JP2000218576A

JP2000218576A - マニピュレータ

Info

Publication number: JP2000218576A
Application number: JP11026806A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Miyagawa; 信一宮川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】作業対象物に対する作業を遠隔でスムーズに
行うことができるマニピュレータを提供することであ
る。【解決手段】マスタマニピュレータ３を操作して作業
対象物モデル装置４に対して行った作業シミュレーショ
ンによるマスタマニピュレータ３の位置信号および力信
号をデータ記憶手段８に記憶し、作業対象物２と作業対
象物モデル装置４との相似比、作業用マニピュレータ１
とマスタマニピュレータとの相似比、データ記憶手段８
に記憶したマスタマニピュレータ３の位置信号および力
信号に基づいて、計算手段９により作業用マニピュレー
タ１の移動経路およびその時に出力されるトルクを計算
する。そして、駆動制御手段１０は計算手段９で計算さ
れた作業用マニピュレータ１の移動経路およびその時に
出力される力信号を満たすように作業用マニピュレータ
１のモータを駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重量物をハンドリ
ングする作業用マニピュレータをスレーブアームとして
運用するマスタスレーブマニピュレータを備えたマニピ
ュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、重量物を移動させるものとして
はクレーンなどの搬送装置がある。また、作業空間内を
自由に動かしたい場合は、重量物をハンドリングするマ
ニピュレータが使用される。この重量物をハンドリング
するマニピュレータでは各軸の移動速度は遅い。これ
は、重量物を高速で移動させると慣性力により、機構に
損傷を与える場合があるので、それを避けるためであ
る。すなわち、マニピュレータはリンク構造の組み合わ
せが多いため、マニピュレータ先端のハンドリング部の
荷重が重い場合は、各関節にかかるモーメントも大きく
なるからである。

【０００３】例えば、原子炉内の作業を行うのに、マニ
ピュレータを使用する場合、炉内が放射化されることか
ら遠隔操作により行われる。このため、炉及び炉内構造
物の寸法や位置関係から計算したデータや予めティーチ
ングしたデータに沿ってプレイバック機能を用い、炉内
構造物のハンドリングを行っている。

【０００４】この場合、炉内の温度変化や作業装置の設
置再現精度等により、一度ティーチングした位置へ正確
にプレイバックできる保証は必ずしもないので、作業対
象物の位置を再計測し、ハンドリング装置の位置姿勢を
制御するようにしている。これにより、プレイバックを
行った時と同等の性能を再現し、作業対象物の位置を決
定している。これを位置補正機能と呼んでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位置補
正機能をマニピュレータに搭載することは、設置スペー
スの問題や検出方法の問題等があり、適正にマニピュレ
ータに搭載できない場合がある。検出方法の問題は、例
えば、距離センサを使用し段差を計測した場合など、作
業用マニピュレータが作業対象物を把持してしまうと、
作業対象物を設置する場合に、作業対象物が邪魔をして
計測できない場合がある。そこで、センサを駆動式にす
ることも考えられるが、そうした場合には、精度がずれ
たりさらに搭載スペースを必要とする問題が起こる。

【０００６】また、何トンもの重量物をハンドリングす
る場合には作業用マニピュレータの自重が大きく、作業
対象物に対して接触してしまうことがある。その場合に
は、双方共に壊れる可能性がある。

【０００７】仮想空間技術を用いた場合には、作業環境
モデルやマスタマニピュレータは、位置データで構成さ
れるモデルとなるので、作業環境データベースを精度よ
く持つ必要がある。しかし、作業環境対象物の位置精度
を常によくするためには、常時センシングしている必要
があり、また、作業環境の外乱による位置ずれなども吸
収する必要がある。

【０００８】本発明の目的は、作業対象物に対する作業
を遠隔でスムーズに行うことができるマニピュレータを
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
マニピュレータは、作業対象物をハンドリングする作業
用マニピュレータと、前記作業用マニピュレータを操作
する力検出機能を備えたマスタマニピュレータと、前記
作業用マニピュレータおよび前記マスタマニピュレータ
を制御する制御装置とを備えたマニピュレータにおい
て、前記制御装置は、前記マスタマニピュレータを操作
して作業対象物モデル装置に対して行った作業シミュレ
ーションによる前記マスタマニピュレータの位置信号お
よび力信号を記憶するデータ記憶手段と、前記作業対象
物と作業対象物モデル装置との相似比、前記作業用マニ
ピュレータと前記マスタマニピュレータとの相似比、前
記データ記憶手段に記憶した前記マスタマニピュレータ
の位置信号および力信号に基づいて、前記作業用マニピ
ュレータの移動経路およびその時に出力されるトルクを
計算する計算手段と、前記計算手段で計算された前記作
業用マニピュレータの移動経路およびその時に出力され
る力信号を満たすように前記作業用マニピュレータのモ
ータを駆動制御し作業対象物に対しての作業を行う駆動
制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】請求項１の発明に係わるマニピュレータで
は、マスタマニピュレータを操作して作業対象物モデル
装置に対して行った作業シミュレーションによるマスタ
マニピュレータの位置信号および力信号をデータ記憶手
段に記憶し、作業対象物と作業対象物モデル装置との相
似比、作業用マニピュレータとマスタマニピュレータと
の相似比、データ記憶手段に記憶したマスタマニピュレ
ータの位置信号および力信号に基づいて、計算手段によ
り作業用マニピュレータの移動経路およびその時に出力
されるトルクを計算する。そして、駆動制御手段は計算
手段で計算された作業用マニピュレータの移動経路およ
びその時に出力される力信号を満たすように作業用マニ
ピュレータのモータを駆動制御し作業対象物に対しての
作業を行う。

【００１１】請求項２の発明に係わるマニピュレータ
は、請求項１の発明において、前記駆動制御手段は、作
業用マニピュレータの出力されるモータトルクの変化
が、前記計算手段で計算された計算値と異なってきた場
合には、前記作業用マニピュレータのモータの駆動を停
止することを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明に係わるマニピュレータで
は、請求項１の発明の作用に加え、作業用マニピュレー
タの出力されるモータトルクの変化が、計算手段で計算
された計算値と異なってきた場合には、作業用マニピュ
レータのモータの駆動を停止し、機器の損傷を防止す
る。

【００１３】請求項３の発明に係わるマニピュレータ
は、請求項１の発明において、前記駆動制御手段は、作
業用マニピュレータの出力されるモータトルクの変化
が、前記計算手段で計算された計算値と異なってきた場
合には、計算値のモータトルクがでる方向に作業用マニ
ピュレータを駆動することを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明に係わるマニピュレータで
は、請求項１の発明の作用に加え、作業用マニピュレー
タの出力されるモータトルクの変化が、計算手段で計算
された計算値と異なってきた場合には、適正なモータト
ルクがでる方向に作業用マニピュレータを駆動するため
の信号を算出する。これにより、作業用マニピュレータ
を駆動して作業を遂行する場合に外乱による影響を修正
する。

【００１５】請求項４の発明に係わるマニピュレータ
は、請求項１の発明において、前記計算手段は、前記マ
スタマニピュレータの移動の代わりに前記作業対象物モ
デル装置の移動に基づき前記作業用マニピュレータの移
動経路を算出することを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明に係わるマニピュレータで
は、請求項１の発明の作用に加え、マスタマニピュレー
タの移動の代わりに作業対象物モデル装置の移動に基づ
き作業用マニピュレータの移動経路を算出する。これに
より、オペレータが所定位置にて教示作業を行えるよう
にする。

【００１７】請求項５の発明に係わるマニピュレータ
は、請求項１の発明において、前記作業用マニピュレー
タおよび前記マスタマニピュレータのそれぞれに対応す
る同一位置を計測するセンサを設け、前記計算手段は、
前記作業用マニピュレータで作業対象物を捉えたとき、
各々のセンサが同一位置を計測するように前記作業用マ
ニピュレータの移動経路を修正することを特徴とする。

【００１８】請求項５の発明に係わるマニピュレータで
は、請求項１の発明の作用に加え、作業用マニピュレー
タが作業対象物を捉えたとき、作業用マニピュレータの
位置およびマスタマニピュレータの位置がそれぞれに対
応する同一位置になるように、作業用マニピュレータの
移動経路を修正する。これにより、外乱による位置ずれ
を、オペレータが自ら補正できるようにする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明の実施の形態に係わるマニピュレ
ータの構成図である。重量物をハンドリングする作業用
マニピュレータ１の実作業を行う環境には、作業対象物
２が配置されている。一方、作業用マニピュレータ１を
操作する力検出機能を備えたマスタマニピュレータ３の
環境には、マスタマニピュレータ３の寸法にあった作業
対象物モデル装置４が配置されている。そして、オペレ
ータ５は力センサ６を備えたマスタマニピュレータ３を
操作して作業対象物モデル装置４に対して作業を模擬す
る。

【００２０】制御装置７のデータ記憶手段８には、作業
を模擬している間に得られたマスタマニピュレータ側信
号（位置信号Ｐｍ、力信号Ｔｍ）が入力され記憶され
る。これにより、作業用マニピュレータ１を駆動するた
めの教示点列の元データを確保する。この教示点列のデ
ータを用いて、制御装置７の計算手段９では作業用マニ
ピュレータ１の制御信号を生成し、駆動制御手段１０に
より作業用マニピュレータ側信号（位置信号Ｐｓ、トル
ク信号Ｔｓ）を読みながら作業用マニピュレータ１を制
御する。

【００２１】すなわち、計算手段９では、作業対象物２
と作業対象物モデル装置４の相似比と、作業用マニピュ
レータ１とマスタマニピュレータ３との相似比を用い
て、データ記憶手段８に記憶したマスタマニピュレータ
３の位置信号Ｐｍと力信号Ｔｍとから、作業用マニピュ
レータ１の移動経路（位置信号Ｐｓ）とその時の出力さ
れる力（トルクＴｓ）とを計算する。そして、駆動制御
手段１０は、作業用マニピュレータ１のモータトルクを
計測して、位置信号Ｐｓをプレイバックすると共に適切
なモータトルクで作業が進行していることを観測し、作
業用マニピュレータ１の進行経路を制御する。

【００２２】図２は制御装置７のブロック図である。マ
スタマニピュレータ３で作業模擬を行っている間におい
て、マスタマニピュレータ位置信号Ｐｍとマスタマニピ
ュレータ力信号Ｔｍとをデータ記憶手段８に記憶する。
計算手段９では、作業用マニピュレータデータベース１
１、マスタマニピュレータデータベース１２、作業対象
物データベース１３、作業対象物モデル装置データベー
ス１３からのデータ信号を入力し、作業用マニピュレー
タ１の作業を行うための最適な作業用マニピュレータ教
示点列ｒｉを生成する。教示点列ｒｉは、位置信号Ｐ、
トルク信号Ｔなどで構成される。

【００２３】監視制御手段１０では、作業用マニピュレ
ータ１の現在の位置信号Ｐｓと作業用マニピュレータ教
示点列ｒｉ（Ｐ、Ｔ）の位置信号Ｐとの偏差を加算手段
１５により求め、モータ駆動指令手段１６に入力する。
モータ駆動指令手段１６は加算手段１５で得られた作業
用マニピュレータ１の現在の位置信号Ｐｓと作業用マニ
ピュレータ教示点列ｒｉ（Ｐ、Ｔ）の位置信号Ｐとの差
分に基づき、作業用マニピュレータ１のモータ駆動指令
を生成する。これにより、作業用マニピュレータ１のモ
ータ１７を駆動する。

【００２４】一方、監視制御手段１０のトルク監視手段
１８には作業用マニピュレータ１のトルク信号Ｔｓが入
力される。このトルク信号Ｔｓはモータ１７のトルク信
号である。トルク監視手段１８では、作業用マニピュレ
ータ１のトルク信号Ｔｓの異常判定を行い、トルク信号
Ｔｓが異常である場合は必要に応じモータ駆動指令手段
１６にその異常を通知する。モータ駆動指令手段１６で
は、トルク信号Ｔｓの異常があったときは作業用マニピ
ュレータ１のモータ１７の駆動を停止する。トルク信号
Ｔｓが異常であるか否かの判定は、作業用マニピュレー
タ１のトルク信号Ｔｓが計算手段９で計算されたトルク
信号Ｐの計算値と異なっているか否かで判定される。

【００２５】ここで、作業用マニピュレータ１は実際に
は多軸（モータが複数台）であるが、図２では１軸（モ
ータが１台）で示しており、他の軸に関しては図示を省
略している。また、作業用マニピュレータ１に力センサ
を設置した場合には、精度よくトルク制御を行うことが
できる。

【００２６】次に、図３は本発明の実施の形態における
作業用マニピュレータ１を駆動するための教示点列ｒｉ
（Ｐ、Ｔ）、および移動経路の説明図である。基準座標
Σ０からの先端位置ベクトルｒｉが図３中の矢印Ｘ方向
に移動していくものとする。すなわち、作業用マニピュ
レータ１が１ａ〜１ｃに移動する作業を行うものとす
る。

【００２７】この場合、各時点の先端位置ベクトルｒ
１、ｒ２、ｒ３は、各時点の作業用マニピュレータ１
ａ、１ｂ、１ｃの先端部を通っていく。従って、先端位
置ベクトルｒ１〜ｒ３を教示点列ｒｉ（Ｐ、Ｔ）として
生成し、作業用マニピュレータ１の各軸のモータ１７の
駆動トルクＴ１〜Ｔ３を求めればよいことになる。ま
た、制御を簡単にするには、作業用マニピュレータ１の
位置信号Ｐｓとマスタマニピュレータ３の位置信号Ｐｍ
とを各軸１対１にする構成とすればよい。

【００２８】図４は、本発明の実施の形態における作業
用マニピュレータ１とマスタマニピュレータ３との相似
比関係の説明図である。図４（ａ）は作業用マニピュレ
ータ１の駆動機構、図４（ｂ）はマスタマニピュレータ
３の駆動機構である。

【００２９】図４（ａ）に示す作業用マニピュレータ１
の基準座標Σｓ０と図４（ｂ）に示すマスタマニピュレ
ータ３の基準座標Σｍ０とは同一点であるとして説明す
る。異なった場合は別のワールド座標から変換ベクトル
を定義する。

【００３０】作業用マニピュレータ１の先端位置ベクト
ルｒｓｅとマスタマニピュレータ３の先端位置ベクトル
ｒｍｅとは、所定の相似比で対応させることができる。
同様に各関節についても、作業用マニピュレータ１の関
節位置ベクトルΘｓ１とマスタマニピュレータ３の関節
位置ベクトルはΘｍ１も対比させることができる。この
相似を基に、マスタマニピュレータ３で収集した教示点
列ｒｉを作業用マニピュレータ１用のデータ列に変換す
る。

【００３１】このように、先端位置ベクトルｒで表現し
て、マニピュレータの各関節の位置状態を算出する手法
をとるので、マスタスレーブマニピュレータは同構造だ
けでなく、異構造マスタスレーブマニピュレータにも適
用することが可能である。

【００３２】図５は、本発明の実施の形態における制御
装置７の演算処理内容を示すフローチャートである。ま
ず、マスタマニピュレータ３を操作し作業模擬を行う
（Ｓ１）。この作業模擬の動作中のマスタマニピュレー
タ３の位置信号Ｐｍおよび力信号Ｔｍを記憶手段８に記
憶し、計算手段９は記憶手段８に記憶されたマスタマニ
ピュレータ３の位置信号Ｐｍおよび力信号Ｔｍに基づい
てマスタマニピュレータ３の教示点列ｒｉを計算する
（Ｓ２）。

【００３３】次に、監視制御手段１０は教示点列ｒｉの
各々の教示点を目標値として作業用マニピュレータ１を
制御する（Ｓ３）。この場合、監視制御手段１０のトル
ク監視手段１８はモータトルクデータを観測し、作業用
マニピュレータのトルクデータと差はないか比較する
（Ｓ４）。そして、その差が所定値より大きいときは
（Ｓ５）、モータ駆動を停止する（Ｓ６）。これによ
り、構成機器が破損することを防止する。一方、差がな
いときは表示点は最終目標値であるか否かを判断し（Ｓ
７）、作業用マニピュレータ１が最終目標値になるまで
モータ１７を駆動する。

【００３４】以上の説明では、作業用マニピュレータ１
の出力されるモータトルクＴｍの変化が、計算手段９で
計算された計算値と異なってきた場合には、駆動制御手
段１０はモータ１７の駆動を停止するようにしたが、そ
の計算値のモータトルクが出る方向に作業用マニピュレ
ータ１を駆動するようにしても良い。すなわち、作業用
マニピュレータ１を駆動して作業を遂行する場合に外乱
による作業対象物２の移動を考慮し、その外乱を取り除
いた状態にして作業を続行させる。

【００３５】図６は、外乱により作業対象物２の位置が
変動し作業用マニピュレータに不適切なトルクが発生し
た状態の説明図である。正規の位置にある作業対象物２
ａに対し、何らかの外乱の影響にて作業対象物２が作業
対象物２ｂの位置に位置ずれを起こしたとする。作業用
マニピュレータ１は教示点列に従って移動する。すなわ
ち、作業用マニピュレータ１の先端位置ベクトルｒｓ１
の教示点では、作業対象物２は存在しないはずであるか
ら作業対象物２ａに対して作業することはない。

【００３６】ところが、外乱により位置ずれを起こし、
作業用マニピュレータ１の先端位置ベクトルｒｓ１の教
示点には作業対象物２ｂが存在することになるので、作
業用マニピュレータ１は、教示点より早い時点で作業対
象物２ｂにより外力Ｔｒｆが発生することになる。この
ことから、作業用マニピュレータ１のトルクデータは教
示点データのトルクデータと違ってくる。

【００３７】図７は、作業用マニピュレータに外乱によ
る作業対象物の位置変動が原因で生じたトルクデータの
差についての説明図である。教示され算出したトルクデ
ータＴ０は本来出力されるトルク値であるが、位置制御
で駆動中、作業用マニピュレータ１のトルクＴｓが異な
った場合に、トルク差Ｔｅを少なくする方向に作業用マ
ニピュレータ１を駆動する。この場合に、教示点列の位
置データを修正しうるデータを保存する。作業用マニピ
ュレータ１をトルク制御し、適切な経路を算出する。

【００３８】図８は、作業用マニピュレータ１にトルク
変動が生じた場合に、そのトルクを教示点列で示される
トルクに近づくように作業用マニピュレータ１を駆動す
る場合の制御装置７のブロック図である。

【００３９】図２に示したものに対し、監視制御手段１
０には速度制御トルク制御選択手段１９が追加して設け
られている。トルク監視手段１８ではトルク差を監視し
トルク差が所定値より大きい場合には、トルク制御選択
信号ｈを速度制御トルク制御選択手段１９に出力し、速
度制御からトルク制御に切り換える。つまり、モータ駆
動指令手段１６は、通常時は位置信号Ｐｓと教示点の位
置信号Ｐとの偏差による速度制御に基づいてモータ駆動
指令信号を演算するが、トルク監視手段１８からのトル
ク制御選択信号ｈがあったときは、作業用マニピュレー
タ１のトルク信号Ｔｓと教示点のトルク信号Ｔとの偏差
によるトルク制御に基づいてモータ駆動指令信号を演算
する。なお、以上の説明では速度制御とトルク制御とを
切り換えるようにしたが、適度な割合にしてモータ駆動
指令信号を演算するようにしても良い。

【００４０】このように、作業用マニピュレータ１のト
ルクデータが教示点のトルクデータと違ったトルクデー
タとなったときは、正常なトルクデータのでる方向に作
業用マニピュレータ１を駆動するように制御するので、
機器の損傷等を防ぐことができる。

【００４１】以上の説明では、マスタマニピュレータ３
により作業対象物モデル装置４に対して作業模擬を行っ
て作業用マニピュレータ１の移動経路を求めるようにし
ているが、マスタマニピュレータ３の移動の代わりに、
作業対象物モデル装置の移動に基づき計算手段９により
作業用マニピュレータの移動経路を算出するようにして
も良い。

【００４２】図９は、その場合の移動経路の説明図であ
る。図９（ａ）は作業用マニピュレータ１の移動経路の
説明図、図９（ｂ）はマスタマニピュレータ３の移動経
路の説明図である。図９（ａ）において、作業用マニピ
ュレータ１は周回軌道方向の向きの作業用マニピュレー
タ移動経路Ｌｓを移動できる装置であるとする。ワール
ド座標Σｗを基点とすると作業位置Ｒ１の場所に対して
の作業位置ベクトルはｒａ（位置信号Ｐａ）、作業位置
Ｒ２の場所に対しての作業位置ベクトルはｒｂ（位置信
号Ｐｂ）となる。従って作業対象物２ｃ、２ｄをアクセ
スするには、作業用マニピュレータ移動経路Ｌｓを移動
することになるため、作業用マニピュレータ１の位置を
特定することができる。

【００４３】この場合、マスタマニピュレータ３側を作
業用マニピュレータ１と同じような作業環境にすると、
オペレータも移動しなければならないし、機器の設置も
大変となる。そこで、図９（ｂ）に示すように、作業対
象物モデル装置４を作業対象物モデル装置移動経路Ｌｍ
に置き換えることにより、作業を効率を上げることがで
きる。作業対象物モデル装置４は必要な作業対象物２に
特化して製作すればよく、作業環境をすべてそのままモ
デル化する必要はない。

【００４４】このように、作業環境内で作業用マニピュ
レータ１が移動する場合に，マスタマニピュレータ３は
移動させずに，作業対象物モデル装置４を移動させて位
置合わせを行う。つまり、作業対象物２を移動させマス
タマニピュレータ３を固定するので、オペレータが所定
位置にて教示作業を行える。

【００４５】次に、図１０に示すように、作業用マニピ
ュレータ１およびマスタマニピュレータ３のそれぞれ
に、対応する同一位置を計測するセンサ２０ａ、２０ｂ
を設け、作業用マニピュレータ１のセンサ２０ａで作業
対象物２を捉えたとき、マスタマニピュレータ３のセン
サ２０ｂが同一位置を計測するように、計算手段９によ
り作業用マニピュレータ１の移動経路を修正するように
しても良い。

【００４６】図１０（ａ）は、作業用マニピュレータ１
側の環境でセンサ２０ａとしてのＴＶカメラを設置し、
作業対象物２を画角θｍで捉えてモニタ２１ａに写した
ものである。画面では作業対象物２が作業対象物画像２
２ａとして捉えられる。同様にマスタマニピュレータ３
にもセンサ２０ｂとしてのＴＶカメラを備え画角θｓに
て作業対象物モデル装置４を捉え、モニタ２１ｂに作業
対象物モデル装置４の画像２２ｂが写る。

【００４７】この場合、オペレータ５はマスタマニピュ
レータ３を操作して作業対象物画像２２ａと同じ様に写
る位置へ移動させればよい。この時のマニピュレータの
位置データを読むことによりずれ量を算出することがで
き、これを補正することで作業を遂行することができ
る。

【００４８】ＴＶカメラを作業用マニピュレータ１とマ
スタマニピュレータ３に設置した場合には、その相似比
はフォーカス、アイリス等を考慮したものを使用する。
位置を計測するセンサ２０は、ＴＶカメラに特定するも
のではない。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、作
業対象物モデル装置を用いて必要に応じてオペレータが
作業を指示することにより、作業対象物に対する作業を
遠隔でスムーズに行うことができる。

【００５０】すなわち、オペレータによる簡単な作業で
操作の教示を行え、得られた位置信号や力信号を用いて
作業用マニピュレータで作業を行うことができる。ま
た、作業用マニピュレータを駆動して作業を遂行する場
合に外乱があってもその外乱による影響を抑制して作業
を行うことができる。

【００５１】また、作業対象物を移動させ、マスタマニ
ピュレータを固定することによりオペレータが所定位置
にて教示作業を行える。さらに、外乱による位置ずれ
を、オペレータが自ら補正することにより作業用マニピ
ュレータで作業を遂行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わるマニピュレータの
構成図。

【図２】本発明の実施の形態における制御装置のブロッ
ク図。

【図３】本発明の実施の形態における作業用マニピュレ
ータを駆動するための教示点列ｒｉ（Ｐ、Ｔ）、および
移動経路の説明図。

【図４】本発明の実施の形態における作業用マニピュレ
ータとマスタマニピュレータとの相似比関係の説明図。

【図５】本発明の実施の形態における制御装置の演算処
理内容を示すフローチャート。

【図６】本発明の実施の形態における作業用マニピュレ
ータに外乱による作業対象物の位置変動が原因で不適切
なトルクが発生した状態の説明図。

【図７】本発明の実施の形態における作業用マニピュレ
ータに外乱による作業対象物の位置変動が原因で生じた
トルクデータの差についての説明図。

【図８】本発明の実施の形態における制御装置の他の一
例のブロック図。

【図９】本発明の実施の形態における計算手段により、
マスタマニピュレータの移動の代わりに作業対象物モデ
ル装置の移動に基づき作業用マニピュレータの移動経路
を算出する場合の移動経路の説明図。

【図１０】本発明の実施の形態における作業用マニピュ
レータおよびマスタマニピュレータのそれぞれにセンサ
を設け、作業用マニピュレータの移動経路を修正するよ
うにした場合の説明図。

【符号の説明】

１作業用マニピュレータ２作業対象物３マスタマニピュレータ４作業対象物モデル装置５オペレータ６力センサ７制御装置８データ記憶手段９計算手段１０駆動制御手段１１作業用マニピュレータデータベース１２マスタマニピュレータデータベース１３作業対象物データベース１４作業対象物モデル装置データベース１５加算手段１６モータ駆動指令手段１７モータ１８トルク監視手段１９速度制御トルク制御選択手段２０センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業対象物をハンドリングする作業用マ
ニピュレータと、前記作業用マニピュレータを操作する
力検出機能を備えたマスタマニピュレータと、前記作業
用マニピュレータおよび前記マスタマニピュレータを制
御する制御装置とを備えたマニピュレータにおいて、前
記制御装置は、前記マスタマニピュレータを操作して作
業対象物モデル装置に対して行った作業シミュレーショ
ンによる前記マスタマニピュレータの位置信号および力
信号を記憶するデータ記憶手段と、前記作業対象物と作
業対象物モデル装置との相似比、前記作業用マニピュレ
ータと前記マスタマニピュレータとの相似比、前記デー
タ記憶手段に記憶した前記マスタマニピュレータの位置
信号および力信号に基づいて、前記作業用マニピュレー
タの移動経路およびその時に出力されるトルクを計算す
る計算手段と、前記計算手段で計算された前記作業用マ
ニピュレータの移動経路およびその時に出力される力信
号を満たすように前記作業用マニピュレータのモータを
駆動制御し作業対象物に対しての作業を行う駆動制御手
段とを備えたことを特徴とするマニピュレータ。
【請求項２】前記駆動制御手段は、作業用マニピュレ
ータの出力されるモータトルクの変化が、前記計算手段
で計算された計算値と異なってきた場合には、前記作業
用マニピュレータのモータの駆動を停止することを特徴
とする請求項１に記載のマニピュレータ。
【請求項３】前記駆動制御手段は、作業用マニピュレ
ータの出力されるモータトルクの変化が、前記計算手段
で計算された計算値と異なってきた場合には、計算値の
モータトルクがでる方向に作業用マニピュレータを駆動
することを特徴とする請求項１に記載のマニピュレー
タ。
【請求項４】前記計算手段は、前記マスタマニピュレ
ータの移動の代わりに前記作業対象物モデル装置の移動
に基づき前記作業用マニピュレータの移動経路を算出す
ることを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ。
【請求項５】前記作業用マニピュレータおよび前記マ
スタマニピュレータのそれぞれに対応する同一位置を計
測するセンサを設け、前記計算手段は、前記作業用マニ
ピュレータで作業対象物を捉えたとき、各々のセンサが
同一位置を計測するように前記作業用マニピュレータの
移動経路を修正することを特徴とする請求項１に記載の
マニピュレータ。