JPH0695728A - マスタスレ−ブマニピュレ−タ - Google Patents
マスタスレ−ブマニピュレ−タInfo
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- JPH0695728A JPH0695728A JP24032692A JP24032692A JPH0695728A JP H0695728 A JPH0695728 A JP H0695728A JP 24032692 A JP24032692 A JP 24032692A JP 24032692 A JP24032692 A JP 24032692A JP H0695728 A JPH0695728 A JP H0695728A
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- Japan
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- arm
- slave
- master
- slave arm
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- Numerical Control (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 地上と衛星間の信号伝播遅延にかかわりな
く、衛星上のスレーブアームの操作速度を速め、地上の
マスタアームとスレーブアームの間の通信量を低減し、
スレーブアームが受ける外力に速やか適応することので
きるマスタスレーブマニピュレータを提供する。 【構成】 従来の地上のマスタアーム側の演算処理装置
の他に衛星側にもスレーブアーム用の演算処理装置を設
けることにより、地上からのスレーブアーム指令値の補
間指令値を生成してスレーブアームの操作速度を速め、
さらに上記補間指令値とスレーブアームの力／トルク信
号を比較してコンプライアンス重畳処理を行ないスレー
ブアームが受ける外力に適応する。
く、衛星上のスレーブアームの操作速度を速め、地上の
マスタアームとスレーブアームの間の通信量を低減し、
スレーブアームが受ける外力に速やか適応することので
きるマスタスレーブマニピュレータを提供する。 【構成】 従来の地上のマスタアーム側の演算処理装置
の他に衛星側にもスレーブアーム用の演算処理装置を設
けることにより、地上からのスレーブアーム指令値の補
間指令値を生成してスレーブアームの操作速度を速め、
さらに上記補間指令値とスレーブアームの力／トルク信
号を比較してコンプライアンス重畳処理を行ないスレー
ブアームが受ける外力に適応する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マニピュレータ制御シ
ステムに係り、とくに宇宙空間のような過酷な環境にて
確実に作業を行うためのマスタスレーブマニピュレータ
に関する。
ステムに係り、とくに宇宙空間のような過酷な環境にて
確実に作業を行うためのマスタスレーブマニピュレータ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】特願昭６１−２２４６２１号公報には基
本的なバイラテラルマスタスレーブマニピュレータの制
御方式が開示されている。また、特願平１−３１０８７
６号公報には、マスタマニピュレータ先端の作用力とス
レ−ブマニピュレータ先端の反力との合成力を通信手段
によりマスタマニピュレータとスレ−ブマニピュレータ
の双方が同時に用いて各マニピュレータを制御すること
が開示されている。
本的なバイラテラルマスタスレーブマニピュレータの制
御方式が開示されている。また、特願平１−３１０８７
６号公報には、マスタマニピュレータ先端の作用力とス
レ−ブマニピュレータ先端の反力との合成力を通信手段
によりマスタマニピュレータとスレ−ブマニピュレータ
の双方が同時に用いて各マニピュレータを制御すること
が開示されている。
【０００３】図２は従来のバイラテラルマスタスレーブ
マニピュレータのシステム構成図である。図２におい
て、マスタアーム２０１の手首部には力とトルクを検出
する６軸力センサ２０６が、また、スレーブアーム２０
２手首部には６軸力センサ２０７が設けられ、それぞれ
マスタアーム入出力装置２０３とスレーブアーム２０４
を介して演算処理装置２０５と結合されている。
マニピュレータのシステム構成図である。図２におい
て、マスタアーム２０１の手首部には力とトルクを検出
する６軸力センサ２０６が、また、スレーブアーム２０
２手首部には６軸力センサ２０７が設けられ、それぞれ
マスタアーム入出力装置２０３とスレーブアーム２０４
を介して演算処理装置２０５と結合されている。
【０００４】図３は図２における信号の流れを示すブロ
ック図である。マスタアーム２０１の第１〜第６関節の
アクチュエータ４０１〜４０６はマスタアーム入出力装
置２０３を介する演算処理装置２０５からの信号により
駆動され、各関節に取付けられた関節角センサ４０７〜
４１２が検出する各関節角信号はマスタアーム入出力装
置２０３を介して演算処理装置２０５に送られる。
ック図である。マスタアーム２０１の第１〜第６関節の
アクチュエータ４０１〜４０６はマスタアーム入出力装
置２０３を介する演算処理装置２０５からの信号により
駆動され、各関節に取付けられた関節角センサ４０７〜
４１２が検出する各関節角信号はマスタアーム入出力装
置２０３を介して演算処理装置２０５に送られる。
【０００５】また、スレーブアーム２０２の第１〜第６
関節はアクチュエータ４１３〜４１８は入出力装置２０
３を介する演算処理装置２０５からの信号により駆動さ
れ、各関節に取付けられた関節角センサ４１９〜４２４
が検出する各関節角は信号はスレーブアーム入出力装置
２０４を介して演算処理装置２０５に送られる。なお、
マスタアームとスレーブアーム用の６軸力センサ２０
６、２０７からの信号線はそれぞれ６軸分の力／トルク
信号を伝送する。
関節はアクチュエータ４１３〜４１８は入出力装置２０
３を介する演算処理装置２０５からの信号により駆動さ
れ、各関節に取付けられた関節角センサ４１９〜４２４
が検出する各関節角は信号はスレーブアーム入出力装置
２０４を介して演算処理装置２０５に送られる。なお、
マスタアームとスレーブアーム用の６軸力センサ２０
６、２０７からの信号線はそれぞれ６軸分の力／トルク
信号を伝送する。
【０００６】図４は演算処理装置２０５が行なう制御の
ブロック図である。オペレータがマスタアーム２０１を
操作すると、マスタアーム２０１の複数の関節角信号１
０６は正変換されてマスタアーム先端の位置／姿勢信号
１０７になり、スレーブ指令値生成部でスレーブへの位
置／姿勢の目標値３０６を生成する。なお、ここではス
レーブ指令値生成部が行なう演算機能を単位行列とし
て、マスタアーム先端の位置／姿勢状態信号１０７がそ
のまま目標値３０６になるものとする。スレーブアーム
２０２からの複数の関節角度信号３０４も同様に正変換
して、スレーブアーム先端の位置／姿勢状態信号３０５
に変換する。
ブロック図である。オペレータがマスタアーム２０１を
操作すると、マスタアーム２０１の複数の関節角信号１
０６は正変換されてマスタアーム先端の位置／姿勢信号
１０７になり、スレーブ指令値生成部でスレーブへの位
置／姿勢の目標値３０６を生成する。なお、ここではス
レーブ指令値生成部が行なう演算機能を単位行列とし
て、マスタアーム先端の位置／姿勢状態信号１０７がそ
のまま目標値３０６になるものとする。スレーブアーム
２０２からの複数の関節角度信号３０４も同様に正変換
して、スレーブアーム先端の位置／姿勢状態信号３０５
に変換する。
【０００７】スレーブアーム２０２をマスタアーム２０
１の先端の位置／姿勢に一致、あるいは準じて動くよう
にするためには、スレーブアーム２０２の位置／姿勢状
態信号３０５をその目標値３０６と一致させる必要があ
る。このため、目標値３０６とスレーブアームの位置／
姿勢状態信号３０５を比較（減算）して誤差信号３０７
を得、これを逆変換して得られる関節駆動信号３０８に
よりスレーブアーム２０２の各関節を駆動する。
１の先端の位置／姿勢に一致、あるいは準じて動くよう
にするためには、スレーブアーム２０２の位置／姿勢状
態信号３０５をその目標値３０６と一致させる必要があ
る。このため、目標値３０６とスレーブアームの位置／
姿勢状態信号３０５を比較（減算）して誤差信号３０７
を得、これを逆変換して得られる関節駆動信号３０８に
よりスレーブアーム２０２の各関節を駆動する。
【０００８】また、マスタアーム２０１とスレーブアー
ム２０２の手首部にそれぞれ取付けられた６軸力センサ
２０６と２０７の力／トルク信号１０１と同１０９はそ
れぞれの６軸力センサの座標系、すなわちマスタアーム
２０１とスレーブアーム２０２の手首部の座標系で表現
されているので、これらを基準座標系に正変換して力／
トルク信号１０２と１１０にする。
ム２０２の手首部にそれぞれ取付けられた６軸力センサ
２０６と２０７の力／トルク信号１０１と同１０９はそ
れぞれの６軸力センサの座標系、すなわちマスタアーム
２０１とスレーブアーム２０２の手首部の座標系で表現
されているので、これらを基準座標系に正変換して力／
トルク信号１０２と１１０にする。
【０００９】次いで、力／トルク信号１１０と同１０２
を比較して力／トルクの誤差信号３０１を生成し、マス
タ指令値生成部にてマスタアーム２０１の先端の位置／
姿勢の目標値３０２を生成し、これを逆変換してマスタ
アーム２０１各関節に対する指令値３０３を得、これを
マスタアーム２０１のアクチュエ−タにフィ−ドバック
してスレーブアーム２０２が受けている力をオペレータ
に伝えるようにしていた。
を比較して力／トルクの誤差信号３０１を生成し、マス
タ指令値生成部にてマスタアーム２０１の先端の位置／
姿勢の目標値３０２を生成し、これを逆変換してマスタ
アーム２０１各関節に対する指令値３０３を得、これを
マスタアーム２０１のアクチュエ−タにフィ−ドバック
してスレーブアーム２０２が受けている力をオペレータ
に伝えるようにしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は地上の
装置のように、マスタアーム２０１とスレーブアーム２
０２が近接して配置されている場合のものである。した
がって、上記従来技術を例えば地上のマスタアームを操
作して宇宙空間のスレーブアームを動かす場合に適用す
ると、通信時間遅延の影響等によりサイクルタイムが長
くなり、演算処理装置を地上側あるいは宇宙側のいずれ
か設けるのでは対応できないという問題があった。
装置のように、マスタアーム２０１とスレーブアーム２
０２が近接して配置されている場合のものである。した
がって、上記従来技術を例えば地上のマスタアームを操
作して宇宙空間のスレーブアームを動かす場合に適用す
ると、通信時間遅延の影響等によりサイクルタイムが長
くなり、演算処理装置を地上側あるいは宇宙側のいずれ
か設けるのでは対応できないという問題があった。
【００１１】さらに、地上と宇宙間通信の伝送容量の制
約により、スレーブアームへの指令を制御サイクル毎に
送ることができないという問題があった。本発明の目的
は、宇宙空間のように遠隔地に配置されたスレーブアー
ムを地上のマスタアームから良好に操作することのでき
るマスタスレーブマニピュレータを提供することにあ
る。
約により、スレーブアームへの指令を制御サイクル毎に
送ることができないという問題があった。本発明の目的
は、宇宙空間のように遠隔地に配置されたスレーブアー
ムを地上のマスタアームから良好に操作することのでき
るマスタスレーブマニピュレータを提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、マスタアームとスレーブアームはそれぞれの演算処
理装置を備え、スレーブアームの演算処理装置はマスタ
アーム側から送信されるスレーブアームの位置／姿勢の
指令信号を記憶して上記指令信号の補間信号を生成し、
上記補間信号によりスレーブアームを駆動するようにす
る。
に、マスタアームとスレーブアームはそれぞれの演算処
理装置を備え、スレーブアームの演算処理装置はマスタ
アーム側から送信されるスレーブアームの位置／姿勢の
指令信号を記憶して上記指令信号の補間信号を生成し、
上記補間信号によりスレーブアームを駆動するようにす
る。
【００１３】さらに、マスタアーム側は上記スレーブア
ーム先端の位置／姿勢の指令値信号を周期的に送信し、
上記スレーブアーム側の演算処理装置は連続する二つの
スレーブアームの位置／姿勢の指令信号間を直線的に補
間するようにする。また、マスタアームの演算処理装置
はロボット言語の発生手段を備え、ロボット言語により
上記スレーブアームの位置／姿勢の指令値信号をスレー
ブアームに伝えるようにする。
ーム先端の位置／姿勢の指令値信号を周期的に送信し、
上記スレーブアーム側の演算処理装置は連続する二つの
スレーブアームの位置／姿勢の指令信号間を直線的に補
間するようにする。また、マスタアームの演算処理装置
はロボット言語の発生手段を備え、ロボット言語により
上記スレーブアームの位置／姿勢の指令値信号をスレー
ブアームに伝えるようにする。
【００１４】さらに、スレーブアームの演算処理装置は
上記スレーブアームの位置／姿勢の補間信号とスレーブ
アームの力／トルク検出信号を比較してコンプライアン
ス重畳演算を行なうようにする。
上記スレーブアームの位置／姿勢の補間信号とスレーブ
アームの力／トルク検出信号を比較してコンプライアン
ス重畳演算を行なうようにする。
【００１５】
【作用】上記スレーブアームの演算処理装置が生成する
スレーブアームの位置／姿勢の指令信号の補間信号によ
りスレーブアームの操作速度が速められ、その動きが円
滑化される。また、マスタアームの演算処理装置のロボ
ット言語発生手段により、上記スレーブアームの位置／
姿勢の指令値信号がロボット言語により伝送される。ま
た、スレーブアームの演算処理装置が行なう上記コンプ
ライアンス重畳演算により、スレーブアームの指令信号
と外力間の過大な偏差が低減される。
スレーブアームの位置／姿勢の指令信号の補間信号によ
りスレーブアームの操作速度が速められ、その動きが円
滑化される。また、マスタアームの演算処理装置のロボ
ット言語発生手段により、上記スレーブアームの位置／
姿勢の指令値信号がロボット言語により伝送される。ま
た、スレーブアームの演算処理装置が行なう上記コンプ
ライアンス重畳演算により、スレーブアームの指令信号
と外力間の過大な偏差が低減される。
【００１６】
【実施例】図５は地上のマスタアームによって人工衛星
上のスレーブアームを動かすシステムの構成図である。
地上側のオペレ−タはマスタアーム５０１を操作して人
工衛星上のスレーブアーム５０２を操作する。パネル５
２０内にはマスタアーム入出力装置５０３とマスタアー
ム演算処理装置５０４が格納され、スレーブアーム５０
２側には、スレーブアーム入出力装置５０６、スレーブ
アーム演算処理装置５０７が設けられる。
上のスレーブアームを動かすシステムの構成図である。
地上側のオペレ−タはマスタアーム５０１を操作して人
工衛星上のスレーブアーム５０２を操作する。パネル５
２０内にはマスタアーム入出力装置５０３とマスタアー
ム演算処理装置５０４が格納され、スレーブアーム５０
２側には、スレーブアーム入出力装置５０６、スレーブ
アーム演算処理装置５０７が設けられる。
【００１７】図３に示した従来装置では一つの演算処理
装置２０５がマスタ側とスレーブ側の信号を処理してい
たが、本発明ではマスタ側とスレーブ側のそれぞれに演
算処理装置を設けた点が大きく異なっている。マスタア
ーム演算処理装置５０４によって発生したスレーブアー
ムへの指令信号は地上局５０５よりスレーブアームの通
信系５０８にシリアル伝送される。また、マスタアーム
５０１とスレーブアーム５０２の手首部には力およびト
ルクを検出する６軸力センサ５０９と同５１０がそれぞ
れ取り付けられている。
装置２０５がマスタ側とスレーブ側の信号を処理してい
たが、本発明ではマスタ側とスレーブ側のそれぞれに演
算処理装置を設けた点が大きく異なっている。マスタア
ーム演算処理装置５０４によって発生したスレーブアー
ムへの指令信号は地上局５０５よりスレーブアームの通
信系５０８にシリアル伝送される。また、マスタアーム
５０１とスレーブアーム５０２の手首部には力およびト
ルクを検出する６軸力センサ５０９と同５１０がそれぞ
れ取り付けられている。
【００１８】図６は上記図５における信号の流れを示す
ブロック図である。マスタアーム５０１の第１〜第６関
節のアクチュエータ６０１〜６０６はマスタアーム入出
力装置５０３を介する演算処理装置５０４からの信号に
より駆動され、各関節に取付けられた関節角センサ６０
７〜６１２が検出する各関節角信号はマスタアーム入出
力装置５０３を介して演算処理装置５０４に送られる。
ブロック図である。マスタアーム５０１の第１〜第６関
節のアクチュエータ６０１〜６０６はマスタアーム入出
力装置５０３を介する演算処理装置５０４からの信号に
より駆動され、各関節に取付けられた関節角センサ６０
７〜６１２が検出する各関節角信号はマスタアーム入出
力装置５０３を介して演算処理装置５０４に送られる。
【００１９】また、スレーブアーム５０２の第１〜第６
関節のアクチュエータ６１３〜６１８は入出力装置５０
６を介する演算処理装置５０７からの信号により駆動さ
れ、各関節に取付けられた関節角センサ６１９〜６２４
が検出する各関節角は信号はスレーブアーム入出力装置
５０６を介して演算処理装置５０７に送られる。なお、
マスタアームとスレーブアーム用の６軸力センサ５０
９、５１０からの信号線はそれぞれ６軸分の力／トルク
信号を伝送する。
関節のアクチュエータ６１３〜６１８は入出力装置５０
６を介する演算処理装置５０７からの信号により駆動さ
れ、各関節に取付けられた関節角センサ６１９〜６２４
が検出する各関節角は信号はスレーブアーム入出力装置
５０６を介して演算処理装置５０７に送られる。なお、
マスタアームとスレーブアーム用の６軸力センサ５０
９、５１０からの信号線はそれぞれ６軸分の力／トルク
信号を伝送する。
【００２０】このように、マスタアーム５０１側の信号
はマスタアーム入出力装置５０３を経由してマスタアー
ム演算処理装置５０４に入出力され、スレーブアーム５
０２側の信号はスレーブアーム入出力装置５０６を経由
してスレーブアーム演算処理装置５０７に入出力され
る。
はマスタアーム入出力装置５０３を経由してマスタアー
ム演算処理装置５０４に入出力され、スレーブアーム５
０２側の信号はスレーブアーム入出力装置５０６を経由
してスレーブアーム演算処理装置５０７に入出力され
る。
【００２１】マスタアーム演算処理装置５０４はマスタ
アーム５０１に関する制御演算とスレーブアームへの指
令値生成を行ない、スレーブアーム演算処理装置５０７
はスレーブアーム５０２に関する制御演算を行う。ま
た、マスタアーム演算処理装置５０４からスレーブアー
ム演算処理装置５０７へのデータ引き渡しはスレーブア
ームの先端位置／姿勢の指令値にてとり行う。
アーム５０１に関する制御演算とスレーブアームへの指
令値生成を行ない、スレーブアーム演算処理装置５０７
はスレーブアーム５０２に関する制御演算を行う。ま
た、マスタアーム演算処理装置５０４からスレーブアー
ム演算処理装置５０７へのデータ引き渡しはスレーブア
ームの先端位置／姿勢の指令値にてとり行う。
【００２２】図１は本発明における制御アルゴリズムの
ブロック図である。図１において、一点鎖線の左側はマ
スタアーム演算処理装置５０４が行い、右側はスレーブ
アーム演算処理装置５０７が行う処理である。マスタア
ーム５０１はオペレータの操作に応じて動作する。この
制御は、マスタアーム５０１手首部の６軸力センサ５０
９からの力／トルク信号１０１を正変換して基準座標系
で表した力／トルク信号１０２を得、マスタ指令値生成
部にてこれをマスタアーム５０１の先端の位置／姿勢の
目標値１０３を生成して逆変換しマスタアーム５０１各
関節に対する指令値１０４を生成し、マスタアーム５０
１のアクチュエ−タを駆動する。
ブロック図である。図１において、一点鎖線の左側はマ
スタアーム演算処理装置５０４が行い、右側はスレーブ
アーム演算処理装置５０７が行う処理である。マスタア
ーム５０１はオペレータの操作に応じて動作する。この
制御は、マスタアーム５０１手首部の６軸力センサ５０
９からの力／トルク信号１０１を正変換して基準座標系
で表した力／トルク信号１０２を得、マスタ指令値生成
部にてこれをマスタアーム５０１の先端の位置／姿勢の
目標値１０３を生成して逆変換しマスタアーム５０１各
関節に対する指令値１０４を生成し、マスタアーム５０
１のアクチュエ−タを駆動する。
【００２３】オペレータの操作に即応してマスタアーム
をスムーズに動かすためには、上記各信号１０１から同
１０４に至るループの応答を早める必要があるので、例
えばサイクルタイムを６ｍｓとする。上記オペレータの
マスタアーム５０１操作に応じるマスタアーム５０１の
各角度センサの関節角信号１０６は正変換されてマスタ
アーム先端の位置／姿勢状態信号１０７に変換され、こ
れよりスレーブ指令値生成部はスレーブへの位置／姿勢
の目標値１０８を生成する。
をスムーズに動かすためには、上記各信号１０１から同
１０４に至るループの応答を早める必要があるので、例
えばサイクルタイムを６ｍｓとする。上記オペレータの
マスタアーム５０１操作に応じるマスタアーム５０１の
各角度センサの関節角信号１０６は正変換されてマスタ
アーム先端の位置／姿勢状態信号１０７に変換され、こ
れよりスレーブ指令値生成部はスレーブへの位置／姿勢
の目標値１０８を生成する。
【００２４】このスレーブ指令値生成部が行なう演算を
図４のスレーブ指令値生成部と同様の単位行列とする
と、その出力信号１０８は信号１０７と同じになる。ま
た、信号１０８はロボット言語の形式で他のコマンドと
区別して地上局５０５から衛星の通信系５０８に送られ
る。例えば、スレーブアームの先端位置の指令値が
（ｘ，ｙ，ｚ）であり、その姿勢の目標値が（ａ，ｂ，
ｃ）の場合には、信号１０８は（ＭＯＶＥ ｘ，ｙ，
ｚ，ａ，ｂ，ｃ）という形で送信される。
図４のスレーブ指令値生成部と同様の単位行列とする
と、その出力信号１０８は信号１０７と同じになる。ま
た、信号１０８はロボット言語の形式で他のコマンドと
区別して地上局５０５から衛星の通信系５０８に送られ
る。例えば、スレーブアームの先端位置の指令値が
（ｘ，ｙ，ｚ）であり、その姿勢の目標値が（ａ，ｂ，
ｃ）の場合には、信号１０８は（ＭＯＶＥ ｘ，ｙ，
ｚ，ａ，ｂ，ｃ）という形で送信される。
【００２５】上記宇宙通信の容量には通常制約があるの
で、上記信号１０８を頻繁に送信することができない。
従って、上記信号１０６〜１０８へ至る経路のサイクル
タイムを上記マスタアーム操作系の６ｍｓより著しく長
い１００ｍｓとする。しかし、本発明ではスレーブアー
ム５０２がマスタアーム５０１の先端の位置／姿勢に一
致、追随して動くこと目的とするので、スレーブアーム
５０２の位置／姿勢指令信号１０８を上記マスタアーム
操作系のサイクルタイム６ｍｓに近付ける必要がある。
で、上記信号１０８を頻繁に送信することができない。
従って、上記信号１０６〜１０８へ至る経路のサイクル
タイムを上記マスタアーム操作系の６ｍｓより著しく長
い１００ｍｓとする。しかし、本発明ではスレーブアー
ム５０２がマスタアーム５０１の先端の位置／姿勢に一
致、追随して動くこと目的とするので、スレーブアーム
５０２の位置／姿勢指令信号１０８を上記マスタアーム
操作系のサイクルタイム６ｍｓに近付ける必要がある。
【００２６】このため、衛星側では１００ｍｓ毎に到来
する指令信号１０８を補間してサイクルタイムを例えば
１０ｍｓに早めるようにする。すなわち、衛星側の記憶
部は前回と前々回の指令信号１０８を記憶して補間部に
てこの間を１０回補間する。前回の指令信号１０８を
（ｘi，ｙi，ｚi，ａi，ｂi，ｃi）とし、前々回の指令
信号１０８を（ｘi-1，ｙi-1，ｚi-1,ａi-1，ｂi-1，ｃ
i-1）とすると、補間指令値１１０は以下の式で与えら
れる。
する指令信号１０８を補間してサイクルタイムを例えば
１０ｍｓに早めるようにする。すなわち、衛星側の記憶
部は前回と前々回の指令信号１０８を記憶して補間部に
てこの間を１０回補間する。前回の指令信号１０８を
（ｘi，ｙi，ｚi，ａi，ｂi，ｃi）とし、前々回の指令
信号１０８を（ｘi-1，ｙi-1，ｚi-1,ａi-1，ｂi-1，ｃ
i-1）とすると、補間指令値１１０は以下の式で与えら
れる。
【００２７】 ｘij＝［ｘi-1×（１０−ｊ）＋ｘi×ｊ］／１０ ｙij＝［ｙi-1×（１０−ｊ）＋ｙi×ｊ］／１０ ｚij＝［ｚi-1×（１０−ｊ）＋ｚi×ｊ］／１０ ａij＝［ａi-1×（１０−ｊ）＋ａi×ｊ］／１０ ｂij＝［ｂi-1×（１０−ｊ）＋ｂi×ｊ］／１０ ｃij＝［ｃi-1×（１０−ｊ）＋ｃi×ｊ］／１０ ただし、ｊは１〜１０の整数とする。
【００２８】上記補間指令値１１０を単純に逆変換して
スレーブアームの各アクチュエ−タを駆動すると、スレ
ーブアームが作業対象に強く接触し過ぎて危険な事態を
発生する場合がある。図２に示した地上用装置の場合に
は、スレーブアームの反力がオペレータに遅滞なくフィ
−ドバックされるので、オペレータの判断で反力を緩和
することができる。しかし、図５に示す衛星装置の場合
にはスレーブ側とマスタ側間の信号伝播時間が長いた
め、マスタ側から上記スレーブアームの反力を遅滞なく
緩和することができない。
スレーブアームの各アクチュエ−タを駆動すると、スレ
ーブアームが作業対象に強く接触し過ぎて危険な事態を
発生する場合がある。図２に示した地上用装置の場合に
は、スレーブアームの反力がオペレータに遅滞なくフィ
−ドバックされるので、オペレータの判断で反力を緩和
することができる。しかし、図５に示す衛星装置の場合
にはスレーブ側とマスタ側間の信号伝播時間が長いた
め、マスタ側から上記スレーブアームの反力を遅滞なく
緩和することができない。
【００２９】このため、本発明ではコンプライアンス制
御を適用する。すなわち、スレーブアーム５０２手首部
に取付けられた６軸力センサ５１０からの力／トルク信
号１１１を正変換して得られる基準座標系で表した力／
トルク信号１１２を補完指令値１１０にコンプライアン
ス重畳してスレーブアームへの指令値１１３を得、さら
にこれを逆変換した信号１１４によりスレーブアーム５
０２の各関節を駆動するようにする。この結果、力／ト
ルク１１２と補間指令値１１０間の過大な偏差が緩和さ
れるのでスレーブアーム５０２の各関節が過度の力で駆
動されることを防止することができる。
御を適用する。すなわち、スレーブアーム５０２手首部
に取付けられた６軸力センサ５１０からの力／トルク信
号１１１を正変換して得られる基準座標系で表した力／
トルク信号１１２を補完指令値１１０にコンプライアン
ス重畳してスレーブアームへの指令値１１３を得、さら
にこれを逆変換した信号１１４によりスレーブアーム５
０２の各関節を駆動するようにする。この結果、力／ト
ルク１１２と補間指令値１１０間の過大な偏差が緩和さ
れるのでスレーブアーム５０２の各関節が過度の力で駆
動されることを防止することができる。
【００３０】従来の衛星用スレーブアーム系はスレーブ
アーム演算処理装置５０７を搭載していなかったので、
地上側のオペレータがスレーブアームの反力に応答でき
る程度にスレーブアーム５０２の操作速度を低めざるを
得なかった。これに対して、本発明では衛星側にスレー
ブアーム演算処理装置５０７を搭載するので、上記の補
間指令値１１０を生成してコンプライアンス重畳処理を
行ないスレーブアーム５０２の操作速度を格段に速める
ことができるのである。
アーム演算処理装置５０７を搭載していなかったので、
地上側のオペレータがスレーブアームの反力に応答でき
る程度にスレーブアーム５０２の操作速度を低めざるを
得なかった。これに対して、本発明では衛星側にスレー
ブアーム演算処理装置５０７を搭載するので、上記の補
間指令値１１０を生成してコンプライアンス重畳処理を
行ないスレーブアーム５０２の操作速度を格段に速める
ことができるのである。
【００３１】図１における指令信号１０８は図７に示す
ように、マスタア−ム側の記憶部に保存されている一連
のロボット言語を読みだして生成するようにすることも
できる。上記ロボット言語７０１は読出部より同期をと
って読出され、信号７０２として軌道上に送られ、衛星
側はこれを受信して図１の場合と同様にスレーブアーム
を制御する。上記実施例においては地上と衛星間のマス
タスレ−ブマニピュレ−タを対象としたが、本発明はそ
の他の遠隔操作装置に適用しても同様の効果を得ること
ができる。
ように、マスタア−ム側の記憶部に保存されている一連
のロボット言語を読みだして生成するようにすることも
できる。上記ロボット言語７０１は読出部より同期をと
って読出され、信号７０２として軌道上に送られ、衛星
側はこれを受信して図１の場合と同様にスレーブアーム
を制御する。上記実施例においては地上と衛星間のマス
タスレ−ブマニピュレ−タを対象としたが、本発明はそ
の他の遠隔操作装置に適用しても同様の効果を得ること
ができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明により、地上装置と衛星装置間の
信号伝播遅延により、地上側のオペレータが衛星側のス
レーブアームの反力に応答できる程度にスレーブアーム
の操作速度を低めざるを得なかった点を、衛星側にスレ
ーブアーム演算処理装置を搭載してスレーブアームの補
間指令値を生成し、コンプライアンス重畳処理を行なう
ことによりスレーブアームの操作速度を格段に速めるこ
とができる。
信号伝播遅延により、地上側のオペレータが衛星側のス
レーブアームの反力に応答できる程度にスレーブアーム
の操作速度を低めざるを得なかった点を、衛星側にスレ
ーブアーム演算処理装置を搭載してスレーブアームの補
間指令値を生成し、コンプライアンス重畳処理を行なう
ことによりスレーブアームの操作速度を格段に速めるこ
とができる。
【００３３】また、上記補間により、マスタアームとス
レーブアームの間の通信量を低減することができる。ま
た、上記コンプライアンス重畳処理により、スレーブア
ームが受ける外力の干渉に対して速やかに対処すること
ができる。
レーブアームの間の通信量を低減することができる。ま
た、上記コンプライアンス重畳処理により、スレーブア
ームが受ける外力の干渉に対して速やかに対処すること
ができる。
【図１】本発明によるマスタスレーブマニピュレータ実
施例の制御ブロック図である。
施例の制御ブロック図である。
【図２】従来の地上用ハードウェア装置の構成図であ
る。
る。
【図３】図２におけるマスタアームとスレーブアームの
信号の流れを表すブロック図である。
信号の流れを表すブロック図である。
【図４】従来装置の制御のブロック線図である。
【図５】本発明における地上装置と衛星用ロボットのハ
ードウェア構成図である。
ードウェア構成図である。
【図６】図５におけるマスタアームとスレーブアームの
信号の流れを表すブロック図である。
信号の流れを表すブロック図である。
【図７】本発明によるスレーブマニピュレータの他の実
施例の制御ブロック線図である。
施例の制御ブロック線図である。
２０１、５０１…マスタアーム、２０２、５０２…スレ
ーブアーム、２０３、５０３…マスタアーム入出力装
置、２０４、５０６…スレーブアーム入出力装置、２０
５…演算処理装置、２０６、２０７、５０９、５１０…
６軸力センサ、５０４…マスタアーム演算処理装置、５
０５…地上局、５０７…スレーブアーム演算処理装置、
４０１〜４０６、６０１〜６０６…アクチュエ−タ、４
０７〜４１２、６０７〜６１２…関節角センサ。
ーブアーム、２０３、５０３…マスタアーム入出力装
置、２０４、５０６…スレーブアーム入出力装置、２０
５…演算処理装置、２０６、２０７、５０９、５１０…
６軸力センサ、５０４…マスタアーム演算処理装置、５
０５…地上局、５０７…スレーブアーム演算処理装置、
４０１〜４０６、６０１〜６０６…アクチュエ−タ、４
０７〜４１２、６０７〜６１２…関節角センサ。
Claims (7)
- 【請求項１】 マスタアームの操作によりスレーブアー
ムを制御するマスタスレーブマニピュレータにおいて、
マスタアームとスレーブアームはそれぞれの演算処理装
置を備え、スレーブアームの演算処理装置はマスタアー
ム側から送信されるスレーブアームの位置／姿勢の指令
信号を記憶して上記指令信号の補間信号を生成する手段
を備え、上記補間信号によりスレーブアームを駆動する
ようにしたことを特徴とするマスタスレ−ブマニピュレ
−タ。 - 【請求項２】 請求項１において、マスタアームは上記
スレーブアーム先端の位置／姿勢の指令値信号を周期的
に送信する手段を備えたことを特徴とするマスタスレー
ブマニピュレータ。 - 【請求項３】 請求項１または２において、上記スレー
ブアーム側の演算処理装置の補間信号生成手段を、連続
する二つのスレーブアームの位置／姿勢の指令信号間を
直線的に補間するものとしたことを特徴とするマスタス
レーブマニピュレータ。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
上記スレーブアームの位置／姿勢の指令値信号をロボッ
ト言語としたことを特徴とするマスタスレーブマニピュ
レータ。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
マスタアームの演算処理装置はロボット言語の発生手段
を備え、ロボット言語により上記スレーブアームの位置
／姿勢の指令値信号をスレーブアームに伝えるようにし
たことを特徴とするマスタスレーブマニピュレータ。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
スレーブアームの演算処理装置は上記スレーブアームの
位置／姿勢の補間信号とスレーブアームの力／トルク検
出信号を比較してコンプライアンス重畳演算を行なう手
段を備えたことを特徴とするマスタスレーブマニピュレ
ータ。 - 【請求項７】 請求項６において、スレーブアームはス
レーブアームの力／トルクを検出するセンサを備えたこ
とを特徴としたマスタスレーブマニピュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24032692A JPH0695728A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | マスタスレ−ブマニピュレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24032692A JPH0695728A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | マスタスレ−ブマニピュレ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0695728A true JPH0695728A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17057815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24032692A Pending JPH0695728A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | マスタスレ−ブマニピュレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695728A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0723840A1 (en) * | 1993-07-13 | 1996-07-31 | Komatsu Ltd. | Manipulator |
| WO2005069095A1 (ja) * | 2004-01-20 | 2005-07-28 | Hitachi, Ltd. | バイラテラルサーボ制御装置 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP24032692A patent/JPH0695728A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0723840A1 (en) * | 1993-07-13 | 1996-07-31 | Komatsu Ltd. | Manipulator |
| EP0723840A4 (en) * | 1993-07-13 | 1996-12-11 | Komatsu Mfg Co Ltd | MANIPULATOR |
| WO2005069095A1 (ja) * | 2004-01-20 | 2005-07-28 | Hitachi, Ltd. | バイラテラルサーボ制御装置 |
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