JPH01310875A - 双腕マニピュレータの遠隔操作方法 - Google Patents

双腕マニピュレータの遠隔操作方法

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JPH01310875A
JPH01310875A JP13834088A JP13834088A JPH01310875A JP H01310875 A JPH01310875 A JP H01310875A JP 13834088 A JP13834088 A JP 13834088A JP 13834088 A JP13834088 A JP 13834088A JP H01310875 A JPH01310875 A JP H01310875A
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JP
Japan
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manipulator
slave
controlled
slave manipulator
arm
Prior art date
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Application number
JP13834088A
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English (en)
Inventor
Takashi Aoki
孝 青木
Makoto Araki
誠 荒木
Ichiro Watanabe
一郎 渡辺
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 4既     要 双腕マニピュレータの遠隔操作方法に関し、操作者の負
担を軽減することのできる双腕マニピュレータの遠隔操
作方法を提供することを目的とし、 2台の多関節アームからなる双腕スレーブ・マニピュレ
ータの遠隔操作方法において、一方のスレーブ・マニピ
ュレータをマスタ・マニピュレータによってハイラテラ
ル制御し、他方のスレーブ・マニピュレータを予め前記
マスタ・マニピュレータによって制御されるスレーブ・
マニピュレータに追従するようにプログラム制御により
移動させるように構成する。
産業上の利用分野 本発明は双腕マニピュレータの遠隔操作方法、即ち2台
のマニピュレータに所望の作業を実施させるための遠隔
操作方法に関する。
原子炉内や海中・海底等人間が直接作業を行うには様々
な制約が伴う場において、人間の遠隔操作によってマニ
ピュレータに作業を代替させる、所謂マスク・スレーブ
・マニピュレータが従来より考えられ実施されている。
更に近年では、宇宙空間において微小重力や真空等の環
境を利用した理工学実験を行うことが検討されており、
宇宙空間での作業も安全性やエネルギー・リソースの問
題、作業効率等に鑑みて遠隔操作マニピュレータによる
作業実施が望まれている。このように人間の作業の代替
や活動範囲を拡大させるために、遠隔操作マニピュレー
タを使用する場合において、マニピュレータに行わせよ
うとする作業内容は益々複雑になっていく傾向にあり、
双腕マニピュレータの採用が検討されている。
従来の技術 マスク・スレーブ・マニピュレータの制御方式は、対称
型、力逆送型、力帰還型の3種類の基本型が考えられて
おり、その中で操作性が良いという理由から力帰還型ハ
イラテラル制御がよく用いられる傾向にある。典型的な
力帰還型バイラテラル制御のブロック図を第5図に示す
。マスタ・マニピュレータ10m及びスレーブ・マニピ
ュレータIO3には多関節アームを用い、多関節アーム
とエンド・イフェクタ(ハント)との間の手首に相当す
る部分にはエンド・イフェクタに加わる3方向の力とそ
れらの方向の軸回りのモーメントが検出できる6軸カセ
ンサが取り付けである。また、マニピュレータの各関節
の角度や角速度はロークリ・エンコーダ等の角度センサ
及び角度偏差信号減算器や微分器、状態観測器等の速度
生成器によって検出される。
第5図に示した方式では、マスク側のエンド・イフエク
タに加えられた力(操作力)とスレーブ側のエンド・イ
フェククが検出した力(反力)とを足し合わせて、力の
発生を無くする方向にマスタ・マニピュレータを動作す
る。スレーブ・マニピュレータはマスクが動作したこと
から送られてくる位置指令値に基づき動作する。しかし
この方式では、マスクの位置指令からスレーブの力帰還
まで一巡するループが直列に接続されているため、制御
情報の位相遅れが大きくなりやすく、ンステムの安定性
を劣化させる原因となっている。
この欠点を改善する方式として並列型バイラテラル制御
方式が提案されている。第6図にこの方式のブロック図
を示す。この方式では、マスク制御系で自身の操作力と
スレーブ側の反力とを足し合わせて、速度指令値生成部
11でそれぞれのマニピュレータ先端を移動させる共通
の速度指令値を求め、次にマスク制御系及びスレーブ制
御系は同時に、この移動速度を実現するための関節角速
度を算出し、この関節角速度をサーボアンプへ指令する
ことによってそれぞれのマニピュレータを駆動するよう
になっている。
双腕のスレーブ・マニピュレータを制御する場合、以上
説明したマスク・スレーブ・マニピュレータを2組用意
して第7図に示す構成とし、操作者は両腕によりそれぞ
れのスレーブ・マニピュレータを別々に操作することが
行われていた。即ち、スレーブ・マニピュレータ10s
l、10s2で双腕マニピュレータ12を構成し、操作
者はマスタ・マニピュレータ10m1,10m2を操作
することにより、バイラテラル制御系14..142を
介してスレーブ・マニピュレータ10sl、10s2を
別々に操作するようにしていた。
発明が解決しようとする課題 しかし、双腕のスレーブ・マニピュレータを操作者が両
腕を用いて個別に遠隔操作することは、それぞれのマニ
ピュレータが人間の器用な操作に応じて動作できる利点
がある反面、操作者にとって大きな負担となるため、双
腕マニピュレータの操作に熟練が必要であるという問題
があった。
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、そ
の目的とするところは、操作負担を軽減することのでき
る双腕マニどスレーブの遠漸操作方法を提供することで
ある。
課題を解決するための手段 第1図は本発明の原理ブロック図である。
スレーブ・マニピュレータ2Bとスレーブ・マニピュレ
ータ2Lとで双腕マニピュレータ3を構成する。一方の
スレーブ・マニピュレータ2Bをマスタ・マニピュレー
タ1によってバイラテラル制御系4を介してハイラテラ
ル制御し、他方のスレーブ・マニピュレータ2Lを予め
マスタ・マニピュレータ1によって制御されるスレーブ
・マニピュレータ2Bに追従するようにプログラム制御
系6によりプログラム制御するように構成する。
作   用 本発明によれば、操作者は双腕マニピュレータ3の作業
を片腕で操作することができるため、操作者の操作負担
を軽減することができる。また、スレーブ・マニピュレ
ータ2Lのプログラムはハイラテラル制御されるスレー
ブ・マニピュレータ2Bに追従するというプロクラムな
ので、作業の種類に応じて予めプログラムを用意してお
けば、作業の環境が変わって動作位置が変わってもあら
ためてプログラムを作る必要はない。
実  施  例 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。
第2図は本発明の実施例構成図を示しており、マスタ・
マニピュレータ20は各関節に角度センサの取り付けら
れた多関節アーム22と、多関節アームの先端に取り付
けられた把手24とから構成されている。一方のスレー
ブ・マニピュレータ26Bは第3図にその外観斜視図が
示されているように、各関節に角度センサの取り付けら
れた多関節アーム28と、多関節アーム28の先端に取
り付けられたハンド30とを具備し、多関節アーム28
とハンド30との間に3方向の力とそれらの方向の軸回
りモーメントを検出する力センサ32が設けられている
。他方のスレーブ・マニピュレータ26Lも上述したス
レーブ・マニピュレータ26Bと同様に構成されており
、両スレーブ・マニピュレータで双腕マニピュレータを
構成する。
一方ノスレーブ・マニピュレータ26Bはハイラテラル
制御系34を介してマスタ・マニピュレータ20により
バイラテラル制御される。一方、他方のスレーブ・マニ
ピュレータ26Lはプログラム制御系36によりスレー
ブ・マニピュレータ26Bの動きに追従するようにプロ
グラム制御される。38はCRT、40はキーボードで
ある。
プログラム制御されるスレーブ・マニピュレータ26L
の制御フローチャートの一例を第4図に示す。このプロ
グラムはバイラテラル制御されるスレーブ・マニピュレ
ータ26Bとプログラム制御されるスレーブ・マニピュ
レータ26Lとで物を挟んで移動する場合に使用する。
まず、ステップ101において手先にかかる力の大きさ
と方向を測定し、ステップ102で指示された力か否か
を判定して、指示された力でない場合には現在の力と指
示された力の差を位置指令値に変換しくステップ103
)、マニピュレータのモータに電流を流してマニピュレ
ータを駆動する(ステップ104)。次いで再びステッ
プ101,102を繰り返し、指示された力が出ている
場合にはステップ105に進んで作業が終了したか否か
を判断し、作業が終了するまでステップ101〜105
を繰り返す。
このプログラムでスレーブ・マニピュレータ26Lを制
御し、スレーブ・マニピュレータ26Bを人間がマスタ
・マニピュレータ20を使って動かすと、スレーブ・マ
ニピュレータ26Lは押されれば引き、引けば押すとい
う動作をして物を落とさないように自動的に追従してく
る。物をどのような軌跡で動かすかはバイラテラル制御
されるスレーブ・マニピュレータ26Bに任されている
ので、障害物があっても人間の判断で回避することがで
きる。
発明の効果 本発明によれば、操作者は2台のスレーブ・マニピュレ
ータのうちの1台の軌道制御を行えばよく、2台とも制
御するときに比較して容易に作業を行うことができる。
ロボット言語によって制御されるスレーブ・マニピュレ
ータを人間が制御するスレーブ・マニピュレータに従っ
て動作するようにプログラムすることで、様々な作業に
同じプログラムを使えるので、作業が状況によって変化
する場合でも再プログラムの必要はない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の実施例構成図、 第3図はスレーブ・マニピュレータの外観斜視図、 第4図はプログラム制御されるマニピュレータの制御フ
ローチャート、 第5図は従来の直列型ハイラテラル制御方式(力帰還型
)のブロック図、 第6図は従来の並列型ハイラテラル制御方式のブロック
図、 第7図は従来の双腕マニピュレーク遠隔操作システムの
構成図である。 1.20・・・マスタ・マニピュレータ、2B、2L、
26B、26L・・ スレーブ・マニピュレータ 4.34・・・ハイラテラル制御系、 6.36・・・プログラム制御系。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 2台の多関節アームからなる双腕スレーブ・マニピュレ
    ータの遠隔操作方法において、 一方のスレーブ・マニピュレータ(2B)をマスタ・マ
    ニピュレータ(1)によってバイラテラル制御し、 他方のスレーブ・マニピュレータ(2L)を予め前記マ
    スタ・マニピュレータ(1)によって制御されるスレー
    ブ・マニピュレータ(2B)に追従するようにプログラ
    ム制御により移動させることを特徴とする双腕マニピュ
    レータの遠隔操作方法。
JP13834088A 1988-06-07 1988-06-07 双腕マニピュレータの遠隔操作方法 Pending JPH01310875A (ja)

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