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Info
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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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- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
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。
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)
- 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3725686A JPS62199375A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3725686A JPS62199375A (ja) | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62199375A true JPS62199375A (ja) | 1987-09-03 |
Family
ID=12492566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3725686A Pending JPS62199375A (ja) | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62199375A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013538405A (ja) * | 2010-09-14 | 2013-10-10 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | ３次元触覚伝達装置、方法及びシステム |
| JP2022107625A (ja) * | 2011-04-29 | 2022-07-22 | サルコス・エルシー | 遠隔制御ロボットシステム |
| US11794345B2 (en) | 2020-12-31 | 2023-10-24 | Sarcos Corp. | Unified robotic vehicle systems and methods of control |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4302138A (en) * | 1978-02-01 | 1981-11-24 | Alain Zarudiansky | Remote handling devices |
-
1986
- 1986-02-24 JP JP3725686A patent/JPS62199375A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4302138A (en) * | 1978-02-01 | 1981-11-24 | Alain Zarudiansky | Remote handling devices |
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| US11738446B2 (en) | 2011-04-29 | 2023-08-29 | Sarcos, Lc | Teleoperated robotic system with impact responsive force feedback |
| US11745331B2 (en) | 2011-04-29 | 2023-09-05 | Sarcos, Lc | Teleoperated robotic system with payload stabilization |
| US11865705B2 (en) | 2011-04-29 | 2024-01-09 | Sarcos, Lc | Teleoperated robotic system |
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