JPS63109989A - マスタ−スレ−ブマニプユレ−タ - 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】 （発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高放射能領域や、高温、高所等での作業を遠
隔操作で行なうマスタースレーブマニブユレークに関す
る。

（従来の技術） 従来は隔壁をへだてて操ｉするｎ械式のマスタースレー
ブマニブユレータが一般に用いられてきたが、これでは
マスターとスレーブ間の距離が限定され、またスレーブ
は操作名以上の力は出しなかった。そこで最近では距離
ヤ）力の制約の少ない電気式のマスタースレーブマニブ
ユレータが研究され、一部実用化されている。

従来の機械式マスタースレーブマニブユレータにおいて
は、マスターアームとスレーブアームがメカニカルに連
結しているので、スレーブアームの受＋ｊる外力が操作
者に伝達されていた。高度な作業を行なう場合、電気式
においても何らかの手段でスレーブアームの受ける外力
を操作者が感じられるようにしなければならない。そこ
でマスターアームに６駆動力を備えて、スレーブアーム
に設けたトルクセンサーによりスレーブアームに加わる
外力を検出し、この外力と比例した力をマスターアーム
操作者に感じさせるようにしたものがある。

現在研究され、一部実用化されているマスタースレーブ
マニブユレータにおいては、スレーブアームの受りる外
力をトルクセンサーにて検出し、このトルクセン１ノー
にて検出した外力に比例した力がマスターアームに加わ
るようにマスターアーム駆！１！ｌＪ機構を制御する方
式が採用されてきた。

従来のマスタースレーブマニブユレータのｔｌｌｔｉ１
手段を、第３図に表わす回路構成を示すブロック図につ
いて説明する。− マスターアームの駆動機ｖ４１を操作者が動かずと、マ
スターアームの位置検出′ａ２により位置に相当する電
気品を検出し、スレ、−ブアームの駆動機構３に取り付
りられたスレーブアームの位置検出器４により検出した
スレーブアームの位置に相当する電気品との差が比較器
１４により導出されスレーブアーム制御装置５に入力さ
れ、位置の差に応じた制御装置５からの出力信号により
、電源装置６の出力電流（あるいは電圧）が調整され、
スレーブアームの駆ｉｂｉ構３の駆動用電動機が回転さ
れ、スレーブアームがマスターアームと同位置となるよ
う動作する。

一方、スレーブアームで受けている力を操作者が感じる
ことができるように、スレーブアームの駆動機構３に取
り付けられたスレーブアームのトルクセンサ７により検
出したスレーブアームのトルクに係数器１７を介して一
定の係数Ｋを乗じたものと、マスターアーム駆動機構１
に取り付けられたマスターアームのトルクセンサー８に
より検出したマスターアームのトルクとの差が比較器１
５を経てマスターアーム制御装置９に入力され、トルク
の差に応じた制御装置９からの出力信号により、電源装
置１０の出力電流（あるいは電圧）が調整され、マスタ
ーアームの駆動機構１の駆動用電動機が回転し、スレー
ブアームの受けている力と比例した力がマスター、アー
ムに加わるように動作する。

（発明が解決しようとする問題点） 一般にマスタースレーブマニブル−タは、人間の手と同
様の動きが可能なように製作されるため、前述のような
駆旬機構が７つの程度（７自由程度）設ＧＪられる。

また、スレーブアームを設置する場所は、一般に高放射
能領域や高温、高所等であり、容易に人間が近づけない
場所であるため、スレーブアームの機構は極力簡単にし
、取付部品点数も少な（する必要がある。

しかるに従来例では、その手段が煩瑣であり、つまり機
構が複雑でマスタースレーブマニブユレーりとして甚だ
不具合である。

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、操作性
を良くするためにスレーブアームの受けている力に比例
した力をマスターアームに与える機能を有しながら、か
つスレーブアームの取付部品を少なくしたマスタースレ
ーブマニプコレータを提供することを、その目的とする
。

（発明の構成） （問題点を解決するための手段） 本発明は、 マスターアームの駆動機構および電源装置を持ち、 マスターアームの位置検出器を有し、 スレーブアームの駆動機構および電源！置を設け、 スレーブアームの位置検出器をそなえ、マスターアーム
の位置検出器出力とスレーブアームの位置検出器出力の
差分を入力しその両アームの位置の差によりスレーブア
ームの電源装置を介してスレーブアームの駆動機構を制
御するスレ−ブアーム制御５Ａ置を設け、 スレーブアーム制御装おの出力を導入しスレーブアーム
どマスターアームの電源装置および駆動機構の特性差に
よる信号の変換演口を行なう演算器を持ら、この演算器
出力をその入力段へ受け入れ出力段から入ツノ段へ出力
を負帰還し出力によりマスターアームの電源装置を介し
てマスターアームの駆動機構を制御する制御ＭＩ器を有
するマスターアームの演算制ｔ１１装置を具備した マスタースレーブマニブユレータである。

（作　用） 本発明は、 マスターアームの駆動ｍ構および電源装置を持ち、 マスターアームの位置検出器を有し、 スレーブアームの駆動機構および電源装置を設け、 スレーブアームの位置検出器をそなえ、マスターアーム
の位置検出器出力とスレーブアームの位置検出器出力の
差分を入力しその両アームの位置の差によりスレーブア
ームのｍ　？ｌｉ　′ＩＡ置を介してスレーブアーム制
御装置によりスレーブアームの駆動機構を制御し、 スレーブアーム制御装置の出力を導入しスレーブアーム
とマスターアームの電源装置および駆動機構の特性差に
よる信号の変換演算を行なう演算器を持ち、このＦＡ算
器出力をその入力段へ受り入れ出力段から入力段へ出力
を負帰還し出力によりマスターアームの電源装置を介し
て駆動機構を＆ＩＪ御する制御器を有するマスターアー
ム演算制御装置によりマスターアームの駆！ｌｌｎ構を
υ制御し、マスターアームのｉ、１１１１１手段として
、マスターアームとスレーブアームの両方の位置の差を
、スレーブアームとマスターアームの電源装置および駆
動機構の特性差により信号の変換演算を行なってから、
マスターアームの駆動機構を制御器る信号としているの
で、マスターアームとスレーブアームのトルクの差分て
マスターアームを駆動することになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図に表わす回路構成のブ
ロック図をもとに説明する。

ずべての図面において同一符号は同一部材を示す。

マスターアームの駆動機４％１を操作者が動かずとマス
ターアームの位置検出器２によりその位置が電気量で検
出され、スレーブアームの駆ｖＪ機構３に取りイ」けら
れたスレーブアームの位置検出器４により、検出したス
レーブアームの位置の電気量どの差が比較器１４を介し
てスレーブアーム制御装置５に入力され、位置の差の電
気量に応じた制御装置５からの出力信号により電源装置
６の出力電流（あるいは電圧）が調整され、その電気量
に対応してマスターアームの駆動機構を駆動し、スレー
ブアームがマスターアームと同位置になるよう動作する
。

一方、スレーブアームで受けている力を操作者が感じる
ことができるようにスレーブアームの制御装置５の出力
信号から、電源Ｖｔ置６およびスレーブアームの駆動機
構３の特性に基づきスレーブアームの受けている力を算
出し、この力に応じた出力信号を出すマスターアームの
演暮制御装置１１がスレーブアーム制ｔ１１装置５の出
力段に設置ノられ、この演粋制御装置１１の出力信号に
より電源装置１０の出力電流（あるいは電圧）が調整さ
れ、その調整された電気量によりマスターアームの駆動
機構１の駆動用電動機が回転し、スレーブアームの受け
ている力と比例した力がマスターアームに加わるように
動作する。

次に、マスターアームの演等制御装′Ｆｉ１１の回路構
成例を第２図で表わし、これについて説明する。

スレーブアームの制御装置５の出力信号がマスターアー
ムのｒＡ算器１２に入力され、演算器１２により、スレ
ーブアームとマスターアームの電源装置および駆動機構
の特性差による信号の変換演算を実施する。演算器１２
の出力信号とマスターアームの制御器１３の出力信号ど
の差が比較器１６で篩上され、その差が零になるように
制ｔｉｌＩｚ１３に入力され、演算器１２の出力信号と
制御器１３の出力信号が一致するように制御する。この
制御器１３の出力信号がマスターアームの演算υｊ御装
置１１の出力となり、この出力信号によりマスターアー
ムの電源袋＠１０のｔ、ｌＪ　ａｌｌを行なう。

本発明は以上のように構成されているため、従来スレー
ブアーム側の受けている力を検出するために設けていた
トルクセンサーが不要になりスレーブアーム取すイ４け
部品点数を削減することができる。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、従来スレーブアーム側に取り
（＝Ｊけでいたトルクセンサ°−を削減しても、従来と
同様にスレーブアーム側で受けている力と比例した力を
マスターアーム側に与えることができ、スレーブアーム
取り付は部品を削減することにより、高放射能領域や、
高温、高所等に設置されるスレーブアームの故障要因が
少なくなり、信頼性の高いマスタースレーブマニプユレ
ータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を表わ”すブロッ
ク図、第２図は本発明のうちマスターアームの演ｔｉｔ
、ＩＩ御装置の詳細を示す構成図、第３図は従来例の説
明図である。 １・・・マスターアームの駆動機構、２・・・マスター
アームの位置検出器、３・・・スレーブアームの駆動機
構、４・・・スレーブアームの位置検出器、５・・・ス
レーブアームの制御装置、６・・・電源装置、７・・・
スレーブアームのトルクセンサ、８・・・マスターアー
ムのトルクセンサ、９・・・マスターアーム制御装置、
１０・・・電源装置、１１・・・マスターアーム演算制
御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マスターアームの駆動機構および電源装置と、マスター
   アームの位置検出器と、 スレーブアームの駆動機構および電源装置と、スレーブ
   アームの位置検出器と、 マスターアームの位置検出器出力とスレーブアームの位
   置検出器出力の差分を入力しその両アームの位置の差に
   よりスレーブアームの電源装置を介してスレーブアーム
   の駆動機構を制御するスレーブアーム制御装置と、 スレーブアーム制御装置の出力を導入しスレーブアーム
   とマスターアームの電源装置および駆動機構の特性差に
   よる信号の変換演算を行なう演算器を持ち、この演算器
   出力をその入力段へ受け入れ出力段から入力段へ出力を
   負帰還し出力によりマスターアームの電源装置を介して
   マスターアームの駆動機構を制御する制御器を有するマ
   スターアームの演算制御装置と、 を具備することを特徴とするマスタースレーブマニプュ
   レータ。