9)
Comparing means for calculating the ratio of the amount of movement to the number of pulses by comparing with the output of the second measuring means for measuring the pulse number of the encoder of each joint when moving from the basic posture to the second basic posture. , The comparison result of this comparison means is stored as a correction value, and when the slave arm (7, 9) is made to follow the actual movement of the master arm (1), the output pulse of the encoder of each joint part of the master arm (1) Correction means for adding a correction to the number to determine the movement amount of the slave arm (7, 9),
And a storage unit for the correction value, each axis control unit (35) for controlling the drive unit of each joint unit of the slave arm (7, 9).
~ 43) are individually prepared.

上記構成より明らかなように、本発明においては、マス
タアーム1の先端部に備えたグリップ29に設けたティー
チングモード選択スイッチSW2の操作時にマスタアーム
1とスレーブアーム7,9との動きの差を求めて補正する
構成であるから、実際の使用時にはオペレータの動きに
近い正確な動きをスレーブアームに与えることができる
ものである。
As is apparent from the above configuration, in the present invention, the difference in movement between the master arm 1 and the slave arms 7 and 9 during operation of the teaching mode selection switch SW 2 provided on the grip 29 provided at the tip of the master arm 1. Therefore, the slave arm can be given an accurate movement close to the movement of the operator during actual use.

特に本発明においては、前述のごとくティーチングモー
ド選択スイッチSW2がグリップ29に設けてあるから、マ
スタアーム1の操作に際して、スレーブアーム7,9に対
する前述の補正のためのティーチング動作の後に直ちに
スレーブアーム7,9を追従動作せしめる操作に移ること
ができ、操作が容易なものである。そして、操作者の体
調等により補正のための再度のティーチング動作が必要
な場合にも直ちに対応することができるものである。
Particularly, in the present invention, since the teaching mode selection switch SW 2 is provided on the grip 29 as described above, when the master arm 1 is operated, the slave arms are immediately after the teaching operation for correcting the slave arms 7 and 9 described above. It is easy to operate because you can move to the operation to follow 7 and 9. In addition, even if a re-teaching operation for correction is necessary due to the physical condition of the operator, it is possible to immediately respond.

そして、前記補正値の記憶部はスレーブアーム7,9の各
関節部の駆動を制御する各軸制御部35〜43に個別に備え
ているものであるから、スレーブアーム7,9の各軸を個
別に補正し乍ら同時に駆動制御でき、スレーブアーム7,
9をスムーズにかつ正確に制御することができるもので
ある。
Since the storage unit for the correction value is individually provided in each axis control unit 35 to 43 for controlling the drive of each joint unit of the slave arms 7 and 9, each axis of the slave arms 7 and 9 is provided. It can be individually corrected and controlled at the same time from the slave arm 7,
The 9 can be controlled smoothly and accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明のクレーム対応図、第2図はこの発明
の一実施例のマスタアームの斜視図、第3図はこの発明
の一実施例のスレーブロボットの斜視図、第4図は上記
マスタアームのグリップ部の斜視図、第5図は上記実施
例のスレーブロボット操作状態を示す正面図、第6図は
マスタアーム有効スイッチの動作特性を示すタイミング
チャート、第7図、第8図は上記実施例の動作を示すマ
スタアーム速度及びスレーブアーム速度の時間特性図、
第9図は上記実施例におけるティーチングモードの補正
回路ブロック図、第10図は上記実施例の回路ブロック
図、第11図は上記ブロック回路の動作を示すタイミング
チャート、第12図は駆動部のフィードバックループの詳
細なブロック図、第13図はたまり量と補正係数の関係を
示すグラフである。 1……マスタアーム、3……オペレータ、 5……スレーブロボット、7,9……スレーブアーム、13,
131……肩関節部、 15……水平回転検知用エンコーダ、 151……水平回転駆動部、 17……捻転検知用エンコーダ、 171……捻転駆動部、 19……前後回転検知用エンコーダ、 191……前後回転駆動部、 21,211……肘関節部、 23……垂直回転検知用エンコーダ、 231……垂直回転駆動部、 25,251……手首関節部、 27……垂直回転検知用エンコーダ、 271……垂直回転駆動部、 29……グリップ、31……上下駆動機構、 33……台車、35……R1軸制御部、 37……R2軸制御部、39……R3軸制御部、 41……V軸制御部、43……W軸制御部、 45……主制御部、 47……マスタアームカウンタ、 49……ギヤ比補正回路、 51……ロボット側パルス分配器、 53……サーボアンプ
1 is a perspective view of a master arm according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a slave robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a perspective view of the grip portion of the master arm, FIG. 5 is a front view showing the operating state of the slave robot of the above-described embodiment, FIG. 6 is a timing chart showing the operating characteristics of the master arm effective switch, and FIGS. A time characteristic diagram of the master arm speed and the slave arm speed showing the operation of the above embodiment,
FIG. 9 is a block diagram of the correction circuit for the teaching mode in the above embodiment, FIG. 10 is a circuit block diagram of the above embodiment, FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the block circuit, and FIG. FIG. 13 is a detailed block diagram of the loop, and FIG. 13 is a graph showing the relationship between the accumulation amount and the correction coefficient. 1 ... Master arm, 3 ... Operator, 5 ... Slave robot, 7, 9 ... Slave arm, 13,
13 1 ...... Shoulder joint part, 15 ...... Horizontal rotation detection encoder, 15 1 ...... Horizontal rotation drive part, 17 …… Twist detection encoder, 17 1 …… Twist drive part, 19 …… Forward and backward rotation detection encoder , 19 1 …… Back and forth rotation drive, 21,21 1 …… Elbow joint, 23 …… Vertical rotation detection encoder, 23 1 …… Vertical rotation drive, 25,25 1 …… Wrist joint, 27… … Vertical rotation detection encoder, 27 1 …… Vertical rotation drive unit, 29 …… Grip, 31 …… Vertical drive mechanism, 33 …… Truck, 35 …… R 1- axis control unit, 37 …… R 2- axis control unit , 39 …… R 3- axis control unit, 41 …… V-axis control unit, 43 …… W-axis control unit, 45 …… Main control unit, 47 …… Master arm counter, 49 …… Gear ratio correction circuit, 51… … Robot side pulse distributor, 53 …… Servo amplifier

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マスタアーム(1)の動きに追従してスレ
ーブアーム(7,9)を移動させるマスタ・スレーブ方式
のロボットにして、前記マスタアーム(1)の動きに追
従してスレーブアーム(7,9)を動かす制御手段と、前
記マスタアーム(1)の先端におけるグリップ(29)に
備えたティーチングモード選択スイッチ(SW2)の操作
時に、前記スレーブアーム(7,9)を第1の基本姿勢か
ら第2の基本姿勢まで移動させたときの各関節部の移動
量を計測する第1の計測手段の出力と前記マスタアーム
(1)が前記スレーブアーム(7,9)とほぼ同じ第1の
基本姿勢から第2の基本姿勢まで移動するときの各関節
部のエンコーダのパルス数を計測する第2の計測手段の
出力とを比較して移動量対パルス数の比を算出する比較
手段と、この比較手段の比較結果を補正値として記憶
し、実際のマスタアーム(1)の動きにスレーブアーム
(7,9)を追従させるときにマスタアーム(1)の各関
節部のエンコーダの出力パルス数に補正を加えて前記ス
レーブアーム(7,9)の移動量を決定する補正手段と、
を備えてなり、前記補正値の記憶部は、スレーブアーム
(7,9)の各関節部の駆動部を制御する各軸制御部(35
〜43)に個別に備えていることを特徴とするマスタ・ス
レーブ方式ロボット。
1. A master-slave system robot that moves a slave arm (7, 9) following a movement of a master arm (1), wherein a slave arm (following a movement of the master arm (1) When the teaching mode selection switch (SW 2 ) provided on the grip (29) at the tip of the master arm (1) is operated, the slave arm (7, 9) is moved to the first position. The output of the first measuring means for measuring the amount of movement of each joint when moving from the basic posture to the second basic posture and the master arm (1) is substantially the same as the slave arm (7, 9). Comparing means for calculating the ratio of the amount of movement to the number of pulses by comparing with the output of the second measuring means for measuring the number of pulses of the encoder of each joint when moving from the first basic posture to the second basic posture And this comparison means comparison The result is stored as a correction value, and when the slave arm (7, 9) is made to follow the actual movement of the master arm (1), the output pulse number of the encoder of each joint part of the master arm (1) is corrected. Correction means for determining the movement amount of the slave arm (7, 9),
And a storage unit for the correction value, each axis control unit (35) for controlling the drive unit of each joint unit of the slave arm (7, 9).
Up to 43) are individually equipped master-slave robots.
JP60085420A 1985-04-23 1985-04-23 Master-slave system robot Expired - Lifetime JPH0683972B2 (en)

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