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 |