JPS5949152B2 - マスタ・スレ−ブ形サ−ボ・マニピユレ−タ - Google Patents
マスタ・スレ−ブ形サ−ボ・マニピユレ−タInfo
- Publication number
- JPS5949152B2 JPS5949152B2 JP988879A JP988879A JPS5949152B2 JP S5949152 B2 JPS5949152 B2 JP S5949152B2 JP 988879 A JP988879 A JP 988879A JP 988879 A JP988879 A JP 988879A JP S5949152 B2 JPS5949152 B2 JP S5949152B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- master
- hand
- force
- output
- error signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はマスタ・ハンドの操縦によりスレーブ・ハン
ドを動作させて物体の把握を行なわせるマスタ・スレー
ブ形サーボ・マニピュレータに関する。
ドを動作させて物体の把握を行なわせるマスタ・スレー
ブ形サーボ・マニピュレータに関する。
マスタ・ハンド・アームとスレーブ・ハンド・アームが
リンクやワイヤ等によつて機械的に連結、されている、
従来のいわゆる機械式マニピュレータでは、その物体把
持という最も重要な動作責務を果す場合、マスタ・ハン
ドを操縦するオペレータは、スレーブ・ハンドが物体を
把握した時にその把握力が連結機構を介して帰還され、
そのため把握動作をより確実に実行できる。
リンクやワイヤ等によつて機械的に連結、されている、
従来のいわゆる機械式マニピュレータでは、その物体把
持という最も重要な動作責務を果す場合、マスタ・ハン
ドを操縦するオペレータは、スレーブ・ハンドが物体を
把握した時にその把握力が連結機構を介して帰還され、
そのため把握動作をより確実に実行できる。
しかしながら、前述の形式のサーボ・マニピュレータで
は、剛性の大きい物体、例えば、鉄塊やガラス製品など
をつかんだ時、位置サーボ系のサーボ剛性力に対応した
急激な力がマスタ・ハンドを通じてオペレータに作用し
、オペレータは反射的な力としてこれを感じるため把握
動作が不安定になるばかりでなく全く不可能となること
もある。
は、剛性の大きい物体、例えば、鉄塊やガラス製品など
をつかんだ時、位置サーボ系のサーボ剛性力に対応した
急激な力がマスタ・ハンドを通じてオペレータに作用し
、オペレータは反射的な力としてこれを感じるため把握
動作が不安定になるばかりでなく全く不可能となること
もある。
この発明の目的は、物体把握の場合に生じる力帰還によ
る異和感が小さく、安定確実に把握作業を行えるマスタ
・スレーブ形サーボ・マニピュレータを提供することに
ある。以下、この発明の一実施例を図面に関して説明す
る。
る異和感が小さく、安定確実に把握作業を行えるマスタ
・スレーブ形サーボ・マニピュレータを提供することに
ある。以下、この発明の一実施例を図面に関して説明す
る。
第１図は、この発明の構成をブロック線図で示す。まず
、スレーブ・ハンド１がまだ物体を把握していない状態
での動作を述べる。
、スレーブ・ハンド１がまだ物体を把握していない状態
での動作を述べる。
オペレータがマスタ・ハンド２を操縦することにより、
その開度θｍが変化し、このθｍは位置検出器３で電気
信号に変換される。同様にスレーブ・ハンド１の開度θ
ｓも位置検出器４で電気信号に変換される。これら２つ
の電気信号は比較器５の入力となり、比較器５の出力△
Ｅはθｍとθｓの差に比例し、増幅器６と位置誤差信号
変換器Ｔの入力となる。その結果、増幅器６、駆動装置
８によりスレーブ・ハンド１の開度θｓはθｍの変化に
追従するようになる。一方、比較器５の出力△Ｅは位置
誤差信号変換器７で所望の出力信号に変換され、その出
力Ｅｐはマスタ・ハンド２の把持力つまりオペレータの
・ 操縦力を検出する力検出器９の出力Ｅｔと比較器１
０で比較され、その結果、増幅器１１と駆動装置１２を
通じてＥｐとＥｔが釣り合うように動作する。
その開度θｍが変化し、このθｍは位置検出器３で電気
信号に変換される。同様にスレーブ・ハンド１の開度θ
ｓも位置検出器４で電気信号に変換される。これら２つ
の電気信号は比較器５の入力となり、比較器５の出力△
Ｅはθｍとθｓの差に比例し、増幅器６と位置誤差信号
変換器Ｔの入力となる。その結果、増幅器６、駆動装置
８によりスレーブ・ハンド１の開度θｓはθｍの変化に
追従するようになる。一方、比較器５の出力△Ｅは位置
誤差信号変換器７で所望の出力信号に変換され、その出
力Ｅｐはマスタ・ハンド２の把持力つまりオペレータの
・ 操縦力を検出する力検出器９の出力Ｅｔと比較器１
０で比較され、その結果、増幅器１１と駆動装置１２を
通じてＥｐとＥｔが釣り合うように動作する。
例えば、Ｅｔｌ）５Ｅｐより大きければ、駆動装置１２
はその差Ｅｔ−Ｅｐを小さくしようとしてその時オペレ
ータが加えている力の向きにマスタ・ハンド２を開ある
いは閉にするよう動作する。駆動装置１２を出力側つま
りオペレータ側から動かすには普通非常に大きな力を必
要とし操縦が非常に難しくなるが、力検出器９を用いて
上述のように動作するループを構成しているので、この
問題はほとんど解決される。次に、スレーブ・ハンド１
が高剛性物体を把握した場合について述べる。
はその差Ｅｔ−Ｅｐを小さくしようとしてその時オペレ
ータが加えている力の向きにマスタ・ハンド２を開ある
いは閉にするよう動作する。駆動装置１２を出力側つま
りオペレータ側から動かすには普通非常に大きな力を必
要とし操縦が非常に難しくなるが、力検出器９を用いて
上述のように動作するループを構成しているので、この
問題はほとんど解決される。次に、スレーブ・ハンド１
が高剛性物体を把握した場合について述べる。
オペレータの操縦によりθｍが小さくなつてもθｓはほ
とんど変化し得ないので、ΔＥ，Ｅｐともその絶対値は
大きくなり駆動装置１２はオペレータの操縦力とは反対
の向きにトルクを発生させ、オペレータは、このトルク
に負けまいと更に力を強める。この結果、ＥｔとＥｐと
は一致して系は平衡する。スレーブ・ハンド１がΔＥ＋
Ｏの状態で物体表面に触れているだけでは、オペレータ
は何ら力の帰還を受けないが、更に握りこむとその大き
さに対応したΔＥ，Ｅｐが生じてＥｔ＝Ｅｐだけの操縦
力を必要とする。位置誤差信号変換器７が線形の比例特
性をもつていれば握りこむ量とそれに必要な操縦力は第
２図のように比例する。また、非線形な特性、例えば、
三乗関数や指数関数の特性であれば、第３図のように握
りこむ量の増加に伴つてそれに必要な操縦力は急激に大
きくなる。位置誤差信号変換器７に非線形の入出力特性
をもたせる意味は以下のとおりである。
とんど変化し得ないので、ΔＥ，Ｅｐともその絶対値は
大きくなり駆動装置１２はオペレータの操縦力とは反対
の向きにトルクを発生させ、オペレータは、このトルク
に負けまいと更に力を強める。この結果、ＥｔとＥｐと
は一致して系は平衡する。スレーブ・ハンド１がΔＥ＋
Ｏの状態で物体表面に触れているだけでは、オペレータ
は何ら力の帰還を受けないが、更に握りこむとその大き
さに対応したΔＥ，Ｅｐが生じてＥｔ＝Ｅｐだけの操縦
力を必要とする。位置誤差信号変換器７が線形の比例特
性をもつていれば握りこむ量とそれに必要な操縦力は第
２図のように比例する。また、非線形な特性、例えば、
三乗関数や指数関数の特性であれば、第３図のように握
りこむ量の増加に伴つてそれに必要な操縦力は急激に大
きくなる。位置誤差信号変換器７に非線形の入出力特性
をもたせる意味は以下のとおりである。
すなわち、人間が直接固い物体を握る時、まず触覚によ
り物体に触れたことを知る。次に目的とする動作に必要
な力で物体を握るが、その時の力の大きさと皮膚のへこ
みぐあいや関節のたわみ量（これをまとめて握り込み量
と表現する）との間には力の増加に従つて握り込み量の
増加する割合が小さくなるという関係がある。これと同
じ、あるいはよく似た非線形特性を位置誤差信号変換器
７に持たせることにより、マスタ・ハンド２の操縦によ
る物体の把握が上述の人間の直接把握と同じ、あるいは
よく似た動作となるので、オペレータは非常に円滑に把
握動作をすることができる。この発明によれば次の効果
が得られた。
り物体に触れたことを知る。次に目的とする動作に必要
な力で物体を握るが、その時の力の大きさと皮膚のへこ
みぐあいや関節のたわみ量（これをまとめて握り込み量
と表現する）との間には力の増加に従つて握り込み量の
増加する割合が小さくなるという関係がある。これと同
じ、あるいはよく似た非線形特性を位置誤差信号変換器
７に持たせることにより、マスタ・ハンド２の操縦によ
る物体の把握が上述の人間の直接把握と同じ、あるいは
よく似た動作となるので、オペレータは非常に円滑に把
握動作をすることができる。この発明によれば次の効果
が得られた。
（１）マスタ・ハンドの駆動装置に例えば高減速比の減
速機を用いた場合、スレーブ・ハンドが無負荷のときで
も、従来は操縦が重かつたが、この発明では力検出器の
回路の存在により操縦が非常に軽くなり、かくしてマス
タ・ハンド側の駆動回路を大幅に小形軽量にできた。
速機を用いた場合、スレーブ・ハンドが無負荷のときで
も、従来は操縦が重かつたが、この発明では力検出器の
回路の存在により操縦が非常に軽くなり、かくしてマス
タ・ハンド側の駆動回路を大幅に小形軽量にできた。
（２）高剛性物体把握という操縦形サーボ・マニピユレ
ータにとつて最も重要な作業動作を位置誤差信号変換器
により安定確実にできる。
ータにとつて最も重要な作業動作を位置誤差信号変換器
により安定確実にできる。
特に、この位置誤差信号変換器に非線形な変換特性をも
たせることにより人間が直接物体を把握する時の感覚と
非常によく似た感覚でマスタ・ハンドを扱えるのでオペ
レータは非常に操縦しやすくなる。
たせることにより人間が直接物体を把握する時の感覚と
非常によく似た感覚でマスタ・ハンドを扱えるのでオペ
レータは非常に操縦しやすくなる。
第１図はこの発明の一実施例のプロツク図、第２図、第
３図は、それぞれ位置誤差信号変換器の相異なる入出力
特性に基づく握り込み量とマスタ・ハンドの操縦量との
関係を示すグラフである。 １・・・・・・スレーブ●ハンド、２・・・・・・マス
タ●ハンド、３，４・・・・・・位置検出器、５−・・
・比較器、６・゜゛・・・増幅器、７・・・・・・位置
誤差信号変換器、８・・・・・・駆動装置、９・・・・
・・力変換器、１０・・・・・・比較器、１１・・・・
・・増幅器、１２・・・・・・駆動装置。
３図は、それぞれ位置誤差信号変換器の相異なる入出力
特性に基づく握り込み量とマスタ・ハンドの操縦量との
関係を示すグラフである。 １・・・・・・スレーブ●ハンド、２・・・・・・マス
タ●ハンド、３，４・・・・・・位置検出器、５−・・
・比較器、６・゜゛・・・増幅器、７・・・・・・位置
誤差信号変換器、８・・・・・・駆動装置、９・・・・
・・力変換器、１０・・・・・・比較器、１１・・・・
・・増幅器、１２・・・・・・駆動装置。
Claims (1)
- １ マスタ・ハンドと、このマスタハンドの操縦により
物体把握動作を行なうスレーブ・ハンドとの位置誤差信
号が入力され、出力にはマスタ・ハンドの握りこむ量の
増加に伴つた信号が送出される非線形の入出力特性をも
つ位置誤差信号変換器と、オペレータによる前記マスタ
・ハンドへの操縦力を検出する力検出器と、この力検出
器の出力を前記位置誤差信号変換器の出力と比較する比
較器と、この比較器の出力に従つて前記マスタ・ハンド
を駆動するための駆動装置と、前記位置誤差信号に従つ
て前記スレーブ・ハンドを駆動するための駆動装置とを
有することを特徴とするマスタ・スレーブ形サーボ・マ
ニピュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP988879A JPS5949152B2 (ja) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | マスタ・スレ−ブ形サ−ボ・マニピユレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP988879A JPS5949152B2 (ja) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | マスタ・スレ−ブ形サ−ボ・マニピユレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55101387A JPS55101387A (en) | 1980-08-02 |
| JPS5949152B2 true JPS5949152B2 (ja) | 1984-11-30 |
Family
ID=11732672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP988879A Expired JPS5949152B2 (ja) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | マスタ・スレ−ブ形サ−ボ・マニピユレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5949152B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63162174A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-05 | 工業技術院長 | マスタスレ−ブハンドシステムの多感覚バイラテラル制御装置 |
-
1979
- 1979-01-31 JP JP988879A patent/JPS5949152B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55101387A (en) | 1980-08-02 |
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