JPS62199375A - 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 - Google Patents

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

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JPS62199375A
JPS62199375A JP3725686A JP3725686A JPS62199375A JP S62199375 A JPS62199375 A JP S62199375A JP 3725686 A JP3725686 A JP 3725686A JP 3725686 A JP3725686 A JP 3725686A JP S62199375 A JPS62199375 A JP S62199375A
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JP
Japan
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hand
master
slave
pressure
control device
Prior art date
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Pending
Application number
JP3725686A
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English (en)
Inventor
穂坂 重孝
武生 大道
明寛 前川
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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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〉 本発明は極限作業ロボットなどマスタスレーブハンドシ
ステムの多感覚バイラテラル制御装置に関し1人間の感
覚器に近い繊細な感覚をスレーブとマスクの間で共有す
ることができるようにしたものである。
〈従来の技術〉 遠隔操作装置に用いられるハンドシステムでは、第2図
に示すように1人間オペレータが操作するマスタハンド
1の位置・力検出器2から構成される装置信号XM  
と作業対象物体に作用するスレーブハンド3の位置・力
検出器4から構成される装置信号x3  とから。
位置制御装置5によって位置偏差Δx(==xB(−x
B)が零になるよう屹指令信号Vsが出力され、ハンド
駆動゛機構6がスレーブハンド3を動作させている。一
方、マスタハンドlでは位置・力検出器2から出力され
る力信号fM とスレーブハンド3の位置・力検出器4
から出力される力信号fS七から、カフィードt4ツタ
制御装置7によって力偏差Δf(8f5−fM)  が
零になるように指令信号vM が出力さn1反力発生機
構8がマスタハンドlを動作させている。このようにし
て、マスタハンド1の位置に関する動作と同じ動作を遠
隔にあるスレブハンド3に行なわせるととも#ζ1スレ
ーブハンド3が作業対象物体に作用している力に比例し
た反力をマスタハンドlを介して人間に作用させている
。これによって、安定かつンドに近い作業を行なわせよ
うとしてスレーブハンドを人間のハンドの構造のように
指をもたせ且つマスタハンドも同様な構造にする場合、
スレーブハンドで作業対象物体を把握するとき1人間の
感覚器に近い圧覚や接触覚や丁べり覚のような繊細な感
覚はマスタフ1ンドにフィードバックできず、従ってそ
のような感覚を必要とするマニプレーション作業ヲ遠隔
操作することができなかった。例えば。
原子力発電所内には人が直接上肢によシ、或は手工具や
揚重設備等を操作するなどして実施している作業が多数
あるが、人が近づき難い状況などにセいてはマニプレー
タに人並の作業をさせる必要が生じている。
そこで、本発明は1人間の感覚器に近い繊細な感覚をス
レーブハンドとマスクハンドの間で共有することが可能
な多感覚バイラテラル制御装置を提供することを目的と
する。
く問題点を解決するための手段〉 上述した目的を達成した本発明によるマスタスレーブハ
ンドシステムの多感覚バイラテラル制御装置は、力の制
御系を有するマスタスレーブハンドシステムにおいて、
スレーブハンドが作業対象物体lこ作用する圧覚、接触
覚及びすベプ覚それぞれの検出器と、マスタハンドが人
間オペレータに与える圧覚、接触覚及びすべり覚それぞ
れの発生機構と、マスタハンドが人間オペレータに与え
る圧覚の検出器と、マスク側とスレーブ側それぞれで検
出された圧覚の偏差に基づいて圧覚発生機構を制御する
圧覚フィードバック制御装置と。
スレーブ側で検出された接触覚に基づいて接触覚発生機
構を制御する接触覚フイードバツ1WIJel)装置と
、スレーブ側で検出されたすベシ覚に基づいてすペシ覚
発生機構を制御する丁べ)覚フィードバック制御装置と
を具備したものである。
く作   用〉 遠隔操作装置に用いられる力の制御系を有するマスタス
レーブハンドシステムにおいて。
圧覚、接触覚及びすべり党の制御系をマスク(操作側)
とスレーブ(作業側)の双方向に設けることによシ、従
来の力の制御系と合せて多感覚バイラテラル制御が可能
となる。
く実 施 例〉 本発明の一実施例を第1図に示し、これを説明する。第
1図において、101は人間オペレータが操作するマス
クハンド102は遠隔で作業する繊細感覚多本指機構を
有するスレーブハンドである。103はマスタハンド1
01の位置或は姿勢を検出する位置検出器。
104はスレーブハンド102の位置或は姿勢を検出す
る位置検出器である。105はマスタハンド101が人
間オペレータに作用する力を検出する力検出器、106
はスレーブハンド102が作業対象物体に作用する力を
検出する力検出器である。107はマスタフ1ンド10
1が人間オペレータに力感覚を与えるための反力発生機
構、108は反力発生機・ 構107を制御する反力制
御装置である。109はスレーブハンド102が作業対
象物体に作用するためのハンド駆動機構、11Oは7%
ンド駆動機゛溝109を制御するスレージノ1ンド制御
装置lである。111はマスタハンド101が人間オペ
レータに作用する圧覚を検出する圧覚検出器、112は
スレーブハンド102が作業対象物体に作用する圧覚を
検出する圧覚検出器である。113はマスタハンド10
1が人間オペレータに圧覚を与えるための圧覚発生機構
、114は圧覚発生機構113を制御する圧覚フィード
バック制御装置である。
115はマスタハンド101が人間オペレータに接触覚
を与えるための接触覚発生機構、116は接触覚発生機
構115を制御する接触覚フィードバック制御装置、1
17はスレーブハンド102が作業対象物体に作用する
接触覚を検出する接触覚検出器である。118はマスタ
ハンド101が人間オペレータにすベシ覚を与えるため
のすベシ覚発生機構、119は丁ベシ覚発生機構118
を制御するすベシ宛フィードバック制御装置、120は
スレーブハンド102が作業対象物体に作用するすベシ
覚を検出するすベシ覚検出器である。
それぞれ力検出器lOβ、圧党検圧器検出器1工触覚検
出器117及びすべり覚検出器120はスレーブハンド
102が作業対象物体に作用する力、圧覚、接触覚及び
丁ベシ党を検出し、電気信号に変換する。また1位置検
出器104はスレーブハンド102の位置及び姿勢を検
出し、電気信号に変換する。更にそれぞれ力検出器10
5及び圧覚検出器111はマスタハンド10’lが人間
オペレータに作用する力及び圧覚を検出し、電気信号に
変換する。また1位置検出器103はマスタハンド10
1の位置及び姿勢を検出し、電気信号に変換する。
スレーブハンド制御装置110はマスクとスレーブの各
位置検出器103,104の出力から得られる位置偏差
ΔXと各力検出器105゜106の出力から得られる力
偏差Δf、スレーブの圧覚p、接触覚を及びすべり覚S
の各電気信号から制御指令ΔVSHを作シスレープハン
ドの駆動機構109を介してスレーブハンド102を制
御する。例えば制御指令はΔVSH=glΔX+g、Δ
f−g、p−g、t−g、B  として作る。
但し、gi(i=1〜5)はゲインである。
マスクの反力制御装置108はマスクとスレーブの位置
偏差ΔXと力偏差Δfo電気信号から制御指令ΔVMを
作シ、反力発生機構107を介してマスタハンド101
を制御する。例えば制御指令はΔVM” g、Δx+g
、Δfとして作る。但し1g6とg、はゲインである。
マスクの圧覚フィードバック制御装置114はマスクと
スレーブの各圧覚検出器111゜112の出力から得ら
nる圧覚偏差Δpの電気信号から制御指令ΔVpを作シ
、圧覚発生機構113を介して人間オペレータに与える
圧覚を制御する。例えば制御指令はΔvP−=g8ΔP
として作る。但しg、はゲインである。
マスクの接触覚フィードバック制御装置116はスレー
ブの接触覚t、の電気信号から制御指令△Vtを作り、
接触覚発生機構115を介して人間オペレータに与える
接触覚を制御する。
例えば制御指令はΔVt=g、tとして作る。g。
はゲインである。
マスクのすベシ覚フィードバック制御装置119はスレ
ーブのすベシ覚Sの電気信号から制御指令Δ■sを作り
、Tべり覚発生機構11Bを介して人間オペレータに与
えるすべり党を制御する。例えば制御指令はΔvs”g
□。Sとして作る。但し1g1.はゲインである。
〈発明の効果〉 従来、位置或は力の検出信号による制御の反力発生機構
では100gf  以下の力を人間オペレータにフィー
ドバックするこ七は困難であったが、本発明によれば、
圧覚、接触覚及びすべり覚の検出信号にjる圧覚、接触
覚及びすべり党発生機構によって100gf 以下の力
を人間のそれぞnの感覚に対応させてフィードバックす
ることができる。これにより。
原子力発電所内など人が近づき難い状況において、マニ
プレータに人並の作業を遠隔操作で行わぜることかでき
る。
本発明は下記(1)〜(6)などのマスタスレーブハン
ドシステムに応用することができる。
(1)  放射線発生物質、海発物、有害物質などの危
険物を取扱う遠隔操作装置のハンドシステム (2)放射線、有害ガスなどの条件の悪い雰囲気で作業
するロボットの遠隔操作装置のハンドシステム (3)水中、海中などで建設・保全作業するロボットの
遠隔操作装置のハンドシステム(4)  宇宙などで作
業するロボットの遠隔操作装置のハンドシステム (5)  災害時、救援救助作業するロボットの遠隔操
作装置のハンドシステム (6)高電圧下、高所などで作業するロボットの遠隔操
作装置のハンドシステム
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第2
図は従来例を示すブロック構成図でおる。 図  面  中、 101はマスタハンド。 102はスレーブハンド。 103.104は位置検出器、 105.106は力検出器。 107は反力発生機構、 108は反力制御装置。 109はハンド駆動機l!。 110はスレーブハンド制御装置。 111.112は圧覚検出器。 113は圧覚発生機構。 114は圧覚フィードバック制御装置。 115は接触覚発生機構。 116は接触覚フィードバック制御装置。 117は接触覚検出器。 119はTベシ覚フィードバック制御装置。 11gはすベシ党発生機構。 120はすべり党検出器である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 力の制御系を有するマスタスレーブハンドシステムにお
    いて、スレーブハンドが作業対象物体に作用する圧覚、
    接触覚及びすべり覚それぞれの検出器と、マスタハンド
    が人間オペレータに与える圧覚、接触覚及びすべり覚そ
    れぞれの発生機構と、マスタハンドが人間オペレータに
    与える圧覚の検出器と、マスタ側とスレーブ側それぞれ
    で検出された圧覚の偏差に基づいて圧覚発生機構を制御
    する圧覚フィードバック制御装置と、スレーブ側で検出
    された接触覚に基づいて接触覚発生機構を制御する接触
    覚フィードバック制御装置と、スレーブ側で検出された
    すべり覚に基づいてすべり覚発生機構を制御するすべり
    覚フィードバック制御装置とを具備したマスタスレーブ
    ハンドシステムの多感覚バイラテラル制御装置。
JP3725686A 1986-02-24 1986-02-24 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 Pending JPS62199375A (ja)

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