JPS61146483A - マスタスレイブ方式マニピユレ−タ - Google Patents

マスタスレイブ方式マニピユレ−タ

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JPS61146483A
JPS61146483A JP27050684A JP27050684A JPS61146483A JP S61146483 A JPS61146483 A JP S61146483A JP 27050684 A JP27050684 A JP 27050684A JP 27050684 A JP27050684 A JP 27050684A JP S61146483 A JPS61146483 A JP S61146483A
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JP
Japan
Prior art keywords
control lever
hydraulic cylinder
master
servo valve
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP27050684A
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English (en)
Inventor
周 武田
裕 吉灘
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、作業機と相似形の操縦レバーをマスク、作業
機をスレイプとするマスタスレイブ方式マニピュレータ
に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種のマニピュレータでは作業機の駆動に大き
な力を必賛とする場合、油圧モータや油圧シリンダ等の
油圧アクチ、ミータが用いられる。
また、この油圧アクチエータタの制御には流量制御サー
ボ弁が通常用いられる。
そして、作業機と操縦レバーの位置偏差を求め、その偏
差が零になるよ5に作業機が上記の油圧アクチュエータ
により制御される。
ところで、この種のマニピュレータでは、作業機が把持
している荷の重さ等の外力を操縦レバーを通してオイレ
ータに伝達するように構成したものがある。
第7図はその一例を示す単量節のマニピュレータの概略
構成図であり、作業機1は油圧シリンダ2で駆動される
。油圧シリンダ2は、流量制御サーボ弁3から操縦レバ
ー4と作業機1との位置偏差−一〇、に応じた油量が与
えられることKより、作業機1を駆動する。この時、油
圧シリンダ2の圧力が圧力センサ5によって検出され、
その検出値忙応じて操縦レバー4の関節部に設けたトル
クモータ6が駆動アンプ7を介して駆動される。これに
より、操縦レバー4に対し作業機IK加わる外力に応じ
て駆動力が操縦方向と逆向きで与えられる。この結果、
オイレータは作業機1に加わる外力を操縦レバー4の操
作力の大小圧よりて感知することができる。
なお、流量制御サーボ弁3は、操縦レバー4の関節部に
設けた位置センサ8の出力信号θと作業機lの関節部に
設けた位置センサ9の出力信号θ、とを比較器lOで比
較することによって得た位置偏差信号−一01によって
その開度が調整される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、このよ5な力感知式のマニピュレータにおい
て、流量制御サーボ弁30入力電流■と圧力Pとの関係
は第7図の特性図に破線で示すように中点P・付近で極
めて高い勾配となっている。
このため、運搬作業等のよう#/c物体を単に移動させ
る作業の場合には何等問題はないが、グラインダ作業の
ように作業機lの先端部に取付けたグライン〆を加工物
に適宜の圧力で押し付けながら作業する場合、圧力が急
変し、操作が非常に困難になる。そこで、比較器10の
出力ゲインを低くすることが考えられるが、この場合に
は逆に運搬作業時における応答性が悪くなってしまう。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、運搬作業のように位置を制御する作業とグラ
インダ作業のように力を制御する作業のいずれにおいて
も同様の操作感覚で操縦することができるマスタスレイ
ブ方式マニピュレータを提供することを目的とするもの
であり、この目的を達成するために、操縦レバーと作業
機との位置偏差の信号を作業機の変位速度、操縦レバー
の操作速度、流量制御サーボ弁のスプール変位、操縦レ
バーと作業機との速度偏差、操縦レバーと作業機との位
置偏差のいずれかに比例したゲインで増幅し、流量制御
サーボ弁の駆動信号として入力するようにしたものであ
る。
〔作 用〕
作業機の変位速度など上記の各パラメータが大きくなる
と、流量制御サーボ弁の入力はこれに比例して大きくな
る。このため、流量制御サーボ弁の圧力変化も各ノ臂う
メータの大きさに比例し【変化するようKなる。
〔実施例〕
以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。
第1図は、作業機変位速度θ、′を検出し、この検出出
力に基づき操縦レバー4と作業機1との位置偏差の信号
−−θ、の増幅ゲインを補正して流量制御サーボ弁3に
入力するようにした本発明の一実施例を示すブロック図
である。
この実施例において、作業機1の変位速度θIは位置検
出器9から構成される装置検出信号θ。
を微分回路11で微分し、さらにその微分出力を絶対値
回路12に入力することにより取り出している。
これKよって、作業機1の変位速度θ1/が絶対値で取
り出される。この絶対値の変位速度θIは演算器13に
入力される。
演算器13にはゲインにの比較器10の出力信号K・(
−一〇、)が入力され、定数として与えられる作業機変
位速度θ、lの最大値θ、/max(絶対値)を分母と
し、オフセット値θ。(定数)および実際の変位速度θ
、/の加算値を分子とするゲインで比較器lOの出力信
号K・(θ。−〇、)が増幅される。
すなわち、演算器13では K・(θ□−θ、)X(lθ、/l + lθ。1)÷
10.t ma x l    = (1)の演算が行
なわれる。そして、その演算結果の信号は流量制御サー
ボ弁3の駆動信号として供給される。
従って、変位速度θ、lが大きくなれば、演算結果の値
はこれに比例して大きくなる。これKより、変位速度θ
、/が大きい場合の流量制御サーブ弁3の圧力特性は第
7図の破線に示すような特性となり、逆に0./が小さ
い場合は実線で示すような特性となる。これにより、位
値制御作業の場合には第7図の破線で示すような特性で
制御可能となり、力制御作業の場合には第7図の実線で
示すような特性で制御可能となる。
なお、オフセット値0゜は演算器13の出力が零になら
ないようにする丸めのものである。
第2図は、操縦レバー4の変位速度θ□!を検出し、そ
の検出出力で位置偏差信号θ、−θ、のゲインを補正し
て流量制御サーボ弁3f:駆動するようにした本発明の
第2の実施例を示すブロック図である。
この実施例において、操縦レバー4の変位速度−Iは位
置検出器8から構成される装置検出信号θ工を微分回路
14で微分し、さらにその微分出力を絶対値回路12に
入力することにより取り出している。
これによって、操縦レバー4の変位速度θrn/カ絶対
値で取り出される。この絶対値の変位速度l=tは演算
器13に入力され、オフセット値0゜が加算された後、
変位速度0/の最大値(絶対値)i9.Z m113m
を分母として除算され、その除算値が位置偏差−一〇、
の増幅ゲインとして乗算されを。
この結果、演算器13では K・(θ、−〇、)X(+6.、/l+Iθ。1)÷l
 flrnt max l   ・・・(2)の演算が
行なわれ、流量制御サーボ弁3はこの演算結果の信号で
駆動される。
これによって、第1の実施例と同様な圧力特性で作業機
1を制御することが可能となる。
第3図は、流量制御サーボ弁3のスプール変位X、を検
出し、その検出出力によって位置偏差信号θm−08の
ゲインを補正して流量制御サーボ弁を駆動するようにし
た本発明の第3の実施例を示すブロック図である。
この実施例において、サーゲ弁3のスプール変位X、は
、変位計15によって検出され、さらにその検出出力を
絶対値回路12に入力することによって取り出している
このようにして取り出されたスプール変位X。
は、演算器13に入力され、オフセット値θ。が加算さ
れた後、スプール変位X、の最大値X、waxを分母と
して除算され、その除算値が位置偏差θニーθ。
の増幅ゲインとして除算される。
この結果、演算器13では に−(θ、−〇、)X(IX、I+Iθ。1)÷IX、
mmxl   ・・・(3)の演算が行なわれ、流量制
御サーボ弁3はこの演算結果の信号で駆動される。
これによって、第1の実施例と同様の圧力特性で作業機
1を制御することが可能となる。
第4図は、本発明の第4の実施例を示すブロック図であ
り、位置検出器8の出力信号θ。を微分回路16に入力
して操縦レバー4の変位速度θm’を求め、同時に位置
検出器9の出力信号θ、を微分回路17に入力して作業
機1の変位速度θ、/を求め、さらにこれら2つの変位
速度θm’とθ81との偏差θI−〇Iの絶対値を絶対
値回路12で求めて演算m     S 器13和入力し、オフセット値θ。を加算した後、速度
偏差−I−〇、lの最大値θm’−〇、/(max)を
分母として除算し、その除算値を位置偏差θ−θ の増
m     S 幅ゲインとして乗算するようにしたものである。
この結果、演算器13では K・(−一〇、) X (! C−/−θ、す1+10
゜1)÷1(−!−〇、/ ) max l     
     ・・・(4)の演算が行なわれ、流量制御サ
ーボ弁3はこの演算結果の信号で駆動される。
これによって、第1の実施例と同様の圧力特性で作業機
1を制御することができる。
この場合、作業機1の変位速度θIが大きくな思 るとい5ことは、作業機1の駆動開始時点で見れば操縦
レバー4の操作位置θ、と作業機lの変位位置θ、との
偏差θ□−θ、が大きいということと等価である。
従って、第5図に示す第5の実施例のように、位置検出
器8と9の出力信号の偏差−一〇、の絶対値を絶対値回
路12で求め、この値とオフセット値θ とを加算し、
−一〇、の最大値を分母として除算し、その除算値を一
一〇、の増幅ゲインとしてもよい。これにより、上述の
実施例と同様な効果が得られる。
なお、上述の実施例においては単関節のマニビ為レータ
を例に掲げて説明したが、多関節の場合にも全く同様に
適用できる。ま九、力帰還型や力対称型の動作原理のマ
ニビ、レータにも同様に適用できる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、作業機
の変位速度などのパラメータに応じて流量制御サーブ弁
の圧力特性が補正されるため、グライメ作業および負荷
の移動作業を全く同様の操作感覚で行うことができ、操
作性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示すブロック図、第2
図〜第5図は本発明の第2〜第5の実施例を示すブロッ
ク図、第6図は従来装置の構成を示すブロック図、第7
図は流量制御サーボ弁の圧力特性を示すグラフである。 〈符号の説明〉 1・・・作業機、2・・・油圧シリンダ、3・・・流量
制御v−s弁、4・・・操縦レバー、5・・・圧力セン
サ、6・・・トルクモータ、8,9・・・位置検出器、
10・・・比較器、11,14,16.17・・・微分
回路、12・・・絶対値回路、13・・・演算器、15
・・・変位計。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)油圧シリンダに結合された作動機と、作業指令を
    発生する操縦レバーと、油圧シリンダに対する油量を制
    御する流量制御サーボ弁と、油圧シリンダの圧力を検出
    する圧力センサと、この圧力センサの出力に基づき操縦
    レバーに対し油圧シリンダの圧力に比例した操縦方向と
    は逆の駆動力を与えるトルクモータとを備え、操縦レバ
    ーと作業機との位置偏差に応じて流量制御サーボ弁の開
    度を変えて油圧アクチュエータに結合された作業機を変
    位させるマスタスレイブ方式マニピュレータにおいて、
    作業機の変位速度を検出する検出手段と、操縦レバーと
    作業機との位置偏差の信号をこの検出手段で検出された
    作業機の変位速度に比例したゲインで増幅する演算手段
    を設け、この演算手段の出力信号を前記流量制御サーボ
    弁の駆動信号としたことを特徴とするマスタスレイブ方
    式マニピュレータ。
  2. (2)前記演算手段のゲインは零にならないように調整
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のマスタスレイブ方式マニピュレータ。
  3. (3)油圧シリンダに結合された作動機と、作業指令を
    発生する操縦レバーと、油圧シリンダに対する油量を制
    御する流量制御サーボ弁と、油圧シリンダの圧力を検出
    する圧力センサと、この圧力センサの出力に基づき操縦
    レバーに対し油圧シリンダの圧力に比例した操縦方向と
    は逆の駆動力を与えるトルクモータとを備え、操縦レバ
    ーと作業機との位置偏差に応じて流量制御サーボ弁の開
    度を変えて油圧アクチュエータに結合された作業機を変
    位させるマスタスレイブ方式マニピュレータにおいて、
    操縦レバーの変位速度を検出する検出手段と、操縦レバ
    ーと作業機との位置偏差の信号をこの検出手段で検出さ
    れた操縦レバーの変位速度に比例したゲインで増幅する
    演算手段を設け、この演算手段の出力信号を前記流量制
    御サーボ弁の駆動信号としたことを特徴とするマスタス
    レイブ方式マニピュレータ。
  4. (4)前記演算手段のゲインは零にならないように調整
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
    のマスタスレイブ方式マニピュレータ。
  5. (5)油圧シリンダに結合された作動機と、作業指令を
    発生する操縦レバーと、油圧シリンダに対する油量を制
    御する流量制御サーボ弁と、油圧シリンダの圧力を検出
    する圧力センサと、この圧力センサの出力に基づき操縦
    レバーに対し油圧シリンダの圧力に比例した操縦方向と
    は逆の駆動力を与えるトルクモータとを備え、操縦レバ
    ーと作業機との位置偏差に応じて流量制御サーボ弁の開
    度を変えて油圧アクチュエータに結合された作業機を変
    位させるマスタスレイブ方式マニピュレータにおいて、
    流量制御サーボ弁のスプール変位を検出する検出手段と
    、操縦レバーと作業機との位置偏差の信号をこの検出手
    段で検出されたスプール変位に比例したゲインで増幅す
    る演算手段を設け、この演算手段の出力信号を前記流量
    制御サーボ弁の駆動信号としたことを特徴とするマスタ
    スレイブ方式マニピュレータ。
  6. (6)前記演算手段のゲインは零にならないように調整
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載
    のマスタスレイブ方式マニピュレータ。
  7. (7)油圧シリンダに結合された作動機と、作業指令を
    発生する操縦レバーと、油圧シリンダに対する油量を制
    御する流量制御サーボ弁と、油圧シリンダの圧力を検出
    する圧力センサと、この圧力センサの出力に基づき操縦
    レバーに対し油圧シリンダの圧力に比例した操縦方向と
    は逆の駆動力を与えるトルクモータとを備え、操縦レバ
    ーと作業機との位置偏差に応じて流量制御サーボ弁の開
    度を変えて油圧アクチュエータに結合された作業機を変
    位させるマスタスレイブ方式マニピュレータにおいて、
    作業機の変位速度と操縦レバーの変位速度との偏差を検
    出する検出手段と、操縦レバーと作業機との位置偏差の
    信号をこの検出手段で検出された速度偏差に比例したゲ
    インで増幅する演算手段を設け、この演算手段の出力信
    号を前記流量制御サーボ弁の駆動信号としたことを特徴
    とするマスタスレイブ方式マニピュレータ。
  8. (8)前記演算手段のゲインは零にならないように調整
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載
    のマスタスレイブ方式マニピュレータ。
  9. (9)油圧シリンダに結合された作動機と、作業指令を
    発生する操縦レバーと、油圧シリンダに対する油量を制
    御する流量制御サーボ弁と、油圧シリンダの圧力を検出
    する圧力センサと、この圧力センサの出力に基づき操縦
    レバーに対し油圧シリンダの圧力に比例した操縦方向と
    は逆の駆動力を与えるトルクモータとを備え、操縦レバ
    ーと作業機との位置偏差に応じて流量制御サーボ弁の開
    度を変えて油圧アクチュエータに結合された作業機を変
    位させるマスタスレイブ方式マニピュレータにおいて、
    作業機と操縦レバーの位置偏差の信号を、その位置偏差
    に比例したゲインで増幅する演算手段を設け、この演算
    手段の出力信号を前記流量制御サーボ弁の駆動信号とし
    たことを特徴とするマスタスレイブ方式マニピュレータ
  10. (10)前記演算手段のゲインは零にならないように調
    整されていることを特徴とする特許請求の範囲第9項記
    載のマスタスレイブ方式マニピュレータ。
JP27050684A 1984-12-21 1984-12-21 マスタスレイブ方式マニピユレ−タ Pending JPS61146483A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02131828A (ja) * 1988-11-08 1990-05-21 Komatsu Ltd ボルト,ナット締結装置および締結方法
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