JP2550648B2 - Master / slave manipulator control method - Google Patents
Master / slave manipulator control methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、マスタアームに対するスレーブアームの移
動速度を変えるため制御系を変更した際に、スレーブア
ームが不用意に移動するのを防止するよう企図したもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention prevents a slave arm from being inadvertently moved when a control system is changed to change a moving speed of a slave arm with respect to a master arm. It is an intention.
B.発明の概要 本発明は、マスタ側の工学変換をして得た目標値とス
レーブ側の工学変換をして得た現在値との偏差が零とな
るようにマスタ・スレーブマニピュレータをフィードバ
ック制御するものにおいて、マスタアームに対するスレ
ーブアームの移動速度を変えるためにマスタ側の工学変
換の制御パラメータを変える際に、この時点での目標値
が同一となるようにした制御方法である。B. Outline of the Invention The present invention feedback-controls the master / slave manipulator so that the deviation between the target value obtained by the engineering conversion on the master side and the current value obtained by the engineering conversion on the slave side becomes zero. In this case, when the control parameter for engineering conversion on the master side is changed in order to change the moving speed of the slave arm with respect to the master arm, the target value at this point is the same.
C.従来の技術 マスタ・スレーブマニピュレータではマスタアームの
動きに追従してスレーブアームが動く。このマスタ・ス
レーブマニピュレータの制御系を第２図を基に説明す
る。同図においてマスタ側の工学変換部１は、マスタア
ームの関節に備えられた位置センサから送られてくるマ
スタ位置信号xMを受け、このマスタ位置信号xMを工学変
換して目標値yMを出力する。工学変換とはセンサ信号の
値をアームの位置に対応した値に変換することであり、
具体的には、第３図に示すように、 yM＝aMxM＋bM なる一次関数処理をしている。C. Conventional technology In the master / slave manipulator, the slave arm moves following the movement of the master arm. The control system of the master / slave manipulator will be described with reference to FIG. In the figure, the engineering conversion unit 1 on the master side receives a master position signal x M sent from a position sensor provided at a joint of a master arm, performs an engineering conversion of this master position signal x M, and sets a target value y M. Is output. Engineering conversion is to convert the value of the sensor signal into a value corresponding to the position of the arm,
Specifically, as shown in FIG. 3, a linear function process of y M = a M x M + b M is performed.
同様に、スレーブ側の工学変換部２は、スレーブアー
ムの関節に備えられた位置センサから送られてくるスレ
ーブ位置信号XSを工学変換（一次関数処理）して現在値
ySを出力する。そして目標値yMと現在値ySとの偏差Δｙ
が求められ、この偏差Δｙにサーボゲイン処理部３で所
要のゲインが掛けられてサーボ信号Ａが出力される。Similarly, the engineering conversion unit 2 on the slave side performs engineering conversion (linear function processing) on the slave position signal X S sent from the position sensor provided at the joint of the slave arm to obtain the current value.
Output y S. The deviation Δy between the target value y M and the current value y S
Then, the deviation Δy is multiplied by a required gain in the servo gain processing unit 3 and the servo signal A is output.
一方、スレーブアームに備えた速度センサから出力さ
れたスレーブ速度信号Ｖは、工学変換部４で工学変換さ
れて変換速度信号ｖになるとともに、フィードバックゲ
イン処理部５で所要のゲインが掛けられてフィードバッ
ク信号Ｂとなる。On the other hand, the slave speed signal V output from the speed sensor provided in the slave arm is engineering-converted by the engineering conversion unit 4 into the converted speed signal v, and the feedback gain processing unit 5 multiplies it by a required gain to feed it back. It becomes signal B.
サーボ信号Ａとフィードバック信号Ｂの偏差Ａ−Ｂ
は、PI補償処理部６でPI（比例・積分）処理され、トル
ク指令Ｔが出力される。そしてこのトルク指令Ｔがスレ
ーブアームに送られ、位置の偏差Δｙ及び速度の偏差Ａ
−Ｂが零となるようにスレーブアームが動く。Deviation AB between servo signal A and feedback signal B
Is subjected to PI (proportional / integral) processing by the PI compensation processing unit 6, and a torque command T is output. Then, this torque command T is sent to the slave arm, and the position deviation Δy and the speed deviation A
-The slave arm moves so that B becomes zero.
上記工学変換部1,2,4のパラメータ（係数ａや定数
ｂ）はパラメータ設定部７で設定される。このパラメー
タ設定部７は速度切換スイッチSWの切換・選択によりパ
ラメータ変更を実施する。また各種演算処理は演算処理
部８で行なっている。そして各ブロック１〜８は、コン
ピュータを有する制御部Ｃの機能ないし回路構成として
示されている。The parameters (coefficient a and constant b) of the engineering conversion units 1, 2, and 4 are set by the parameter setting unit 7. The parameter setting unit 7 changes parameters by switching / selecting the speed changeover switch SW. The arithmetic processing unit 8 performs various arithmetic processes. Each of the blocks 1 to 8 is shown as the function or circuit configuration of the control unit C having a computer.
上述した制御部Ｃを用いたマスタ・スレーブマニピュ
レータにおいて、マスタアームに対するスレーブアーム
の移動速度を変えるには、従来では、速度切換スイッチ
SWによりパラメータ設定部７に速度変更指令を出し、工
学変換部１の中で用いる係数aMを変えていた。例えば第
３図に示すように係数aMを係数aM′に変更していた。こ
のように係数aMの値を変えると変換スケールが変わりス
レーブアームの移動速度が変えられる。In the master / slave manipulator using the control unit C described above, in order to change the moving speed of the slave arm with respect to the master arm, conventionally, a speed change switch has been used.
The SW issued a speed change command to the parameter setting unit 7 to change the coefficient a M used in the engineering conversion unit 1. For example the coefficients a M as shown in FIG. 3 has been changed to the coefficient a M '. In this way, changing the value of the coefficient a M changes the conversion scale and changes the moving speed of the slave arm.
ちなみに、遠隔操作システムにマスタ・スレーブマニ
ピュレータを用いたものではオペレータは、遠くに離れ
たスレーブアームの状態を映しているテレビモニタを見
ながらマスタアームを操作するため、作業の態様に応じ
てスレーブアームの移動速度を変え、作業をすることが
多い。これにより操作性が向上する。By the way, in a remote control system using a master / slave manipulator, the operator operates the master arm while watching the TV monitor showing the state of the slave arm that is far away. I often work by changing the moving speed of. This improves operability.
D.発明が解決しようとする課題 ところで従来技術では、スレーブアームの移動速度を
変えるために、単にマスタ側の工学変換部１の係数aMの
値だけを変えている。したがって第３図に示すように、
この変更時にマスタアームを固定してマスタ位置信号xM
を一定値xtに保持していても、係数をaMからaM′に変え
ることにより、目標値yMがy1からy2に変わってしまい、
スレーブアームが動いてしまう。このように、パラメー
タ値を変えただけでスレーブアームが不用意に動いてし
まうため、操作上問題がある。D. Problem to be Solved by the Invention In the prior art, in order to change the moving speed of the slave arm, only the value of the coefficient a M of the engineering conversion unit 1 on the master side is changed. Therefore, as shown in FIG.
During this change, the master arm is fixed and the master position signal x M
Even if is held at a constant value x t , changing the coefficient from a M to a M ′ changes the target value y M from y 1 to y 2 ,
Slave arm moves. In this way, there is a problem in operation because the slave arm moves carelessly just by changing the parameter value.
本発明は、上記従来技術に鑑み、スレーブアームの移
動速度を変えるためパラメータ値を変える際に、スレー
ブアームが不用意に動くことのないマスタ・スレーブマ
ニピュレータの制御方法を提供するものである。In view of the above-mentioned conventional technique, the present invention provides a control method for a master / slave manipulator in which the slave arm does not move carelessly when changing the parameter value for changing the moving speed of the slave arm.
E.課題を解決するための手段 上記課題を解決する本発明は、 マスタアームの位置を示すマスタ位置信号の値に所定
の係数を乗算しこの乗算結果に所定の定数を加算すると
いうマスタ側の工学変換をして得た目標値と、スレーブ
アームの位置を示すスレーブ位置信号の値に所定の係数
を乗算しこの乗算結果に所定の定数を加算するというス
レーブ側の工学変換をして得た現在値との偏差を求め、
この偏差に対応したトルク指令をスレーブアームに送
り、偏差が零となるようにスレーブアームを作動させる
マスタ・スレーブマニピュレータの制御方法において、 マスタアームに対するスレーブアームの移動速度を変
えるためにマスタ側の工学変換の中で用いた係数の値を
変更した際に、この時点での目標値が同一となるように
マスタ側の定数の値を新たな値に変更し、以後は変更し
た係数及び定数を用いてマスタ側の工学変換をして制御
を行なうことを特徴とする。E. Means for Solving the Problems The present invention for solving the above problems is based on the master side of multiplying the value of the master position signal indicating the position of the master arm by a predetermined coefficient and adding a predetermined constant to the multiplication result. The target value obtained by the engineering conversion and the value of the slave position signal indicating the position of the slave arm are multiplied by a predetermined coefficient, and a predetermined constant is added to the multiplication result. Find the deviation from the current value,
In the control method of the master / slave manipulator that sends a torque command corresponding to this deviation to the slave arm and operates the slave arm so that the deviation becomes zero, in order to change the moving speed of the slave arm with respect to the master arm, engineering on the master side When changing the value of the coefficient used during conversion, change the constant value on the master side to a new value so that the target value at this point will be the same, and then use the changed coefficient and constant. It is characterized by performing engineering conversion on the master side to perform control.
F.実 施 例 以下に本発明方法を、第１図に示す変換特性図及び第
２図を参照して説明する。本発明方法も第２図に示す制
御系が用いられ、マスタ位置信号xMを工学変換した目標
値Ｍとスレーブ位置信号xSを工学変換した現在値ySとの
偏差Δｙが零となるように、トルク指令Ｔがスレーブア
ームに送られて、スレーブアームがマスタアームに追従
して動作する。F. Example The method of the present invention will be described below with reference to the conversion characteristic diagram shown in FIG. 1 and FIG. The method of the present invention also uses the control system shown in FIG. 2 so that the deviation Δy between the target value M obtained by engineering conversion of the master position signal x M and the current value y S obtained by engineering conversion of the slave position signal x S becomes zero. Then, the torque command T is sent to the slave arm, and the slave arm operates following the master arm.
更に本方法では、マスタアームに対するスレーブアー
ムの移動速度を変えるときには、次のようにする。即ち
第１図に示すように、スレーブアームの移動速度を変え
るため、マスタ側の工学変換部１の中の係数aMをaM′に
変えたときには、このときのマスタ位置信号xMの値xtに
対する目標値yMの値y1が同一となるように、定数bMを
bM′に変える。つまり係数aMをaM′に変えたときに次式
の演算を演算処理部８で行い新たなbM′を求めるのであ
る。Further, in this method, when changing the moving speed of the slave arm with respect to the master arm, the following is performed. That is, as shown in FIG. 1, when the coefficient a M in the engineering conversion unit 1 on the master side is changed to a M ′ in order to change the moving speed of the slave arm, the value of the master position signal x M at this time is changed. Set the constant b M so that the value y 1 of the target value y M for x t is the same.
b Change to M '. That is, when the coefficient a M is changed to a M ′, the calculation of the following equation is performed by the arithmetic processing unit 8 to obtain a new b M ′.
yM＝aMxM＋bM ……切換前 yM′＝aM′xM＋bM′ ……切換後 yM＝yM′ 即ち、演算処理部８は、速度切換スイッチSWにより新
たな係数aM′が設定されるとこのときの目標値yMの値を
取り込んで記憶する。そして bM′＝yM−aM′xM ＝（aM−aM′）xM＋bM なる演算をして新たな定数bM′を求めるのである。y M = a M x M + b M ...... Before switching y M ′ = a M ′ x M ＋ b M ′ …… After switching y M = y M ′ That is, the arithmetic processing unit 8 has a new speed switching switch SW. When the coefficient a M ′ is set, the value of the target value y M at this time is fetched and stored. Then, a new constant b M ′ is obtained by performing an operation of b M ′ = y M −a M ′ x M = (a M −a M ′) x M + b M.
このように工学変換部１のパラメータを変えても、切
換の前後で目標値yMが同一であるためスレーブアームの
位置変動は生じない。In this way, even if the parameters of the engineering conversion unit 1 are changed, the position change of the slave arm does not occur because the target value y M is the same before and after the switching.
なお速度切換スイッチSWによりスレーブアームの速度
を、高速、中速、低速と３つに切換選択できるようにし
ておき、各々の速度が選択されたときに上述した変更演
算をするようにしている。The speed changeover switch SW allows the speed of the slave arm to be switched between high speed, medium speed, and low speed, and the above-described change calculation is performed when each speed is selected.
このようにしてパアメータの変更をした後は、新たな
変換特性でもって運転をする。よって以後は、マスタア
ームに対しスレーブアームの移動速度が変わって運転が
行なわれる。After changing the parameters in this way, operation is performed with the new conversion characteristics. Therefore, thereafter, the operation is performed by changing the moving speed of the slave arm with respect to the master arm.
G.発明の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、スレーブアームの移動速度を変えるためパラメ
ータを変更しても、スレーブアームが不用意に動くこと
がなくなり、安全性及び操作性が向上する。G. Effects of the Invention As described in detail with the embodiments above, according to the present invention, even if the parameter is changed to change the moving speed of the slave arm, the slave arm does not move carelessly, and the safety is improved. And the operability is improved.
第１図は本発明方法によるマスタ側の工学変換特性を示
す特性図、第２図はマスタ・スレーブマニピュレータを
示すブロック図、第３図は従来技術によるマスタ側の工
学変換特性を示す特性図である。 図面中、 １はマスタ側の工学変換部、 ２はスレーブ側の工学変換部、 xMはマスタ位置信号、 yMは目標値、 xSはスレーブ位置信号、 ySは現在値、 Δｙは偏差、 Ｔはトルク指令である。FIG. 1 is a characteristic diagram showing an engineering conversion characteristic on the master side by the method of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a master / slave manipulator, and FIG. 3 is a characteristic diagram showing an engineering conversion characteristic on the master side according to the prior art. is there. In the drawing, 1 is the engineering conversion unit on the master side, 2 is the engineering conversion unit on the slave side, x M is the master position signal, y M is the target value, x S is the slave position signal, y S is the current value, and Δy is the deviation , T is a torque command.
Claims (1)
の値に所定の係数を乗算しこの乗算結果に所定の定数を
加算するというマスタ側の工学変換をして得た目標値
と、スレーブアームの位置を示すスレーブ位置信号の値
に所定の係数を乗算しこの乗算結果に所定の定数を加算
するというスレーブ側の工学変換をして得た現在値との
偏差を求め、この偏差に対応したトルク指令をスレーブ
アームに送り、偏差が零となるようにスレーブアームを
作動させるマスタ・スレーブマニピュレータの制御方法
において、 マスタアームに対するスレーブアームの移動速度を変え
るためにマスタ側の工学変換の中で用いた係数の値を変
更した際に、この時点での目標値が同一となるようにマ
スタ側の定数の値を新たな値に変更し、以後は変更した
係数及び定数を用いてマスタ側の工学変換をして制御を
行なうことを特徴とするマスタ・スレーブマニピュレー
タの制御方法。1. A target value obtained by engineering conversion on the master side of multiplying a value of a master position signal indicating the position of the master arm by a predetermined coefficient and adding a predetermined constant to the multiplication result, and a slave arm. The value of the slave position signal indicating the position of is multiplied by a predetermined coefficient and a predetermined constant is added to the multiplication result, and the deviation from the current value obtained by engineering conversion on the slave side is obtained, and the deviation is dealt with. In the master-slave manipulator control method that sends a torque command to the slave arm and operates the slave arm so that the deviation becomes zero, in the engineering conversion on the master side to change the moving speed of the slave arm with respect to the master arm. When the coefficient value was changed, the constant value on the master side was changed to a new value so that the target value at this point would be the same. A control method for a master / slave manipulator, characterized by performing engineering conversion on the master side using a constant to perform control.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63060202A JP2550648B2 (en) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | Master / slave manipulator control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63060202A JP2550648B2 (en) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | Master / slave manipulator control method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01234180A JPH01234180A (en) | 1989-09-19 |
| JP2550648B2 true JP2550648B2 (en) | 1996-11-06 |
Family
ID=13135330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63060202A Expired - Lifetime JP2550648B2 (en) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | Master / slave manipulator control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550648B2 (en) |
-
1988
- 1988-03-16 JP JP63060202A patent/JP2550648B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01234180A (en) | 1989-09-19 |
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