JP2501508Y2 - バイラテラルマスタ・スレ―ブマニプレ―タ - Google Patents
バイラテラルマスタ・スレ―ブマニプレ―タInfo
- Publication number
- JP2501508Y2 JP2501508Y2 JP1989013051U JP1305189U JP2501508Y2 JP 2501508 Y2 JP2501508 Y2 JP 2501508Y2 JP 1989013051 U JP1989013051 U JP 1989013051U JP 1305189 U JP1305189 U JP 1305189U JP 2501508 Y2 JP2501508 Y2 JP 2501508Y2
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- Japan
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- master
- arm
- torque
- compensation
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Description
【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案はバイラテラルマスタ・スレーブマニプレータ
に関し、特に力帰還型のものにおいて摩擦補償を改良し
たものである。
に関し、特に力帰還型のものにおいて摩擦補償を改良し
たものである。
B,考案の概要 本考案は、自重補償値の変化に応じて摩擦補償ゲイン
を可変させるバイラテラルマスタ・スレーブマニプレー
タである。
を可変させるバイラテラルマスタ・スレーブマニプレー
タである。
C.従来の技術 マスタ・スレーブマニプレータは、マスタアームを操
作者が操作すると、電気的機構によりマスタアームに接
続されたスレーブアームが、マスタアームの動きに合せ
て同様に動作するものである。このようなマスタ・スレ
ーブマニプレータを利用して作業を確実に行うために
は、視覚で***作側を観察するのみならず***作側の各
状況を正確に知る必要がある。特に物を把握する場合の
感触や、物への衝突等の感覚を、操作者にリアルタイム
で感じさせることが重要である。そこで、スレーブ側に
加わる力をマスタ側に送る力感覚のフィードバック機
構、即ち力伝達機能を持つバイラテラルフィードバック
機構を有するバイラテラルマスタ・スレーブマニプレー
タが開発された。
作者が操作すると、電気的機構によりマスタアームに接
続されたスレーブアームが、マスタアームの動きに合せ
て同様に動作するものである。このようなマスタ・スレ
ーブマニプレータを利用して作業を確実に行うために
は、視覚で***作側を観察するのみならず***作側の各
状況を正確に知る必要がある。特に物を把握する場合の
感触や、物への衝突等の感覚を、操作者にリアルタイム
で感じさせることが重要である。そこで、スレーブ側に
加わる力をマスタ側に送る力感覚のフィードバック機
構、即ち力伝達機能を持つバイラテラルフィードバック
機構を有するバイラテラルマスタ・スレーブマニプレー
タが開発された。
ここで力帰還型のバイラテラルマスタ・スレーブマニ
プレータの従来例を、第２図を基に説明する。第２図は
一軸分の制御系を示したものであり、他の軸も同様な制
御をするので、この一軸分の構成・動作を代表として説
明する。
プレータの従来例を、第２図を基に説明する。第２図は
一軸分の制御系を示したものであり、他の軸も同様な制
御をするので、この一軸分の構成・動作を代表として説
明する。
同図においてマスタアーム１は多関節型のアームであ
り、反力発生用のモータが備えられている。このマスタ
アーム１の各軸には、マスタアーム１に作用するトルク
を検出するトルク検出器２と、マスタアーム１の位置
（各軸回転角）を検出する位置検出器３が備えられてい
る。
り、反力発生用のモータが備えられている。このマスタ
アーム１の各軸には、マスタアーム１に作用するトルク
を検出するトルク検出器２と、マスタアーム１の位置
（各軸回転角）を検出する位置検出器３が備えられてい
る。
一方、スレーブアーム４は、マスタアーム１と同タイ
プの多関節型のアームであり、駆動力発生用のモータが
備えられている。このスレーブアーム４の各軸には、ス
レーブアーム４が発生するトルクを検出するトルク検出
器５と、スレーブアーム４の位置（各軸回転角）を検出
する位置検出器６が備えられている。
プの多関節型のアームであり、駆動力発生用のモータが
備えられている。このスレーブアーム４の各軸には、ス
レーブアーム４が発生するトルクを検出するトルク検出
器５と、スレーブアーム４の位置（各軸回転角）を検出
する位置検出器６が備えられている。
このマニプレータの位置制御は、マスタ側の位置検出
器３で検出した位置信号θＭと、スレーブ側の位置検出
器６で検出した位置信号θＳとを基に行う。つまり、位
置信号θＭ，θＳの位置偏差Δθ（＝θＭ−θＳ）が位
置調節器７に送られ、位置調節器７は、位置偏差Δθが
零になるように、換言すれば信号θＳが信号θＭに一致
するように、スレーブアーム４のモータを駆動制御す
る。
器３で検出した位置信号θＭと、スレーブ側の位置検出
器６で検出した位置信号θＳとを基に行う。つまり、位
置信号θＭ，θＳの位置偏差Δθ（＝θＭ−θＳ）が位
置調節器７に送られ、位置調節器７は、位置偏差Δθが
零になるように、換言すれば信号θＳが信号θＭに一致
するように、スレーブアーム４のモータを駆動制御す
る。
またこのマニプレータの力フィードバック制御は、マ
スタ側のトルク検出器２で検出したトルク信号TMと、ス
レーブ側のトルク検出器５で検出したトルク信号TSとを
基に行う。原理的には、信号TM，TSのトルク偏差に応じ
てマスタアーム１に反力を生じさせる制御をすればよい
のである。実際にはマスタアーム１の自重及び摩擦を補
償しつつフィードバック制御をしている。つまり、トル
ク信号TMを、摩擦補償演算器８でα（１以上の固定ゲイ
ン）倍し、摩擦補償トルク信号αTMとトルク信号TSとの
トルク偏差ΔＴを得る。更に、自重補償演算器９は、位
置信号θＭを基にマスタアーム１の姿勢を求め、このと
きの姿勢におけるマスタアーム自重を補償する自重補償
値β（可変）を出力する。そしてトルク偏差ΔＴに自重
補償値βを加算したトルク偏差Δｔがトルク調節器10に
送られ、トルク調節器10はトルク偏差Δｔに応じた反力
をマスタアームに生じさせる。
スタ側のトルク検出器２で検出したトルク信号TMと、ス
レーブ側のトルク検出器５で検出したトルク信号TSとを
基に行う。原理的には、信号TM，TSのトルク偏差に応じ
てマスタアーム１に反力を生じさせる制御をすればよい
のである。実際にはマスタアーム１の自重及び摩擦を補
償しつつフィードバック制御をしている。つまり、トル
ク信号TMを、摩擦補償演算器８でα（１以上の固定ゲイ
ン）倍し、摩擦補償トルク信号αTMとトルク信号TSとの
トルク偏差ΔＴを得る。更に、自重補償演算器９は、位
置信号θＭを基にマスタアーム１の姿勢を求め、このと
きの姿勢におけるマスタアーム自重を補償する自重補償
値β（可変）を出力する。そしてトルク偏差ΔＴに自重
補償値βを加算したトルク偏差Δｔがトルク調節器10に
送られ、トルク調節器10はトルク偏差Δｔに応じた反力
をマスタアームに生じさせる。
上述した力フィードバックでは、反力が生じた方向に
反力トルクを増加させる摩擦補償およびマスタアーム１
の自重を相殺する自重補償をしているため、マスタアー
ム１の操作性が良くなっている。
反力トルクを増加させる摩擦補償およびマスタアーム１
の自重を相殺する自重補償をしているため、マスタアー
ム１の操作性が良くなっている。
D.考案が解決しようとする課題 ところで、マスタアーム１の摩擦はその姿勢によって
異なるにもかかわらず、従来の摩擦補償演算器８による
摩擦補償ゲインαは固定値であった。したがって、マス
タアーム１の全姿勢において、摩擦補償を完全に実行す
ることはできなかった。また摩擦補償ゲインα（固定
値）の上限設定値は、自重補償値βが増減するかねあい
から、大きなものとすることができず限度があった。し
たがってある姿勢では摩擦補償が充分に行なわれず、マ
スタアーム１の操作が重くなる。
異なるにもかかわらず、従来の摩擦補償演算器８による
摩擦補償ゲインαは固定値であった。したがって、マス
タアーム１の全姿勢において、摩擦補償を完全に実行す
ることはできなかった。また摩擦補償ゲインα（固定
値）の上限設定値は、自重補償値βが増減するかねあい
から、大きなものとすることができず限度があった。し
たがってある姿勢では摩擦補償が充分に行なわれず、マ
スタアーム１の操作が重くなる。
本考案は、上記従来技術に鑑み、マスタアームの全姿
勢において、最適な自重補償のできるバイラテラルマス
タ・スレーブマニプレータを提供することを目的とす
る。
勢において、最適な自重補償のできるバイラテラルマス
タ・スレーブマニプレータを提供することを目的とす
る。
E.課題を解決するための手段 上記目的を達成する本考案は、マスタアームの位置に
応じて自重補償値βが変化するバイラテラルマスタ・ス
レーブマニプレータにおいて、自重補償値βの変化に合
せて摩擦補償の値を変化させることを、その要旨とす
る。
応じて自重補償値βが変化するバイラテラルマスタ・ス
レーブマニプレータにおいて、自重補償値βの変化に合
せて摩擦補償の値を変化させることを、その要旨とす
る。
F.作用 マスタアームの位置（姿勢）変化に合せて、自重補償
値のみならず摩擦補償値も変化し、マスタアームの操作
がスムーズにできる。
値のみならず摩擦補償値も変化し、マスタアームの操作
がスムーズにできる。
G.実施例 第１図は本考案の実施例に係る力帰還型バイラテラル
マスタ・スレーブマニプレータの一軸分を示す。この実
施例において位置制御は従来のものと同一である。つま
りマスタアーム１に備えた位置検出器３による位置信号
θＭと、スレーブアーム４に備えた位置検出器６による
位置信号θＳとの偏差Δθに応じて、位置調節器７がス
レーブアーム４を作動させる。かくて偏差Δθが零とな
るようにスレーブアーム４が動く。
マスタ・スレーブマニプレータの一軸分を示す。この実
施例において位置制御は従来のものと同一である。つま
りマスタアーム１に備えた位置検出器３による位置信号
θＭと、スレーブアーム４に備えた位置検出器６による
位置信号θＳとの偏差Δθに応じて、位置調節器７がス
レーブアーム４を作動させる。かくて偏差Δθが零とな
るようにスレーブアーム４が動く。
一方、この実施例の力フィードバック制御系では、新
たに摩擦補償ゲイン可変器12が追加されたとともに、摩
擦補償演算器11におけるゲインを可変としている。つま
り、摩擦補償ゲイン可変器12は、自重補償器９で得た自
重補償値β（この値はマスタアーム１の姿勢変化に応じ
て変わる）の増減に応じて、摩擦補償器11のゲインγを
増減させるのである。
たに摩擦補償ゲイン可変器12が追加されたとともに、摩
擦補償演算器11におけるゲインを可変としている。つま
り、摩擦補償ゲイン可変器12は、自重補償器９で得た自
重補償値β（この値はマスタアーム１の姿勢変化に応じ
て変わる）の増減に応じて、摩擦補償器11のゲインγを
増減させるのである。
よって本実施例では次のようにして力フィードバック
制御を行う。つまり、トルク信号TMを、摩擦補償演算器
11でγ（可変値）倍し、摩擦補償トルク信号γTMを得
て、このトルク信号γTMとトルク信号TSとのトルク偏差
Δτを得る。更に、トルク偏差Δτに自重補償値βを加
算したトルク偏差Δτ０がトルク調節器10に送られ、ト
ルク調節器10はトルク偏差Δτ０に応じた反力をマスタ
アームに生じさせる。
制御を行う。つまり、トルク信号TMを、摩擦補償演算器
11でγ（可変値）倍し、摩擦補償トルク信号γTMを得
て、このトルク信号γTMとトルク信号TSとのトルク偏差
Δτを得る。更に、トルク偏差Δτに自重補償値βを加
算したトルク偏差Δτ０がトルク調節器10に送られ、ト
ルク調節器10はトルク偏差Δτ０に応じた反力をマスタ
アームに生じさせる。
結局本実施例では、自重補償値βが小さくなると摩擦
補償ゲインγが小さくなり、自重補償値βが大きくなる
と摩擦補償ゲインγが大きくなる。
補償ゲインγが小さくなり、自重補償値βが大きくなる
と摩擦補償ゲインγが大きくなる。
一般に大きな自重補償が必要であるときには大きな摩
擦補償が必要であり、自重補償が小さくてよいときには
摩擦補償は小さくてよい。よって本願のバイラテラルマ
スタ・スレーブマニプレータでは、マスタアーム１の位
置（姿勢）がどのように変化しても、操作性よくマスタ
アーム１を動かすことができる。
擦補償が必要であり、自重補償が小さくてよいときには
摩擦補償は小さくてよい。よって本願のバイラテラルマ
スタ・スレーブマニプレータでは、マスタアーム１の位
置（姿勢）がどのように変化しても、操作性よくマスタ
アーム１を動かすことができる。
H.考案の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように本考案に
よれば、摩擦補償をマスタアーム位置に応じて変化させ
るようにしたので、マニプレータの操作性が向上した。
よれば、摩擦補償をマスタアーム位置に応じて変化させ
るようにしたので、マニプレータの操作性が向上した。
第１図は本考案の実施例を示すブロック図、第２図は従
来技術を示すブロック図である。 図面中、 １はマスタアーム、2,5はトルク検出器、3,6は位置検出
器、７は位置調節器、8,11は摩擦補償演算器、９は自重
補償演算器、10はトルク調節器、12は摩擦補償ゲイン可
変器である。
来技術を示すブロック図である。 図面中、 １はマスタアーム、2,5はトルク検出器、3,6は位置検出
器、７は位置調節器、8,11は摩擦補償演算器、９は自重
補償演算器、10はトルク調節器、12は摩擦補償ゲイン可
変器である。
Claims (1)
- 【請求項１】マスタアームの動きに応じてスレーブアー
ムが作動し、しかもスレーブアームに作用する力が反力
としてマスタアームに生ずる力帰還型のバイラテラルマ
スタ・スレーブマニプレータであって、 マスタアームに生じたトルクを示すトルク信号TMを増幅
して摩擦補償トルク信号γTMとして出力する摩擦補償演
算器と、 マスタアームの姿勢に応じてマスタアームの自重を補償
すべく値が変化する自重補償値βを出力する自重補償演
算器と、 スレーブアームに生じたトルクを示すトルク信号TSと摩
擦補償トルク信号γTMとの偏差Δτに、自重補償値βを
加えた値に応じてマスタアームに反力を生じさせるトル
ク調節器とを有するものにおいて、 自重補償演算器で得た自重補償値βに応じて、摩擦補償
演算器のゲインγを変化させる摩擦補償ゲイン可変器を
具えたことを特徴とするバイラテラルマスタ・スレーブ
マニプレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989013051U JP2501508Y2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | バイラテラルマスタ・スレ―ブマニプレ―タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989013051U JP2501508Y2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | バイラテラルマスタ・スレ―ブマニプレ―タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02104987U JPH02104987U (ja) | 1990-08-21 |
| JP2501508Y2 true JP2501508Y2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=31223036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989013051U Expired - Lifetime JP2501508Y2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | バイラテラルマスタ・スレ―ブマニプレ―タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501508Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107921641B (zh) | 2015-08-25 | 2021-08-03 | 川崎重工业株式会社 | 机器人***及其运转方法 |
| JP7111498B2 (ja) * | 2018-04-18 | 2022-08-02 | ファナック株式会社 | ロボットの制御装置およびロボットの制御方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6294284A (ja) * | 1985-10-21 | 1987-04-30 | 三菱重工業株式会社 | 遠隔操作用マスタマニプレ−タの操作力低減方法 |
| JPS63162172A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-05 | 工業技術院長 | マスタハンドの操作力低減装置 |
-
1989
- 1989-02-08 JP JP1989013051U patent/JP2501508Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02104987U (ja) | 1990-08-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |