JPS60207782A - バイラテラル・マスタスレイブ・マニピユレ−タの制御装置 - Google Patents
バイラテラル・マスタスレイブ・マニピユレ−タの制御装置Info
- Publication number
- JPS60207782A JPS60207782A JP6398384A JP6398384A JPS60207782A JP S60207782 A JPS60207782 A JP S60207782A JP 6398384 A JP6398384 A JP 6398384A JP 6398384 A JP6398384 A JP 6398384A JP S60207782 A JPS60207782 A JP S60207782A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、パイラテラル・マスタスレイブ・マニピュレ
ータの制御装置に関するものである。
ータの制御装置に関するものである。
一般に、パイラテラルΦマスタスレイブ・マニピュレー
タでは、制御の簡単化を図るためにマスタアームとスレ
イブ・マニピュレータの構造を同一にしているが、この
場合にはマスタアームの操作性が悪いとか、汎用性に欠
ける等の問題があり、従ってマスタアーム及びスレイブ
・マニピュレータをそれぞれ目的に適合した異構造のも
のにするのが操作性等の観点から有効である。
タでは、制御の簡単化を図るためにマスタアームとスレ
イブ・マニピュレータの構造を同一にしているが、この
場合にはマスタアームの操作性が悪いとか、汎用性に欠
ける等の問題があり、従ってマスタアーム及びスレイブ
・マニピュレータをそれぞれ目的に適合した異構造のも
のにするのが操作性等の観点から有効である。
このような異構造のマスタスレイプφマニピュレータを
含むパイラテラルφマスタスレ仁かマニピュレータ・シ
ステムを構成する際、マスタアーム及びスレイブ会マニ
ピュレータの位置、速度、力などの情報を相互の関節座
標系間において座標変換することが必要になってくるが
、両者の関節座標系を直接変換するようにした場合には
、マスタアームとスレイブ・マニピュレータとしてどの
ような構造のものを用いるかによって、別異の座標変換
装置を必要とし、例えばそれぞれ複数種類の異構造のマ
スタアームとスレイブ・マニピュレータとを使用目的に
応じて適宜組合わせて使用する場合には、マスクアーム
とスレイブ拳マニピュレータとの組合わせごとに別異の
座標変換装置を用いる必要が生じ、汎用性の点で問題が
ある。
含むパイラテラルφマスタスレ仁かマニピュレータ・シ
ステムを構成する際、マスタアーム及びスレイブ会マニ
ピュレータの位置、速度、力などの情報を相互の関節座
標系間において座標変換することが必要になってくるが
、両者の関節座標系を直接変換するようにした場合には
、マスタアームとスレイブ・マニピュレータとしてどの
ような構造のものを用いるかによって、別異の座標変換
装置を必要とし、例えばそれぞれ複数種類の異構造のマ
スタアームとスレイブ・マニピュレータとを使用目的に
応じて適宜組合わせて使用する場合には、マスクアーム
とスレイブ拳マニピュレータとの組合わせごとに別異の
座標変換装置を用いる必要が生じ、汎用性の点で問題が
ある。
本発明は、このような問題を解決し、任意の関節構造を
もつマスタアームとスレイブ・マニピュレータとの組合
わせを容易にすることを目的とするものである。
もつマスタアームとスレイブ・マニピュレータとの組合
わせを容易にすることを目的とするものである。
かかる目的を達成するため、本発明のマニピュレータ制
御装置は、任意の関節構造を有するマスタアームとスレ
イブ・マニピュレータを備え、上記マスタアームとスレ
イブ・マニピュレータのそれぞれに、マスタアームで検
出した位置情報及びスレイブ・マニピュレータで検出し
た力情報を基準となる作業空間座標系の情報に変換して
出力する座標変換器、並びに上記作業空間座標系からの
力情報及び位置情報をマスタアーム及びスレイブ会マニ
ピュレータの関節座標系に変換して入力する座標変換器
を付随させ、マスタアームに、上記座標変換器を介して
入力された力情報とマスク側で検出された力情報との差
をもってマスク側のアクチュエータに駆動力を発生させ
る手段を設けると共に、スレイブＯマこピュレータに、
上記座標変換器を介して入力された位置情報とスレイブ
側で検出された位置情報との差をもってスレイブ側のア
クチュエータを駆動する手段を設け、マスタアームとス
レイブ・マニピュレータを上記座標変換器を介して接続
することによって構成される。
御装置は、任意の関節構造を有するマスタアームとスレ
イブ・マニピュレータを備え、上記マスタアームとスレ
イブ・マニピュレータのそれぞれに、マスタアームで検
出した位置情報及びスレイブ・マニピュレータで検出し
た力情報を基準となる作業空間座標系の情報に変換して
出力する座標変換器、並びに上記作業空間座標系からの
力情報及び位置情報をマスタアーム及びスレイブ会マニ
ピュレータの関節座標系に変換して入力する座標変換器
を付随させ、マスタアームに、上記座標変換器を介して
入力された力情報とマスク側で検出された力情報との差
をもってマスク側のアクチュエータに駆動力を発生させ
る手段を設けると共に、スレイブＯマこピュレータに、
上記座標変換器を介して入力された位置情報とスレイブ
側で検出された位置情報との差をもってスレイブ側のア
クチュエータを駆動する手段を設け、マスタアームとス
レイブ・マニピュレータを上記座標変換器を介して接続
することによって構成される。
而して、本発明のマニビーユレータ制御装置によれば、
任意の関節構造をもつマスタアームとスレイブ・マニピ
ュレータとを、基準となる作業空間座標系を介在させる
ことにより自由に組合わせて使用することができ、その
ためマスタスレイプ拳マニピュレータΦシステムの汎用
性を一層高めることができ、また作業空間座標系におい
て各情報をデータパンクに蓄積することにより、それを
各種関節座標系のマスタアーム及びスレイブ・マニピュ
レータを用いる場合の共通データと１〜で、教示・再生
等に利用することができる。
任意の関節構造をもつマスタアームとスレイブ・マニピ
ュレータとを、基準となる作業空間座標系を介在させる
ことにより自由に組合わせて使用することができ、その
ためマスタスレイプ拳マニピュレータΦシステムの汎用
性を一層高めることができ、また作業空間座標系におい
て各情報をデータパンクに蓄積することにより、それを
各種関節座標系のマスタアーム及びスレイブ・マニピュ
レータを用いる場合の共通データと１〜で、教示・再生
等に利用することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳述する
。
。
第１図は、本発明に係るマニピュレータ制御装置の構成
を示すもので、マスタアーム１及びスレイブ・マニピュ
レータ２としては、各種構造のもの、例えば関節形、極
座標形、またはリンク式直交座標形、その他のものを自
由に選択して用いることができる。
を示すもので、マスタアーム１及びスレイブ・マニピュ
レータ２としては、各種構造のもの、例えば関節形、極
座標形、またはリンク式直交座標形、その他のものを自
由に選択して用いることができる。
第１図に示したマスタアーム１及びスレイブ・マニピュ
レータ２は、それらにおける各関節の構成を模式的に示
し、１１．２１は関節における各軸に駆動力を発生する
モータ等のアクチュエータ、１２．２２はポテンショメ
ータ等の位置検出器、１３．２３は反力を検出するため
のトルクセンサその他の力センサ、１４．２４はタコジ
ェネレータ等の速度検出器である。マスタアームとス１
／イブ・マニピュレータは、それらの自由度をｎとする
と、それぞれｎ個の関節をもち、従ってアクチュエータ
及び名種センサもそれぞれ１１個ずつ設置される。
レータ２は、それらにおける各関節の構成を模式的に示
し、１１．２１は関節における各軸に駆動力を発生する
モータ等のアクチュエータ、１２．２２はポテンショメ
ータ等の位置検出器、１３．２３は反力を検出するため
のトルクセンサその他の力センサ、１４．２４はタコジ
ェネレータ等の速度検出器である。マスタアームとス１
／イブ・マニピュレータは、それらの自由度をｎとする
と、それぞれｎ個の関節をもち、従ってアクチュエータ
及び名種センサもそれぞれ１１個ずつ設置される。
このようなマスタアームｌとスレイブ中マニピュレータ
２とは、関節構造を異にする異構造のものが用いられる
ため、それらの関節座標系の間で座標変換を行う必要が
あるが、この座標変換のための制御系としては、それぞ
れマスタアーム１及びスレイブ・マニピュレータ２に、
付随した位置座標変換器１５，２５、力座標変換器ｌθ
、２６、速度座標変換器１７，２？が用いられる。
２とは、関節構造を異にする異構造のものが用いられる
ため、それらの関節座標系の間で座標変換を行う必要が
あるが、この座標変換のための制御系としては、それぞ
れマスタアーム１及びスレイブ・マニピュレータ２に、
付随した位置座標変換器１５，２５、力座標変換器ｌθ
、２６、速度座標変換器１７，２？が用いられる。
これらの座標変換器は、それぞれマスタアーム１あるい
はスレイブ・マニピュレータ２と結合してユニットを構
成し、マスタアーム１及びスレイブ串マニピュレータ２
の関節座標系を、基準となる作業空間座標系との間で相
互に座標変換するものであり、従ってマスクアーム側と
スレイブφマニピュレータ側の座標変換器相互間におい
ては、各情報が作業空間座標系における情報として伝達
されることになり、マスタアームｌ及びスレイブ・マニ
ピュレータ２と座標変換器とをそれぞれ結合したユニ・
ントをモジュール化し、プラグインで接続することが可
能になる。作業空間座標系としては、例えば直交座標系
、その他、作業に適した任意の座標系を用いることがで
きる。
はスレイブ・マニピュレータ２と結合してユニットを構
成し、マスタアーム１及びスレイブ串マニピュレータ２
の関節座標系を、基準となる作業空間座標系との間で相
互に座標変換するものであり、従ってマスクアーム側と
スレイブφマニピュレータ側の座標変換器相互間におい
ては、各情報が作業空間座標系における情報として伝達
されることになり、マスタアームｌ及びスレイブ・マニ
ピュレータ２と座標変換器とをそれぞれ結合したユニ・
ントをモジュール化し、プラグインで接続することが可
能になる。作業空間座標系としては、例えば直交座標系
、その他、作業に適した任意の座標系を用いることがで
きる。
上記制御系においては、マスク側の位置検出器１２にお
いて検出される位置の情報Ｐ１を位置座標変換器１５に
おいてマスクアーム１の関節座標系から作業空間座標系
に変換し、さらにスレイブ側の位置座標変換器２５にお
いて作業空間座標系からスレイブ・マニピュレータ２の
関節座標系に変換し、変換された位置情報Ｐ０を指令値
としてスレイブ側の位置検出器２２により検出された位
置情報Ｐｓと比較し、その差をもって位置制御器３１を
介してスレイブ側のアクチュエータ２１を駆動する。
いて検出される位置の情報Ｐ１を位置座標変換器１５に
おいてマスクアーム１の関節座標系から作業空間座標系
に変換し、さらにスレイブ側の位置座標変換器２５にお
いて作業空間座標系からスレイブ・マニピュレータ２の
関節座標系に変換し、変換された位置情報Ｐ０を指令値
としてスレイブ側の位置検出器２２により検出された位
置情報Ｐｓと比較し、その差をもって位置制御器３１を
介してスレイブ側のアクチュエータ２１を駆動する。
従って、スレイブ串マニピュレータ２の手先はマスクア
ームｌの手先に追従してそれと同じ動きをすることにな
る。
ームｌの手先に追従してそれと同じ動きをすることにな
る。
一方、スレイブ側におげろ力センサ２３で検出した力情
報Ｆｓをマスタ側にフィードバックするため、その力セ
ンサ２３の出力を力座標変換器２６においてスレイブや
マニピュレータ２の関節座標系から作業空間座標系に変
換し、さらにマスタ側の力座標変換器１Ｂにおいて作業
空間座標系からマスタアーム１の関節座標系に変換して
、変換された力情報Ｆ３をマスク側における力センサ１
３によって検出された力情報Ｆｌ１１と比較し、その差
をもって力制御器３２を介してマスク側のアクチュエー
タ１１に駆動力を発生させる。従って、スレイブ・マニ
ピュレータ２の先端に対象物との干渉等による反力が生
じたときには、マスクアームにそれが伝達される。
報Ｆｓをマスタ側にフィードバックするため、その力セ
ンサ２３の出力を力座標変換器２６においてスレイブや
マニピュレータ２の関節座標系から作業空間座標系に変
換し、さらにマスタ側の力座標変換器１Ｂにおいて作業
空間座標系からマスタアーム１の関節座標系に変換して
、変換された力情報Ｆ３をマスク側における力センサ１
３によって検出された力情報Ｆｌ１１と比較し、その差
をもって力制御器３２を介してマスク側のアクチュエー
タ１１に駆動力を発生させる。従って、スレイブ・マニ
ピュレータ２の先端に対象物との干渉等による反力が生
じたときには、マスクアームにそれが伝達される。
上記制御系は、基本的には上述したスレイブ・マニピュ
レータ２の位置制御及びマスタアーム１の力制御を行う
ものであるが、その応答を改善するため、次のような速
度の制御を行うようにしている。
レータ２の位置制御及びマスタアーム１の力制御を行う
ものであるが、その応答を改善するため、次のような速
度の制御を行うようにしている。
即ち、マスク側における速度検出器１４で検出した速度
情報Ｖ０の座標系を、速度座標変換器１７において一旦
作業空間座標系に変換したのち、速度座標変換器２７に
おいてスレイブ・マニピュレータ２の関節座標系に変換
し、これをスレイブ側における速度検出器２４によって
検出された速度情報■８と比較し、その糸をもって位置
制御器３１を介してアクチュエータ２１を駆動する。
情報Ｖ０の座標系を、速度座標変換器１７において一旦
作業空間座標系に変換したのち、速度座標変換器２７に
おいてスレイブ・マニピュレータ２の関節座標系に変換
し、これをスレイブ側における速度検出器２４によって
検出された速度情報■８と比較し、その糸をもって位置
制御器３１を介してアクチュエータ２１を駆動する。
なお、マスクアーム１においては、゛力制御を行うため
、マスク側の速度検出器１４の速度情報を力制御器３２
を介してアクチュエータ１１にフィードバックする。
、マスク側の速度検出器１４の速度情報を力制御器３２
を介してアクチュエータ１１にフィードバックする。
上述したマスク側の座標変換器１５〜１７及びスレイブ
側の座標変換器２５〜２７は、それぞれマスク側及びス
レイブ側の関節座標系と作業空間座標系との間の変換を
行うため、マスク側及びスレイブ側の座標変換器の間は
、相互に基準となる作業空間座標系によって情報交換が
行われ、従ってこれらの座標変換器間にデータパンク３
７を接続し、このデータバンク３７に情報を蓄積すると
、それをすべてのマニピュレータに共通のデータとして
教示等再生等に利用することができる。
側の座標変換器２５〜２７は、それぞれマスク側及びス
レイブ側の関節座標系と作業空間座標系との間の変換を
行うため、マスク側及びスレイブ側の座標変換器の間は
、相互に基準となる作業空間座標系によって情報交換が
行われ、従ってこれらの座標変換器間にデータパンク３
７を接続し、このデータバンク３７に情報を蓄積すると
、それをすべてのマニピュレータに共通のデータとして
教示等再生等に利用することができる。
このような構成を有するマニピュレータ制御装置におい
ては、各種関節構造をもつマスタアーム１及びスレイブ
・マニピュレータ２のそれぞれに付設された座標変換器
における座標変換が、それらのマスタアーム１及びスレ
イブ・マニピュレータ２に固有のものになるため、マス
タアーム及びスレイブ・マニピュレータと座標変換器と
をモジュール化することができ、またマスタアームとス
レイブ・マニピュレータとはそれらを相互に入れ換えて
使用することも可能となり、著しく汎用性を高めること
ができる。
ては、各種関節構造をもつマスタアーム１及びスレイブ
・マニピュレータ２のそれぞれに付設された座標変換器
における座標変換が、それらのマスタアーム１及びスレ
イブ・マニピュレータ２に固有のものになるため、マス
タアーム及びスレイブ・マニピュレータと座標変換器と
をモジュール化することができ、またマスタアームとス
レイブ・マニピュレータとはそれらを相互に入れ換えて
使用することも可能となり、著しく汎用性を高めること
ができる。
第１図は本発明の実施例の模式的構成図である。
１１マスタアーム。
２０スレイブ・マニピュレータ、
１１．２１ ・・アクチュエータ、
１２．２２ ・・位置検出器、
１３．２３ ・・力センサ、
１４．２４ ・・速度検出器、
１５．２５ ・・位置座標変換器、
１Ｂ’、２Ｅｉ ・・力座標変換器。
１７．２？ ・・速度座標変換器。
Claims (1)
- １、任意の関節構造を有するマスタアームとスレイブ・
マニピュレータを備え、上記マスタアームとスレイブ・
マニピュレータのそれぞれに、マスタアームで検出した
位置情報及びスレイブ・マニピュレータで検出した力情
報を基準となる作業空間座標系の情報に変換して出力す
る座標変換器、並びに上記作業空間座標系からの力情報
及び位置情報をマスタアーム及びスレイブ・マニピュレ
ータの関節座標系に変換して入力する座標変換器を付随
させ、マスタアームに、上記座標変換器を介して入力さ
れた力情報とマスク側で検出された力情報との差をもっ
てマスク側のアクチュエータに駆動力を発生させる手段
を設けると共に、スレイブ・マニピュレータに、上記座
標変換器を介 ″して入力された位置情報とスレイブ側
で検出された位置情報との差をもってスレイブ側のアク
チュエータを駆動する手段を設け、マスタアームとスレ
イブ・マニピュレータを上記座標変換器を介して接続し
たことを特徴とするパイラテラル・→スタスレイプ・マ
ニピュレータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6398384A JPS60207782A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | バイラテラル・マスタスレイブ・マニピユレ−タの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6398384A JPS60207782A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | バイラテラル・マスタスレイブ・マニピユレ−タの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60207782A true JPS60207782A (ja) | 1985-10-19 |
| JPH0413104B2 JPH0413104B2 (ja) | 1992-03-06 |
Family
ID=13245025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6398384A Granted JPS60207782A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | バイラテラル・マスタスレイブ・マニピユレ−タの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60207782A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377670A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-07 | 株式会社日立製作所 | マスタ・スレ−ブマニピユレ−タ |
| JPS6394687U (ja) * | 1986-12-11 | 1988-06-18 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50100770A (ja) * | 1974-01-14 | 1975-08-09 | ||
| JPS5243255A (en) * | 1975-10-01 | 1977-04-05 | Hitachi Ltd | Remote steering device |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP6398384A patent/JPS60207782A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50100770A (ja) * | 1974-01-14 | 1975-08-09 | ||
| JPS5243255A (en) * | 1975-10-01 | 1977-04-05 | Hitachi Ltd | Remote steering device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377670A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-07 | 株式会社日立製作所 | マスタ・スレ−ブマニピユレ−タ |
| JPS6394687U (ja) * | 1986-12-11 | 1988-06-18 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0413104B2 (ja) | 1992-03-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |