JPS61249285A - マニピユレ−タの制御方法およびその制御装置 - Google Patents

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】 人、産業上の利用分野 本発明はマニピュレータの制御方法お工びそのｉ制御装
置に係り、ｆＦに電動両腕型マスタスレーブマニピュレ
ータの制御方法およびその制御装置に関するものである
。

＆発明の概要 本発明は１両腕型マニピエレータにおいて、一部の軸あ
るいは全軸の駆動モ・−夕を例えば肩部のように作業の
妨げにならない部分に集中配置し。

肩部から各関節軸までを歯車等によって動力伝達機構を
、マスタアーム、スレーブアームの両方。

または何ｎか一方に採用した場合に生じる干渉金除去し
、適切な制？ＩＩＪを行なう。

Ｃ０従来の技術 マニピュレータは１人が直接入って作業できない場所で
用いらｎる。九とえば原子力関連の施設で、特に放射線
の強い設備はホットセルと呼ばｎる部屋に格納さ几、こ
の部ｍ’を沿、コンクリートなどで囲って運用している
。こｎらホットセル内の設備の点検、修理などは放射線
の環境下にあるｔめ人間がＩＩＮ！行なうことができず
、マスタスレーブマニピュレータ等に工って遠隔保守す
る針突開発が進めらｎている。とりわけ、電動両腕型マ
スタ・スレーブマニピュレータＣ以下両Ｒ型”ｆ二ビュ
レータと呼ぶ）は２本のマスタアームとこｎに対応する
２本のスレーブアームとで構成さｎ。

ホットセル外の制御室内で人間がマスタアームを操作す
ると、制御装置を介してマスタアームと同様の操作ｔホ
ットセル内のスレーブアームが行うものであり、あｔか
も操作員の２本の腕がホットセル内に存在するかの工う
にして作業できる。

このため、決めら；ｒＬ７を動きしかないロボット等を
利用するのに比べて効率的で細かい作業を行うことがで
きる。

ここで、従来から用いらｎてきｔ両腕型マニピエレータ
は、各関節部に駆動モータを取付は几スカラ型のものが
殆んどである。スカラ型マニピュレータは各自由度が独
立しているため、制御上行う場合、マスタアームのある
軸に対してはスレーブアームの該当する軸のみを考慮す
るだけで適切な制御ループを構成することができ九。

しかし、各関節軸に駆動モータを取付ける方法では、マ
ニピュレータの慣性を小さくする几めに小形モータで減
速比の高い歯車を用いており、そのｔめ負荷容量か動作
速度が小さい場合にしか通用できず、遠隔保守作業にお
ける作業性の点で膚足できるとはぎ兄なかつ友。

一方１両腕型マニピエレータのながで１例えば各アーム
の肩部など遠隔保守作業の妨げになら々い部分にを軸あ
るいは一部の軸の駆動モータを集中配置するものが研究
開発さｎている。駆動モータを集中配置する方式は例え
ば歯車を組会せて肩部などに集中配置さｎている部分か
ら各−節部に至るまで動力を伝達する機構となっている
。

このような駆動モータを集中配置した両腕型のマニピユ
レータでは、駆動モータの大きさに工って遠隔保守作業
に影１會与えることはないので。

駆動モータを十分に大きくでき、動作速度を高めること
ができ、各関節に駆動モータを取付ける方式のような問
題点含有することはない。

すなわち第１８図と第１９図は従来の両腕型マニピユレ
ータの代表的な制御ブロックを示すもので、第１８因は
力帰還型制御ブロックであり、第１９図は対称型ブロッ
クである。第１８図において、ｌａはマスター側駆動モ
ータ、２ａは［ｌ＃モータ１ａＫよって駆動さｎるマス
ター側減速歯車。

３ａｉｊ：減速歯ＩＬ　２ａの回転角度を検出する角度
センナ、５ａはマスター側トルクセンサ４ａとスレーブ
側トルクセンサ４Ｉｌ１１の各トルク信号の偏差値を増
幅する増幅器である。モータｌａ、減速歯車２ａ、角度
センサ３ａ、トルクセンサ４ａお工び増幅器ｆｉａＫｊ
、つてマスター側制御部ＭＣが構成さｎる。また、スレ
ーブ側駆動モータｌｂ、スレーブ側減速−車＊ｂ、スレ
ーブ側角度セン−ｙ″３ｂお工びスレーブ側駆動モータ
５ｂによってスレーブ側制御部ＢＣが構成される。

第１９因は対称型制御ブロックを示し、マスター側の角
度センサ３ａとスレーブ側の角度センサ３ｂの角度信号
の偏差値を増幅器５　ａ　＊　５　ｂで増幅し、モータ
１ａ、１１）ｔ−制御する。

第１８図、第１９図の制御装置では、角度センサ３ａ、
ａｂやトルクセンサ４ａ、４ｂは駆動モータ部１ａ＊１
ｂに取付けられてお９．スカラ型であｎば各自由度が独
立であるので図に示す角度センサやトルクセンサの信号
はそのｔま関節軸の動作に比例しｔ量として得らｎるの
で、マニピユレータそのもののイメージ制御を行うこと
ができた。

しかし、駆動部を集中配置したマニピユレータでは、制
御１別の問題点を有している。すなわち。

肩部から関節部に至るまで上歯車によって連結し几構造
にすると、ある特定の関節軸だけ會動かそうとすれば、
その力が他の関節駆動用の歯車に伝達してその関節軸ま
で動いてしまう結果となる。

すなわち、各自由度が独立でなく互に干渉動作を起して
しまう欠点がある。し九がって、従来・の制御方法では
干渉を取り除くための考慮がなさｎていなかつ７’ｔ７
ｔめ、スカラ型のように関節対応の制御がなされなかつ
九。

Ｄ１発明が屏決しようとする問題点 第２０図と第２１図は駆動部集中方式によるマニピユレ
ータを従来の制御方式にＬって制御する場合を示すもの
で、第２０囚は駆動部集中方式のものに第１８図の制御
方法會適用しｔものであり。

第２１図Ｆｉ第１９図の制御方法を通用し九ものである
。第２０図および第２１図に示す工うな制御方式に工ｎ
は、駆動軸側計測量である角度センサ（３ａ、３ｂ）の
出力信号およびトルクセンナ（４ａ。

４１））の出力信号は、集中配置方式の動力伝達用歯車
（？ａ　、　７　ｂ）に至るまでに、他の関節軸に対し
てその動力が干渉量（Ｂａ１ａ　Ｂａ２）として働き、
また他の関節軸から当該関節軸に対して干渉量（８ａ２
＊８ｂ、）がもｔらさｎる。

し九がって、必要とする関節軸側計測量だけでなく、干
渉量を含んだ形で制御さルるので実際に必要な関節軸計
測量が得らｎず、関節軸対応の制御を行うことができな
い。

＆問題点を解決するための手段 １１１動作指令部と、該動作指令部の動作に倣って所定
の動作を行う倣い動作部の少なくとも一方１−。

複数の関節軸を有するとともに、動作自由度に対応する
複数個の動力源から関節軸まで動力伝達部を介して動力
を伝達する！ニビエＶ−夕とし、該マエビＳｖ−夕の動
力源から前記関節部に至るまでの動力を伝達する動力伝
達部に対し、自由度の干渉を動力伝達係数とともに定量
的に明らかにし。

前記マニピユレータの駆動軸側計測量と関節軸側計測量
との関係により制御量を求め前記呻作試守部と倣い制御
するものである。

（２）所定の動作指令を行う動作指令部と、該動作指令
部の指令に応じて動作する倣い蛤作部と、前記動作指令
を制御する制御手段を有するマニピュレータ装置におい
て、前記動作指令部と倣い動作部のうち少なくとも一万
ｔ、複数の関節軸ｔ−有するとともに、＃作自由度に対
応する複数個の動力源から関節軸まで動力伝達部を介し
て動力ｔ−伝達するマニピエＶ−夕によって構成し、前
記制御手段を前記動力伝達部の自由度の干渉ｔ−動力伝
達係数とともに定量的に演算する第１の演算手段と、前
記マニピユレータの駆動軸側計測量と関節軸側計測量と
の関係により制御量を求める第２の演算手段とによって
構成するものである。

Ｇ、実施例 以下に本発明を第１図〜第１７因に示す実施例によって
具体的に説明する。

第１７図は本発明を適用する九めのマニピユレータを示
し、駆動モータを肩部に集中配置し九マニピュレータの
一例を示すもので、第１７図に示すように上腕２１と、
前腕２２と１手のひら５１および指５５１．５３からな
る。手２３と、上腕２１を同一軸線回りに相対的に回転
する関節の肩２４と、上腕２１と前腕２５＆とｔ上腕２
１と直角方向の軸線回ジに相対的に旋回する関節の肘２
５と。

手２３１″前腕２２に対し二自由度の旋回ｔＬ、かつ回
転する関節の手首２６と、肩２４の熾部に設けらｒｔｅ
動力源集中部２７と、肩２４の側部に設けらｒＬ＊ｉ持
部２８とからなっている。

動力源集中部２７は、第１７図に示す工うに肩２４、肘
２５０手首２６．指１ｓ５１．５３等を作動する動力源
であるモータ２？ａ〜ｉｆｆが、同一円周上を等間隔に
配設さｆＬ、肩２４の外被６１に取付は自在にして構成
さｎている。そして、モータ５１７ａ−９７ｆの軸５１
９　ａ　〜＊　９　ｆ　（一部図示省略）は、肩２４の
軸線と平行にして外被６１内に突出しており、その各軸
２９ａ〜２９ｆの端部には、そｎ　ｊｆ！ｎ平歯車ｓ　
ｏ　ａ〜３　ｏ　ｆ　（一部図示省略）が設けらｎてい
る。

ま九、肩９４の外被６１内には、こｎら平歯車３０ａ〜
ａＯｆと噛合する平歯車を一端に有しかつ同心状に径方
向複層に重なる筒状の軸３１ａ〜３１ｆ（最内万の軸３
１ｆは棒状でもよい）が軸支されている。そして、最外
方に位置する軸３１ａは、上腕２１の外被３１と一体的
に設けらｎている。残りの軸３１ｂ〜３１ｆの他端には
、そｎぞｎかさ歯車が設けらｎている。さらに、上腕２
１の外被３１内には、軸３１１５〜３１ｆのかさ歯車と
噛合するかさ歯車を一端に有し他端゛に平歯車を有する
複層の軸３２ｂ、３２６．Ｂ２ｆと３２ｃ。

３２ｅとが分岐して設けられている。

上腕２１の端部にある肘２５円には、軸３２ｂ〜３５１
での平歯車と噛合する平歯東金一端に有しかつ同心状に
径方向複層に重なる筒状の軸３３ｂ。

３３ｄ、３３ｆと３３ｃ＊３３ｅとが軸支さｎている。

分岐しｔ一方の最外方に位置する軸ａａｂは、前腕５１
２の外被４１と一体的に設けられている。また、残りの
軸３３ｃ〜３３ｆの他端には。

そｎぞｎ平歯車が設けらｎている。そして、こｎら平歯
車は、歯車列３４ｃ　＃　３１Ｓｃ　ｍ　３６ｃ＊３７
ｃａ３８ｃ、ｓ４ａ、ｓａａ、ａａａ、ａγ（１，３８
ｔｉｌ１３４ｓ、３１Ｓ６．３６ｓ、３７ｅ１３８＠、
３４Ｌ３！！ｆ、３６ｆ、３７ｆ、３８ｆｔ−介して手
首２６近傍の平歯車３９ｃ〜３９ｆにそｎぞｎ連結さｎ
て−る。

前腕２５１の端部にある手首２６内には、前記平歯車３
９ｃ〜８９ｆとそｎぞｎ噛合する平歯車を一端に有しか
つ同心状に径方向に重なる筒状の軸４０Ｃ，４Ｇ＋！Ｉ
と軸４０（１，４ｏｆとが同一軸線上に対向して軸支さ
ｎている。分岐し九一方の最外方に位置する軸４ｏ・は
１手首２６の第１外被８１と一体的に設けらｎている。

ま次、残りの軸４０Ｃ，４０６，４０ｆｌＺ）ｔｔｔ１
端には、そｎぞｎかさ歯車が設けらｎている。さらに、
第１外被８１には、こｎらかさ歯車と噛合するかさ歯車
を一端に有し、かつ同心状に径方向に重なる筒状の−４
１（！６４１（ｌと軸４１０と同一軸編上に対向する軸
４１ｆとが軸支さｎている。そして、軸４１ｃは１手首
２６の′ｓ２外被８２と一体的に設けらｎている。残り
の軸４１ｄ、４１ｆの他端には、そｎぞｎ平歯車が設け
らｎている。

第２外被８２内において、こｎら平歯車には平歯車４２
ａ、４２ｆが噛合さｎ、平歯車４２４゜４２ｆに噛合す
る平歯車を一端に有し同一軸線上にて対向する軸４３　
ｔｌ　ａ　４３　ｆが設けられている。

また、こｎら軸４３（１，４３ｆの他端には、そｎぞれ
かさ歯車が設けらｎている。さらに、第２外被８２には
、こｎらかさＩｌ！ｌ！と噛合するかさ言単を一端に有
しがつ同心状に径方向に重なる筒状の軸４４ｔｉ１４４
ｆが軸支さｎている。そして、軸４４ｄは１手のひら（
外被）５１と一体的に設けらｎている。

手のひら５１内には、軸４４ｆのかさ歯車と噛合して相
反する方向に回転するかさ歯車４５ｆ。

４６ｆｔ−一端に有しかつ１１４４ｆと直交方向の対向
する２つの軸４フｔ、４８ｔが軸支されている。

ま是、こｎら軸４フｆ、４８ｆの他端には、そｎぞｎ平
歯車４９ｆ、ｆｉｎｆが設けらｎている。そして、各平
歯車４９ｆ、５Ｇ（には、軸４）で。

４８ｆ＠介して平行な軸に設けらｒした平歯車５１ｆ。

５５１ｆがそｎぞｎ噛合さｎている。そして、平歯ｍ８
１ｆ、ｌ５５１ｆの各軸には、指５３．５２に一端が回
転自在に取付けらｎ　ｙｔ　９ンク５３ｆ、５４ｆの他
熾が固着さｎている。ま几、平歯車５１ｆ。

５２ｆの各軸の同一平面内近傍には、その軸と平行な軸
が軸支さｎており、こｎら軸には一爆が指５３．１５２
に回転自在に取付けらｌｒしたリンク５５ｆ。

５６ｆが固着さＩしており、４つり／りＢ３；、Ｓ４ｆ
。

ｌ５５ｆ、５６ｆは平行うランク機構になっている。

一方、圀示省略の支持せに固設さｎｔ支持部２８の２つ
のモータ２８ａ、２８ｂには、各回転軸の端部にかさ歯
車２８ｃ、２８ｄが設けらｎている。

そして、ｃｎらかさ＃ＪＬ１８ｃ、２８ｄＯ両方に噛合
するかさ歯車ｔ８ｓの軸２８ｆは、ｓ２４の外被６１の
側部に固着さｎている。

かかる槽底のマニプレータにおいて、モータ２７ａ（Ｄ
＠力は、平＠’１Ｌ３０ａ、軸３１ａ等會介して上腕５
１１の外被４１に伝達さｒＬ、上腕２１は肩２４に対し
回転（腕の回転）される。ま几、モータ５ｍ７ｂ（Ｄｌ
ｌｂ力は、歯車列３０１）、３１６．３５１ｔ）、３３
ｂｙ介して前腕ｇ２の外被４１に伝達さｎ、　ＩＩＩ腕
２は上腕ｌに対し旋回（腕の旋回）さｎる。

モータ！？ｃＯＩＩｌ力は、−車列（ａＱ〜、４１１Ｃ
ｔ介して手ｌｌ９６の第２外被８２に伝達さｎ１手首！
１６は前腕５１２に対し旋回（手の上下損９）さｎる。

モータ９？（１（２）３１１１力は、ｍ車列（３０〜！
＄４）ｄｔ−介して苧のひら！！ｌＫ伝達され１手ｇ３
は回＠（手の回転）さｎる。モータ５ｍ７・の動力は。

歯車列（３０〜Ｉ！１ｏ）ａｌｌ介して手］２６の第１
外被８１に伝達さｎ１手首２６は前腕２２に対し旋回（
手の左右撮り）さｎる。

さらに、モータ２γｂの動力は、歯車列（３０〜５りｆ
およびリンク（３３〜５６）ｆｔ−介して手２３０指５
２．５３に伝達さｆＬ、指ｓ５１，１５３は接近離反（
指の開閉）さｎる０ 一方、モータ５！８ａ、５１８ｂＯ＃力は、かさ歯Ｘ２
８ｃ、２８ｄ、５１８ｅを介して軸２８ｆに伝達さ几、
上腕２１や前腕２２等全体が旋回・さｎる。

なお、この例において、モータ５１７ａ〜２？ｆの軸２
９ａ〜２９ｆに設けらｎた平歯車ａＯａ〜ＢＯｆと、軸
３１ａ〜３１ｆの平歯車とは、［接連結さ几ているが、
かかる実施例に限定さｎるものではなく、平歯車３０ａ
〜３０ｆと軸３１ａ〜３１ｆの平歯１との間に減速装置
を設けてもよい。

ま几、マスター側のマニプレータにも適用できる。

さらに、＠節以外の部分における歯車列は、あらゆる歯
車機構が適用できる。

第２０因および第２１因に示し九干渉動作は。

マニプレータの自由度’ｔｎとし、そのうちの第１軸か
らｉＧＪ軸（ｌ＜１≦ｊ≦ｎ）までの関節部に対して、
駆動モータを集中配置する方式を採用した場合、駆動軸
角度と関節軸角度、および駆動軸トルクと関節軸トルク
の関係はそｎぞｆ’Ｌ、　１１１式および（２）式の関
係になる。

ここで、θＭ１〜’Ｍｎ　：第１軸〜第ｎ軸の駆動角度
・　θＪ、〜’Ｊｎ　：第１軸〜第ｎ軸の関節軸角度−
１〜ＴＭｎ　：第１軸〜第ｎ軸の駆動軸トルクＴＪ、〜
ＴＪｎ　：第１軸〜第ｎ軸の関節軸トルクである。

Ｉｌｌ　、　＋２）式において、σは単位行列、０は零
行列を示す。自由度が独立の第１軸〜第＜１−ｚ）軸・
第（１，＋１）軸〜第ｎ軸は干渉がないので単位行列で
表わされる。ま比重式ＯＡは干渉の方向を示すｌまたは
−１の係数を持つ下方三角行列であり。

マニピユレータの動力伝達機構によって固有の値金示す
。

さらに、　１１３式のＢは対角成分が動力伝達において
駆動モータの集中配置部から関節部に至る程程で生じる
角度比會示す対角行列である。また、（２）式のＣも同
様に、対角成分が動力伝達において駆動モータの集中配
置部から関節軸に至る過穆まで生じるトルク比を示す対
角行列である。

なお、歯車による伝達の場合、角度比はトルク比の逆数
である。たとえば第１７図に示すマニピユレータの場合
、これらの部分行列Ａ　、　Ｂ　、　ＣＴｈ示すと次の
１つになる。

１１３式、（２）式のＢは対角行列であり、交換法則（
ａｂ）ｃ＝＝ａ（ｂｅ）’に用いｎば、＋６）　、　（
７）式のようになり、関節軸−計測量りり駆＊句側計−
１量が簡単に得らｎる。すなわち。

（６）式、（７）式より、関節軸側計測量と駆動軸側計
測量を求めるには（８）式、（９）式のようになる。

（８）　、　１９）式の右辺第１項は逆行列であること
ｔ示している。九とえば第１７図の例では１１０式のよ
うになる。

以上のようにして、駆動軸と関節軸の関係における干渉
と動力伝達に関する係数行列ｔ、スカラ型のように関節
部配置の場合も含めて、定量的に示すことができる。

１１３　、１３１　、　（４）式りり次の関係を求める
仁とができる。

＃Ｍ、＝−θＪＮ　　−−＝＝＝＝＝＝＝＝＝−＝−＝
−’−−−−−−・　（２）＃Ｍ２＝−θＪ、十〜、　
・−一一−−−−−−−−−−−−−−−軸一−−−−
−−−（Ｌｌ＃Ｍ、　＝＝−＃、、＋θＪ２−−’Ｊ３
　−−−−−−−−−−−−−−一−−−−（１４０Ｍ
４　　”：　　−ａＪ唱　−θＪｌ　　−７’Ｉｎ　　
−７ｅＪａ　　　°−−−−−−−−−−　　　ｏａ’
ＭＳ　＝　−＃Ｊｌ　＋　’ｓ＊　＋？１ＩＪｌ　−−
；ｆｌｓａ　＋　７’、ｒｓ　・・・・”　Ｍ０Ｍ４＝
−θＪ看＋θＪ！＋τ＃Ｊ藤＋τθｓａ＋−、’ｓｎ＋
；ｔｌｓａ・・・亜θＭＬ：！ＥＫ動軸角度、θＪｔ：
関節軸角度ｅＪ、　＝　−ｅＭ、　−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−Ｑｌ＃、７１　＝−５Ｍ１　＋　＃Ｍ虞゛
−−−−−−−−−−−−−一−−−用一−−−…−°
°（１）ａｙｍ　＝　（２５ＭＩ　−ｅＭｍ−０Ｍｍ）
／”−−−−−−−−−−−−一−−＠ｌ）ｔｌｙａ　
＝　（ＯＸ＃Ｍ１　＋ＯＸ＃Ｍｌ＋ｌｌＦＭｇ−θＭ４
）／’　−−−−−−＠’Ｊｓ　　＝　　（−２０）１
＊＋ｏｘＦＭｘ＋５ｕＭｓ　−’Ｍ４十〇Ｍ！ｌ）／　
−−＝　Ｅ１’Ｊ　ａ　　＝　　（ＯｘａＭｌ　＋　Ｏ
ｘ＃Ｍｌ　−’Ｊａｗｓ＋２６Ｍａ−ｔｌｕｓ＋ｌＩＭ
ａ）４°べ９や１１ｇ５１０図において、％ｔ　＊　ｇ
ａ＝は各軸の干渉量に対応するものである。すなわち、
干渉がある場合、集中配置さｒｔ７ｔモータの回転量（
角／ｆ）が対応する関節軸に対応しない。

いま、１＝４として第４軸を考えると。

８Ｉ工８・・＋８１＋　８６２　　　・・・・・・（２
）８０６：第４軸自身の回転角度 こｎは四穴に対応する。

なお（２）式からも判るように第４軸は第５．６軸の干
渉を受けなＶｈ几めに８，１に相当する干渉量はない。

ｔた第３軸、第２軸の影響については係数が０であるｔ
め干渉しない〔（２）式参照〕。し九がって。

第３軸からの干渉量　８ａ１＝　’ＭＳ第５．６軸から
の干渉量　Ｂａｆｆ１：　０第４軸自身の回転量　　　
８゜。＝θＭ４干渉を考慮した場合の第４軸の回転量８
１となる。

スレーブ側も同様にして ８　Ｂ　＝Ｇ　（１＋ＩＪ）＊　＋　Ｂｂ２　　　・・
・・・・（２）Ｂｂ２　”　Ｏ＊　８ｅ１１は第３ｓの
千渉量、８シ＠は第４軸自身の回転量となる。

第２１図の制御装置ではトルクセンサが設けらｎていた
い。こｎはスレーブ側のトルクは、マスクとスレーブの
＠筒軸角度差に比例するという関係上利用してトルクを
検出している。この力はマスクにとってみｎば反力（負
荷の重さであり、スレーブ側からみｎば負荷ｔ−支えよ
うとする駆動力として送ってやｎば、マスクとスレーブ
は力で結ばれ九制御系七なる。前述しｔように負荷の力
會検出するのにトルク七ンｔ’を用い、　ｘ（’ｒｎ−
６６＞によらないものｔ力帰ａｍと呼んであり、Ｋ（＃
ニーｕｓ）による４（Ｄｔ一対称形と呼んでいる。

よって、マスク側への反力は ６４、＝ＩＣ（８鵞　−Ｅ１４）＝に８゜”　Ｋ（’Ｊ
ａｍ　−’Ｊ４１１）　＝に一Δθｓａ　　曲”　ａｅ
スレーブへの駆動力は ８ｙａ　＝　−に’Ｂａａ　　　　””　＠々お、Ｋ　
、　Ｋ’はモータ駆動アンプｆｉａ、！！ｂで調整でき
る。

第１図はマスタアーふとスレーブアームの双方に駆動子
−タ集中配置方式を採用し、自由度干渉構造とした本発
明の実施例に係るマニピユレータの制御装置である。

第１図に示す制ｍ装置にお−では、マスター側角度セン
サ３Ｉ！１の出力１１１に駆動軸角度を関節軸角度に変
換する第１の角度変換器８ａｔ−接続し、スレーブ側角
度センｔａｂの出力側には関節軸角度を駆動軸角度に変
換する第２の角度変換器８ｂｔ接続する。また第２の突
合せ回路６ｂには第３の角度変換＠９を接続する。トル
クセンサ４ａと第１の突合せ回路６ａ間には第１のトル
ク変換器１０ａｔ−接続し、トルクセンｔａｂとｊｌｌ
の突合せ回路６ａ間には第２のトルク変換器１０ｂｔ−
接続する。さらに、第１の突合せ回路６ａとモータ駆動
用増幅器ｌｓａ間にはＩＩａのトルクｆ換器１０ｃを接
続する。

第１図の制御装置において、減速歯車５１ａＯ角度信号
８ｍは角度センサ３　ａ　Ｋ　Ｊ：つて検出さｎる。

第１の角度センサ８ａの検出信号Ｂ、は第１の角度変換
１１）８　ａ　Ｋよって関節軸角度に変換さｎ出力信号
８２ａとなる。また、減速歯車７ｂの回転角度は第２の
角度セン−ｔ３　ｂＫ！りて検出さｎ、その検出信号８
４は第２の角度変換器８ｂに１って変換さｎその出力信
号８４ａは第３の突合せ回路６ｂに入力さｎる。変換信
号８３ａと８ａａＯ１１Ｉ差信号は第３の角度変換器８
ｃＫよって変換され、その変換信号８ｓａはスレーブ側
のモータ駆動増幅器５ｂに１って増幅される。増幅器ｌ
ｓｂの増幅信号７ａによってモータｌｂが制御さｎる。

一方モータ１ａのトルクはトルクセンサ４ａによって検
出さｎその検出信号８．ＦｉＪ１’ｌｉり）ルク変換器
１０ａに入力される。第１のトルク変換器１０ａの出力
信号Ｂ８ａは第１の突合せ回路６ａに入力さｎる。モー
タ４ｂのトルクはトルクセンナ４１）Ｋ工って検出・さ
ｎ、その検出信号８．は第２のトルク変換器１ｏｔ）に
入力さｎる。第２のトルク変換器１０ｂの出力信号Ｉｌ
ｌ、ａは第１の突合せ回路６ａに入力さｎる。信号１３
８ａと８釉の偏差信号は＃！３のトルク変換ａ　１０　
ｃに入力さｎ、出力信号８１ｏａ　　として出力さｎる
。第３のトルク変換器１０ｃの出力信号は第１の増幅器
によって増幅さｎモータｌｔ−制御する。

干渉量を取除くために第１の変換器８ａと第２の角度変
換器８ｂＫ工９（８）式の演算をして関節軸角度への変
換お工び第１．第りのトルクｆ換６１Ｑａ、１０ｂｔ−
用いて関節軸トルクへの変換上行う。その上で制御量を
求める。しかし、この制御量は関節軸対応であるのでこ
の量で駆動子−タを制御することはできない。し九がっ
て駆動軸側の制御量となるように、第３の角度変換器Ｉ
Ｑｃによｌ）　１０式を用いて駆動軸角１ｆｄ節量変換
を行なうとともに、第３のトルク変換器１−Ｏｃによ！
７１１３式を用いて駆動軸角度調節量変換を行い、増幅
器ｓａ、ｓｂ管介してモーターａ、Ｉｔ）を制御するも
のである。

第１図の制御装置において、ｉ＝５すなわち第５軸ｔ−
麺にとｎは。

第１の角度変換器８ａの出力信号ｓ２ａは８２ａ　＝　
’Ｊｌｌ　＝　（−ｉ１’Ｍ１　＋　ｎ×１１Ｍｇ＋９
０ＭＭ　−１Ｍ４＋　’Ｍ！ｌ　）シ　・・・・・・翰 である。すなわち、第１の角度変換器８ａと第２の角度
変換器８ｂはθＭｌ　＠θＭ２　Ｉ　’ＭＩ　Ｉ　’Ｍ
ａ　Ｓ　’Ｍ！ｉの信号を入力し、（ホ）式の演算を行
うことにより干渉している場合の真の関節軸角ｆｔ−計
真して非干渉化としている。干渉は角度のみでなくトル
クにも発生する。

すなわち各モータ毎に検出しているトルクは干渉するｔ
め真の関節軸にかかるトルクではない。

そこで、第１のトルク変換器１０　ａはトルク検出器４
ａの出力信号を入力として演算を行い、真のトルクを算
出する。すなわち、第１のトルク変換器ｌｅａの出力信
号Ｂ軸は ｓｓａ：＝　’Ｉ’Ｊ、　：＝　ＫＭｌＴｙｔ　＋　Ｋ
ｄ２ＴＭ鵞＋　ＫＭ！ｌ　ＴＭＩ　＋ＫＭ４　ＴＭ４　
＋　ＫＭＢ　ＴＭＳ　　・・・・・・（１）ここで、　
’ｒｙ＠は関節軸での真のトルク。

ＫＭＩＴＭ１＋　ＫＭ２ＴＭ！　＋　ＫＭｉ’ｌ’［ｌ
　＋　ＫＭ４ＴＭ４　＋　ＫＭＳ’ｌ’ＭＳは第６軸の
みの発生トルク（モータ軸）である。

またに８〜Ｋｎは実験的に求まる定数である。

スレーブ儒の角度変換器８ｂの出力信号ｓＡ、は翼のス
レーブ側関節軸角度であり、第２の突合せａＳＳ　！の
出力信号ｓｌ、　＝　８２ａ　”　ｓ、ａは非干渉化が
行わｎた後の実際の関節軸角度でのマスクとスレーブの
角度差であＶ、スレーブの実際の関節軸角度への駆動力
である。スレーブ側関節軸角度／駆動軸角度変換器１０
ｃは第２の突合せ回路６ｂの１差出力信号Ｂａａ　ｔ”
演算する。信号８ｓａは実関節軸への駆動力であるので
、こｎ、１ｆｔ：モータ駆動力に変換しなけｎば表らな
い。今、第５軸（Ｌ：５）全例にとると。

Ｊａ：：９２ａ−９４ａ＝θＪａｍ　−ｔＪＪ！Ｉｓ　
＝Δ＃、ｙｓ（１ｍ節榴側）・・・・・・６１） ｍ：マスク側、Ｓニスレープ側となる。

角度変換＠　ｌ　Ｏｃは信号１１ｓａ　ｔ−演算して出
力信号Ｂａａ　ｔ”得る。

８４８：（−０，７ｔｍ＋θＪ２ｍ＋−θＪｌ１ｍ　　
−τθ、１４ｍ＋τθＪ５ｍ）−　（−’１１ｍ　＋＃
Ｊｆｆｉｓ　＋−，θＪｓｓ　−、ｔｌＪ４＋１　＋：
’Ｊ　！１６　）　＝’Ｍ！１ｆｆｉ　−’Ｊ　Ｓ　Ｂ
　”　”Ｍ８　（モーｆｉ　９１Ａ　）・・・・・・（
至） となる。ここで。

’Ｍ！ｌｆｆ１＝　　（−＃Ｊ　Ｉ　Ｉｎ＋　　ｆｌｙ
ｚ瓜　＋−〇Ｊａｎ−７θＪａｍ＋７６Ｊ５ａｌ） ’Ｍｓａ　”　（−’Ｊｔｇ　＋’、Ｈａ　＋、’Ｊｓ
Ｂ　−、θＪａｇ　＋一７’ＪＳｇ）　　・・・・・・
（至）である。すなわち、第３の角度変換器Ｉｎｃは関
節軸角度差（関節軸角度差）會モータ側角１度差（七−
夕軸駆動力）に変換している。信号ｓ４ａは第１の増幅
器３ｂ４Ｃ工って増幅され、４−夕軸に換算さｎ九トル
ク差としてモーターｂに供給される。

第１のトルク変換器１０ａは第１のトルクセンサ４ａの
出力信号を演算して出力信号ａｌｌａ　！−得る。

８１１ａ　＝　ＴＪ！ｉｎ　＝　ＫＭｌｍＴＭｌｍ　　
十　ＫＭ！ｍＴＭ　　ｍｌｃＭｓｍＴｕｉｍ　＋　ＩＣ
ＭａｍＴＭａ＠　＋　ＫＭ５ｍＴＭＩＩｍ　　・・・−
Ｈとなろ。

第２のトルク変換器１０ｂは第２のトルクセンサ４ｂの
出力信号を演算して演算出力信号８＊ａｔ−得る。信号
む、はスレーブ側の真の関節軸トルクであり、第１の突
合せ回Ｗ＆６　ａの出力信号Ｂ＊　０ａ＝ｓｅａ　−８
１１ａは実関節軸におけるマスク、スレーブの負荷トル
クの差であり、モータ軸負荷トルクに変換さｎたトルク
差である。ここで、第５軸を例にと１は ９１（１ａ＝＝　Ｔ１５ｍ　”　ＴＪＢ＠　：　ＡＴＪ
Ｓ　（関節軸トルク差）・・・・・・（至） である。

第３のトルク変換器１０ｃは信号Ｂ＊Ｏａ　ｌ：演算し
て１ｆＩ号８１１ａ　　ｔ−得る。

８１１ａ　＝　　（ＫｌａｌＴＪ　１ｍ　＋　　Ｋ！ｍ
ＴＪ１ｍ　　＋Ｋ１ｍＴＪ　！ｍ＋　Ｋ４１！ＩＴＪ　
ａｇｌ　＋　Ｋ８ｍ”Ｊ　ｇ　ｍ）−（Ｋｔ　　８ＴＪ
　１　ｇ　＋　　１２　ＢワｒＪ　ｔ　ｓ　　＋　Ｋｌ
　ｓＴＪ　ｌ　ｇ＋Ｋａ　ａＴＪ　ａ　Ｂ＋ＫｓｓＴＪ
ｓａ　）　”ＴＭＩＳｆｆｉ　”　ＴＭＳｇ　＝Δ’Ｉ
’Ｍ４（モータ側トルク差）　・・・・・・（至）とな
る。

信号８１１ａ　　は第１の増幅器５ａＫ工ク増幅さｎ。

スレーブ側からの反力に対応してモータ軸に換算さｆＬ
九トルク差信４　ａｔ！ｆｉ　　としてモータｌａに供
給さｎる。

〔主要動作の要約］ 第１図の制御装置におけゐ主要部の動作全要約すると次
の通りである。

信号Ｂ、はマスタ側駆動軸角ｆ８意で、第１の角度変換
器８ａは駆動軸角度Ｓ！を関節軸角度８！、に換算する
。８４はスレーブ側関節軸角度で。

第２の角度変換器８ｂは駆動軸角’１ｔ８ａｋスレーブ
側関節軸角度Ｂ軸に換算する。第３の角度変換器８Ｃは
スレーブ側関節軸角度を駆動軸角度に換算しその出力信
号８４ａ！−得る。

信号８．はマスタ側駆動軸トルクで、第１のトルク変換
器１０ａはマスク側駆動軸トルク８．ｔ−マスタ側関節
軸トルクＢｅａに換算する。信号Ｂｅはスレーブ側駆動
軸トルクで、第２のトルクｆ換器ｌｏｋｍは駆動軸トル
ク８・ｔスＶ−ブ側関節軸トルクＢ軸に換算する。第３
のトルク変換器１０ｃはマスク側関節軸トルクＢ唱職”
　（ｓ＠ａ−ｓ、、　）　ｔ”マスク側駆動軸トルクに
変換する。

第２図は、マスタアームを駆動モータ集中配置方式とし
、スレーブアームを駆動子−タ関節部配置方式（自由度
独豆構造）としたマニピユレータに本発明の制御方法を
適用し比ものである。

この場合、マスク側のみが［Ｗｍモータ集中配置万方式
干渉があり、スレーブ側はモータと関節軸がｌ対ｌに対
応するものである。したがってスレーブ側の干渉計算は
不要である。

第２図において、第５軸で例にとｎば第１のトルク変換
器８ａの出力信号８２ａは。

８２Ｂ　＝　’Ｊｓｍ＝　（−５１＃ｙ２ｍ＋ｏｘＪＭ
Ｂ、＋　２ａＭａｍ”’Ｍｓｍ＋’Ｍ４ｍ）／７　　”
°°００°（至）となる。

また、第１の突合せ回路６ａの出力信号ａ１ｏｂはトル
ク信号８８ａとトルク信号８．０検出値号の差であり。

ａｌｌａ　＝　’Ｉ’Ｊ８（Ｆｌ　＝　ＫＭＩ　（ＥＬ
ＴＭＩ　ｆＥＬ　十ＫＭ２ｍＴＭ２ｍ　−１−Ｋｕｔｍ
ＩＩＩＭｔｍ　＋　ＫＭ４瓜Ｔ、Ｉ４ｚ　＋　ＩＣＭ５
ｍＴＭＩＳｍ８唱Ｏｂ　”　ａＢ５１−８＠二ＴＪ！１
ｍ−ＴＭ５ｇ、　　７ｔだしＴＭＳ５　”　ＴＪ５ｇで
ある。

さらに、第２の突合せ回路６ｂの出力信号８５１）＝’
Ｊ！Ｉｎ　−’Ｍｉｓ、　ｆｔだし’Ｍ！Ｉｇ　＝　’
ＪＳａであるＯし九がって、第２図に示す力侍還形制御
ブロックに工ｎは、マスク側の干渉量を取除きスレーブ
側を最適制御することができる。

第３図は、マスタａｔ−駆動モータ関節配置方式とし、
スレーブ側を駆動モータ集中配置方式としｔマニプレー
タの制御方法を示すものである。第３図の方式において
は、マスク側は１対１対応で干渉が愈（、スレーブ側に
干渉がある。スレーブ側の角度干渉成分は第２の角度変
換器８ｂにょうて除去さ’ｎ、、干渉トルク成分は第２
のトルク変換器１０ｂによって除去される。

第２のトルクを換器１０ｆｉの出力信号Ｓ・ａは８ｇ、
＝　’Ｉ’Ｊ　ａＢ　＝　ＫＭｌａＴＭｌ　ａ　＋　Ｋ
Ｍ！ｓＴＭ２ｇ＋　ＫＭＩＩａＴＭ！Ｉｓ　＋　ＫＭｊ
ａＴＭ４ｓ　＋ＫｕｓｓＴＭｅｓ　＝”０３となり、第
１の突合せ回路６ａの出力信号ｓ＊ｏｃ＝８ｓ−Ｂｓａ
＝％ａｍ−’Ｉ’Ｊ＋ｓｓ　　＝°００（至）となる。

さらに、第２の角度変換器８ｂの出力信号は８ａａ　＝
　’Ｊ！ＩＪＩ　＝　（−５１＃ＭＩＪｌ　＋ＯＸ’ｌ
Ｊ１ｍ　＋　２’Ｍ１ｇ−’Ｍａａ＋　’Ｍｓ６　）　
／見 ８！　＝　’Ｊ！１ｇ　＝　’Ｍｌユ 第２の突合せ回路６ｂの出力信号８ｓ０はｅｓｃ　＝　
ｓ、　”’　５ａａ＝　’ＪｊＳｆｆｉ　”　ａＪＢｍ
　　・・・°・・（至）であり、Ｗ２Ｂの角度変換器９
の出力信号８４ｅは。

Ｂ６Ｃ＝　”Ｍｌｆｌｌ　−’Ｍ！Ｉ８　＝　’Ｍｕｍ
−（”’Ｊｌｓ十〇７２ｇ十−がＪｌｌｇ−τ’、Ｔ４
ｇ＋７’ＪＳｇ　　・・・・・・曽である。

し九がって、スレーブ側の干渉トルク成分と干渉角度成
分は演耳補償さｎ、マスタ側の制御量に対応し九量でス
レーブ側が制御さｎろ。

第４図は第１図に示す力帰還型制御方法を通用し九両腕
型マニピュレータ制御装置を示すもので。

ディジタル演算処理を行い、その制御信号上アナログ変
換して駆動モータｔ−制御するものである。

なお、第４図では第１図の装置がｎ個あるが、−軸制御
分の制御回路１セツトのみ示す。

第４図において１００人は被制御体であるマスター側マ
ニビエレータ、１０ＯＢｉｊスレーブ側マエビエレータ
である。こｎらのマエビエレータ１ＧＯＡと１００Ｂは
第１７図に示すように構成さｎている＠　　１１　ａ　
＊　１　ｉ　ｂ　＊　ｌｌ　Ｃお工び１１６はアナログ
・ディジタル変換器（功臂換器）。

１５１ａ、１５１ｂはトルク調節器、１３ａｅ１３ｂは
ディジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａｆ換器）である。

また、第４図において第１図のものと同一部分又は相当
部分は同一符号で示す。

第４図のマニピエレータ制ａ装置において、マスク側の
駆動力源のトルク信号８ｓ（８８１〜８．ｎ）はＡ／Ｄ
変換器ｘｌｃＫ！つてディジタル信号に変換さｎる。ト
ルク干渉量は第１のトルク変換器１０ａによって演算処
理さｎる。一方、スレーブ側において、集中配置さｒｔ
、ｘ駆１ＩＩＩ４−夕のトルク信号日。

（８，１〜８・ユ）はめ＊＊器１Ｇｔｉによってディジ
タル信号に変換さする。トルク信号８．の干渉量成分は
第２のトルク変換器１０　ｂＫよって演算処理さｎる。

第１のトルク変換器ｌｅａと第２のトルク変換器ｌｏｂ
の演算出力信号は第１の突合せ回路６ａＫよって加減算
さｎその出力信号８１０ａは第３のトルク変換器１０ｃ
Ｋ工って演算処理さ几る。第３のトルク変換器１０ａの
演算出力信号は第１のトルク調節器１５１ｍに１って演
算処理され、　Ｄ／Ａ変換器１３ａにエフアナログ信号
に変換された後、第１の増幅口Ｗ＆５ａ　ｆ通して駆動
モータに供給さｎる。

被制御体１００Ａの角度信号’１ｔ（８１１〜Ｂ、ｎ）
はめ変換器ｌｌａ＆ＣＪＣってディジタル信号に変換さ
ｒｔ第１の角度変換器８ａに導びかｎる＠ま几スレーブ
側の駆動モータの角度信号８　ｍ　（１３１１〜８ｓｎ
）は第２の、し勺変換器１１１）によってディジタル信
号に変換さｎ第２の角度変換器８ｂに導びかれる。

第２の角度変換器８ｂは角度信号を演算し、その演算さ
ｎ比信号８ａ６　（８４１１〜Ｂ軸ユ）を第２の突合せ
回路６ｂに導び〈。第２の突合せ回路６ｂは信号８２ａ
　（８２１〜８２Ｊａｎ）とＢ軸の１差信号ｓｓａ（８
ｇ１〜８１Ｓａｎ）を第３の角度変換Ｉ）１０　ｃに導
び〈。第３の変換器１０ｃは部長信号８ｓ＠ｔ−演１１
Ｅ処理してその出力信号８４Ｂ　（８４Ｂ１〜Ｂｊａｎ
）ｔ−第２の角度調節器１１１）に導び〈。第２の角度
調節６１５１ｔ）は信号ＥｌＪａ　（８４ａ’〜８４ａ
ｆｉ）に応じてスレーブ側マエピエレータ管制御すべき
信号を出力し、この信号はＤ／Ａ変換＠１３　ｆｉ！−
通して駆動モータに供給さｎる・ 第Ｓ図は第２図に示す力帰還型制御方法ｔマスター肯の
マニピユレータが駆動部集中配置方式であり、スレーブ
側のマニピユレータが関節軸配置方式であるマニピユレ
ータについて適用しｙｔ％（Ｄである。ｔｓ５図の制御
装置においても実際はｎ個の制御回路食用いるものであ
り、Ａ１０ｇ換器１１ａ〜１１（ｌによりアナログ信号
ｔディジタル信号に変換し、このディジタル信号により
ディジタル演算処理を行い、この演算処理信号＠　Ｄ／
Ａ変換器１３ａ、１３ｂＫよってアナログ信号に変換し
駆動モータを制御するもので、他の動作は第２図と同じ
であろ６ 第６図は第３図の力帰還型制御方法を駆動郷関節部配置
方式のマスク側マニビエレータと駆動部集中配置方式の
スレーブ側マニピュレータに適用したもので、ｎ個の制
御回路のうち１（１ｉｆｅけ示しである。

第６図の制御装置に工れば、マスク側マニピエレータの
駆動部の配置ｔａ々の方式にすることが可能であるとと
もに、特に関節軸配置方式にする仁とに１クマスタ側ア
ームが小形軽量とな９１人間が操作し易いマニピユレー
タを得ることができる。

第１図の制御装置においては、マスタ側マニビ３．７−
タのｎ１軸分の駆動モータを集中配置方式とし、ｎｌ軸
分の駆動モータ金手先部に分散配置シ、スレーブ側マエ
ピエレータの駆動モータ（ｎｌ中ｎ１）個を集中配置と
しｋものである。制御回路としてはｎ１軸分ｔ−第５図
に示す方式とし、ｎ雪軸分を第６図の方式としたもので
ある。

第７図の制御装置に工ｎは、マスク側の手先部のｎ、細
分を分散配置方式として人間が操作し易−構造とするこ
とができる。

第８図は第１９図に示す従来の対称型制御方法に本発明
を適用し九実施例を示すものである。第１の角度検出器
３ａには第１の角度変換器８ａが接続され、第２の角度
検出器ａｂには第２の角度変換器８ｂが接続さｎている
。第１．第２の角度変換器の出力信号８９ａ、ｊｌｂＦ
ｉｇ５１の突合せ回路６ｂに入力さｎる。第２の突合せ
回路６ｂは第３の角度変換＠８ｃと第４の角度変換器８
ｄに接続さｎている。第３の角度変換器８ｃはマスク側
関節軸角［１−駆動軸角度に変換し、第４の角度変換器
８ｄはスレーブ側関節軸角Ｋｔ−駆動軸角度に変換する
。

前述し九りうに、第１の角度変換器８ａの出力信号Ｂ２
ａと第２の角度変換器８ｂの出力信号８ａａは次のよう
である。

ａｍ、　＝　＊、、　＝（４θｙ２十□ＸθＭＭ　＋　
２＃Ｍ４−　”Ｍａｌ十θＭ４）Ｘ−・・・・・・（至
）　　゛ Ｓ軸”’Ｊ４ｇ 第２の突合せ回路６１）（２）１１１１差出力信号５ｓ
ｌｌは。

１ｉ１！ｌａ　＝　ａｆｉ、　−８ａａ　＝　’Ｊ４ｍ
　−’Ｊ４Ｍ　＝ΔθＪ４第３の角度変換器８Ｃの出力
信号８ｓｌａ　　と第４の角度変換＠８（ｌの出力信号
８１４ａ　は久の工うになる。

１Ｓ ｆｈｌ＠　＝−ΔθＪｌ　＋Ｉａ；Ｈ＋−Δ＃Ｊｓ−７
Δ＃Ｊ４＋７Δ＃Ｊｓ Ｅｌｔ４ａ＝−Δ０Ｊ１　＋　Δ＃Ｊ倉＋互Δ＃Ｊｌ　
　−一Δ０Ｊ４　十見Δ＃Ｊｓ　　……（至） 第９図は第８図の変形例を示すもので、マスク側に駆動
部集中配置方式のマユビニレータを用い。

スレーブ側に駆動モータｔ−１１ｆｆｉ部配置万式とじ
几マニビエＶ−夕の制御方法である。第３の角度変換器
８Ｃの出力信号は Ｂ＊ａａ＝’Ｍａｍ−’Ｍａａ＝Ｃ−’Ｊｚｍ＋’Ｊｓ
ｍ十　〇Ｊａｍ一τ’Ｊａｍ　＋７’Ｊ４ｍ）　−’Ｍ
４ｇ　＝ΔθＪ６°＠−°−ｍとなる。ただし＊　　’
ｈ１６Ｂ　二〇５６ｇで、Δ＃Ｊ６　　は反力である。

第１Ｏ図は対称盤でスレーブ側に干渉があり。

マスク側には干渉がない場合である。第４の角度変換器
８ａの出力信号８唱７ａ　は。

８１７ｆｉ　＝　’Ｍ４ｍ　−’Ｍ４ｇ　＝　’Ｍ４ｆ
ｌｌ−Ｃ−’Ｊ２ｓ＋　ｅＪｌｌＢＳ　　　　　　　Ｂ
　　　　　　５ ＋　−＃Ｊ　４　、−−＃Ｊ　！ｌ　、＋τ’ＪａＢ）
＝ΔθＪ６・・・θ１）となる。ΔｆｌＪａ　　は駆動
力となる。

第１１図は第８図の制御装置を駆動モータ集中配置方式
のマスク側マニビエレータ１００Ａとスレーブ側マエピ
エレータ１ｏＯＢＫＪ用したものである。第１１図にお
いても第８図の制御装置がｎ個必要であり、各制御装置
の動作は第８図のものと同じである。

第１５１図は′ｓ９図の制御装置上両腕型マニピュレー
タに適用しｔもので、マスク側は駆動モータ集中配置方
式であり、スレーブ側は駆＃七−夕を関節部配置としｔ
ものである。５１５１図においても制御回路がｎ軸分必
要となる。

第１３図は第１Ｏ図の制＃装置七適用したもので、マス
ク側は関節部品置方式のマユビニレータ１１０人とし、
スレーブ＠を集中配置方式のマユビニレータｌ０ＱＢと
したものである。

第１４図は第８図、第９図およびＮ１０図の制御装置を
用いたもので、マスク側のｍｓ　＠分の駆動モータは分
散配置方式に、ｎｌ軸分（Ｄ［動４−タは集中配置方式
としｔものである＠まｆｌ−スレーブ側ではｎｓ軸分の
駆動モータを集中配置方式とし、ｉ１４１００駆動モー
タを分散配置方式としたものである。第１４図において
、中段の制御ブロックは第８図の制御装置に対応し、上
段の制御ブロックが第９図のもの、下段の制御ブロック
が第１ｏ図のものに対応する。この場合においても各制
御ブロックはｌ細分のみを示しである。

第１１Ｓ図および第１６図はそｎぞｎ演算制御部として
コンビエータ等の中央処理装置５ｏｏｔ−用いｔもので
ある。この場合、中央処理装置５１００は必要に応じて
ｎ個用いる。

Ｈ０発明の詳細 な説明したように本発明は１両腕型マニピュレータにお
いて、＋１１駆動モータを集中配置し、そこから関節部
に至るまで動力を伝達する機構に対し、自由度の干渉を
動力伝達係数とともに定量的に明らかにし、駆動軸側計
測量と関節軸側計測量の関係を求め、（２）駆動軸側計
測量を、まず１−筒軸側計測量に齋換し九うえで制御量
を求め１次にその制御量は関節軸側制御量であるので駆
＊　Ｉｆ　ｌ’ｌｌＪ御量に変換上行なうことにより駆
動モータを？１１Ｊ御し。

駆動モータ集中配置方式を用い友場合も関節軸対応の制
御が行えるように改善し九。

し九がって本発明によｎば次のような効果が得らｎる。

（イ）駆動軸側計測量から他の軸の干渉量を取除くこと
にＬり、実際に必要な関節軸側計測量が得られろ九め、
関節軸対応の制御を行うことができる。

こ１ｒＬＫより、干渉のある駆動モータ集中方式と干渉
のない関節部配置方式ｔ、マスタアームやスレーブアー
ムに適用しｔ場合も適切な制御を行うことができる。

１口）ＩＬ一つのマニピエＶ−夕のなかで集中配置方式
や関節部配置方式を組合せ九場合も適切な制御上行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冥施例に係るマニビシレータ制御装置
のブロック結線図。 第２図〜第３図はそｎぞｎ第１図の制御装置の変形例を
示すブロック結線図。 第４図〜第１図はそれぞｎ種々のマニピユレータに本発
明七遍用しｔ場合の制御例を示すプ党ツク結線図、第８
図は本発明の他の冥施例に係るマ二ピエレータ制御装置
のブロック結線図。 第９図〜第１６図は第８図の制御方式に基づいてマニピ
ユレータを制御する場合の種々の変形例を示すブロック
結線図。 第１７図は本発明ｔ−通用するマニピユレータの一例を
示す構成図、第１８図、第１９図は従来のマニビエレー
タ制御Ｉ＠直のブロック結ａ儀、第２０図、第５１１図
は動力源を集中配置し几マニピュレータを第１８図、第
１９図の制御装置で制御する場合のブロック結線図であ
る。 ｌａ、ｌｂ・・・駆動モータ、ｓａ、ａｂ・・・角度セ
ンサ、４ａ、４１）−）ルク、！！　ａ　＊　５　ｔ）
　”・増幅器。 ６　ａ　＃　６　ｂ・・・突甘せ回路、８ａ〜８Ｃ・・
・角度変換器、　Ｉ　Ｑ　ａ〜ｅ　Ｑ　ｃ＝　）ルク変
換器、１ｌａｘｌｌＣ・・・ん勺変換器、１２ａ・・・
トルク調ｆｆｉ器、１２ｂ・・・角度調節器＊　１３ａ
ｓ１３ｂ・・・Ｄ△変換器、１００・・・中央処理装置
。 第２図 第１５図 第１６図 第１８図 第１９図 手続補正書（方式） 昭和６０年特許龜第８９２７４号 ２、発明の名称 マエピエレータの制御方法およびその制御装置３、補正
をする者 事件との関係　　出願人 （６１Ｇ）株式会社　明　電　舎 ４、代理人〒１０４ 東京都中央区明石町１番２９号　液済仝ビル７補正の内
容 願書に最初に添付し九明細書の浄書、別紙の通シ（内容
に変更なし）０

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）動作指令部と、該動作指令部の動作に倣つて所定
   の動作を行う倣い動作部の少なくとも一方を、複数の関
   節軸を有するとともに、動作自由度に対応する複数個の
   動力源から関節軸まで動力伝達部を介して動力を伝達す
   るマニピュレータとし、該マニピュレータの動力源から
   前記関節部に至るまでの動力を伝達する動力伝達部に対
   し、自由度の干渉を動力伝達係数とともに定量的に明ら
   かにし、前記マニピュレータの駆動軸側計測量と関節軸
   側計測量との関係により制御量を求め前記動作試令部と
   倣い動作部を制御することを特徴とするマニピュレータ
   の制御方法。
2. （２）前記制御量を、駆動軸側計測量を関節軸側計測量
   に変換し、この変換された量をさらに駆動軸側制御量に
   変換して求めることを特徴とする請求範囲第１項記載の
   マニピュレータの制御方法。
3. （３）所定の動作指令を行う動作指令部と、該動作指令
   部の指令に応じて動作する倣い動作部と、前記動作指令
   を制御する制御手段を有するマニピュレータ装置におい
   て、前記動作指令部と倣い動作部のうち少なくとも一方
   を、複数の関節軸を有するとともに、動作自由度に対応
   する複数個の動力源から関節軸まで動力伝達部を介して
   動力を伝達するマニピュレータによつて構成し、前記制
   御手段を前記動力伝達部の自由度の干渉を動力伝達係数
   とともに定量的に演算する第１の演算手段と、前記マニ
   ピュレータの駆動軸側計測量と関節軸側計測量との関係
   により制御量を求める第２の演算手段とによつて構成し
   たことを特徴とするマニピュレータの制御装置。
4. （４）前記第２の演算手段が、駆動軸側計測量を関節軸
   側計測量に変換し、この変換された量を駆動軸側制御量
   に換算する演算回路によつて構成されている特許請求の
   範囲第３項記載のマニピュレータの制御装置。