JP3253170B2 - マニピュレータの制御方法 - Google Patents
マニピュレータの制御方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マスタスレイブ・マニ
ピュレータの制御装置に関するものである。
ピュレータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、マスタスレイブ・マニピュレ
ータに関する制御技術は公知とされている。例えば、特
開昭６０−２０７７８２号公報、特開昭６１−１４６４
８２号公報、特開昭６０−２０７７８３号公報、特開昭
６０−２０５７１６号公報の如くである。
ータに関する制御技術は公知とされている。例えば、特
開昭６０−２０７７８２号公報、特開昭６１−１４６４
８２号公報、特開昭６０−２０７７８３号公報、特開昭
６０−２０５７１６号公報の如くである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、次の如くである。即ち、従来のマスタスレ
イブマニピュレータにおけるバイラテラルフィードバッ
クは、力帰還が可能なシステムについてのみ適用されて
いた。しかし、例えば、油圧駆動方式のマニピュレータ
では、一般にアクチュエータが速度指令型になる為に、
上記のような制御則の適用が困難となっていた。本発明
はこのように、バイラテラルフィードバックの制御の考
え方が適用困難であった速度指令型アクチュエータを具
備したマスタスレイブシステムに対して、疑似的にバイ
ラテラルフィードバックシステムを適用可能とするもの
である。
する課題は、次の如くである。即ち、従来のマスタスレ
イブマニピュレータにおけるバイラテラルフィードバッ
クは、力帰還が可能なシステムについてのみ適用されて
いた。しかし、例えば、油圧駆動方式のマニピュレータ
では、一般にアクチュエータが速度指令型になる為に、
上記のような制御則の適用が困難となっていた。本発明
はこのように、バイラテラルフィードバックの制御の考
え方が適用困難であった速度指令型アクチュエータを具
備したマスタスレイブシステムに対して、疑似的にバイ
ラテラルフィードバックシステムを適用可能とするもの
である。
【０００４】また、油圧駆動方式のマニピュレータの如
く、速度指令型アクチュエータを具備したマスタスレイ
ブシステムに対して、スレイブマニピュレータが物体に
接触した場合に、アドミタンス行列を固定にしておく
と、例えば油圧アクチュエータを用いたような無駄な時
間のあるシステムでは、マニピュレータに加わる外乱な
どによる急激な力変化等により操作性の低下をきたすの
である。このような不具合いを解消する為に、マニピュ
レータが対象物体に接近する状態を近接センサで把握
し、アドミタンス行列を可変とするシステムとすること
により、マスタスレイブ・マニピュレータの操作性を向
上したものである。
く、速度指令型アクチュエータを具備したマスタスレイ
ブシステムに対して、スレイブマニピュレータが物体に
接触した場合に、アドミタンス行列を固定にしておく
と、例えば油圧アクチュエータを用いたような無駄な時
間のあるシステムでは、マニピュレータに加わる外乱な
どによる急激な力変化等により操作性の低下をきたすの
である。このような不具合いを解消する為に、マニピュ
レータが対象物体に接近する状態を近接センサで把握
し、アドミタンス行列を可変とするシステムとすること
により、マスタスレイブ・マニピュレータの操作性を向
上したものである。
【０００５】また、上記の如く、マニピュレータが対象
物体に接近する状態を近接センサで把握し、アドミタン
ス行列を可変としたシステムの場合に、マニピュレータ
が対象物体に接近する状態を近接センサで把握し、アド
ミタンス行列を可変にすることによって、マニピュレー
タが対象物に滑らかに接近し、接触でき、操作性が向上
出来るようなシステムとしたものである。
物体に接近する状態を近接センサで把握し、アドミタン
ス行列を可変としたシステムの場合に、マニピュレータ
が対象物体に接近する状態を近接センサで把握し、アド
ミタンス行列を可変にすることによって、マニピュレー
タが対象物に滑らかに接近し、接触でき、操作性が向上
出来るようなシステムとしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。請求項１においては、速度指令型アク
チュエータを具備したマスタスレイブ・マニピュレータ
の制御において、スレイブマニピュレータにはダンピン
グ制御に基づいて制御を行い、マスタマニピュレータに
はスティフネス制御に基づいて制御を行い、マスタマニ
ピュレータの変位に比例した速度をスレイブマニピュレ
ータの入力としたものである。
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。請求項１においては、速度指令型アク
チュエータを具備したマスタスレイブ・マニピュレータ
の制御において、スレイブマニピュレータにはダンピン
グ制御に基づいて制御を行い、マスタマニピュレータに
はスティフネス制御に基づいて制御を行い、マスタマニ
ピュレータの変位に比例した速度をスレイブマニピュレ
ータの入力としたものである。
【０００７】請求項２においては、速度指令型アクチュ
エータを具備したマスタスレイブ・マニピュレータの制
御において、速度制御則に用いるアドミタンス行列
（Ｂ）を、近接センサの情報を用いて、
エータを具備したマスタスレイブ・マニピュレータの制
御において、速度制御則に用いるアドミタンス行列
（Ｂ）を、近接センサの情報を用いて、
【数８】 又は、
【数９】 又は、
【数１０】 （上記式中において、Ｂ o はスレイブマニピュレータが
基準原点の位置のアドミタンス行列Ｂの値、ｄ o は近接
センサの検出開始距離、ｄはｄ o の位置から近付くに連
れて変化し近接センサにより検出された対象物までの距
離である。尚、ｄは、検出が開始されるまではｄ＝ｄ o
とする。）に基づいて可変にし、操作性を向上したもの
である。
基準原点の位置のアドミタンス行列Ｂの値、ｄ o は近接
センサの検出開始距離、ｄはｄ o の位置から近付くに連
れて変化し近接センサにより検出された対象物までの距
離である。尚、ｄは、検出が開始されるまではｄ＝ｄ o
とする。）に基づいて可変にし、操作性を向上したもの
である。
【０００８】請求項３においては、速度指令型アクチュ
エータを具備したマスタスレイブ・マニピュレータの制
御において、スレイブマニピュレータの速度（Ｖ）を、
スレイブマニピュレータの速度指令値（Ｖｄ）に対し
て、近接センサの情報を用いてアドミタンス行列（Ｂ）
を変化させ、該アドミタンス行列（Ｂ）の変化値に、ス
レイブマニピュレータ先端にかかる力（Ｆｂ）を掛けた
値を加算する、 制御則： Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂ に基づいて変化させることにより、操作性を向上させた
ものである。
エータを具備したマスタスレイブ・マニピュレータの制
御において、スレイブマニピュレータの速度（Ｖ）を、
スレイブマニピュレータの速度指令値（Ｖｄ）に対し
て、近接センサの情報を用いてアドミタンス行列（Ｂ）
を変化させ、該アドミタンス行列（Ｂ）の変化値に、ス
レイブマニピュレータ先端にかかる力（Ｆｂ）を掛けた
値を加算する、 制御則： Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂ に基づいて変化させることにより、操作性を向上させた
ものである。
【０００９】
【作用】次に作用を説明する。油圧駆動方式のマニピュ
レータの如く、一般にアクチュエータが速度指令型にな
る為に、従来の制御則の適用が困難となっていた制御に
対しても、疑似的にバイラテラルフィードバックシステ
ムを適用可能となった。また、バイラテラルフィードバ
ックを適用したマスタスレイブシステムでは、スレイブ
マニピュレータが対象物体に接近する過程において、マ
スタマニピュレータの運動にともなう振動等で、運動が
滑らかに行われないことがあるが、マニピュレータが対
象物体に接近する状態を近接センサで把握し、アドミタ
ンス行列を可変にすることにより、マニピュレータが対
象物に滑らかに接近し、接触でき、操作性が向上出来る
のである。
レータの如く、一般にアクチュエータが速度指令型にな
る為に、従来の制御則の適用が困難となっていた制御に
対しても、疑似的にバイラテラルフィードバックシステ
ムを適用可能となった。また、バイラテラルフィードバ
ックを適用したマスタスレイブシステムでは、スレイブ
マニピュレータが対象物体に接近する過程において、マ
スタマニピュレータの運動にともなう振動等で、運動が
滑らかに行われないことがあるが、マニピュレータが対
象物体に接近する状態を近接センサで把握し、アドミタ
ンス行列を可変にすることにより、マニピュレータが対
象物に滑らかに接近し、接触でき、操作性が向上出来る
のである。
【００１０】
【実施例】次に実施例を説明する。図１はマスタマニピ
ュレータの座標系を示す図面、図２はマスタマニピュレ
ータの制御系を示す図面、図３はスレイブマニピュレー
タの制御系を示す図面、図４は、速度制御則に用いるア
ドミタンス行列を、近接センサの情報を用いて可変にし
た場合の、センサで検出された距離とアドミタンス行列
要素との関係を示す図面、図５は、速度制御則に用いる
アドミタンス行列を、速度目標値にも係数行列を持た
せ、近接センサの情報を用いて、各々の行列の重みを変
化させるシステムにおいて、センサで検出された距離と
アドミタンス行列要素と速度目標値補償行列との関係を
示す図面である。
ュレータの座標系を示す図面、図２はマスタマニピュレ
ータの制御系を示す図面、図３はスレイブマニピュレー
タの制御系を示す図面、図４は、速度制御則に用いるア
ドミタンス行列を、近接センサの情報を用いて可変にし
た場合の、センサで検出された距離とアドミタンス行列
要素との関係を示す図面、図５は、速度制御則に用いる
アドミタンス行列を、速度目標値にも係数行列を持た
せ、近接センサの情報を用いて、各々の行列の重みを変
化させるシステムにおいて、センサで検出された距離と
アドミタンス行列要素と速度目標値補償行列との関係を
示す図面である。
【００１１】マニピュレータの遠隔操縦に関しては、作
業を行うマニピュレータ即ちスレイブマニピュレータ
と、人間が操作するマニピュレータ即ちマスタマニピュ
レータを対にして用いるマスタスレイブ制御方式が用い
られる。複雑な環境下で作業ロボットに効果的な動作指
令を与える為に、スレイブマニピュレータが外界から受
ける反力を、操作者へフィードバックすることが可能な
バイラテラル・マスタスレイブ制御方式が公知とされて
いる。
業を行うマニピュレータ即ちスレイブマニピュレータ
と、人間が操作するマニピュレータ即ちマスタマニピュ
レータを対にして用いるマスタスレイブ制御方式が用い
られる。複雑な環境下で作業ロボットに効果的な動作指
令を与える為に、スレイブマニピュレータが外界から受
ける反力を、操作者へフィードバックすることが可能な
バイラテラル・マスタスレイブ制御方式が公知とされて
いる。
【００１２】このバイラテラル・マスタスレイブ制御方
式の場合には、マスタマニピュレータには、各関節に力
フィードバック用のアクチュエータを備える必要があ
り、その性能によっては、かえって操作性の低下を招く
という欠点があった。
式の場合には、マスタマニピュレータには、各関節に力
フィードバック用のアクチュエータを備える必要があ
り、その性能によっては、かえって操作性の低下を招く
という欠点があった。
【００１３】この操作性の低下を阻止する為に、マスタ
マニピュレータとスレイブマニピュレータとの間を、サ
ーボコントローラで連結するだけではなく、コンピュー
タを介在させることにより、単純なスレイブマニピュレ
ータのマスタマニピュレータに対する追従動作に加え
て、スレイブマニピュレータを自律的に動作させる方法
や、対象物の一定運動に対する補償や、動作の拡大や縮
小を行う方法等が提案されている。本発明はマニピュレ
ータが油圧駆動方式のマニピュレータの場合に、速度指
令型になる為に、上記のような制御則の適用が困難とな
っていた点を改善し、疑似的にバイラテラル・マスタス
レイブ制御方式を適用せんとするものである。
マニピュレータとスレイブマニピュレータとの間を、サ
ーボコントローラで連結するだけではなく、コンピュー
タを介在させることにより、単純なスレイブマニピュレ
ータのマスタマニピュレータに対する追従動作に加え
て、スレイブマニピュレータを自律的に動作させる方法
や、対象物の一定運動に対する補償や、動作の拡大や縮
小を行う方法等が提案されている。本発明はマニピュレ
ータが油圧駆動方式のマニピュレータの場合に、速度指
令型になる為に、上記のような制御則の適用が困難とな
っていた点を改善し、疑似的にバイラテラル・マスタス
レイブ制御方式を適用せんとするものである。
【００１４】図１のマスタマニピュレータの座標系を示
す図面において説明する。マスタマニピュレータはオペ
レーターが操作する側のマニピュレータであるが、該マ
スタ側の制御は、スティフネス（剛性）制御を行うので
ある。即ち、オペレーターが加えた力に応じてマニピュ
レータが変位するのである。そして該変位に応じた速度
指令がスレイブマニピュレータの側に送信される。
す図面において説明する。マスタマニピュレータはオペ
レーターが操作する側のマニピュレータであるが、該マ
スタ側の制御は、スティフネス（剛性）制御を行うので
ある。即ち、オペレーターが加えた力に応じてマニピュ
レータが変位するのである。そして該変位に応じた速度
指令がスレイブマニピュレータの側に送信される。
【００１５】図１において、（ＫJ ）はモータのサーボ
剛性行列である。モータのサーボ剛性行列とは、制御中
にモータに加わる外乱トルク（τ）と、モータの角度の
変化量（Δθ）を定常状態で、 τ＝Ｋ J ・Δθ と関係づける一種のバネ行列である 。図１の（θ）はマ
スタマニピュレータの関節角度である。また、直交座標
系でのエンドエフェクタの剛性行列Ｋは、マスタマニピ
ュレータ先端の変位量（Δｘ）に対しての、先端での発
生力を決定する為のバネ定数行列である。また、（Ｋ）
は、
剛性行列である。モータのサーボ剛性行列とは、制御中
にモータに加わる外乱トルク（τ）と、モータの角度の
変化量（Δθ）を定常状態で、 τ＝Ｋ J ・Δθ と関係づける一種のバネ行列である 。図１の（θ）はマ
スタマニピュレータの関節角度である。また、直交座標
系でのエンドエフェクタの剛性行列Ｋは、マスタマニピ
ュレータ先端の変位量（Δｘ）に対しての、先端での発
生力を決定する為のバネ定数行列である。また、（Ｋ）
は、
【数４】 で表される。図１において、（ｘo ）はマスタマニピュ
レータの基準位置であり、バネで言えば基準原点の位置
を示す。
レータの基準位置であり、バネで言えば基準原点の位置
を示す。
【００１６】次に、マニピュレータの各関節角度（θ）
からマニピュレータ先端の位置を求める為の座標変換を
Ｔ（θ）とし、（Ｊ）をそのヤコビ行列とすると、前記
の関係より、マスタマニピュレータの位置（ｘ）は、 ｘ＝Ｔ（θ） Δｘ＝Ｊ・Δθ という機構学的関係となる。次に、マスタマニピュレー
タ先端で発生する力（Ｆm ）とモータの発生トルク
（τ）は、 Ｆm ＝Ｋ・Δｘ τ＝Ｋ J ・Δθ となる。次に、与えられたバネ定数行列Ｋに対して、上
記の式を変形して、 Ｆm ＝Ｋ・Ｊ・Δθ τ＝ＪT Ｆm モータの発生トルクτは、上記２式より、 τ＝ＪT Ｆm ＝Ｊ T Ｋ・Ｊ・Δθ となる。スティフネス（剛性）制御には、モータのサー
ボ剛性行列が、 Ｋ J ＝Ｊ T Ｋ・Ｊ となるように、サーボ系を構成すればよいが、簡易的に
はシステムの安定性を向上させるために 速度フィードバ
ックの項である、
からマニピュレータ先端の位置を求める為の座標変換を
Ｔ（θ）とし、（Ｊ）をそのヤコビ行列とすると、前記
の関係より、マスタマニピュレータの位置（ｘ）は、 ｘ＝Ｔ（θ） Δｘ＝Ｊ・Δθ という機構学的関係となる。次に、マスタマニピュレー
タ先端で発生する力（Ｆm ）とモータの発生トルク
（τ）は、 Ｆm ＝Ｋ・Δｘ τ＝Ｋ J ・Δθ となる。次に、与えられたバネ定数行列Ｋに対して、上
記の式を変形して、 Ｆm ＝Ｋ・Ｊ・Δθ τ＝ＪT Ｆm モータの発生トルクτは、上記２式より、 τ＝ＪT Ｆm ＝Ｊ T Ｋ・Ｊ・Δθ となる。スティフネス（剛性）制御には、モータのサー
ボ剛性行列が、 Ｋ J ＝Ｊ T Ｋ・Ｊ となるように、サーボ系を構成すればよいが、簡易的に
はシステムの安定性を向上させるために 速度フィードバ
ックの項である、
【数５】 の項を入れて、さらに重力の影響を排除するためには、
図２に示す如く、重力補償の項を加え、モータの発生ト
ルクτを、
図２に示す如く、重力補償の項を加え、モータの発生ト
ルクτを、
【数６】 とする。（Ｋv ）は、システムの安定性を向上させるた
めの速度フィードバックゲインである。
めの速度フィードバックゲインである。
【００１７】以上のマスタマニピュレータの座標系よ
り、マスタマニピュレータの制御系を図示すると、図２
の如くなる。（Ｉnv．Ｋ）は、逆運動学計算を表し、マ
ニピュレータ先端の空間座標が与えられた場合に、その
座標を与える為の各関節位置を求める計算を表してお
り、Ｔ（θ）の逆変換にあたる。
り、マスタマニピュレータの制御系を図示すると、図２
の如くなる。（Ｉnv．Ｋ）は、逆運動学計算を表し、マ
ニピュレータ先端の空間座標が与えられた場合に、その
座標を与える為の各関節位置を求める計算を表してお
り、Ｔ（θ）の逆変換にあたる。
【００１８】次に図３において、スレイブマニピュレー
タの側の制御を説明する。スレイブマニピュレータの側
は、ダンピング制御を用いて制御している。即ち、スレ
イブマニピュレータの手先には、ダンピング制御を用い
て、加わる外力に対し、ダンピング特性を持たせるので
ある。また、マスタマニピュレータの変位（Δｘ）に応
じた速度をスレイブマニピュレータに入力する。 Ｖｄ＝αΔｘ （αは比例定数）Ｖｄはスレイブマニピュレータへの速度指令値であり、
スレイブマニピュレータの速度Ｖは、 Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂとなるように制御される 。（Ｆｂ）はスレイブマニピュ
レータ先端にかかる力であり、（Ｂ）はアドミタンス行
列であり、発生力（Ｆｂ）に応じて速度を調整する。実
際には、エンドエフェクタとアクチュエータとの座標変
換が必要となる。これが図３に示されている。即ちマス
タマニピュレータの変位による速度指令値Ｖｄに対し
て、アクチュエータを操作し、外界から力センサにより
フィードバックを得て、座標変換して再度入力する。
タの側の制御を説明する。スレイブマニピュレータの側
は、ダンピング制御を用いて制御している。即ち、スレ
イブマニピュレータの手先には、ダンピング制御を用い
て、加わる外力に対し、ダンピング特性を持たせるので
ある。また、マスタマニピュレータの変位（Δｘ）に応
じた速度をスレイブマニピュレータに入力する。 Ｖｄ＝αΔｘ （αは比例定数）Ｖｄはスレイブマニピュレータへの速度指令値であり、
スレイブマニピュレータの速度Ｖは、 Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂとなるように制御される 。（Ｆｂ）はスレイブマニピュ
レータ先端にかかる力であり、（Ｂ）はアドミタンス行
列であり、発生力（Ｆｂ）に応じて速度を調整する。実
際には、エンドエフェクタとアクチュエータとの座標変
換が必要となる。これが図３に示されている。即ちマス
タマニピュレータの変位による速度指令値Ｖｄに対し
て、アクチュエータを操作し、外界から力センサにより
フィードバックを得て、座標変換して再度入力する。
【００１９】次に、請求項２の発明である、速度制御則
に用いるアドミタンス行列を、近接センサの情報を用い
て可変にし、操作性を向上したことを特徴とするマニピ
ュレータの制御方法について、図４において説明する。
該制御においては、スレイブマニピュレータが対象物体
に近付くのを近接センサにより把握し、該近接センサか
らの信号により、アドミタンス行列Ｂを可変とするので
ある。例えば、図４のの場合には、近接センサの検出
開始距離を（ｄo ）と、該（ｄo ）の位置から近付くに
連れて変化し、近接センサにより検出された対象物まで
の距離（ｄ）により、アドミタンス行列（Ｂ）を、
に用いるアドミタンス行列を、近接センサの情報を用い
て可変にし、操作性を向上したことを特徴とするマニピ
ュレータの制御方法について、図４において説明する。
該制御においては、スレイブマニピュレータが対象物体
に近付くのを近接センサにより把握し、該近接センサか
らの信号により、アドミタンス行列Ｂを可変とするので
ある。例えば、図４のの場合には、近接センサの検出
開始距離を（ｄo ）と、該（ｄo ）の位置から近付くに
連れて変化し、近接センサにより検出された対象物まで
の距離（ｄ）により、アドミタンス行列（Ｂ）を、
【数８】 と変化させるのである。（Ｂo ）は、スレイブマニピュ
レータが基準原点の位置のアドミタンス行列Ｂの値であ
る。また、図４のの如く変更した場合には、
レータが基準原点の位置のアドミタンス行列Ｂの値であ
る。また、図４のの如く変更した場合には、
【数９】 となる。またの如く変更した場合には、
【数１０】 となる。
【００２０】次に請求項３の、速度制御則に用いるアド
ミタンス行列を、近接センサの情報を用いて、各々の行
列の重みを変化させることにより操作性を向上させたマ
ニピュレータの制御方法を、図４において説明する。こ
の場合の制御則は、 Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂ となる。このように、スレイブマニピュレータが対象物
と接触し、その運動が停止すると、速度（Ｖ）は０とな
り、前述した、 Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂ Ｖｄ＝αΔｘ（αは比例定 数） Ｆm ＝Ｋ・Δｘ の３式を変換すると、
ミタンス行列を、近接センサの情報を用いて、各々の行
列の重みを変化させることにより操作性を向上させたマ
ニピュレータの制御方法を、図４において説明する。こ
の場合の制御則は、 Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂ となる。このように、スレイブマニピュレータが対象物
と接触し、その運動が停止すると、速度（Ｖ）は０とな
り、前述した、 Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂ Ｖｄ＝αΔｘ（αは比例定 数） Ｆm ＝Ｋ・Δｘ の３式を変換すると、
【数１１】 となり、ＦｍはＦｂに比例することとなり、疑似的にバ
イラテラルフィードバックが実現できるのである。
（Ｖ）は、スレイブマニピュレータの速度、（Ｖｄ）は
スレイブマニピュレータの速度指令値、（Ｂ）はアドミ
タンス行列、（Ｆｂ）はスレイブマニピュレータ先端に
かかる力、（Ｆｍ）はマスタマニピュレータの先端で発
生する力である。これにより、マニピュレータが対象物
体に接近する状態を、近接センサで把握し、アドミタン
ス行列Ｂを可変にすると共に、マニピュレータが対象物
に滑らかに接近し、接触できると共に、静止状態では、
バイラテラルフィードバックを実現できるように構成し
たものである。
イラテラルフィードバックが実現できるのである。
（Ｖ）は、スレイブマニピュレータの速度、（Ｖｄ）は
スレイブマニピュレータの速度指令値、（Ｂ）はアドミ
タンス行列、（Ｆｂ）はスレイブマニピュレータ先端に
かかる力、（Ｆｍ）はマスタマニピュレータの先端で発
生する力である。これにより、マニピュレータが対象物
体に接近する状態を、近接センサで把握し、アドミタン
ス行列Ｂを可変にすると共に、マニピュレータが対象物
に滑らかに接近し、接触できると共に、静止状態では、
バイラテラルフィードバックを実現できるように構成し
たものである。
【００２１】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１の如く構
成したので、油圧駆動方式のマニピュレータの如く、一
般にアクチュエータが速度指令型になる為に、従来の制
御則の適用が困難となっていたシステムに対しても、疑
似的にバイラテラルフィードバックシステムが適用可能
となったのである。
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１の如く構
成したので、油圧駆動方式のマニピュレータの如く、一
般にアクチュエータが速度指令型になる為に、従来の制
御則の適用が困難となっていたシステムに対しても、疑
似的にバイラテラルフィードバックシステムが適用可能
となったのである。
【００２２】請求項２の如く構成したので、バイラテラ
ルフィードバックシステムを適用可能とした制御におい
て、マニピュレータが対象物体まで接近する過程におい
て、マニュピュレータの運動等によって発生する外乱に
より、スレイブマニピュレータの運動が滑らかにならな
い場合があったが、マニピュレータが対象物体に接近す
る状態を近接センサで把握し、アドミタンス行列を可変
とするシステムとすることにより、マニュピュレータを
滑らかに対象物体に接近させることができ、バイラテラ
ル・マスタスレイブ・マニピュレータの操作性を向上す
ることが出来たのである。
ルフィードバックシステムを適用可能とした制御におい
て、マニピュレータが対象物体まで接近する過程におい
て、マニュピュレータの運動等によって発生する外乱に
より、スレイブマニピュレータの運動が滑らかにならな
い場合があったが、マニピュレータが対象物体に接近す
る状態を近接センサで把握し、アドミタンス行列を可変
とするシステムとすることにより、マニュピュレータを
滑らかに対象物体に接近させることができ、バイラテラ
ル・マスタスレイブ・マニピュレータの操作性を向上す
ることが出来たのである。
【００２３】請求項３の如く構成したので、速度指令型
アクチュエータを具備したマスタスレイブ・マニュピュ
レータにおいて、スレイブマニピュレータに加わる力と
マスタマニピュレータに発生する力の間で、比例関係を
持つように制御でき、結果として、疑似的にバイラテラ
ルフィードバックを実現することが出来たのである。
アクチュエータを具備したマスタスレイブ・マニュピュ
レータにおいて、スレイブマニピュレータに加わる力と
マスタマニピュレータに発生する力の間で、比例関係を
持つように制御でき、結果として、疑似的にバイラテラ
ルフィードバックを実現することが出来たのである。
【図１】マスタマニピュレータの座標系を示す図面。
【図２】マスタマニピュレータの制御系を示す図面。
【図３】スレイブマニピュレータの制御系を示す図面。
【図４】速度制御則に用いるアドミタンス行列を、近接
センサの情報を用いて可変にした場合の、センサで検出
された距離とアドミタンス行列要素との関係を示す図
面。
センサの情報を用いて可変にした場合の、センサで検出
された距離とアドミタンス行列要素との関係を示す図
面。
【図５】速度制御則に用いるアドミタンス行列を、速度
目標値にも係数行列を持たせ、近接センサの情報を用い
て、各々の行列の重みを変化させるシステムにおいて、
センサで検出された距離とアドミタンス行列要素と速度
目標値補償行列との関係を示す図面。
目標値にも係数行列を持たせ、近接センサの情報を用い
て、各々の行列の重みを変化させるシステムにおいて、
センサで検出された距離とアドミタンス行列要素と速度
目標値補償行列との関係を示す図面。
Ｂ アドミタンス行列 ＫJ モータのサーボ剛性行列 Ｋ バネ定数行列
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 敏男 名古屋市東区矢田町２丁目66番地名大矢 田町宿舎122号 (72)発明者 坂本 佳三 大阪府大阪市北区茶屋町１番32号 ヤン マーディーゼル株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−279285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−44584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 3/00 - 3/04 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 G05D 3/12
Claims (3)
- 【請求項１】 速度指令型アクチュエータを具備したマ
スタスレイブ・マニピュレータの制御において、スレイ
ブマニピュレータにはダンピング制御に基づいて制御を
行い、マスタマニピュレータにはスティフネス制御に基
づいて制御を行い、マスタマニピュレータの変位に比例
した速度をスレイブマニピュレータの入力としたことを
特徴とするマニピュレータの制御方法。 - 【請求項２】 速度指令型アクチュエータを具備したマ
スタスレイブ・マニピュレータの制御において、速度制
御則に用いるアドミタンス行列（Ｂ）を、近接センサの
情報を用いて、 【数８】 又は、 【数９】 又は、 【数１０】 （上記式中において、Ｂ o はスレイブマニピュレータが
基準原点の位置のアドミタンス行列Ｂの値、ｄ o は近接
センサの検出開始距離、ｄはｄ o の位置から近付くに連
れて変化し近接センサにより検出された対象物までの距
離である。尚、ｄ は、検出が開始されるまではｄ＝ｄ o
とする。）に基づいて可変にし、操作性を向上したこと
を特徴とする請求項１記載のマニピュレータの制御方
法。 - 【請求項３】 速度指令型アクチュエータを具備したマ
スタスレイブ・マニピュレータの制御において、スレイ
ブマニピュレータの速度（Ｖ）を、スレイブマニピュレ
ータの速度指令値（Ｖｄ）に対して、近接センサの情報
を用いてアドミタンス行列（Ｂ）を変化させ、該アドミ
タンス行列（Ｂ）の変化値に、スレイブマニピュレータ
先端にかかる力（Ｆｂ）を掛けた値を加算する、 制御則： Ｖ＝Ｖｄ＋ＢＦｂ に基づいて変化させることにより操作性を向上させたこ
とを特徴とする請求項２記載のマニピュレータの制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10867093A JP3253170B2 (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | マニピュレータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10867093A JP3253170B2 (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | マニピュレータの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06320445A JPH06320445A (ja) | 1994-11-22 |
| JP3253170B2 true JP3253170B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=14490709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10867093A Expired - Fee Related JP3253170B2 (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | マニピュレータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3253170B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006000977A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | National Univ Corp Shizuoka Univ | ロボット環境間力作用状態呈示装置 |
| DE102019108390B3 (de) * | 2019-04-01 | 2020-08-06 | Franka Emika Gmbh | Vorgeben von sicheren Geschwindigkeiten für einen Robotermanipulator |
-
1993
- 1993-05-11 JP JP10867093A patent/JP3253170B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06320445A (ja) | 1994-11-22 |
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