JPS5946754B2 - マスタスレイブ型マニプレ−タの制御装置 - Google Patents

マスタスレイブ型マニプレ−タの制御装置

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Publication number
JPS5946754B2
JPS5946754B2 JP55186346A JP18634680A JPS5946754B2 JP S5946754 B2 JPS5946754 B2 JP S5946754B2 JP 55186346 A JP55186346 A JP 55186346A JP 18634680 A JP18634680 A JP 18634680A JP S5946754 B2 JPS5946754 B2 JP S5946754B2
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JP
Japan
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slave
master
freedom
degree
axis
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Expired
Application number
JP55186346A
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English (en)
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JPS57114382A (en
Inventor
治男 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHUSHO KIGYO SHINKO JIGYODAN
Original Assignee
CHUSHO KIGYO SHINKO JIGYODAN
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Publication date
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Publication of JPS57114382A publication Critical patent/JPS57114382A/ja
Publication of JPS5946754B2 publication Critical patent/JPS5946754B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多自由度系マスタスレイブ型マニプレータの制
御装置に係り、特に作業者が動かしたい3と望む自由度
系のみを作動状態に置き、その他の自由度系を不作動状
態とすることにより、作業の確実性、能率性の向上等を
図つたものである。
放射能水準の高い場所や海底、粉塵の多い場所等の悪覆
境下、非居住域での諸作業は作業者の保護等のために安
全な場所からの遠隔操縦で行われる必要がある。この目
的のために用いられるマスタスレイブ型マニプレイタは
、主動側のマニプレータの動きと、従動側のスレイブの
動きとが相似的に連動し、マスタ側で作業者の手によつ
て与えられる運動がそのままスレイブ側で模写されるよ
うになつている。このようなマニプレイタの一例を説明
すると、第1図に示す如く、マスタ1側の腕部2は直角
座標系の3自由度(XM、゛!。l方向)を、手首部3
は3自由度(ctM、βM。rM方向)を有しており、
スレイブ4の腕部5は直角座標系の3自由度(Xs、Y
s3Zs方向)を、手首部6は3自由度(αs、βs、
γs方「(2)を有していて、作業者が、マスタ1を直
接操作すれば、マスタに追従してマスタの動きと同じ自
由度の方向へスレイブが移動する。第2図に示したマニ
プレイタは鋳物のバリ取り作業用で、スレイブ7側の手
首8にグラインダ9を装着し、マニプレイタで鋳仕上げ
作業を行なう様子を示したもので、鋳物10の表面11
に発生した鋳バリAをグラインダで除去し、表面11を
仕上げるところである。
作業者はスレイブ7がY方向へ向かつて進行するように
マスタ12を操作すると共に、グラインダ9が鋳肌に食
い込みすぎないようにz方向の動きにも注意して作業を
進めるのであるが、直線状の鋳バリの場合は、例えば、
X方向やα方向等の動きは不要である。ところが、作業
者がマスタを操作するために、例えばY方向の力をマス
タの手首部に加えると、その力は他の軸(XM3ZM、
(jM、βM、γM)へも伝わり、マスタが各軸方向に
動いてしまうために、スレイブの谷軸もそれに追従して
動作し、グラインダの姿勢が変わつたり、鋳バリから外
れてしまうことになる。従つて、上例のような直線鋳バ
リの除去についても、あらゆる自由度の動きに対して常
に操作に気を配る必要があり、疲労を感じるばかりか、
作業の確実性、安全性が害される。本発明は、このよう
な状況に鑑みてなされたもので、多自由度系のマスタス
レイブ型マニプレ一夕の作業中、使用しな〜哨由度方向
の動きをロツクし、マニプレータの操縦性を高めること
を目的とするものであり、マスタ機構は操作性の面から
小型、軽量化の要求が強く、マスタ側をロツクするため
の機構や電気部品を設けにくいので、ズレ1イブ機構側
にロツク手段を設けたものである。
続いて、本発明を具体化した実施例について、第3図以
下の添付図面を参照して詳しく説明する。ここに第3図
は、本発明の一実施例であるマニブレータ制御装置のプ
ロツク図、第4図は同装置の作動状態を示すフローチヤ
ートである。
これらの図において、マスタ側の各自由度に対応するX
軸からγ軸までの位置検出器Hx,Hy,・・・,Hγ
は、それぞれインターフエイス回路13を介2してマイ
クロコンピユータ14の入力側に接続されていると共に
、スレイブ側のx軸、Y軸、・・・γ軸方向の位置を検
出する位置検出器Kx,Ky,・・・,Kγは、それぞ
れインターフエイス回路15を介してマイクロコンピユ
ータ14に接続されている。マイクロコンピユータ14
からの出力信号を受けるサーボアンプSx,Sy,・・
・は、それぞれスレイブ側の各自由度をもつ負荷機構W
x,Wy,・・・Wγを駆動するサーボモータMx,M
y,・・・Mγに接続されている。TGは各サーボモー
タの回転数を測るタコジェネレータで、計測値を各サー
ボアンプSx,Sy,・・・Sγに出力し、ダンピング
作用によつて各サーボモータの安定性を図る。操作パネ
ル16側のX軸からγ軸までのロツクスイツチRx,R
y,・・・Rγは、マイクロコンピユータに接続され、
スレイブ側の各軸の不作動を指示するものであり、各自
由度ごと、又は腕部全体、手首部全体等のように一群の
自由度をまとめてロツク状態に置くことができる。この
ような制御装置で、例えばr軸方向の自由度を残して、
他の方向を全て不作動(ロツク)にしたい場合には、γ
軸のロツクスイツチRγを残して他のロツクスイツチR
x,Ry,Rz,Rα,Rβを全てオンとする。
前処理を終つたマイクロコンピユータ14は、第4図に
示す如く、マスタのγ軸の位置検出器Hrからγ軸方向
の「マスタ現在位置」を、スレイブのγ軸の位置検出器
Krからγ軸方向の「スレイブ現在位置」をそれぞれR
AMへ取込む。次いでロツク状態の判定を行うが、前記
の如くγ軸のロツクスイツチRγはオフになつているか
らNOの方べ進み、フラツグをクリアした後、演算プロ
グラムによつて、前記格納した「マスタ現在位置」から
「スレイブ目標位置」を算出する。ここにフラツグはロ
ツクスイツチがオフからオンになつたことを示す表示で
あり、演算プログラムは、マスタの変位に対応するスレ
イブの変位を演算するもので、マニプレータにおけるマ
スタとスレイブの機械寸法が、一般に1:1に対応して
いないため、マスタの位置情報をスレイブ側の位置情報
に変換するためのものである。このようにして「スレイ
ブの目標位置」が決定されると、この値をRAMに格納
した後、この「スレイブの目標位置」と前記「スレイブ
現在位置」とをアキユムレータへ取出し、両者の偏差を
演算し、この偏差をサーボアンプSγへ出力する。サボ
アンプSγは、この偏差に相当する分だけ負荷機構Wγ
を駆動し、この変位量が位置検出器Kγより再度「スレ
イブ現在位置」としてマイクロコンピユータに取り込ま
れ、前記同様の処理が繰り返されて、スレイプがマスタ
に追従してγ方向のみに作動する。一方γ軸ロツクスイ
ツチがオンであれば、ロツクの判定での処理がYesの
方へ進み、γ軸ロツクスイツチがオンになつた時点での
スレイブのγ軸方向の現在位置をRAMの「スレイブ目
標位置」を格納すべきメモリに転送し、アキユムレータ
で演算される偏差を0vc.することにより、γ軸のサ
ーボモータを不作動とする。
従つてこの場合、現実のマスタ側γ軸位置検出器の検出
値がどのような値となろうと、スレイブのγ軸方向の動
きは阻止される。第4図の処理は、運転中絶えず行われ
ているので、作業者は必要な時に、必要な自由度系のロ
ツクスイツチを入、切すれば、スレイブ側のロツクの入
、切が同時に行われる。
従つて、例えば第2図に示したグラインダ用マニプレー
タの場合、グラインダ9の姿勢と位置とを最適の状態に
置いた後、Y軸以外を全てロツクすると、作業者は、Y
軸方向のみに注意してマスタを操縦すればよい。
上に述べた実施例では、各軸を単独にロツクする場合に
説明したが、腕部ごと、手首部ごと又はその他の組合わ
せごとのロツクも司能であり、例えば、手首部のロツク
の場合は、手首部用ロツクスイツチを設け、α,β,γ
軸の第4図に示すロツク判定の箇所が、手首部用ロツク
スイツチと連動するようにしておく。
各軸ごとのロツクにするか、数軸ごとのロツクにするか
は、作業対象に応じて準備しておけば良い。マスタの移
動範囲よりスレイブの移動範囲が非常に大きい場合には
、マスタの動き量に対するスレイブの動き量を演算プロ
グラムによつて大きく取る必要があるが、この場合、ス
レイブの動きの精度が低下する。
この問題を避けるため、マスタとスレイブの動きを1:
1又はそれに近い値として、マスタを繰り返し往復移動
させると共に、スレイブをマスタの片道移動量の加算分
だけ移動させる如くなしてもよい。又、上記実施例では
、例えばX軸をロツクしてマスタを作動させると、作動
前後のx軸方向のマスタ位置に変化を生じる場合が多く
、このような状態のままx軸のロツクを解除すると、そ
の位置より演算プログラムによつて算出した「スレイブ
目標位置」と「スレイブ現在位置」とが大きく食い違う
ため、偏差が大きくなり、スレイブが急激に作動するこ
ととなつて危険である。
そのため偏差が一定以上に大きい場合には、スレイブの
移動を停止するか、低速で移動する如くなすのが望まし
い。又、このような場合、特にマスタ側のスペースが許
すならば、ロツクされた自由度系については、マスタ側
の動きもロツクできるようにしておけば、更に安全性及
び操縦注が向上する。本発明は、以上述べた如く、多自
由度系マスタスレイブ型マニプレータにおいて、スレイ
ブ機構の各自由度の現在位置をそのスレイブ機構の目標
位置として強制設定する現在位置目標化手段と、所望の
スレイブ機構の自由度について前記現在位置目標化手段
を作動させることによつてスレイブ機構の各自由度ごと
、又は数自由度ごとに不作動状態となすロツク手段を設
けたマスタスレイブ型マニプレータの制御装置であるか
ら、作業者は、ロツクされていない軸方向のみに注意し
てマスタを操縦すれば良く、マニプレータの操縦性が著
しく向上し、疲労感が減少すると共に、作業能率、確実
性が向上する。又バリ取り用マニプレータ等に適用した
場合、グラインダの予期せぬ方向への逃げ、鋳物への食
い込みを避けることができ、グラインダに無理な負荷が
かかることがなく、グラインダの破損等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、一般のマスタスレイブ型マニプレータの斜視
図、第2図は、鋳バリ取り用のマスタスレイブマニプレ
ータの斜視図、第3図は、本発明の一実施例である制御
装置のプロツク図、第4図は同装置の作動を示すフロー
チヤートである。 13・・・インターフエイス回路、14・・・マイクロ
コンピユータ、15・・・インターフエイス回路、16
・・・操作パネル、Kx,Ky・・・Kγ・・・位置検
出器、Rx,Ry・・・Rγ・・・ロツクスイツチ、H
XjHy・・・Hγ・・・位置検出器、Sx,Sy,S
γ・・・サーボアンプ、Mx,My・・・Mγ・・・サ
ーボモータ、Wx,Wy・・・Wγ・・・負荷機構、T
G・・・タコジェネレータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 マスタ機構の各自由度の現在位置からそれに対応す
    るスレイブ機構の各自由度の目標位置を算出する目標算
    出手段、スレイブ機構の各自由度の現在位置と前記目標
    位置の偏差を算出する手段およびその偏差をなくすべく
    スレイブ機構の各自由度を作動させる手段を具備し、主
    動側のマスタ機構の働きに追従して従動側のスレイブ機
    構を作動させるようにした各自由度系マスタスレイブ型
    マニプレータにおいて、スレイブ機構の各自由度の現在
    位置をそのスレイブ機構の目標位置として設定する現在
    位置目標化手段と、その現在位置目標化手段を前記目標
    算出手段に代えて作動させることによつてスレイブ機構
    の各自由度ごと又は数自由度ごとに不作動状態となすロ
    ック手段を設けたことを特徴とするマスタスレイブ型マ
    ニプレータの制御装置。
JP55186346A 1980-12-30 1980-12-30 マスタスレイブ型マニプレ−タの制御装置 Expired JPS5946754B2 (ja)

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JPS57114382A JPS57114382A (en) 1982-07-16
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6284985A (ja) * 1985-10-08 1987-04-18 三菱電機株式会社 マスタア−ム
US4831531A (en) * 1987-02-20 1989-05-16 Sargent Industries, Inc. System for the performance of activity in space
JP6965785B2 (ja) * 2018-02-15 2021-11-10 オムロン株式会社 制御システム、スレーブ装置制御部、制御方法およびプログラム
JP6962229B2 (ja) * 2018-02-15 2021-11-05 オムロン株式会社 中央制御装置、制御方法およびプログラム

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