JPH0443747B2 - - Google Patents
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- JPH0443747B2 JPH0443747B2 JP9091087A JP9091087A JPH0443747B2 JP H0443747 B2 JPH0443747 B2 JP H0443747B2 JP 9091087 A JP9091087 A JP 9091087A JP 9091087 A JP9091087 A JP 9091087A JP H0443747 B2 JPH0443747 B2 JP H0443747B2
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- finger
- joint
- slave
- force
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、原子炉格納容器内の極限作業用ロボ
ツトの多関節型ハンドに適用される制御装置に関
する。
ツトの多関節型ハンドに適用される制御装置に関
する。
〈従来の技術〉
第5図は、従来のマスタスレーブ位置制御装置
のブロツク図を示す。同図において、1は人間が
操作するマスタ指、2は作業を行うマスタ指と同
寸法或は相似形のスレーブ指、3はマスタ指1の
第i関節、4はスレーブ指2の第i関節、5はマ
スタ指1の第j関節、6はスレーブ指2の第j関
節、7はマスタ指1の第i関節3の関節角θMiの
位置検出器、8はスレーブ指2の第i関節4の関
節角θSiの位置検出器、9はマスタ指1の第j関節
5の関節角θMjの位置検出器、10はスレーブ指
2の第j関節6の関節角θSjの位置検出器、11
は関節角θMiとθSiを比較し、関節角度差Δθi=(θM
i
−θSi)を出力する比較器、12は関節角θMjとθSj
を比較し、関節角度差Δθj=(θMj−θSj)を出力す
る比較器、13は関節角度差Δθiを増幅するアン
プ、14は関節角度差Δθjを増幅するアンプ、1
5はアンプ13によつてスレーブ指2の第i関節
4を駆動するサーボモータ、16はアンプ14に
よつてスレーブ指2の第j関節6を駆動するサー
ボモータである。
のブロツク図を示す。同図において、1は人間が
操作するマスタ指、2は作業を行うマスタ指と同
寸法或は相似形のスレーブ指、3はマスタ指1の
第i関節、4はスレーブ指2の第i関節、5はマ
スタ指1の第j関節、6はスレーブ指2の第j関
節、7はマスタ指1の第i関節3の関節角θMiの
位置検出器、8はスレーブ指2の第i関節4の関
節角θSiの位置検出器、9はマスタ指1の第j関節
5の関節角θMjの位置検出器、10はスレーブ指
2の第j関節6の関節角θSjの位置検出器、11
は関節角θMiとθSiを比較し、関節角度差Δθi=(θM
i
−θSi)を出力する比較器、12は関節角θMjとθSj
を比較し、関節角度差Δθj=(θMj−θSj)を出力す
る比較器、13は関節角度差Δθiを増幅するアン
プ、14は関節角度差Δθjを増幅するアンプ、1
5はアンプ13によつてスレーブ指2の第i関節
4を駆動するサーボモータ、16はアンプ14に
よつてスレーブ指2の第j関節6を駆動するサー
ボモータである。
これらの構成によつて、人間によつて操作され
たマスタ指1の各関節3,5の関節角θMi,θMjに
等しくなるようスレーブ指2の各関節4,6の関
節角θSi,θSjが制御されることなる。従つて、忠
実にマスタ指1の動きがスレーブ指2の動きに再
現され、スレーブ指2はマスタ指1と同じ動作に
て作業を行なうことができる。
たマスタ指1の各関節3,5の関節角θMi,θMjに
等しくなるようスレーブ指2の各関節4,6の関
節角θSi,θSjが制御されることなる。従つて、忠
実にマスタ指1の動きがスレーブ指2の動きに再
現され、スレーブ指2はマスタ指1と同じ動作に
て作業を行なうことができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、第5図に示す如き構造の制御装
置においては、スレーブ指2に破れやすい物体の
把持や、棒と穴のはめ合い作業を確実に行うこと
はほとんど不可能である。それは、スレーブ指2
の関節にコンプライアンス(剛性の逆数)を可変
とする機能が欠けていたことによるものある。こ
こで、コンプライアンスとは、第5図において
(θM−θS)/(スレーブ指が物体に作用する力)
を意味し、第5図に示す装置だけでは関節角度差
(θM−θS)と(スレーブ指が物体に作用する力)
とは常に比例関係にあり、コンプライアンスは一
定である。
置においては、スレーブ指2に破れやすい物体の
把持や、棒と穴のはめ合い作業を確実に行うこと
はほとんど不可能である。それは、スレーブ指2
の関節にコンプライアンス(剛性の逆数)を可変
とする機能が欠けていたことによるものある。こ
こで、コンプライアンスとは、第5図において
(θM−θS)/(スレーブ指が物体に作用する力)
を意味し、第5図に示す装置だけでは関節角度差
(θM−θS)と(スレーブ指が物体に作用する力)
とは常に比例関係にあり、コンプライアンスは一
定である。
したがつて、コンプライアンスを可変すること
は、関節角度差(θM−θS)とスレーブ指から物
体に作用する力との比を変えることである。
は、関節角度差(θM−θS)とスレーブ指から物
体に作用する力との比を変えることである。
例えば、上述のはめあい作業で棒を穴にはめこ
むとき棒にはスレーブ指からのの力の作用の他に
穴からの力の反作用を利用して棒の位置(姿勢)
を制御する必要があり、換言すればスレーブ指か
ら棒に作用する力と(θM−θS)との比を変える
ようにしてマスター指を操作する必要があるが、
上記一定のコンプライアンスではそれが困難であ
る。
むとき棒にはスレーブ指からのの力の作用の他に
穴からの力の反作用を利用して棒の位置(姿勢)
を制御する必要があり、換言すればスレーブ指か
ら棒に作用する力と(θM−θS)との比を変える
ようにしてマスター指を操作する必要があるが、
上記一定のコンプライアンスではそれが困難であ
る。
たとえはじめから、スレーブ指2の第i関節4
の剛性を低くするような工夫したとしても、第6
図に示すように実線で示すスレーブ指2に対し破
線に示すマスタ指1のような状態になつて、マス
タ指1とスレーブ指2との偏差の増大によりマス
タ指1の姿勢と物体の位置関係とはかなりずれた
ものとなり、操作上好ましいものでなくなる。
の剛性を低くするような工夫したとしても、第6
図に示すように実線で示すスレーブ指2に対し破
線に示すマスタ指1のような状態になつて、マス
タ指1とスレーブ指2との偏差の増大によりマス
タ指1の姿勢と物体の位置関係とはかなりずれた
ものとなり、操作上好ましいものでなくなる。
そこで、本発明は、上述の欠点に鑑み破れやす
い物体の把持や棒と穴とのはめ合いなどの作業を
操作上支障なく行なう多関節型ハンドの制御装置
を提供する。
い物体の把持や棒と穴とのはめ合いなどの作業を
操作上支障なく行なう多関節型ハンドの制御装置
を提供する。
〈問題点を解決するための手段〉
上述の目的を達成する本発明は、多関節型ハン
ドの多本指の制御装置において、/各指の一の関
節では、マスタ指とスレーブ指との関節角度差を
力指令に変換する力操作変換器を備えかつこの力
操作量変換器の出力である力指令の参照信号を出
力する力検出器をスレーブ指に備えて力制御を行
ない、各指の他の関節では前記一の関節でのマス
タ指の関節角とスレーブ指の関節角とを入力して
上記他の関節のスレーブ指の関節角の補正量をス
レーブ指の関節角に対して出力する座標変換器を
備えて位置制御を行なうことを特徴とする。
ドの多本指の制御装置において、/各指の一の関
節では、マスタ指とスレーブ指との関節角度差を
力指令に変換する力操作変換器を備えかつこの力
操作量変換器の出力である力指令の参照信号を出
力する力検出器をスレーブ指に備えて力制御を行
ない、各指の他の関節では前記一の関節でのマス
タ指の関節角とスレーブ指の関節角とを入力して
上記他の関節のスレーブ指の関節角の補正量をス
レーブ指の関節角に対して出力する座標変換器を
備えて位置制御を行なうことを特徴とする。
〈作用〉
一の関節(第iの関節)の力検出器によつてス
レーブ指が作業対象物に作用している力が検出さ
れ、その信号と力操作量変換器においてマスタ指
とスレーブ指の関節角の偏差の関数として作られ
る力指令の差が零になるようにサーボモータが駆
動される。これによつて第1関節のコンプライア
ンスを可変とする。そして、コンプライランスを
可変としたときのマスター指とスレーブ指の姿勢
のずれを小さくするために、第i関節のマスタと
スレーブの関節角の偏差がある値以上に大きくな
ると座標変換器の出力、すなわち補正値が他の関
節(第j関節)の位置指令に加算され、スレーブ
指の第j関節が動作することによつて、第i関節
のスレーブとマスタの位置偏差を保ち、物体とス
レーブ指の接触点近傍におけるマスタ指とスレー
ブ指の姿勢がほぼ同形になることによ、破れやす
い物体の把持や棒と穴のはめ合い作業などをオペ
レータ(操作員)の自然な感覚で確実に行うこと
ができる。
レーブ指が作業対象物に作用している力が検出さ
れ、その信号と力操作量変換器においてマスタ指
とスレーブ指の関節角の偏差の関数として作られ
る力指令の差が零になるようにサーボモータが駆
動される。これによつて第1関節のコンプライア
ンスを可変とする。そして、コンプライランスを
可変としたときのマスター指とスレーブ指の姿勢
のずれを小さくするために、第i関節のマスタと
スレーブの関節角の偏差がある値以上に大きくな
ると座標変換器の出力、すなわち補正値が他の関
節(第j関節)の位置指令に加算され、スレーブ
指の第j関節が動作することによつて、第i関節
のスレーブとマスタの位置偏差を保ち、物体とス
レーブ指の接触点近傍におけるマスタ指とスレー
ブ指の姿勢がほぼ同形になることによ、破れやす
い物体の把持や棒と穴のはめ合い作業などをオペ
レータ(操作員)の自然な感覚で確実に行うこと
ができる。
〈実施例〉
ここで、第1図ないし第4図を参照して本発明
の実施例を説明する。なお、第1図において、第
5図と同一部分には同符号を付しその説明を省略
する。第1図において、100はスレーブ指2の
第i関節4の指腹に設けた力検出器である。この
力検出器100は、スレーブ指2の指腹が作業対
象物に作用している力を第i関節4のトルクに変
換して出力信号TSiを出力するものである。
の実施例を説明する。なお、第1図において、第
5図と同一部分には同符号を付しその説明を省略
する。第1図において、100はスレーブ指2の
第i関節4の指腹に設けた力検出器である。この
力検出器100は、スレーブ指2の指腹が作業対
象物に作用している力を第i関節4のトルクに変
換して出力信号TSiを出力するものである。
101は、トルクの目標値TMiを出力する力操
作量変換器で、マスタ指1の第i関節3の関節角
θMiとスレーブ指2の第i関節4の関節角θSiとを
比較する比較器11からの関節角度差Δθiの出力
の関数として第2図に示す変換関数の折れ線に基
づきトルクの目標値TMiを発生するものである。
すなわち、力操作量変換器はΔθをTMiに変換す
る際、Δθiの大きさに応じて変換率を変えてTMi
に変換するものである。
作量変換器で、マスタ指1の第i関節3の関節角
θMiとスレーブ指2の第i関節4の関節角θSiとを
比較する比較器11からの関節角度差Δθiの出力
の関数として第2図に示す変換関数の折れ線に基
づきトルクの目標値TMiを発生するものである。
すなわち、力操作量変換器はΔθをTMiに変換す
る際、Δθiの大きさに応じて変換率を変えてTMi
に変換するものである。
102は、力検出器100の出力TSiと力操作
量変換器101の目標値TTMiを比較し、トルク
偏差ΔTi(=TMi−TSi)を出力する比較器である。
量変換器101の目標値TTMiを比較し、トルク
偏差ΔTi(=TMi−TSi)を出力する比較器である。
103は、マスタ指1の第i関節3の位置検出
器7の出力θMiとスレーブ指2の第i関節4の位
置検出器8の出力θSiとからマスタ指1の第j関節
5の補正値θ^Sjを演算する座標変換器である。こ
の座標変換器103の演算は、入力である関節
θMi,θSiの偏差が一定値以下か否かで区別される。
すなわち、θMi−θSi<ΔθKとθMi-〓Si≧ΔθKなる
一定
数ΔθKをとり、前者の場合座標変換器103の出
力は0とされ、第3図に示す座標での目標関節角
θMjは変換しないのであるが、後者のθMi−θSi≧
ΔθKなる場合、目標の関節角θMjをθ^Sjだけ補正す
るように換言すれば第3図に示すように座標を変
換するように座標変換器103からら補正値θ^Sj
が出力される。この場合のθ^Sjは次式となる。
器7の出力θMiとスレーブ指2の第i関節4の位
置検出器8の出力θSiとからマスタ指1の第j関節
5の補正値θ^Sjを演算する座標変換器である。こ
の座標変換器103の演算は、入力である関節
θMi,θSiの偏差が一定値以下か否かで区別される。
すなわち、θMi−θSi<ΔθKとθMi-〓Si≧ΔθKなる
一定
数ΔθKをとり、前者の場合座標変換器103の出
力は0とされ、第3図に示す座標での目標関節角
θMjは変換しないのであるが、後者のθMi−θSi≧
ΔθKなる場合、目標の関節角θMjをθ^Sjだけ補正す
るように換言すれば第3図に示すように座標を変
換するように座標変換器103からら補正値θ^Sj
が出力される。この場合のθ^Sjは次式となる。
ここで、liは第i関節の指の長さ、
ljは第j関節の指の長さを示す。(第3図)
すなわち、座標変換器は第i関節の偏差Δθiが
大きくなつて、マスタ指とスレーブ指の姿勢のず
れが大きくなることを防ぐために、第j関節の位
置を補正する際、その補正量を算出するものであ
る。
大きくなつて、マスタ指とスレーブ指の姿勢のず
れが大きくなることを防ぐために、第j関節の位
置を補正する際、その補正量を算出するものであ
る。
第1図に戻り、104は、マスタ指1の第j関
節5の位置検出器9の出力(目標関節角)θMjと
前述の座標変換器103の出力(補正量)θ^Sjと
を加算して補正後の関節角θ^Mjを出力する加算器
である。また、105は補正後の関節角θ^Mjとス
レーブ指2の第j関節6の位置検出器10による
る関節角θSjの偏差Δθj(=θ^Mj−θSj)を出力する
比
較器である。
節5の位置検出器9の出力(目標関節角)θMjと
前述の座標変換器103の出力(補正量)θ^Sjと
を加算して補正後の関節角θ^Mjを出力する加算器
である。また、105は補正後の関節角θ^Mjとス
レーブ指2の第j関節6の位置検出器10による
る関節角θSjの偏差Δθj(=θ^Mj−θSj)を出力する
比
較器である。
制御装置の構成を以上の如く第1図に示す構造
としたことにより、第4図に示すように破線に示
すマスタ指1に対し第j関節の角度補正にて実線
に示すスレーブ指2となることにより、スレーブ
指のコンプライアンスを可変とすると同時に、コ
ンプライアンスを可変としたときに生ずるマスタ
指とスレーブ指の姿勢のずれを操作上許される程
度とすることができる。
としたことにより、第4図に示すように破線に示
すマスタ指1に対し第j関節の角度補正にて実線
に示すスレーブ指2となることにより、スレーブ
指のコンプライアンスを可変とすると同時に、コ
ンプライアンスを可変としたときに生ずるマスタ
指とスレーブ指の姿勢のずれを操作上許される程
度とすることができる。
〈発明の効果〉
スレーブ指に破れやすい物体の把持や、棒と穴
のはめ合い作業を行なうとき、人間のマスタ指の
一関節で力の操作を行い、他の関節で位置の操作
を行うことができるので、前述の作業を操作上支
障なくしかもオペレータが自然な感覚で確実に行
うことができる。
のはめ合い作業を行なうとき、人間のマスタ指の
一関節で力の操作を行い、他の関節で位置の操作
を行うことができるので、前述の作業を操作上支
障なくしかもオペレータが自然な感覚で確実に行
うことができる。
第1図は本発明の一実施例のブロツク図、第2
図は第1図における力操作量変換器の特性図、第
3図は第1図における座標変換器の説明図、第4
図はスレーブ指とマスタ指との関係図、第5図は
従来のブロツク図、第6図は従来におけるスレー
ブ指とマスタ指との関係図である。 図中、100は力検出器、101は力操作量変
換器、103は座標変換器である。
図は第1図における力操作量変換器の特性図、第
3図は第1図における座標変換器の説明図、第4
図はスレーブ指とマスタ指との関係図、第5図は
従来のブロツク図、第6図は従来におけるスレー
ブ指とマスタ指との関係図である。 図中、100は力検出器、101は力操作量変
換器、103は座標変換器である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 多関節型ハンドの多本指の制御装置におい
て、各指の一の関節では、マスタ指とスレーブ指
との関節角度差を力指令に変換する力操作量変換
器を備えかつこの力操作量変換器の出力である力
指令の参照信号を出力する力検出器をスレーブ指
に備えて力制御を行ない、 各指の他の関節では前記一の関節でのマスタ指
の関節角度とスレーブ指の関節角とを入力して上
記他の関節のスレーブ指の関節角の補正量をスレ
ーブ指の関節角に対して出力する座標変換器を備
えて位置制御を行なうことを特徴とする多関節型
ハンドの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9091087A JPS63256380A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 多関節型ハンドの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9091087A JPS63256380A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 多関節型ハンドの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63256380A JPS63256380A (ja) | 1988-10-24 |
JPH0443747B2 true JPH0443747B2 (ja) | 1992-07-17 |
Family
ID=14011564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9091087A Granted JPS63256380A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 多関節型ハンドの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63256380A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01140974A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-06-02 | Natl Inst Of Industrial Safety Ministry Labour | マスタ・スレーブ・マニピュレータ・システム |
JPH031783U (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | ||
KR102225769B1 (ko) * | 2019-04-17 | 2021-03-15 | 한림대학교 산학협력단 | 손가락 단위 단방향 움직임을 갖는 햅틱 컨트롤러의 가상 물체 파지 제어 시스템 및 방법 |
-
1987
- 1987-04-15 JP JP9091087A patent/JPS63256380A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63256380A (ja) | 1988-10-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |