JPS6389274A - マニピユレ−タのバイラテラル制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、マスタ・スレーブマニピュレータのバイラ
テラル制御装置に１３！１する。

（従来の技術） 原子炉、宇宙、海洋などでの作業で使用されるマスタ・
スレーブマニピュレータでは、作業性を高めるため、ス
レーブ側にかかる力をマスタ側に返すバイラテラル制御
を行うことが有効である。

従来のバイラテラル制御装置としては、第４図〜第６図
に示すようなものがある。

第４図は、従来の対称型バイラテラルＩＩＪＩＩＩＩ装
置の構成を示すブロック図である。

この装置は、マスタ側及びスレーブ側のアーム１ｍ、ｉ
ｓの操作により動作し、動作位置を検出する位置検出器
２＋１１，２Ｓを有し、両検出器２ｍ。

２Ｓの偏差により、マスタ側及びスレーブ側に備えたア
クチュエータ駆動回路３ｍ　、３ｓを介し、マスタ側及
びスレーブ側に備えたアクチュエータ４ｍ、４Ｓを駆動
する方式である。

第５図は、従来の力逆送型のバイラテラル制御装２の構
成を示すブロック図である。

この装置は、第４図に示した対称型のものに対し、マス
タ側のアクチュエータ駆動回路５ｍを介し、マスタ側に
備えたアクチュエータ６ｍをスレーブ側に設けた力検出
器７Ｓで駆動するようにしたものである。

第６図は、従来の力帰還型のバイラテラル制御装置の構
成を示すブロック図である。

この装置は、第５図の力逆送型に対し、マスタ側にも力
検出器７ｍを設け、マスタ側に備えたアクチュエータ６
ｍを駆動回路５ｇｌを介し両刃検出器５ｍ、６ｓの偏差
で駆動する方式である。

（発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記の如き従来よりのバイラテラル制御
装置には、それぞれ、次のような問題点がある。

第４図に示した対称型にあっては、力検出器が不要で構
成が簡単である反面、マスタアーム１１１１の操作に大
きな力を必要とし、しかもマスタ側では、スレーブアー
ム１Ｓに動く小さな外力を確実に感じることができない
という問題点がある。

第５図に示した力逆送型にあっては、マスタ側のアーム
１ｍでスレーブ側のアーム１ａに加わる外力を確実感じ
ることはできるものの、マスタ側の操作に大きな力が必
要であり、また、マスタ側アーム１ｍとスレーブ側アー
ム１Ｓとの間に動きの遅れを生じ、つかみすぎや振動を
生ずるという問題点がある。

第６図に示した力帰還型にあっては、マスタ側のアーム
１ｍでスレーブ側のアーム１Ｓに加わる外力を感じつつ
、マスタ側アーム１ｍを小さな力で操作することはでき
るものの、構成が複雑であり、又、力逆送型と同様に、
つかみすぎや振動を生ずるという問題点がある。

そこで、この発明は、上記問題点を改善し、スレーブ側
のアームに加わる外力を確実に感じつつ、掴みすぎや振
動を起こさせることなく小さな力で操作することができ
るマニピュレータのバイラテラル制御装置を提供するこ
とを目的とする［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためこの発明では、マニピュレータ
のバイラテラル制御装置を、マスタ側及びスレーブ側に
それぞれのアームに加わる外力を検出する力検出器をそ
れぞれ設け、マスタ側及びスレーブ側にそれぞれのアー
ムを位置調節するアクチュエータをそれぞれ設け、両検
出器から算出した同一の駆動信号で両アクチュエータを
開缶駆動する駆動回路を設けて構成した。

（作用） この肯明では、上記構成により、両刀検出器から算出し
た同一の駆動信号で、両アームを位置調節するアクチュ
エータが駆動されるので、従来の力帰還型と同様に、マ
スタ側のアームでスレーブ側の外力を確実に感じつつ、
小さい力でほど良く操作することが可能となる。

又、両アチクユエータは、両刃検出器から算出した同一
の駆動信号で周囲駆動されるので、両ア与 一ム間に動きの遅れ生ずることがな（、掴みすぎや振動
を生ずる恐れがない。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示すマニピュレータのバ
イラテラル制御装２のブロック図である。

本例は、バイラテラル制御装置を、マスタ側及びスレー
ブ側にそれぞれのアームｌ＋、１ｓに加わる外力を検出
する力検出器７ｍ、７ｓをそれぞれ設け、マスタ側及び
スレーブ側にそれぞれのアームを位置調節するステップ
モータ８ｍ、８ｓをそれぞれ設け、両検出器７ｍ、７ｓ
から算出した同一の駆動信号偏差で両ステップモータ８
ｍ、８Ｓを開墾づつ駆動する駆動回路９ｍ、９ｓを設け
て構成したものである。

ステップモータ８１１１，８Ｓは同じ特性のロータリ式
又はリニア式のモータであり、駆動回路９ｍ。

９Ｓは同一内容の回路構成であり、両ステップモータ８
ｍ、８ｓは偏差ｅ応じて開缶駆動されるものである。

上記構成のバイラテラル制御装置において、例えば操作
者がマスタアーム１ｍに力ＦＩＩｌを加えたとすると、
力検出器７ｍがその力ＦＩＩＩを検出し、ステップモー
タ３ｍ、３ｓが同時動作し、マスタアーム１ｍ、スレー
ブアーム１Ｓが力Ｆｍの方向に動作する。

一方、スレーブアーム１Ｓに力Ｆｓが加わると、マスタ
７−ム１ｍ、スレーブアーム１Ｓが力Ｆｓの方向に同時
動作する。この原理により、操作者は、マスタアーム１
ｍを通じてスレーブアーム１Ｓに働く外力Ｆｓを感じる
ことできる訳である。

本例では、両アーム１ｍ、ＩＳを位ｆｉ１節するアクチ
ュエータとしてステップモータ８＋１１．８３を用いた
ので、構成簡易であるにも拘わらず、両アーム１ｍ、１
ｓの間に動きの遅れを生ずることがない。

なお、自重補償は、例えば力検出器７ｍ又は７Ｓの出力
にマニピュレータの姿勢に応じた補正伍・　　を与える
ことで容易に行える。

第２図はこの発明の他の実施例を示すマニピュレータの
パイテラチル制御装置のブロック図である。

本例は、第１図に示したステップモータ８１１゜８３１
及び、駆動回路９ｍ、９ｓを、ステップモータ以外のア
クチュエータ４ｍ　、　４３　％及び、位置検出器２ｍ
、２ｓ並びに、フィードバック式の駆動回路１Ｑｍ、１
０３に置き換えた例である。

本例でもアクチュエータ４ｍ、４ｓを両刃検出器７ｍ、
７ｓの偏差に応じて同量づつ駆動することができるので
、両アーム１１Ｉｌ、１Ｓとの間に動きの遅れを生じる
ことがなく、スレーブ側のアーム１Ｓに加わる外力を感
じつつ、マスタ側アーム１ｍを小さな力で操作すること
が可能である。

第３図はこの発明の更に他の実施例を示すマニピュレー
タのバイラテラル制御装置のブロック図である。

本例は、第２図に示した実施例に対し、マスタ側及びス
レーブ側に特性へ異なるＤＣモータ１１■及び形状記憶
合金アクチュエータ１２ｓを設け、これに併せて特性の
異なる駆動回路１３ｍ、１４Ｓを設けたものである。

マスタ側の駆動回路１３ｍには、ＤＣモータ１１ｍを形
状記憶合金アクチュエータ１２３の動作遅れに対応させ
るため、遅延要素１５を内蔵させている。

本例でもアクチュエータ１１１１１．１２５を、両刃検
出器７ｍ、７ｓの偏差に応じて同量づつ駆動することが
できるので、両アーム１＋、１’ｓとの間に動きの遅れ
を生じることがなく、スレーブ側のアーム１ａに加わる
外力をマスタ側で感じつつ、マスタ側アーム１ｍを小さ
な力で操作することが可能である。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、適宜の設計変更を行うことにより、他のＭ様でも実施
し得るものである。

［発明の効果］ 以上の通り、この発明に係るマニピュレータのバイラテ
ラル制御装置では、マスタ側及びスレーブ側に備えた力
検出器の偏差に基いてマスタ側及びスレーブ側に備えた
位置胴面用のアクチュエータを同量駆動することができ
るので、マスタ側のアームでスレーブ側のアームに加わ
る力を確実に感じつつ、掴みすぎや振動を生じさせるこ
となくマスタｍすのアームを小さな力で操作することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すマニピュレータのバ
イラテラル制御装置のブロック図、第２図は他の実施例
を示すバイラテラル制御装置のブロック図、第３図は更
に他の実施例を示すバイラテラル制御装置のブロック図
、第４図、第５図、第６図は、それぞれ対称型、力逆送
型、力帰還型の従来のバイラテラル制御装置を示すブロ
ック図である。 １１１１．１ａ・・・アーム ２１＋、２Ｓ・・・位置検出器 ７ｍ、７ｓ・・・力検出器 Ｆｍ、Ｆｓ・・・外力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスタ側及びスレーブ側にそれぞれのアームに加
   わる外力を検出する力検出器をそれぞれ設け、マスタ側
   及びスレーブ側にそれぞれのアームを位置調節するアク
   チュエータをそれぞれ設け、両検出器から算出した同一
   の駆動信号で両アクチュエータを同量駆動する駆動回路
   を設けたことを特徴とするマニピュレータのバイラテラ
   ル制御装置。
2. （２）前記アクチュエータはステップモータで構成され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマニピ
   ュレータのバイラテラル制御装置。