JPS60217075A - マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方法 - Google Patents

マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方法

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JPS60217075A
JPS60217075A JP7171284A JP7171284A JPS60217075A JP S60217075 A JPS60217075 A JP S60217075A JP 7171284 A JP7171284 A JP 7171284A JP 7171284 A JP7171284 A JP 7171284A JP S60217075 A JPS60217075 A JP S60217075A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
speed
slave
deviation
arm
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.)
Pending
Application number
JP7171284A
Other languages
English (en)
Inventor
穂坂 重孝
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP7171284A priority Critical patent/JPS60217075A/ja
Publication of JPS60217075A publication Critical patent/JPS60217075A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Feedback Control In General (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカフィードバック制御機能を有するマスタース
レーブマニプレータの制御方式に関するものである。
第1図に従来の対称形と呼ばれるカフィードバック(パ
イラテラルサーボとも言う。)制御方式を示す。同図に
示すように、手首、肘、肩の回転酸はねじシ関節を有す
る多関節のマスターアーム1と、スレーブアーム2は電
気的に結合されている。人間オペレータによって操縦さ
れるマスターアーム1の関節角度θMは位置検吊器3に
よって電気信号に変換され、スレーブアーム2の関節角
度θSは位置検出器4によって電気信号に変換される。
この2つの位置検出器3,4の電気信号は比較器9の差
動入力となる。比較器9の出力ΔE:0M−08は増巾
器8を介して駆動装置6を動かし、θs’fcθMに一
致させるように作用する。また、比較器9の出力ΔEは
符号変換器10で−ΔEに信号変換され、増巾器7を介
し駆動装置5を動かし、θMをθSに一致略せるように
作用する。したがってマスターアーム1を手に持って操
縦する人間オペレータに、θy’eθSに一致させる向
きのトルク分だけの反力を与えることになる。このよう
に、位置のサーボ系をマスターとスレーブに対称に設け
ることによって、容易にスレーブアーム2が作用してい
る力或は保持しているトルクを人間オペレータは力感覚
として感じながらスレーブアーム2を確実に操縦するこ
とができる。
ところでかかる従来技術では次のような不都合があった
。即ち、マスターアームを操縦する速度が比較的速いと
きにスレーブアームの応答性全土けるようにするため、
増巾器8のゲインGs ’fc比較的大きく選ぶと、比
較的遅い操縦の速度のときにマスターアームヲ介してフ
ィードバックされる力感覚の分解能が急くなり操作性が
損なわれてしまう。逆に操縦速廓の遅いときにフィード
バックされる力感覚の分解能を良くするようKするため
、増巾器8のゲインGs k比較的小さく選ぶと、こん
どは操縦速度の速いときにおけるスレーブアームの応答
性が悪くな夕操作性が損なわれる。結局、ゲインGs金
大きく設定していると、応答性は良くなる反面分解能が
悪くなシ、ゲインGsを小ぐく設定していると分解能は
良くなる反面応答性が犠牲になるのである。
本発明は、上記従来技術に鑑み、操従速度が速いときに
は応答性が良く、操縦速度が遅いときにはマスターアー
ムへフィードバックサレル力の分解能が良いマスタース
レーブマニプレータの制御方式を提供することを目的と
する。かかる目的を達成する本発明は、操縦速度の比較
的速いときにはスレーブアームの応答性を確保するため
にスレーブ側に入力される信号ΔEのゲインを比較的大
きく保ち、操縦速度の比較的遅いときにはマスターアー
ムのカフィードバックの分解能を確保するためにスレー
ブ側に入力される信号ΔEのゲインを比較的小さくする
ようにしたことを要旨とする。これKより高速操作時の
スレーブアームの応答性は確保しつつスレーブアームの
遅れによる不必要な力感覚を排除でき、更に低速操作時
には力感覚の分解能を細かくできる。
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第2図は本発明の実施例を示す。同図において、■はマ
スターアーム、2はスレーブアーム、3.4は位置検出
器、5,6は駆動装置、7゜8は増巾器、9は比較器、
10は符号変換器であり、これらは従来技術と同様であ
る。更に、101はマスターアーム1の速度を検出し、
速度信号vMを出力する速度検出器である。102はス
レーブアーム2の速度を検出し、速度信号v8ヲ出力す
る速度検出器である。103は速度信号VMを入力し、
ゲイン修正信号kMヲ出力する信号変換器でるりその特
性を第3図に示すb104は速度信号vMと速度信号v
B f:入力し、速度偏差Δv=(VM−v8)に比例
したゲイン修正信号ksft出力する信号変換器であり
その特性を第4図に示す。105はゲイン修正信号kM
とゲイン修正信号ksヲ加算しゲイン修正信号kを出力
する加算器である。106は、比較器9の出力である偏
差信号ΔEに加算器の出力であるゲイン修正信号に’に
掛は合せる乗算器で信号klEを出力する。
次に本実施例の動作を説明する。
〈動作1〉 if、人聞オペレータがマスターアーム】全比較的速い
操縦速度vM□で操作し、スレーブアーム2もはハvM
□に等しい速度VB□で動作している場合について述べ
る。
この場合、信号変換器103の出力信号kMはkM(v
M□)=1、信号変換器104の出力信号はに8(vM
□、vsl)二〇、加算器105の出力信号はに=ks
+kM=1 となる。従って、偏差指令ΔElはそのま
ま増巾器8に入力される。その結果、マスターアーム1
には、偏差指令Δに、に比例した力がフィードバックさ
れる。
このため動作1において、操縦速度’VM□で操作する
時の応答性を確保するように増巾器8のゲインを選んで
おけば、本発明によらない場合でも、本発明の場合でも
、同様な効果となる。従って、良い応答性を確保できる
〈動作2〉 次に、人IMJオRレータがマスターアーム1を比較的
速い操縦速度VM□で操作し、スレーブアーム2は速度
V よりやや遅い速度v8□で動作l している場合について述べる。
この場合、信号変換器103の出力信号はkM(vMl
)=1、信号変換器104の出力k 8(vMl 1v
8□)=1、加算器105の出力信号はk = kM十
に8=2 となる。従って偏差指令ΔE2はに倍(2倍
)となシ、増巾器8に入力され、駆動装置6の発生トル
クは大きくなる。その結果、偏差ΔE、は徐々に小はく
なシ偏差ΔElに近づき、その大きさに比例して、マス
ターアーム1には徐々に小さくなる力がフィードバック
きれる。
このため動作2において、本発明によらなければ、スレ
ーブ側の駆動装置6の発生トルクは動作1と同じ値にと
どまり、位置偏差ΔEは、ΔE3より大きくなり、より
大きな力がマスターアーム1ヘフイードバツクされる。
これに対して本発明によれば、スレーブ側の駆動装置6
0発生トルクは大きくなり、位置偏差ΔE2は徐々に小
さくなり、直ちに動作1と同様な力がマスターアーム1
へフィードバックされる。従って、本発明によれば、人
聞オペレータはスレーブアーム2の遅れによる大きな力
感覚を感することなく良い操作性が得られる。
〈動作3〉 次に、人聞オペレータがマスターアーム1を比較的遅い
操縦速度V M3で操作し、スレーブアーム2もはIt
f、7M3に等しい速度vs3で動作している場合につ
いて述べる。
この場合、信号変換器103の出力信号はkM(7M3
)=0.2 信号変換器】04の出力信号はに8(7M
3.vS3)二〇、加算器105の出力信号1’l:に
=に8+kM=0.2となる。従って、偏差指令ΔE3
はに倍(0,2倍)となり増巾器8に入力される。その
結果、偏差指令ΔE3は比較的広い範囲で変化し、マス
ターアーム1には広い範囲の力がフィードバックされる
このため動作3において、本発り」によらなけれf(1
’、スレーブ側の駆動装置60発生トルクは比較的に大
きく、位置偏差ΔEはΔE3より小さくなり、よシ小芒
い力までしかマスターアーム1ヘフイードバツクされな
い。これに対1して本発明によれば、スレーブ側の駆動
装置60発生トルクは比較的小感く、位置偏差ΔE3は
広い範囲で変化し、より広い範囲の力がマスターアーム
1へフィードバックできる。従って、本発明によれば、
比較的遅い操縦速度で物体に作用する場合が多い作業に
おいて、より力の分解能の細かい力感覚を得ながら人間
オペレータは操作できるようになり操作性が向上する。
〈動作4〉 次に、人間オペレータがマスターアーム1を比較的遅い
操縦速度V M3で操作し、スレーブアーム2は速度V
 M3よシやや遅い速度VB4で動作している場合につ
いて述べる。
この場合、信号変換器103の出力信号はkM(7M3
)=0.2 信号変換器104の出力信号はk s (
V M a + ’V s 4) ” 1、加算器10
5の出力信号はk = ks十kM= 1.2となる。
従って、偏差指令ΔE4Fik倍(1,2倍)となシ増
巾器8に入力される。その結果、偏差ΔE4は徐々に小
さくなり、偏差ΔE3に近づき、その大きさに比例して
、マスターアーム1には徐々に小さくなる力がフィード
バックされる。
このため動作4において、本発明によらなければ、スレ
ーブ側の駆動装置6の発生するトルりは比較的小ざく、
位置偏差ΔEはΔE4より大きくなり、より大きな力が
マスターアーム1へフィードバックされる。これに対し
て本発明によれば、スレーブ側の駆動装置6の発生する
トルクは比較的大きく、位置偏差Δ′E4は徐々に小さ
くなり、直ちに動作3と同様な力、すなわち比較的小さ
な力がマスターアーム1ヘフイートバツクされる。従っ
て、本発明によれば、人間オペレータはスレーブアーム
2の遅れによる力感覚を感することなく、良い操作性が
得られる。
以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、操縦速度が早いときにはスレーブアームの応答性
を良くすることができるとともに、操縦速度が遅いとき
には力感覚の分解能を細かくすることができる。
最後に本発明を応用できる與品を列挙しておく。
〔陸関係〕
放射線発生物質、爆発物、有害物質など、危険物を取扱
う作業用マニプレータ 放射線、有害ガスなど条件の悪い雰囲気で作業するマニ
プレータ 〔海関係〕 水中、海中などで建設、保全作業する作業用マニプレー
タ 〔宇宙、空関係〕 宇宙空間、宇宙で作業する作業用マニプレータ 〔共通〕 災害時の救助作業マニプレータ 高電圧下の作業マニプレータ
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術を示すブロック図、第2図は本発明の
実施例を示すブロック図、第3図及び第4図は信号変換
器の特性を示す特性図である。 図面中 1はマスターアーム、 2はスレーブアーム、 3.4は位置検出器、 5.6は駆動装置、 7.8は増巾器、 9け比較器、 10は符号変換器、 101.102は速度検出器、 103.104は信号変換器、 105は加算器、 106Fi乗算器である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復代理人 弁理士 元 石 士 部(他1名) 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. マスターアームの関節角度θMとスレーファームの関節
    角度θSとの偏差であるθM−θSに対応した偏差信号
    ΔEにより、関節角度θBを関節角度θMに一致させる
    ようにスレーブアームを駆動せしめるスレーブ側の駆動
    袋N全作動させるとともに、マスターアームに反力を与
    えるようにマスターアームを駆動せしめるマスター側の
    駆動装置を作動させるマスタースレーブマニプレータの
    制御方式において、マスターアームの速度VM及びスレ
    ーブアームの速iVSを検出し、前記速度vMを信号変
    換することによ多速度vMが速いときには値が大きく速
    度VMが遅いときには値が小さくなるゲイン修正第1信
    号kMをめるとともに、前記速度VMと速度VBの偏差
    V y V Bを変換することによシ偏差vM−vsが
    大きいときには値が大きく偏差V M V Bが小さい
    ときには値が小さくなるゲイン修正第2信号に、をめ請
    求めたゲイン修正第1信号kMとゲイン修正第2信号k
    S とを加算してゲイン修正信号kを算出し、更にスレ
    ーブ側に入力される偏差信号ΔEにゲイン蓚正信号kを
    乗算して修正偏差信号にΔE を算出し、この修正偏差
    信号にΔEによりスレーブ側の駆動装置を作動させるこ
    とを特徴とするマスタースレーブマニプレータの制御方
    式。
JP7171284A 1984-04-12 1984-04-12 マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方法 Pending JPS60217075A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62255087A (ja) * 1986-04-30 1987-11-06 株式会社明電舎 マスタ・スレ−ブマニピユレ−タの制御方法
JPS6316981A (ja) * 1986-07-04 1988-01-23 株式会社日立製作所 マニピユレ−タの制御方式

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