JPH07108480A - Posture and angle control device of manipulator - Google Patents

Posture and angle control device of manipulator

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JPH07108480A
JPH07108480A JP25342793A JP25342793A JPH07108480A JP H07108480 A JPH07108480 A JP H07108480A JP 25342793 A JP25342793 A JP 25342793A JP 25342793 A JP25342793 A JP 25342793A JP H07108480 A JPH07108480 A JP H07108480A
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angle
working machine
posture
bracket
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Yutaka Yoshinada
裕 吉灘
Shigeaki Ashikaga
重明 足利
Kenji Okamura
健治 岡村
Kazuhiko Otsubo
和彦 大坪
Minoru Oura
稔 大浦
Ikuo Kita
郁夫 北
Shinji Takeuchi
伸二 竹内
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Abstract

PURPOSE:To realize the improvement of the accuracy of the posture and the angle control of a manipulator at a low cost. CONSTITUTION:The first arm of a working machine 21 is made in a four joint link mechanism 7, and the joints 7c and 7d of one end of the first arm 7 of the four joint link are provided rotatable on a base board 2, while two joints 7a and 7b at the other end of the first arm 7 are provided rotatable to a bracket 5, and furthermore, one ends 12a and 12b of the second arm 12 of the working machine 21, and one end 9a of an actuator 9 to drive the second arm 12, are provided rotatable to the bracket 5. And the first rotating angle sensor 22 to detect the rotating angle of the first arm 7, and the second rotating angle sensor 23 to detect the rotating angle of the second arm 12 are provided to the bracket 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、操縦レバーの操作に応
じて作業機の動作させるマニピュレータに関し、特に作
業機の姿勢角度を制御する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator for operating a working machine in response to an operation of a control lever, and more particularly to a device for controlling a posture angle of the working machine.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】作業
機と相似形の操縦レバーをマスタ、作業機をスレーブと
するマスタ・スレーブ方式のマニピュレータにおいて
は、操縦レバーの操作角度に応じたスレーブ目標姿勢角
度と作業機の現在の姿勢角度との偏差が零になるよう
に、作業機の姿勢角度が制御される。
2. Description of the Related Art In a master-slave type manipulator in which a control lever similar to a working machine serves as a master and a working machine serves as a slave, a slave target posture corresponding to an operating angle of the control lever is used. The posture angle of the working machine is controlled so that the deviation between the angle and the current posture angle of the working machine becomes zero.

【0003】この場合、作業機の姿勢角度、つまり作業
機を構成する各アームの回転角度をポテンショメータ等
の角度センサにより検出することが必要となる。
In this case, it is necessary to detect the posture angle of the working machine, that is, the rotation angle of each arm constituting the working machine by an angle sensor such as a potentiometer.

【0004】ところで、従来のマニピュレータの作業
機、とりわけ屋外の土木作業等を行う自立移動式マニピ
ュレータの作業機にあっては、図7のような構成となっ
ている。
By the way, a conventional manipulator working machine, in particular, a self-supporting mobile manipulator working machine for performing outdoor civil works has a configuration as shown in FIG.

【0005】すなわち、作業機のブーム(第1アーム)
aの先端にアーム(第2アーム)cが取り付けられてお
り、アームcを駆動するシリンダdもブームaに取り付
けられている。したがって、ブームaをブームシリンダ
bによって駆動すると、アームcの姿勢がアームシリン
ダdを作動しないにもかかわらず大きな弧を描いて変化
する。このため、ブームシリンダbに加わる慣性質量負
荷は極めて大きくなり、良好な制御性を実現することは
困難であった。
That is, the boom of the working machine (first arm)
An arm (second arm) c is attached to the tip of a, and a cylinder d that drives the arm c is also attached to the boom a. Therefore, when the boom a is driven by the boom cylinder b, the posture of the arm c changes in a large arc even though the arm cylinder d is not operated. Therefore, the inertial mass load applied to the boom cylinder b becomes extremely large, and it is difficult to realize good controllability.

【0006】さらに、このような構成の作業機にあって
は、ブームcの回転角度を検出するポテンショメータ
は、ブームcの根元部以外の場所に装着することができ
ない。しかし、ブームcの根元部は、レボフレームの内
側にあたり、スペース的に、整備性がよくなく調整作業
が困難となる。さらに、ポテンショメータと他の部品と
の干渉が生じないように専用のレボフレームを設計しな
ければならず、高コストを招来することが必至である。
Further, in the working machine having such a structure, the potentiometer for detecting the rotation angle of the boom c cannot be mounted on any place other than the root of the boom c. However, the root part of the boom c is located inside the revo frame, and the space is poor in maintainability, which makes adjustment work difficult. Further, a dedicated revo frame must be designed so that the potentiometer does not interfere with other parts, which inevitably leads to high cost.

【0007】本発明の第1発明は、こうした実状に鑑み
てなされたものであり、第1アームを駆動するアクチュ
エータにかかる慣性質量負荷を軽減することにより、作
業機の姿勢角の制御を精度よく行えるようにするととも
に、整備性がよく、かつ低コストで作業機の姿勢角度を
検出することができるようにすることを目的としてい
る。
The first invention of the present invention has been made in view of the above circumstances, and reduces the inertial mass load applied to the actuator for driving the first arm, thereby accurately controlling the attitude angle of the working machine. The purpose is to make it possible to detect the posture angle of the working machine with good maintainability and at low cost.

【0008】ところで、また、複数のアームよりなり、
多数の自由度を持つ作業機を操作する場合には、作業機
(スレーブ)と相似な形状を有した操縦レバー(マス
タ)を用意して、作業機の作動範囲と相似な操作範囲で
操縦レバーを操作することが、操作性を向上させる上で
有効である。
By the way, again, it is composed of a plurality of arms,
When operating a work machine with multiple degrees of freedom, prepare a control lever (master) that has a similar shape to the work machine (slave), and operate the control lever within an operation range similar to the working range of the work machine. It is effective to operate the to improve operability.

【0009】しかしながら、オペレータに負担がかから
ず無理なく操作できる操縦レバーの操作範囲と、作業機
に要求される作動範囲とは必ずしも相似にはならなく、
あえてレバー操作範囲を非相似化した方が、オペレータ
にかかる負荷が減り操作性が向上し、制御の精度が向上
することがある。
However, the operating range of the control lever, which does not impose a burden on the operator and can be operated reasonably, and the operating range required for the working machine are not always similar,
When the lever operation range is intentionally dissimilar, the load on the operator is reduced, the operability is improved, and the control accuracy may be improved.

【0010】そこで、第1アーム3(3´)と第2アー
ム8(8´)からなる平面2自由度の操縦レバー14お
よび作業機21を対象とした、従来の「非相似化」の具
体例を図8に示す。
Therefore, a concrete example of the conventional "non-similarization" for the control lever 14 having the two degrees of freedom in the plane and the working machine 21 composed of the first arm 3 (3 ') and the second arm 8 (8'). An example is shown in FIG.

【0011】すなわち、同図に示すように、 1) マスタ14の第1アーム3´の姿勢角(操作量)
αと第2アーム8´の姿勢角(操作量)γが検出され、
これら検出値α、γが角度/座標変換部25に加えら
れ、該角度/座標変換部25においてマスタ14先端の
座標位置xm、ymに変換する演算が行なわれる。
That is, as shown in FIG. 1, 1) Attitude angle (operation amount) of the first arm 3'of the master 14
α and the attitude angle (operation amount) γ of the second arm 8 ′ are detected,
These detected values α and γ are added to the angle / coordinate conversion unit 25, and the angle / coordinate conversion unit 25 performs calculation to convert the coordinate positions xm and ym of the tip of the master 14.

【0012】2) マスタ21先端の座標位置xm、ym
はマスタ/スレーブ座標変換部26に加えられ、該マス
タ/スレーブ座標変換部26においてスレーブ21先端
の目標座標位置xs、ysに変換する演算が行なわれる。
2) Coordinate positions xm and ym at the tip of the master 21
Is added to the master / slave coordinate conversion unit 26, and calculation is performed in the master / slave coordinate conversion unit 26 to convert the target coordinate positions xs and ys at the tip of the slave 21.

【0013】3) スレーブ21先端目標座標位置x
s、ysは座標/角度変換部27に加えられ、該座標/角
度変換部27においてスレーブ21の目標姿勢角βd、
δdに変換する演算が行なわれる。
3) Slave 21 tip target coordinate position x
s and ys are added to the coordinate / angle conversion unit 27, and the target posture angle βd of the slave 21 is calculated in the coordinate / angle conversion unit 27.
An operation for converting into δd is performed.

【0014】4) スレーブ21の第1アーム3の姿勢
角βと第2アーム8の姿勢角δが検出され、これら検出
された現在のスレーブ姿勢角β、δと目標姿勢角βd、
δdとがそれぞれ比較され、それぞれの偏差が求めら
れ、各偏差に応じた駆動指令値がスレーブ21の駆動系
へ出力される。
4) The attitude angle β of the first arm 3 and the attitude angle δ of the second arm 8 of the slave 21 are detected, and the detected current slave attitude angles β, δ and the target attitude angle βd,
δd is compared with each, the respective deviations are obtained, and a drive command value corresponding to each deviation is output to the drive system of the slave 21.

【0015】この制御装置では、マスタ14の操作量
α、βを所望の操作範囲内に設定し、この設定操作範囲
の中で、スレーブ21が所望の動作をするように、各変
換部25、26、27にて変換演算が行なわれる。
In this control device, the operation amounts α and β of the master 14 are set within a desired operation range, and the conversion units 25, so that the slave 21 performs a desired operation within the set operation range. A conversion operation is performed at 26 and 27.

【0016】しかし、上記1)の処理では、順運動学問
題を、また上記3)の処理では、逆運動学問題を解く必
要があるため、複雑な演算が必要とされ、計算機にかか
る負担が大きく演算に多大な時間を要することになる。
このため、いきおい演算能力の高いCPUを使用せざる
を得なくなり、高コストを招来することが必至である。
However, in the processing of 1) above, it is necessary to solve the forward kinematics problem, and in the processing of 3) above, it is necessary to solve the inverse kinematics problem. Therefore, complicated calculation is required, and the load on the computer is reduced. It requires a large amount of time for calculation.
For this reason, it is inevitable to use a CPU with a high computing ability, which inevitably leads to high cost.

【0017】本発明の第2発明は、こうした実状に鑑み
てなされたものであり、「非相似化」を複雑な計算を要
しないで実現するようにして、操作性の向上、つまり制
御精度の向上を、低コストで実現することを目的とする
ものである。
The second invention of the present invention has been made in view of the above circumstances, and "dissimilarity" is realized without requiring complicated calculation to improve operability, that is, control accuracy. The purpose is to realize improvement at low cost.

【0018】以上のように、本発明の第1および第2の
発明は、マニピュレータの作業機の姿勢角制御装置に関
し、制御精度の向上を、低コストで実現することを共通
の解決課題とするものである。
As described above, the first and second aspects of the present invention relate to an attitude angle control device for a working machine of a manipulator, and a common problem to be solved is to realize improvement in control accuracy at low cost. It is a thing.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の第1
発明の主たる発明では、操縦レバーの操作角度と作業機
の現在の姿勢角度とに基づいて前記作業機の姿勢角度を
制御するマニピュレータの姿勢角度制御装置において、
前記作業機の第1アームを四節点リンク機構とし、この
第1アームの一端の2節点を基台上に回動自在に配設す
るとともに、前記第1アームの他端の2節点をブラケッ
トに回動自在に配設し、さらに前記作業機の第2アーム
の一端および該第2アームを駆動するアクチュエータの
一端を前記ブラケットに回動自在に配設するように構成
した作業機を設け、前記ブラケットの第1アーム取付部
に、該第1アームの回転角度を検出する第1の回転角度
センサを配設するとともに、前記ブラケットの第2アー
ム取付部に、該第2アームの回転角度を検出する第2の
回転角度センサを配設し、前記第1および第2の回転角
度センサで検出された各回転角度と前記操縦レバーの操
作角度とに基づいて前記作業機の姿勢角度を制御するよ
うにしている。
Therefore, the first aspect of the present invention
In the main invention of the invention, in a posture angle control device of a manipulator for controlling the posture angle of the working machine based on the operation angle of the control lever and the current posture angle of the working machine,
The first arm of the working machine is a four-node link mechanism, and two nodes at one end of the first arm are rotatably arranged on a base, and two nodes at the other end of the first arm serve as a bracket. A working machine is provided that is rotatably disposed, and one end of a second arm of the working machine and one end of an actuator that drives the second arm are rotatably disposed on the bracket. A first rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the first arm is arranged on the first arm attachment portion of the bracket, and a rotation angle of the second arm is detected on the second arm attachment portion of the bracket. A second rotation angle sensor for controlling the posture angle of the working machine based on each rotation angle detected by the first and second rotation angle sensors and the operation angle of the control lever. I have to.

【0020】また、この発明の第2発明の主たる発明で
は、マスタ側に設けられた操縦レバーの操作角度に応じ
てスレーブ側に設けられた作業機の姿勢角度を変化させ
る制御を行うマスタ・スレーブ方式マニピュレータの姿
勢角度制御装置において、前記操縦レバーの所望の操作
範囲の中から異なる複数の操作角度を抽出して、前記操
縦レバーが前記所望の操作範囲で操作された場合に前記
作業機が所望の動作範囲で動作するように、前記抽出さ
れた複数の操作角度と前記作業機の姿勢角度との対応づ
けを行ない、この対応づけられた複数の角度間を補間す
る補間手段と、前記補間手段による補間によって求めら
れた前記所望操作範囲の操縦レバー操作角度と前記所望
動作範囲の作業機姿勢角度との対応関係を記憶する記憶
手段と、前記操縦レバーの現在の操作角度に対応する作
業機の姿勢角度を、前記記憶手段に記憶された対応関係
に基づいて求め、該求められた姿勢角度が得られるよう
に前記作業機の姿勢角度を制御する制御手段とを具えて
いる。
Further, in the main invention of the second aspect of the present invention, a master / slave which controls to change the posture angle of the working machine provided on the slave side in accordance with the operation angle of the control lever provided on the master side. In a posture angle control device for a system manipulator, a plurality of different operation angles are extracted from a desired operation range of the control lever, and the work machine is desired when the control lever is operated in the desired operation range. Interpolating means for associating the extracted plurality of operation angles with the posture angles of the working machine and interpolating between the associated plurality of angles so as to operate in the operation range of Storage means for storing a correspondence relationship between a steering lever operation angle in the desired operation range and a work machine posture angle in the desired operation range, which is obtained by interpolation by The posture angle of the working machine corresponding to the current operation angle of the bar is obtained based on the correspondence relationship stored in the storage means, and the posture angle of the working machine is controlled so that the obtained posture angle is obtained. And control means.

【0021】[0021]

【作用】上記第1発明の構成によれば、図2に示すよう
に、作業機21の第1アームが四節点リンク機構7とさ
れ、この四節点リンクの第1アーム7の一端の2節点7
c、7dが基台2a上に回動自在に配設されるととも
に、第1アーム7の他端の2節点7a、7bがブラケッ
ト5に回動自在に配設され、さらに作業機21の第2ア
ーム12の一端12a、12bおよび該第2アーム12
を駆動するアクチュエータ9の一端9aがブラケット5
に回動自在に配設される。
According to the structure of the first invention, as shown in FIG. 2, the first arm of the working machine 21 is the four-node link mechanism 7, and the two-node of one end of the first arm 7 of the four-node link is used. 7
c and 7d are rotatably disposed on the base 2a, and the two nodes 7a and 7b at the other end of the first arm 7 are rotatably disposed on the bracket 5. One ends 12a and 12b of the two arms 12 and the second arm 12
One end 9a of the actuator 9 that drives the bracket 5
It is rotatably mounted on the.

【0022】そして、ブラケット5に、第1アーム7の
回転角度を検出する第1の回転角度センサ22と第2ア
ーム12の回転角度を検出する第2の回転角度センサ2
3とが配設される。このようにして第1アーム7の根元
部分には回転角度センサは配設されない。ここで、第1
アーム7が回転したとしても、四節点リンク機構である
ため、ブラケット5の姿勢は変化しない。したがって、
ブラケット5に配設された角度センサ22によってブラ
ケット5に対する第1アーム7の相対的な回転角度βを
検出することができる。
The bracket 5 has a first rotation angle sensor 22 for detecting the rotation angle of the first arm 7 and a second rotation angle sensor 2 for detecting the rotation angle of the second arm 12.
And 3 are provided. In this way, the rotation angle sensor is not arranged at the base of the first arm 7. Where the first
Even if the arm 7 rotates, the posture of the bracket 5 does not change because it is a four-node link mechanism. Therefore,
The angle sensor 22 provided on the bracket 5 can detect the relative rotation angle β of the first arm 7 with respect to the bracket 5.

【0023】そして、第1および第2の回転角度センサ
22、23で検出された各回転角度と操縦レバーの操作
角度とに基づいて作業機21の姿勢角度が制御される。
Then, the attitude angle of the working machine 21 is controlled based on the respective rotation angles detected by the first and second rotation angle sensors 22 and 23 and the operation angle of the control lever.

【0024】また、上記第2発明の構成によれば、図
4、図5、図6に示すように、操縦レバー14の所望の
操作範囲αmin〜αmaxの中から異なる複数の操作角度α
1、α2、α3が抽出され、操縦レバー14が所望の操作
範囲αmin〜αmaxで操作された場合に作業機21が所望
の動作範囲βmin〜βmaxで動作するように、抽出された
複数の操作角度α1、α2、α3と作業機21の姿勢角度
β1、β2、β3との対応づけが行なわれ、この対応づけ
られた複数の角度間が補間されて対応関係L1あるいは
L2が求められる。そして、この所望操作範囲αmin〜α
maxの操縦レバー操作角度と所望動作範囲βmin〜βmax
の作業機姿勢角度との対応関係L1あるいはL2が記憶手
段24に記憶される。
Further, according to the configuration of the second aspect of the invention, as shown in FIGS. 4, 5 and 6, a plurality of operation angles α different from the desired operation range αmin to αmax of the control lever 14.
1, α2, α3 are extracted, and a plurality of extracted operation angles so that the work implement 21 operates in the desired operation range βmin to βmax when the control lever 14 is operated in the desired operation range αmin to αmax. The α1, α2, α3 are associated with the posture angles β1, β2, β3 of the work machine 21, and the associated angles are interpolated to obtain the association L1 or L2. Then, the desired operation range αmin to α
Control lever operating angle of max and desired operating range βmin to βmax
The corresponding relationship L1 or L2 with the working machine posture angle is stored in the storage means 24.

【0025】そして操縦レバー14の現在の操作角度α
に対応する作業機の姿勢角度βdが、上記記憶手段24
に記憶された対応関係L1あるいはL2に基づいて求めら
れ、該求められた姿勢角度βdが得られるように作業機
21の姿勢角度が制御される。
Then, the current operating angle α of the control lever 14
The attitude angle βd of the working machine corresponding to
The posture angle of the working machine 21 is controlled so that the determined posture angle βd can be obtained based on the correspondence L1 or L2 stored in the table.

【0026】以上のように、この第2発明によれば予め
対応関係L1、L2を求め記憶しておき、それを読み出す
だけでよく、複雑な演算を要しない。
As described above, according to the second aspect of the present invention, the correspondences L1 and L2 need only be found and stored in advance and read out, and no complicated calculation is required.

【0027】[0027]

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るマニピュ
レータの姿勢角度制御装置の実施例について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a manipulator attitude angle control apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図1は、所定の作業を行う自立移動式のマ
ニピュレータの構成を示す図であり、同図(a)は正面
図を、同図(b)は同図(a)を上面からみた図を示し
ている。さて、同図1に示すように、このマニピュレー
タは、大きくは、移動台車1と、マスタである操縦レバ
ー14が配設されている上部旋回体2と、スレーブであ
る作業機21とから構成されている。
FIG. 1 is a view showing the structure of a self-supporting movable manipulator for performing a predetermined work. FIG. 1 (a) is a front view, and FIG. 1 (b) is a view from the top of FIG. 1 (a). The figure is shown. Now, as shown in FIG. 1, the manipulator is roughly composed of a moving carriage 1, an upper swing body 2 on which a master control lever 14 is arranged, and a working machine 21 which is a slave. ing.

【0029】すなわち、クローラ式の移動台車1の上に
は、旋回自在に上部旋回体2が搭載されており、この旋
回体2と一体構成の支持部材2aには、ブーム、つまり
第1アーム3の一端7cとこの第1アーム3を回転駆動
する第1アーム駆動シリンダ4の一端4aとが、それぞ
れ第1アーム3、駆動シリンダ4を回動自在とするよう
に取り付けられている。第1アーム3の先端7aは、中
間ブラケット5に、第1アーム3を回動自在とするよう
に連結されている。
That is, an upper swing body 2 is rotatably mounted on a crawler-type movable carriage 1, and a boom, that is, a first arm 3 is mounted on a support member 2a which is integral with the swing body 2. One end 7c and one end 4a of the first arm drive cylinder 4 that rotationally drives the first arm 3 are attached so that the first arm 3 and the drive cylinder 4 are rotatable. The tip 7a of the first arm 3 is connected to the intermediate bracket 5 so that the first arm 3 can rotate.

【0030】一方、上記第1アーム3と平行となるよう
に第1リンク6が、第1アーム3と同様にして支持部材
2a、ブラケット5に装着されている。すなわち、第1
リンク6の一端7dは、支持部材2aに、また第1リン
ク6の他端7bは、ブラケット5に、それぞれ第1リン
ク6を回動自在とするように装着されている。
On the other hand, the first link 6 is mounted on the support member 2a and the bracket 5 in the same manner as the first arm 3 so as to be parallel to the first arm 3. That is, the first
One end 7d of the link 6 is attached to the support member 2a, and the other end 7b of the first link 6 is attached to the bracket 5 so that the first link 6 is rotatable.

【0031】以上のように、第1アーム3、第1リンク
6、支持部材2a、ブラケット5によって、四節点7a
〜7dの平行リンク機構である垂直リンク7が構成され
ている。
As described above, the four nodes 7a are formed by the first arm 3, the first link 6, the support member 2a, and the bracket 5.
A vertical link 7, which is a parallel link mechanism of ~ 7d, is configured.

【0032】また、上記中間ブラケット5には、第2ア
ーム8の一端12aとこの第2アーム8を回転駆動する
第2アーム駆動シリンダ9の一端9aとが、第2アーム
8および駆動シリンダ9をそれぞれ回動自在とするよう
に取り付けられている。第2アーム8の先端12cは先
端ブラケット10に、アーム8を回動自在とするように
連結されている。
Further, on the intermediate bracket 5, one end 12a of the second arm 8 and one end 9a of the second arm drive cylinder 9 for rotationally driving the second arm 8 connect the second arm 8 and the drive cylinder 9. Each is attached so as to be rotatable. The tip 12c of the second arm 8 is connected to the tip bracket 10 so that the arm 8 can rotate.

【0033】一方、上記第2アーム8と平行となるよう
に第2リンク11が、第2アーム8と同様にして中間ブ
ラケット5、先端ブラケット10に装着されている。す
なわち、第2リンク11の一端12bは、中間ブラケッ
ト5に、また第2リンク11の他端12dは、先端ブラ
ケット10に、それぞれ第2リンク11を回動自在とす
るように装着されている。
On the other hand, the second link 11 is attached to the intermediate bracket 5 and the tip bracket 10 in the same manner as the second arm 8 so as to be parallel to the second arm 8. That is, one end 12b of the second link 11 is attached to the intermediate bracket 5, and the other end 12d of the second link 11 is attached to the tip bracket 10 so that the second link 11 is rotatable.

【0034】以上のように、第2アーム8、第2リンク
11、中間ブラケット5、先端ブラケット10によって
も、上記垂直リンク7と同様に、四節点12a〜12d
の平行リンク機構である水平リンク12が構成されてい
る。
As described above, the second arm 8, the second link 11, the intermediate bracket 5, and the tip bracket 10 are also the same as the vertical link 7, and the four nodes 12a to 12d.
The horizontal link 12 which is a parallel link mechanism of is constructed.

【0035】そして、水平リンク12の先端ブラケット
10には、ハンド13が回動自在に装着されており、こ
のハンド13によりワークを把持する等して所定の作業
を行う。
A hand 13 is rotatably mounted on the tip bracket 10 of the horizontal link 12, and a predetermined work is performed by gripping a work with the hand 13.

【0036】また、上記旋回体2には、操縦レバー1
4、操縦室15、エンジン16、油圧ポンプ17等走行
および作業機操縦に必要な機器が搭載されている。な
お、図2では、移動台車1がクローラ式の場合を想定し
ているが、もちろんタイヤ式であってもよい。
Further, the revolving structure 2 is provided with a control lever 1
4, the cockpit 15, the engine 16, the hydraulic pump 17, and other equipment necessary for running and operating the working machine. In FIG. 2, it is assumed that the moving carriage 1 is of the crawler type, but of course, it may be of the tire type.

【0037】ここで、作業機21の操縦は、上記操縦レ
バー14をマスタとし、作業機21をスレーブとする、
公知のマスタ・スレーブ方式により行われる。そして、
マスタ・スレーブ方式による作業機21の姿勢角、つま
り第1アーム3、第2アーム8の回転角度の制御は、こ
れら各回転角度をフィードバックして行うことが一般的
である。
Here, the working machine 21 is controlled by using the control lever 14 as a master and the working machine 21 as a slave.
A known master / slave method is used. And
Control of the attitude angle of the working machine 21 by the master / slave method, that is, the rotation angles of the first arm 3 and the second arm 8 is generally performed by feeding back these rotation angles.

【0038】そこで、フィードバック量を検出すべく、
中間ブラケット5の外側面5aの第1アーム3取付部
(回動支点)7aには、第1アーム3の回転角度βを検
出するポテンショメータ22が配設されるとともに、同
じく外側面5aの第2アーム8取付部(回動支点)12
aには、第2アーム8の回転角度δを検出するポテンシ
ョメータ23が配設されている。
Therefore, in order to detect the feedback amount,
A potentiometer 22 for detecting a rotation angle β of the first arm 3 is arranged at the first arm 3 attachment portion (rotation fulcrum) 7a of the outer surface 5a of the intermediate bracket 5, and a second arm of the outer surface 5a is also provided. Arm 8 attachment part (rotation fulcrum) 12
A potentiometer 23 for detecting the rotation angle δ of the second arm 8 is provided at a.

【0039】いま、第1アーム駆動シリンダ4が伸縮動
作されると、図2に示すように、垂直リンク7は平行リ
ンク機構であるために、第1アーム3の姿勢が変化した
としても、中間ブラケット5の姿勢は変化しない。この
ため、第2アーム8は、平行状態を保って上下動される
ことになる。
Now, when the first arm drive cylinder 4 is expanded and contracted, as shown in FIG. 2, since the vertical link 7 is a parallel link mechanism, even if the posture of the first arm 3 is changed, the intermediate The posture of the bracket 5 does not change. Therefore, the second arm 8 is moved up and down while maintaining the parallel state.

【0040】このようにブラケット5の姿勢は変化しな
いで第1アーム3の姿勢のみが変化するので、上記ブラ
ケット5に配設されたポテンショメータ22によって、
ブラケット5に対する第1アーム3の相対的な回転角度
βを検出することができる。一方、ブラケット5に配設
されたポテンショメータ23によっても、ブラケット5
に対する第2アーム3の相対的な回転角度δが検出され
る。
As described above, since the attitude of the bracket 5 does not change and only the attitude of the first arm 3 changes, the potentiometer 22 arranged on the bracket 5 allows
The relative rotation angle β of the first arm 3 with respect to the bracket 5 can be detected. On the other hand, the potentiometer 23 disposed on the bracket 5 also causes the bracket 5
The relative rotation angle δ of the second arm 3 with respect to is detected.

【0041】以上のような構造の作業機21によれば、
ポテンショメータを垂直リンク7の根元に配設しなくて
も済むので、整備性が向上して、調整を容易に行うこと
ができるとともに、他部品との干渉防止のために専用の
レボフレームを用意しなくてもよく汎用のフレームをそ
のまま使用することができるので、コストを低く抑える
ことができる。
According to the working machine 21 having the above structure,
Since it is not necessary to dispose a potentiometer at the base of the vertical link 7, the maintainability is improved, adjustment can be performed easily, and a dedicated revo frame is prepared to prevent interference with other parts. Since it is not necessary to use a general-purpose frame as it is, the cost can be kept low.

【0042】そして、これらポテンショメータ22、2
3で検出された各回転角度β、δと操縦レバー14の操
作角度に応じた目標姿勢角との偏差に基づいて、後述す
るようにして作業機21の姿勢角度が制御される。
Then, these potentiometers 22, 2
The attitude angle of the working machine 21 is controlled as described below based on the deviation between the rotation angles β and δ detected in 3 and the target attitude angle corresponding to the operation angle of the control lever 14.

【0043】ところで、第1アーム3の重心W1及び第
2アーム8の重心W2の軌跡は図2の一点鎖線で示すよ
うになっており、このとき第1アーム駆動シリンダ4に
作用する慣性モーメントJは、 J=(W1/g)・r*2+(W2/g)・R*2 …(1) となる。なお、「*2」とあるのは「2乗」を意味するも
のと定義する(以下同じである。)一方、従来の構造の
作業機のブーム(第1アーム)aの重心W1´とアーム
(第2アーム)cの重心W2´の軌跡は、図7の一点鎖
線で示すようになっており、このときブームシリンダ
(第1アーム駆動シリンダ)bに作用する慣性モーメン
トJ´は、 J´=(W1´/g)・r*2+(W2´/g)・(r1)*2 …(2) となる。
By the way, the loci of the center of gravity W1 of the first arm 3 and the center of gravity W2 of the second arm 8 are shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2. At this time, the moment of inertia J acting on the first arm drive cylinder 4 is given. Is J = (W1 / g) * r * 2 + (W2 / g) * R * 2 (1). In addition, "* 2" is defined to mean "square" (the same applies hereinafter), while the center of gravity W1 'and the arm of the boom (first arm) a of the working machine of the conventional structure are The locus of the center of gravity W2 'of the (second arm) c is as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 7, and the moment of inertia J'acting on the boom cylinder (first arm driving cylinder) b at this time is J'. = (W1 '/ g) * r * 2 + (W2' / g) * (r1) * 2 (2)

【0044】これら(1)、(2)式を比較すると、通
常R<r1なので、R*2<<(r1)*2となり、したがっ
てJ<<J´となり、第1アーム3の回動時に第1アー
ム駆動シリンダ4に作用する慣性モーメントは、従来の
構造の作業機のものよりも極めて小さくなる。したがっ
て、慣性負荷が低減されて、制御の精度が向上する。以
上のように、この実施例によれば、コスト低減が図れる
とともに、姿勢角の制御を精度よく行うことができると
いう効果を奏する。
Comparing these equations (1) and (2), since R <r1 is usually satisfied, R * 2 << (r1) * 2 is established, and thus J << J ', and when the first arm 3 rotates. The moment of inertia acting on the first arm drive cylinder 4 is extremely smaller than that of a work machine having a conventional structure. Therefore, the inertial load is reduced and the control accuracy is improved. As described above, according to this embodiment, the cost can be reduced and the attitude angle can be accurately controlled.

【0045】さて、図3は、他の実施例を示す図であ
り、作業機21´の構成部分のみを示している。なお、
図1と同一符号のものは同一機能のものである。すなわ
ち、図3のものでは、第1アーム3に対応する部分のみ
を四節点の平行リンク7で構成し、第2アーム8に対応
する部分はリンク構成とせずに一般的な構成としてお
り、先端ブラケット10を回動するための先端ブラケッ
ト駆動シリンダ20が第2アーム8に連結されている。
Now, FIG. 3 is a diagram showing another embodiment, showing only the components of the working machine 21 '. In addition,
Those having the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same functions. That is, in FIG. 3, only the portion corresponding to the first arm 3 is configured by the parallel link 7 having four nodes, and the portion corresponding to the second arm 8 is a general configuration without a link configuration. A tip bracket drive cylinder 20 for rotating the bracket 10 is connected to the second arm 8.

【0046】なお、以上説明した実施例では、ポテンシ
ョメータ22、23を中間ブラケット5の片側同一面5
a上に取り付けるようにしているが、取り付ける面を異
ならせてもよい。
In the embodiment described above, the potentiometers 22 and 23 are mounted on the same surface 5 on one side of the intermediate bracket 5.
Although it is mounted on a, the mounting surface may be different.

【0047】また、以上説明した実施例では、作業機2
1の操縦は、操縦レバー14をマスタとし、作業機21
をスレーブとする、公知のマスタ・スレーブ方式により
行われることを想定しているが、マニピュレータ一般、
つまり「空間内において有形の運動および方向の変更が
でき、そのような運動および変更はヘッドから離れた手
段によって随意に制御されるような、把持部またはワー
クヘッドを有するハンドリング器具、装置または機械」
への適用が可能であり、必ずしも「制御ユニットと制御
されるユニットの両者が対応する空間的運動をする」マ
スタ・スレーブ方式のマニピュレータに適用が限定され
るわけではない。
Further, in the embodiment described above, the working machine 2
1 is controlled by the control lever 14 as the master and the work machine 21
It is assumed that the operation is performed by a known master-slave method, in which the manipulator in general,
That is, "a handling instrument, device or machine having a grip or a work head, which allows for tangible movements and changes of direction in space, such movements and changes being optionally controlled by means remote from the head."
The present invention is not limited to the master-slave manipulator in which “both the control unit and the controlled unit make corresponding spatial movements”.

【0048】つぎに、以上説明した構造の作業機を有し
たマニピュレータの姿勢角の制御について図4〜図6を
参照して説明する。
Next, the control of the attitude angle of the manipulator having the working machine having the above-described structure will be described with reference to FIGS.

【0049】ここで、マスタである操縦レバー14は、
図4に示すように、作業機21の第1アーム3、第2ア
ーム8と相似な形状の第1アーム3´、第2アーム8´
を有している。よって、操縦レバー14の第1アーム3
´が操作量(姿勢角)αだけ回動操作されることによっ
て、作業機21の第1アーム3が上記操作角度αに応じ
た角度βだけ回動し、その姿勢角が変化される。同様
に、操縦レバー14の第2アーム8´が操作量(姿勢
角)γだけ回動操作されることによって、作業機21の
第2アーム8が上記操作角度γに応じた角度δだけ回動
し、その姿勢角が変化される。なお、第1アーム3、第
2アーム8の制御内容は同様であるので、以下第1アー
ム3のみを代表させて説明する。
Here, the master control lever 14 is
As shown in FIG. 4, the first arm 3 ′ and the second arm 8 ′ having similar shapes to the first arm 3 and the second arm 8 of the work machine 21.
have. Therefore, the first arm 3 of the control lever 14
By rotating ′ by the operation amount (posture angle) α, the first arm 3 of the work machine 21 rotates by the angle β corresponding to the operation angle α, and the posture angle is changed. Similarly, the second arm 8 ′ of the control lever 14 is rotated by the operation amount (posture angle) γ, whereby the second arm 8 of the work machine 21 is rotated by the angle δ according to the operation angle γ. Then, the posture angle is changed. Since the control contents of the first arm 3 and the second arm 8 are the same, only the first arm 3 will be described below as a representative.

【0050】制御の開始前には、以下の処理が前処理と
して行われる。
Before the control is started, the following processing is performed as preprocessing.

【0051】すなわち、まず、操縦レバー14の第1ア
ーム3´について所望の操作範囲αmin〜αmaxが決定さ
れる。この決定の基準は、オペレータに負担がかからず
無理なく操作できるということである。また、図6
(a)、(b)と各別に示すように、作業機21が行う
作業の種類に応じてその操作範囲を異ならせることがで
きる。
That is, first, a desired operation range αmin to αmax is determined for the first arm 3'of the control lever 14. The criterion for this decision is that it does not impose a burden on the operator and that the operator can operate it comfortably. In addition, FIG.
As shown separately from (a) and (b), the operation range can be changed according to the type of work performed by the work machine 21.

【0052】つぎに、上記所望の操作範囲αmin〜αmax
の中から異なる複数の操作角度α1、α2、α3が抽出さ
れる(図5参照)。一方、作業機21の第1アーム3に
ついてその所望の動作範囲βmin〜βmaxが決定される。
この場合も、図6(a)、(b)と各別に示すように、
作業機21が行う作業の種類に応じてその操作範囲を異
ならせることができる。
Next, the desired operation range αmin to αmax
A plurality of different operation angles α1, α2, α3 are extracted from among the above (see FIG. 5). On the other hand, the desired operation range βmin to βmax of the first arm 3 of the work machine 21 is determined.
Also in this case, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b),
The operation range can be changed according to the type of work performed by the work machine 21.

【0053】そこで、操縦レバー14の第1アーム3´
が上記所望の操作範囲αmin〜αmaxで操作された場合に
作業機21の第1アーム3が所望の動作範囲βmin〜βm
axで動作するように、上記抽出された各操作角度α1、
α2、α3と作業機21の姿勢角度β1、β2、β3との対
応づけが、図5ないしは図6の破線に示すごとく行なわ
れる。
Therefore, the first arm 3'of the control lever 14
Is operated in the desired operating range αmin to αmax, the first arm 3 of the work implement 21 operates in the desired operating range βmin to βm.
To operate at ax, each operation angle α1, extracted above,
The α2, α3 and the posture angles β1, β2, β3 of the working machine 21 are associated with each other as shown by the broken lines in FIGS. 5 and 6.

【0054】そして、これら対応づけられた複数の角度
間を補間する演算がなされ、図6(a)あるいは(b)
に示すように所定の対応関係L1あるいはL2が求められ
る。ここで、補間の仕方としては、作業種類に応じて異
ならせることができる。
Then, an operation for interpolating between the plurality of associated angles is performed, and the calculation is performed as shown in FIG.
As shown in, the predetermined correspondence L1 or L2 is obtained. Here, the method of interpolation can be different according to the type of work.

【0055】図6(a)は、操縦レバー14の操作角度
がα1となっている付近での微操作性を重視した補間の
仕方であり、一方図6(b)は操作角度α1、α3付近で
の作業機速度を低下させる補間の仕方であり、作業内容
に応じて異なる特性の対応関係L1、L2が求められる。
FIG. 6 (a) shows an interpolation method which emphasizes fine operability in the vicinity where the operation angle of the control lever 14 is α1, while FIG. 6 (b) shows operation angles near α1, α3. This is a method of interpolation for reducing the speed of the work machine, and correspondences L1 and L2 of different characteristics are obtained according to the work content.

【0056】以上にようにして、所望操作範囲αmin〜
αmaxの操縦レバー操作角度と所望動作範囲βmin〜βma
xの作業機姿勢角度との対応関係L1あるいはL2が求め
られると、これら対応関係L1、L2が、作業種類、たと
えば作業モード1、作業モード2にそれぞれ対応づけら
れて、テーブル24に記憶される。
As described above, the desired operation range αmin
αmax control lever operating angle and desired operating range βmin to βma
When the correspondence L1 or L2 with respect to the work machine posture angle of x is obtained, these correspondences L1 and L2 are stored in the table 24 in association with work types, for example, work mode 1 and work mode 2, respectively. .

【0057】以上のようにして前処理が終了される。The preprocessing is completed as described above.

【0058】以下、図4に示す制御ブロック図を参照し
て、上記前処理終了後の姿勢角の制御内容を説明する。
Hereinafter, the control content of the posture angle after the completion of the preprocessing will be described with reference to the control block diagram shown in FIG.

【0059】まず、オペレータは、現在の作業内容に適
合する作業モードを、図示せぬ選択スイッチを操作して
選択する。いま、作業モードとして、上記対応関係L1
に対応する作業モード1が選択されたものとする。
First, the operator operates a selection switch (not shown) to select a work mode suitable for the current work content. Now, as the working mode, the above correspondence L1
It is assumed that the work mode 1 corresponding to is selected.

【0060】一方、操縦レバー14に付設された図示せ
ぬポテンショメータにより第1アーム3´の現在の操作
角度αが検出されており、この現在の操作角度αに対応
する作業機21の第1アーム3の目標姿勢角度βdが、
上記テーブル24に記憶された対応関係に基づいて求め
られる。この場合、作業モード1が現在選択されている
ので、この選択されている作業モード1に対応する対応
関係L1がテーブル24から読み出され、この対応関係
L1に基づいて上記目標姿勢角度βdが求められる。
On the other hand, a current operation angle α of the first arm 3'is detected by a potentiometer (not shown) attached to the control lever 14, and the first arm of the working machine 21 corresponding to the current operation angle α is detected. The target posture angle βd of 3 is
It is obtained based on the correspondence relationship stored in the table 24. In this case, since the work mode 1 is currently selected, the correspondence L1 corresponding to the selected work mode 1 is read from the table 24, and the target posture angle βd is obtained based on this correspondence L1. To be

【0061】ついで、この求められた目標姿勢角度βd
が得られるように、作業機21の第1アーム3の姿勢角
度が制御される。すなわち、ポテンショメータ22によ
って、第1アーム3の現在の回転角度βが検出されてお
り、この検出値βがフィードバック量とされ、上記目標
値βdとフィードバック量βとの偏差が求められて、こ
れが、ゲイン乗算部25に加えられる。ゲイン乗算部2
5で偏差βd−βが所定のゲインK倍され、この所定の
ゲインK倍された偏差βd−βに応じた駆動指令値が、
図示せぬ駆動制御部に加えられる。この駆動制御部で
は、作業機21の駆動シリンダ4を、上記偏差βd−β
が零となるように駆動する。
Next, the obtained target posture angle βd
The posture angle of the first arm 3 of the work machine 21 is controlled so that That is, the current rotation angle β of the first arm 3 is detected by the potentiometer 22, the detected value β is used as the feedback amount, the deviation between the target value βd and the feedback amount β is obtained, and this is It is added to the gain multiplication unit 25. Gain multiplication unit 2
In step 5, the deviation βd−β is multiplied by a predetermined gain K, and the drive command value corresponding to the deviation βd−β multiplied by the predetermined gain K is
It is added to a drive control unit (not shown). In this drive control unit, the drive cylinder 4 of the work machine 21 is moved to the above deviation βd−β.
Drive so that becomes zero.

【0062】以上のように、この実施例によれば予め対
応関係L1、L2を求め、これらをテーブル24に記憶し
ておき、それを読み出すだけでよく、複雑な演算を要し
ないで制御がなされる。したがって、計算機にかかる負
荷が軽減されるので、計算能力の高いCPUを用意しな
くてもよく、コストが飛躍的に低減される。
As described above, according to this embodiment, the correspondences L1 and L2 are obtained in advance, these are stored in the table 24, and it is only necessary to read them out, and control is performed without requiring complicated calculation. It Therefore, since the load on the computer is reduced, it is not necessary to prepare a CPU having high calculation ability, and the cost is dramatically reduced.

【0063】また、演算処理に要する時間を大幅に短縮
することができる。
Further, the time required for the arithmetic processing can be greatly reduced.

【0064】そして、操縦レバー14の操作範囲は、オ
ペレータが無理なく操作できる範囲に設定されるので、
操作性が向上し、姿勢角の制御の精度を向上させること
ができる。
Since the operating range of the control lever 14 is set within a range that the operator can operate without difficulty,
Operability is improved, and the accuracy of posture angle control can be improved.

【0065】また、作業種類に適合した操作特性によっ
て操作がなされるので、操作性が向上し、姿勢角の制御
の精度が向上する。
Further, since the operation is performed according to the operation characteristic suitable for the type of work, the operability is improved and the accuracy of the posture angle control is improved.

【0066】なお、この実施例では、第1アーム3につ
いての制御を代表させて説明したが、第2アーム8につ
いての制御も以上の説明と同様にして行うことができ
る。
Although the control of the first arm 3 has been described as a representative in this embodiment, the control of the second arm 8 can be performed in the same manner as described above.

【0067】また、対応関係L1、L2のテーブル24へ
の格納の仕方としては、関数等の数式の形式で格納して
もよく、数表として格納するようにしてもよい。ただ、
数表として格納し、入力された値αからβdを直接接読
み出す方式の方が、関数等の数式の形式で格納し、入力
された値α(変数)から演算よりβd(関数値)を求め
る方式よりも、より演算時間を短縮できるという効果が
得られる。
As the method of storing the correspondences L1 and L2 in the table 24, they may be stored in the form of a mathematical expression such as a function, or may be stored as a numerical table. However,
The method of storing as a numerical table and directly reading βd from the input value α is stored in the form of a mathematical expression such as a function, and βd (function value) is calculated from the input value α (variable). The effect is that the calculation time can be shortened more than the method.

【0068】なお、この実施例では、図1に示す構造の
作業機21を有したマニピュレータを前提として、図4
に示す姿勢角の制御がなされる場合について説明した
が、図4の姿勢角の制御を行う場合の作業機の構成は任
意であり、たとえば図3に示す構成のものであってもよ
く、また図7に示す構成のものであってもよい。
In this embodiment, the manipulator having the working machine 21 having the structure shown in FIG.
Although the case where the posture angle control shown in FIG. 4 is performed has been described, the configuration of the working machine when performing the posture angle control in FIG. 4 is arbitrary, and may be the configuration shown in FIG. 3, for example. It may have the configuration shown in FIG. 7.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
ニピュレータの作業機の第1アームを四節点リンク構成
としたので、アーム回転角度センサを、アーム根元部分
でなくアーム先端部分に配設することができる。この結
果、アームを駆動するアクチュエータにかかる負荷が軽
減されて、制御を精度よく行えるとともに、根元部分に
センサを設けた場合のように専用のレボフレームを必要
とし整備性が低下とするといったことがなくなり、整備
性が飛躍的に向上するとともに、コストが飛躍的に低減
される。
As described above, according to the present invention, since the first arm of the manipulator working machine has the four-node link structure, the arm rotation angle sensor is provided not at the arm root portion but at the arm tip portion. can do. As a result, the load applied to the actuator that drives the arm can be reduced, control can be performed accurately, and a dedicated levo frame is required as in the case where a sensor is provided at the base portion, which reduces maintainability. The cost is dramatically reduced and the maintainability is dramatically improved.

【0070】また、この発明によれば、操縦レバーの操
作範囲を所望の範囲に設定できるとともに、制御の際の
演算が不要となる。この結果、操作性向上により制御精
度が向上するとともに、演算能力の高い計算機が不要と
なるのでコストが飛躍的に低減される。また、演算処理
能力も飛躍的に向上する。
Further, according to the present invention, the operation range of the control lever can be set to a desired range, and calculation at the time of control becomes unnecessary. As a result, the control accuracy is improved due to the improved operability, and a computer having a high calculation capability is not required, so that the cost is drastically reduced. In addition, the arithmetic processing capacity is also dramatically improved.

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

【図1】図1の(a)および(b)は本発明に係るマニ
ピュレータの姿勢角制御装置の実施例である自立式マニ
ピュレータの構成を示す正面図および上面図である。
1A and 1B are a front view and a top view showing a configuration of a self-standing manipulator which is an embodiment of a posture angle control device for a manipulator according to the present invention.

【図2】図2は図1に示すマニピュレータの作業機の構
成を示す図で、その動きを説明する図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a working machine of the manipulator shown in FIG. 1 and a diagram for explaining the movement thereof.

【図3】図3は図1に示す作業機の他の構成例を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the work machine shown in FIG. 1.

【図4】図4は本発明に係るマスタ・スレーブ方式のマ
ニピュレータの姿勢角制御装置の実施例である制御装置
の構成を示す制御ブロック図である。
FIG. 4 is a control block diagram showing a configuration of a control device which is an embodiment of the attitude angle control device for a master / slave manipulator according to the present invention.

【図5】図5は図4に示すテーブルに記憶される内容を
説明する図で、マスタの操作角度とスレーブの姿勢角度
との対応をアームの姿勢で示す図である。
5 is a diagram for explaining the contents stored in the table shown in FIG. 4, and is a diagram showing the correspondence between the operation angle of the master and the posture angle of the slave by the posture of the arm.

【図6】図6の(a)および(b)は、図4に示すテー
ブルに記憶される内容を説明する図で、マスタの操作角
度とスレーブの姿勢角度との対応をグラフにて示す図で
ある。
6A and 6B are views for explaining the contents stored in the table shown in FIG. 4, and are graphs showing the correspondence between the operation angle of the master and the attitude angle of the slave. Is.

【図7】図7は従来の作業機の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional working machine.

【図8】図9は従来の制御装置の構成を示す制御ブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a control block diagram showing a configuration of a conventional control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 第1アーム 4 第1アーム駆動シリンダ 5 中間ブラケット 6 第1リンク 7 垂直リンク 8 第2アーム 9 第2アーム駆動シリンダ 14 操縦レバー 21 作業機 22 ポテンショメータ 23 ポテンショメータ 24 テーブル 3 1st arm 4 1st arm drive cylinder 5 Intermediate bracket 6 1st link 7 Vertical link 8 2nd arm 9 2nd arm drive cylinder 14 Steering lever 21 Working machine 22 Potentiometer 23 Potentiometer 24 Table

フロントページの続き (72)発明者 大坪 和彦 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所中央研究所内 (72)発明者 大浦 稔 石川県小松市符津町ツ23番地 株式会社小 松製作所粟津工場内 (72)発明者 北 郁夫 石川県小松市符津町ツ23番地 株式会社小 松製作所粟津工場内 (72)発明者 竹内 伸二 石川県小松市今江町9丁目406番地Front page continuation (72) Inventor Kazuhiko Otsubo 1200 Manda, Hiratsuka-shi, Kanagawa Central Research Laboratory, Komatsu Ltd. (72) Minor Oura 23 Tsutsumachi, Komatsu-shi, Ishikawa Prefecture Komatsu Manufacturing Awazu Plant Co., Ltd. (72) Inventor, Ikuo Kita, 23, Tsutsu, Otsu, Komatsu, Ishikawa Prefecture Komatsu Ltd., Awazu Plant (72) Inventor, Shinji Takeuchi, 9-406, Imaicho, Komatsu, Ishikawa Prefecture

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 操縦レバーの操作角度と作業機の現
在の姿勢角度とに基づいて前記作業機の姿勢角度を制御
するマニピュレータの姿勢角度制御装置において、 前記作業機の第1アームを四節点リンク機構とし、この
第1アームの一端の2節点を基台上に回動自在に配設す
るとともに、前記第1アームの他端の2節点をブラケッ
トに回動自在に配設し、さらに前記作業機の第2アーム
の一端および該第2アームを駆動するアクチュエータの
一端を前記ブラケットに回動自在に配設するように構成
した作業機を設け、 前記ブラケットの第1アーム取付部に、該第1アームの
回転角度を検出する第1の回転角度センサを配設すると
ともに、前記ブラケットの第2アーム取付部に、該第2
アームの回転角度を検出する第2の回転角度センサを配
設し、 前記第1および第2の回転角度センサで検出された各回
転角度と前記操縦レバーの操作角度とに基づいて前記作
業機の姿勢角度を制御するようにしたマニピュレータの
姿勢角度制御装置。
1. A posture angle control device for a manipulator for controlling a posture angle of a working machine based on an operation angle of a control lever and a current posture angle of the working machine, wherein a first arm of the working machine has a four-node link. As a mechanism, two nodes at one end of the first arm are rotatably arranged on a base, and two nodes at the other end of the first arm are rotatably arranged on a bracket. A working machine configured to rotatably dispose one end of a second arm of the machine and one end of an actuator that drives the second arm on the bracket is provided, and A first rotation angle sensor for detecting a rotation angle of one arm is provided, and the second arm mounting portion of the bracket is provided with the second rotation angle sensor.
A second rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the arm is provided, and the second rotation angle sensor detects the rotation angle of the working machine based on each rotation angle detected by the first and second rotation angle sensors and the operation angle of the control lever. A posture angle control device for a manipulator configured to control a posture angle.
【請求項2】 前記ブラケットの外側同一面に、前
記第1および第2の回転角度センサを配設するようにし
た請求項1記載のマニピュレータの姿勢角度制御装置。
2. The attitude angle control device for a manipulator according to claim 1, wherein the first and second rotation angle sensors are arranged on the same outer surface of the bracket.
【請求項3】 操縦レバーの操作角度と作業機の現
在の姿勢角度とに基づいて前記作業機の姿勢角度を制御
するマニピュレータの姿勢角度制御装置において、 前記作業機の第1アームを四節点リンク機構とし、この
第1アームの一端の2節点を基台上に回動自在に配設す
るとともに、前記第1アームの他端の2節点をブラケッ
トに回動自在に配設し、さらに前記作業機の第2アーム
の一端および該第2アームを駆動するアクチュエータの
一端を前記ブラケットに回動自在に配設するように構成
した作業機を設け、 前記第1アームの回転角度を検出する第1の回転角度セ
ンサを配設するとともに、前記第2アームの回転角度を
検出する第2の回転角度センサを配設し、 前記第1および第2の回転角度センサで検出された各回
転角度と前記操縦レバーの操作角度とに基づいて前記作
業機の姿勢角度を制御するようにしたマニピュレータの
姿勢角度制御装置。
3. A posture angle control device for a manipulator, which controls a posture angle of a working machine based on an operation angle of a control lever and a current posture angle of the working machine, wherein a first arm of the working machine has a four-node link. As a mechanism, two nodes at one end of the first arm are rotatably arranged on a base, and two nodes at the other end of the first arm are rotatably arranged on a bracket. A working machine configured to rotatably dispose one end of a second arm of the machine and one end of an actuator that drives the second arm on the bracket, and detects a rotation angle of the first arm. And a second rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the second arm, and the respective rotation angles detected by the first and second rotation angle sensors and Control A posture angle control device for a manipulator configured to control the posture angle of the working machine based on an operation angle of a bar.
【請求項4】 マスタ側に設けられた操縦レバーの
操作角度に応じてスレーブ側に設けられた作業機の姿勢
角度を変化させる制御を行うマスタ・スレーブ方式マニ
ピュレータの姿勢角度制御装置において、 前記操縦レバーの所望の操作範囲の中から異なる複数の
操作角度を抽出し、前記操縦レバーが前記所望の操作範
囲で操作された場合に前記作業機が所望の動作範囲で動
作するように、前記抽出された複数の操作角度と前記作
業機の姿勢角度との対応づけを行ない、この対応づけら
れた複数の角度間を補間する補間手段と、 前記補間手段による補間によって求められた前記所望操
作範囲の操縦レバー操作角度と前記所望動作範囲の作業
機姿勢角度との対応関係を記憶する記憶手段と、 前記操縦レバーの現在の操作角度に対応する作業機の姿
勢角度を、前記記憶手段に記憶された対応関係に基づい
て求め、該求められた姿勢角度が得られるように前記作
業機の姿勢角度を制御する制御手段とを具えたマスタ・
スレーブ方式マニピュレータの姿勢角度制御装置。
4. A posture angle control device for a master / slave manipulator, which controls the posture angle of a working machine provided on the slave side in accordance with an operation angle of a control lever provided on the master side. A plurality of different operation angles are extracted from the desired operation range of the lever, and when the operating lever is operated in the desired operation range, the working machine is operated so as to operate in the desired operation range. A plurality of operation angles and the posture angle of the work machine are associated with each other, and an interpolating means for interpolating between the associated plurality of angles; and the operation of the desired operation range obtained by the interpolation by the interpolating means. Storage means for storing a correspondence relationship between a lever operation angle and a work machine posture angle in the desired operation range, and a working machine corresponding to a current operation angle of the control lever A master unit including a control unit that determines a bias angle based on the correspondence relationship stored in the storage unit and controls the posture angle of the working machine so as to obtain the determined posture angle.
Attitude angle control device for slave manipulators.
【請求項5】 前記補間手段は、前記作業機が行う
作業の種類に応じた補間を行うものであり、 前記記憶手段は、前記対応関係を、前記作業種類に対応
させて記憶するものであり、 前記制御手段は、前記作業種類が選択された場合に、該
選択された作業種類に対応する前記対応関係を前記記憶
手段の記憶内容から読み出して、該読み出された対応関
係に基づいて作業機の姿勢角度を制御するものである、 請求項4記載のマスタ・スレーブ方式マニピュレータの
姿勢角度制御装置。
5. The interpolation means performs interpolation according to the type of work performed by the work machine, and the storage means stores the correspondence relationship in association with the work type. When the work type is selected, the control unit reads the correspondence relationship corresponding to the selected work type from the storage content of the storage unit, and performs the work based on the read correspondence relationship. The attitude angle control device for a master-slave manipulator according to claim 4, which controls the attitude angle of the machine.
【請求項6】 前記作業機は、それぞれ異なる自由
度を有する複数のアームによって構成されているととも
に、前記操縦レバーは、前記複数のアームを各別に操作
するものであり、 前記対応関係は、各アームごとに求められ、各アームに
対応させて前記記憶手段に記憶される請求項4記載のマ
スタ・スレーブ方式マニピュレータの姿勢角度制御装
置。
6. The working machine includes a plurality of arms each having different degrees of freedom, and the control lever operates the plurality of arms separately, and the correspondence relationship is different from each other. The attitude angle control device for a master / slave manipulator according to claim 4, which is obtained for each arm and is stored in the storage means in association with each arm.
【請求項7】 前記作業機は、第1アームと第2ア
ームとを有し、前記第1アームを四節点リンク機構と
し、この第1アームの一端の2節点を基台上に回動自在
に配設するとともに、前記第1アームの他端の2節点を
ブラケットに回動自在に配設し、さらに前記第2アーム
の一端および該第2アームを駆動するアクチュエータの
一端を前記ブラケットに回動自在に配設するように構成
されている請求項6記載のマスタ・スレーブ方式マニピ
ュレータの姿勢角度制御装置。
7. The working machine has a first arm and a second arm, the first arm is a four-node link mechanism, and two nodes at one end of the first arm are rotatable on a base. And a second node of the other end of the first arm is rotatably disposed on the bracket, and one end of the second arm and one end of an actuator for driving the second arm are rotated around the bracket. The attitude angle control device for a master-slave manipulator according to claim 6, wherein the attitude angle control device is arranged so as to be movable.
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KR102293693B1 (en) * 2020-12-28 2021-08-24 금오공과대학교 산학협력단 Series elastic actuator installed on the auxiliary arm of the lower extremity exoskeleton robot

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US11077550B2 (en) 2014-04-28 2021-08-03 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Industrial robot
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