JPS63150173A - マニピユレ−タの動作制御方法 - Google Patents
マニピユレ−タの動作制御方法Info
- Publication number
- JPS63150173A JPS63150173A JP29496886A JP29496886A JPS63150173A JP S63150173 A JPS63150173 A JP S63150173A JP 29496886 A JP29496886 A JP 29496886A JP 29496886 A JP29496886 A JP 29496886A JP S63150173 A JPS63150173 A JP S63150173A
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- manipulator
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- Pending
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
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】
Ａ 産業上の利用分野
本発明は、マスタースレーブマニピュレータにおいて、
動作範囲の境界動作や衝突による障害を防止するための
マニピュレータの動作制御方法に関する。
動作範囲の境界動作や衝突による障害を防止するための
マニピュレータの動作制御方法に関する。
Ｂ 発明の概要
この発明ハマスタースレーブマニピュレータの動作にお
いて、マスク側の動作を制御アルゴリズム上において障
害となる範囲に入る場合には所定の反力を得るように制
御することにより、機械的な破損や衝突等を防止したも
のである。
いて、マスク側の動作を制御アルゴリズム上において障
害となる範囲に入る場合には所定の反力を得るように制
御することにより、機械的な破損や衝突等を防止したも
のである。
Ｃ従来の技術と問題点
マスタースレーブマニピュレータは、マスクの動きに対
応してスレーブが動くものであり、人間が操作をするマ
スタアームの動きは全方向に最小で均等な力にて動かす
ことができるいわゆる異方性のないマスタフリーの状態
に調整される。したがって、マスク側では自由にアーム
を動かすことができると同時にスレーブ側もそれに追従
してアームが動くことになる。
応してスレーブが動くものであり、人間が操作をするマ
スタアームの動きは全方向に最小で均等な力にて動かす
ことができるいわゆる異方性のないマスタフリーの状態
に調整される。したがって、マスク側では自由にアーム
を動かすことができると同時にスレーブ側もそれに追従
してアームが動くことになる。
ところが、マスクの動作範囲が自由といってもその範囲
には限界があり、従来では機械的リミッタが動作範囲の
境界となっている。
には限界があり、従来では機械的リミッタが動作範囲の
境界となっている。
したがって、高速のためラフｌ−リミッタ（アルビリズ
ム上のリミッタ）を通り過ぎて高速でマスクが機械リミ
ッタに衝突するとマスタアームやリミッタが破損する可
能性が大きし）という問題点がある。
ム上のリミッタ）を通り過ぎて高速でマスクが機械リミ
ッタに衝突するとマスタアームやリミッタが破損する可
能性が大きし）という問題点がある。
また、スレーブアームがスレーブ本体及びその付属物と
の衝突により破損する場合があり、マニピュレータの作
業上スレーブアームの動作範囲を縮小して制限すること
ができないので、衝突可能対象物との衝突防止法を確立
する必要がある。
の衝突により破損する場合があり、マニピュレータの作
業上スレーブアームの動作範囲を縮小して制限すること
ができないので、衝突可能対象物との衝突防止法を確立
する必要がある。
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑み、機械的な破損
や衝突を防止するマニピュレータの動作制御方法を提供
する。
や衝突を防止するマニピュレータの動作制御方法を提供
する。
Ｄ、 問題点を解決するための手段
上述の目的を達成する本発明は、マスク制御アルゴリズ
ムの最終段ドライバ設定出力値ｙをｙ ＝ ａ ｘ ＋
ｂとしたものである。
ムの最終段ドライバ設定出力値ｙをｙ ＝ ａ ｘ ＋
ｂとしたものである。
Ｅ 作 用
式ｙ ＝ ａ ｘ ＋ ｂのうちｂをバイアスとして境
界における回転角や衝突物の距離等の関数として与えれ
ば、障害は防止される。
界における回転角や衝突物の距離等の関数として与えれ
ば、障害は防止される。
Ｆ実施例
ここで、第１図ないし第５図を参照１７て本発明の詳細
な説明する。第１図において、マスタマニピュレータ１
の各軸筋の動作範囲境界として、ソフトリミッタの開始
角度を基準位置からＳｏ、最大実動作範囲である機械リ
ミッタ到達範囲をソフトリミッタの最終角度Ｅ°とする
。したがって、第１図では±８６すなわちβにてソフト
にて定まる実動作範囲、±Ｅ°すなわちαにて最大実動
作範囲をそれぞれ表わす。
な説明する。第１図において、マスタマニピュレータ１
の各軸筋の動作範囲境界として、ソフトリミッタの開始
角度を基準位置からＳｏ、最大実動作範囲である機械リ
ミッタ到達範囲をソフトリミッタの最終角度Ｅ°とする
。したがって、第１図では±８６すなわちβにてソフト
にて定まる実動作範囲、±Ｅ°すなわちαにて最大実動
作範囲をそれぞれ表わす。
動作範囲がβ内に入っているときは、マスクのアルゴリ
ズムにつき最終段のドライバ設定値ｙ ｉ；］−ｙ ＝
ａ ｘとなっている。ここで、Ｘはトルクセンサから
の入力、ａはゲインである。
ズムにつき最終段のドライバ設定値ｙ ｉ；］−ｙ ＝
ａ ｘとなっている。ここで、Ｘはトルクセンサから
の入力、ａはゲインである。
マスタアームが境界Ｅ°上に達すると、このＥｏからＳ
ｏまでの範囲内ではバイアスであるオフセット量すがド
ライバ設定値に加えられ、ｙ ＝ ａ ｘ ＋ ｂとす
る。この場合、ｂは位置（角度）の関数であり、基準位
置からの移動位置すなわち位置（角度）フィードバック
値をθ°とすると、ｂ（θ）＝ｋ・（θ−３）／（Ｅ−
３）（ただし、θ≧Ｓ）のように定義する。この式にて
、ｋはゲイン係数である。すなわち、現在角θ。
ｏまでの範囲内ではバイアスであるオフセット量すがド
ライバ設定値に加えられ、ｙ ＝ ａ ｘ ＋ ｂとす
る。この場合、ｂは位置（角度）の関数であり、基準位
置からの移動位置すなわち位置（角度）フィードバック
値をθ°とすると、ｂ（θ）＝ｋ・（θ−３）／（Ｅ−
３）（ただし、θ≧Ｓ）のように定義する。この式にて
、ｋはゲイン係数である。すなわち、現在角θ。
がＳ０上にあっては、ｂ（の＝ｋ（ｓ−ｓ）／（Ｅ−３
）＝Ｃ１であり、０バイアスであり、ｙ−ａＸと変らな
いが、θ°がＳｏからＥｏに向って変化すると、それに
応じてｂが大きくなりθ９がＥ’上ではｋのバイアスが
かかる。この操作感はＳｏからＥ。
）＝Ｃ１であり、０バイアスであり、ｙ−ａＸと変らな
いが、θ°がＳｏからＥｏに向って変化すると、それに
応じてｂが大きくなりθ９がＥ’上ではｋのバイアスが
かかる。この操作感はＳｏからＥ。
に至るに従いばねを押し込む感じと同じになり、Ｓｏに
てばねがきき始め、Ｅ６にてばねを押し込みそれ以上は
動かない状態となることを意味する。この結果、ソフト
リミッタをたとえ過ぎても機械的リミット位置以上は決
して動作しないこととなる。
てばねがきき始め、Ｅ６にてばねを押し込みそれ以上は
動かない状態となることを意味する。この結果、ソフト
リミッタをたとえ過ぎても機械的リミット位置以上は決
して動作しないこととなる。
上述の例では、バイアスを境界にてかけ始める場合を述
べたが、予め位置座標が判明する衝突対象物の場合も適
用できる。すなわち、第２図に示すようにマスクもしく
はスレーブのアーム２と支持物３や第３図に示すように
アーム２と固定物４等のように位置座標が得られた場合
アームの位置座標と衝突対象物の設定位置との間距離を
衝突空間距離と比較する。そして、この距離に応じたバ
イアスを加えるようにしている。例えば、第２図、第３
図にように衝突対象物３，４の点Ｐ、Ｐ’とアーム２の
点（ｑ、〜ｑ６）との距離ｄ１〜屯のうち、最小ｄを求
め、この最小のｄが衝突空間距離とより小さくなったと
き、第４図又は第５図に示すようにバイアスを与え始め
、距離ｄが小さくなるに従い、バイアスを大きくしてゆ
くものである。
べたが、予め位置座標が判明する衝突対象物の場合も適
用できる。すなわち、第２図に示すようにマスクもしく
はスレーブのアーム２と支持物３や第３図に示すように
アーム２と固定物４等のように位置座標が得られた場合
アームの位置座標と衝突対象物の設定位置との間距離を
衝突空間距離と比較する。そして、この距離に応じたバ
イアスを加えるようにしている。例えば、第２図、第３
図にように衝突対象物３，４の点Ｐ、Ｐ’とアーム２の
点（ｑ、〜ｑ６）との距離ｄ１〜屯のうち、最小ｄを求
め、この最小のｄが衝突空間距離とより小さくなったと
き、第４図又は第５図に示すようにバイアスを与え始め
、距離ｄが小さくなるに従い、バイアスを大きくしてゆ
くものである。
バイアスを与えない前の状態では前述のようにｙ ＝
ａ ｘであるが、距１１１ｄが衝突空間距離δより小さ
くなるに従いバイアスｂ′がｂ′ｄ −αに一、となるように（第４図特性）ｙ＝ａｘ十ｂ’
をりめるものである。ここでαは方向を決める＋１．−
１であり、ｋはゲイン定数である。また、第５図の特性
の如く非線形テーブルより求めてもよい。この場合のバ
イアスｂ′はｂ’＝αＦ （ｃｌｌとなる。この非線形
テーブルでは次第にばね力が強くなる如く滑らかな制御
を行なうことができる。
ａ ｘであるが、距１１１ｄが衝突空間距離δより小さ
くなるに従いバイアスｂ′がｂ′ｄ −αに一、となるように（第４図特性）ｙ＝ａｘ十ｂ’
をりめるものである。ここでαは方向を決める＋１．−
１であり、ｋはゲイン定数である。また、第５図の特性
の如く非線形テーブルより求めてもよい。この場合のバ
イアスｂ′はｂ’＝αＦ （ｃｌｌとなる。この非線形
テーブルでは次第にばね力が強くなる如く滑らかな制御
を行なうことができる。
上述の説明では衝突対象物として支持物、ＴＶカメラ系
のような固定物その他の固定部分をのべたのであるが、
対象物の位置座標が得られれば、例えば協調作業を行な
う他のマニピュレータのような動的なものでもより。
のような固定物その他の固定部分をのべたのであるが、
対象物の位置座標が得られれば、例えば協調作業を行な
う他のマニピュレータのような動的なものでもより。
Ｇ３発明の効果
以上実施例にて説明の如く、本発明ではソフトリミット
を越えたり、対象物との距離が縮まるとばね効果が止し
てマスタアームの動作を限定でき、機械的な破損や衝突
は防止できる。しかも、このために機械リミットとソフ
トリミットとの差を小さくでき、対象物への操作性の安
定性や衝突の緩和が可能となる。
を越えたり、対象物との距離が縮まるとばね効果が止し
てマスタアームの動作を限定でき、機械的な破損や衝突
は防止できる。しかも、このために機械リミットとソフ
トリミットとの差を小さくでき、対象物への操作性の安
定性や衝突の緩和が可能となる。
第１図ないし第５図は本発明の実施例を示し、第１図は
一例の説明図、第２図、第３図は他の例の説明図、第４
図、第５図はバイアスの特性線図である。 図 中、 ２はアーム、 ３は支持物、 ４は固定物である。
一例の説明図、第２図、第３図は他の例の説明図、第４
図、第５図はバイアスの特性線図である。 図 中、 ２はアーム、 ３は支持物、 ４は固定物である。
Claims (1)
- マスター制御アルゴリズムの最終段ドライバ設定出力値
ｙを求めるｙ＝ａｘの式に障害防止のためのバイアスｂ
を加え、ｙ＝ａｘ＋ｂとしたマニピュレータの動作制御
方法。ここで、ａはゲイン、ｘはトルクセンサからの入
力値である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29496886A JPS63150173A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | マニピユレ−タの動作制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29496886A JPS63150173A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | マニピユレ−タの動作制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63150173A true JPS63150173A (ja) | 1988-06-22 |
Family
ID=17814637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29496886A Pending JPS63150173A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | マニピユレ−タの動作制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63150173A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017013167A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットアームの操作システム |
-
1986
- 1986-12-12 JP JP29496886A patent/JPS63150173A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017013167A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットアームの操作システム |
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