JPH0550382A - マスタ・スレーブマニピユレータの起動方法 - Google Patents

マスタ・スレーブマニピユレータの起動方法

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JPH0550382A
JPH0550382A JP21120391A JP21120391A JPH0550382A JP H0550382 A JPH0550382 A JP H0550382A JP 21120391 A JP21120391 A JP 21120391A JP 21120391 A JP21120391 A JP 21120391A JP H0550382 A JPH0550382 A JP H0550382A
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JP
Japan
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slave
master
positions
hand
manipulator
Prior art date
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Pending
Application number
JP21120391A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Furukawa
宏 古川
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】容易,迅速な準備工程でマスタ・スレーブマニ
ピュレータを安全かつ円滑に起動させる方法を提供す
る。 【構成】コントローラの偏差検出機能は働かせた状態で
マスタを手動操作することにより、その手先部の位置,
姿勢を停止中のスレーブ側手先部の位置,姿勢と粗い許
容範囲内で一致させる第1の工程と;コントローラを介
してスレーブを小駆動力かつ低速で自動操作させること
により、マスタ側とスレーブ側との各手先部の位置,姿
勢を一致させる第2の工程と;からなる準備工程を備
え、この準備工程の終了後に起動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、容易,迅速な準備工
程でマスタ・スレーブマニピュレータを安全かつ円滑に
起動させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マスタマニピュレータ(以下、単にマス
タという)と、スレーブマニピュレータ(以下、単にス
レーブという)とが同形の従来例について、その斜視図
である図2と、同じくそのスレーブの自動操作に係るブ
ロック図である図3とを参照しながら説明する。なお、
図2,図3はいずれも、後述する発明に係る適用例とも
共通である。
【0003】図2において、10はマスタ、20はスレー
ブ、30はコントローラである。マスタ27は符号を付けて
ない各構成部材、たとえば下部から順に、ベース部,上
胴部,上腕部,下腕部,3部分からなる手首部が、各関
節11〜16によって回動ないし旋回可能に連結されてお
り、手首部の先端、つまり手先部に操作用のグリップ17
が設けられる。このグリップ17は、6個の各関節11〜16
によって6自由度をもつ、すなわち、各座標軸方向の位
置と、各座標軸のまわりの回転位置(姿勢)とをとり得
る。スレーブ20は、マスタ10と同形をなし、これに対応
する各構成部材が各関節21〜26によって連結され、その
手先部にハンド27が設けられる。手先部またはハンド27
の根元も、グリップ17と同様に6自由度を有する。
【0004】グリップ17の操作によって、その位置,姿
勢に応じ、コントローラ30を介してハンド27の根元の位
置,姿勢を決めることができる。さらに詳しく説明する
と、マスタ10のグリップ17の操作によって、その位置,
姿勢を変化させると、各関節11〜16の位置が、各々に付
設された位置検出器によって検出される。この位置信号
がコントローラ30を介してスレーブ20の対応する各関節
に付設されたモータの軸位置を制御し、マスタ10の各関
節の位置に一致するように、スレーブ20の各関節の位置
決めをおこなう。
【0005】図3において、マスタ10と、スレーブ20
と、コントローラ30とは、対応する各関節11,21 で代表
して示してある。すなわち、他の各関節12〜16,21 〜26
についても同様な構成になっているわけである。さて、
マスタ10では、関節11に位置検出器11P が付設され、ス
レーブ20では、サーボモータ21M によって駆動される関
節21に、位置検出器21P が付設される。コントローラ30
では、各関節11,21 に対応する偏差器31と増幅器32とが
設けられる。マスタ10を手動操作すると、これによる関
節11の回転位置は、位置検出器11P によって検出され、
位置指令としてコントローラ30の偏差器31に入力され
る。一方、スレーブ20の位置検出器21P の位置信号が偏
差器31に入力される。この偏差器31によって、各位置検
出器11P,21Pの信号の偏差が求められ、これに応じて、
増幅器32の出力によってサーボモータ21M が回転駆動さ
れる。前記の信号偏差が零になると、つまり各関節11,2
1 が同じ位置になると、サーボモータ21M は停止し、関
節21についてのスレーブ20の自動操作が終了する。他の
関節についても同様に自動操作がおこなわれ、結果とし
て、スレーブ20のハンド27の位置, 姿勢が、マスタ10の
グリップ17のそれと一致するように自動操作される。
【0006】さて、従来例では一般に、その運転開始つ
まり起動の前に、予めハンド27と、グリップ17との位
置, 姿勢を一致させる、つまりスレーブ20の各関節21〜
26と、マスタの各関節11〜16との対応するもの同士を同
じ回転位置にする準備工程を設ける必要がある。そのと
き、スレーブ20をマスタ10に自動的に一致させるのでは
なく、スレーブ20にマスタ10を手動操作によって一致さ
せる。それは、スレーブ20をマスタ10に自動的に一致さ
せる方法では、初期状態でスレーブ20の姿勢がマスタ10
のそれと大きく違うと、一致するためのスレーブ20の動
きが予想外になる可能性があり、オペレータの安全が損
なわれる危険があるからである。したがって、図2にお
いて、マスタ10のグリップ17を把持して手動操作しなが
ら、スレーブ20のハンド27の位置, 姿勢に目視に基づい
て概略的に合わせ、結果的に対応する各関節同士の位置
をほぼ同じに合わせる。この準備工程を経て起動がおこ
なわれることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来例において、マス
タ10をスレーブ20に対して概略的に合わせた後に、起動
をかけると、スレーブ20がその不一致の度合に応じて急
激な動きをとり、安全面と機構の強度の面, 歪みの面な
どで問題を起こすおそれがある。ここで、急激な動きを
解消するために、一つの対策として、マスタ10をスレー
ブ20に対して正確に合わせる方針をとると、マスタ10,
スレーブ20の各関節の回転位置を検出し、そのデータに
基づいて両者が一致するように操作することになる。そ
うすると、合わせるための工数が多くかかり、実際的で
なくなるおそれがある。また別の対策として、スレーブ
20をマスタ10に自動的に一致させる方針をとると、先に
述べたような危険を回避するために、低速でおこなわざ
るを得なくなり、工数が多くかかるという同じ欠点をも
つことになる。
【0008】この発明の課題は、従来の技術がもつ以上
の問題点を解消し、容易,迅速な準備工程でマスタ・ス
レーブマニピュレータを安全かつ円滑に起動させるマス
タ・スレーブマニピュレータの起動方法を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係るマスタ・
スレーブマニピュレータの起動方法は、手動形のマスタ
マニピュレータ(以下、マスタという)と、これによっ
て手先部同士の位置,姿勢が一致するようにコントロー
ラを介して操作されるスレーブマニピュレータ(以下、
スレーブという)とからなるマニピュレータを起動させ
る方法において、前記コントローラの偏差検出機能だけ
働かせた状態で前記マスタを手動操作することによっ
て、その手先部の位置,姿勢を、停止中の前記スレーブ
側手先部の位置,姿勢と粗い許容範囲内で一致させる第
1の工程と;前記コントローラを介して前記スレーブを
小駆動力かつ低速で自動操作させることによって、前記
マスタ側とスレーブ側との各手先部の位置,姿勢を一致
させる第2の工程と;からなる準備工程を備え、この準
備工程の終了後に起動させる。
【0010】請求項2に係るマスタ・スレーブマニピュ
レータの起動方法は、請求項1に記載のマニピュレータ
において、マスタとスレーブとが同形であり、このマス
タ側とスレーブ側との各手先部の位置,姿勢を一致させ
ることが、そのマスタ側とスレーブ側との各対応する関
節の位置を一致させることに基づく。
【0011】請求項3に係るマスタ・スレーブマニピュ
レータの起動方法は、請求項1に記載のマニピュレータ
において、マスタとスレーブとが異形であり、このマス
タ側とスレーブ側との各手先部の位置,姿勢が、そのマ
スタ側とスレーブ側との各関節の位置からそれぞれ算出
される。
【0012】
【作用】請求項1ないし3のいずれかに係るマスタ・ス
レーブマニピュレータの起動方法では、まず第1工程と
して、コントローラの偏差検出機能だけ働かせた状態で
マスタを手動操作することによって、その手先部の位
置,姿勢を、停止中のスレーブ側手先部の位置,姿勢と
粗い許容範囲内で一致させ、次に第2工程として、コン
トローラを介してスレーブが、小駆動力かつ低速で自動
操作され、マスタ側とスレーブ側との各手先部の位置,
姿勢を一致させた後に、起動される。
【0013】とくに請求項2に係るマスタ・スレーブマ
ニピュレータの起動方法では、同形のマスタ側とスレー
ブ側との各対応する関節位置を一致させることによっ
て、マスタ側とスレーブ側との各手先部の位置,姿勢が
一致する。
【0014】とくに請求項3に係るマスタ・スレーブマ
ニピュレータの起動方法では、異形のマスタ側とスレー
ブ側との各関節位置から各々算出された各手先部の位
置,姿勢に基づいて、第1,第2の各工程が進められ
る。
【0015】
【実施例】この発明に係るマスタ・スレーブマニピュレ
ータの起動方法の適用例について以下に図1を参照しな
がら説明する。図1は適用例の動作を表すフローチャー
トで、この場合、マスタとスレーブとは同形であるとす
る。適用例の動作は、(1)コントローラの偏差検出機能
だけ働かせた状態でマスタを手動操作することによっ
て、その手先部の位置,姿勢を、停止中のスレーブ側手
先部の位置,姿勢と粗い許容範囲内で一致させる第1工
程と、(2) コントローラを介してスレーブが、小駆動力
かつ低速で自動操作され、マスタ側とスレーブ側との各
対応する関節位置を一致させることによって、マスタ側
とスレーブ側との各手先部の位置,姿勢を一致させる第
2工程とからなり、その後で起動がおこなわれる。な
お、第1工程で、コントローラの制御機能は停止してい
るが、偏差検出機能は働いているから、マスタ側とスレ
ーブ側との対応する各関節の回転位置の偏差は、コント
ローラを介して求められる。
【0016】図1において、ステップS1で、マスタM
の手動操作によって、マスタ側手先部の位置,姿勢を停
止中のスレーブ側手先部の位置,姿勢とほぼ一致させ
る。ステップS2〜S5は、先の一致の程度が許容範囲
にあるかどうかをチェックする手順である。すなわちス
テップS2で、各関節に付けた符号iの初期化をし、ス
テップS3で、関節iについて、マスタ側の回転位置Θ
miとスレーブ側の回転位置Θsiとの差が粗い許容値a以
下であるかどうかが判断され、YESつまり許容値a以
下ならステップS4,S5をへて全ての関節について同
じチェックが繰り返される。ここで、ステップS5のn
は関節の総数で、図2の例では6である。ステップS3
で、関節のいずれかでNO、つまり許容値aを超えると
きには、ステップS1の前に戻り、微調整の形でマスタ
Mの再手動操作がおこなわれる。ここまでが、発明にお
ける第1工程に相当する。
【0017】ステップS6は、発明における第2工程に
相当し、コントローラを介してスレーブSの小駆動力か
つ低速での自動操作によって、マスタ側とスレーブ側と
の各対応する関節位置を一致させることによって、マス
タ側とスレーブ側との各手先部の位置,姿勢が一致す
る。次に、ステップS7の起動がおこなわれる。なお、
スレーブSが小駆動力かつ低速で自動操作されるのは、
安全性の確保のためである。スレーブSは、多関節形で
あるだけに、第1工程でマスタMと許容値a以内に一致
させてあるとは言え、予想外の動きをとる危険があるか
らである。
【0018】ところで、マスタとスレーブとが異形の場
合には、図1のステップS3における比較が、マスタ側
とスレーブ側との対応する各関節の回転位置ではなく、
マスタ側とスレーブ側との各関節の回転位置からそれぞ
れ算出された、マスタ側とスレーブ側との各手先部の位
置,姿勢についておこなわれることになる。したがっ
て、異形の場合には、各関節についての繰返しは不要に
なる。ステップS6については同様である。
【0019】
【発明の効果】請求項1ないし3のいずれかに係るマス
タ・スレーブマニピュレータの起動方法では、まず第1
工程として、コントローラの偏差検出機能だけ働かせた
状態でマスタを手動操作することによって、その手先部
の位置,姿勢を、停止中のスレーブ側手先部の位置,姿
勢と粗い許容範囲内で一致させ、次に第2工程として、
コントローラを介してスレーブが、小駆動力かつ低速で
自動操作され、マスタ側とスレーブ側との各手先部の位
置,姿勢を一致させた後に、起動される。したがって、
起動時の衝撃が抑制され安全、かつ円滑な起動がおこな
われるとともに、準備工程の容易,迅速化が図れる。
【0020】とくに請求項2に係るマスタ・スレーブマ
ニピュレータの起動方法では、同形のマスタ側とスレー
ブ側との各対応する関節位置を一致させることによっ
て、マスタ側とスレーブ側との各手先部の位置,姿勢が
一致する。したがって、マスタ側とスレーブ側との各手
先部の位置,姿勢を一致させること、つまり起動の準備
工程が容易、かつ迅速におこなわれる。
【0021】とくに請求項3に係るマスタ・スレーブマ
ニピュレータの起動方法では、異形のマスタ側とスレー
ブ側との各関節位置から各々算出された各手先部の位
置,姿勢に基づいて、第1,第2の各工程が進められ
る。したがって、マスタ側とスレーブ側との各手先部の
位置,姿勢を一致させること、つまり起動の準備工程
が、請求項2よりやや劣りはするものの、実際面で十分
な程度に容易、かつ迅速におこなわれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る適用例の動作を表すフローチャー
【図2】適用例と従来例との共通な斜視図
【図3】適用例と従来例との共通なスレーブの自動操作
に係るブロック図
【符号の説明】
10 マスタ 11〜16 関節 11P 位置検出器 17 グリップ 20 スレーブ 21〜26 関節 21M サーボモータ 21P 位置検出器 27 ハンド 30 コントローラ 31 偏差器 32 増幅器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】手動形のマスタマニピュレータ(以下、マ
    スタという)と、これによって手先部同士の位置,姿勢
    が一致するようにコントローラを介して操作されるスレ
    ーブマニピュレータ(以下、スレーブという)とからな
    るマニピュレータを起動させる方法において、前記コン
    トローラの偏差検出機能だけ働かせた状態で前記マスタ
    を手動操作することによって、その手先部の位置,姿勢
    を、停止中の前記スレーブ側手先部の位置,姿勢と粗い
    許容範囲内で一致させる第1の工程と;前記コントロー
    ラを介して前記スレーブを小駆動力かつ低速で自動操作
    させることによって、前記マスタ側とスレーブ側との各
    手先部の位置,姿勢を一致させる第2の工程と;からな
    る準備工程を備え、この準備工程の終了後に起動させる
    ことを特徴とするマスタ・スレーブマニピュレータの起
    動方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のマニピュレータにおい
    て、マスタとスレーブとは同形であり、このマスタ側と
    スレーブ側との各手先部の位置,姿勢を一致させること
    は、そのマスタ側とスレーブ側との各対応する関節の位
    置を一致させることに基づくことを特徴とするマスタ・
    スレーブマニピュレータの起動方法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載のマニピュレータにおい
    て、マスタとスレーブとは異形であり、このマスタ側と
    スレーブ側との各手先部の位置,姿勢は、そのマスタ側
    とスレーブ側との各関節の位置からそれぞれ算出される
    ことを特徴とするマスタ・スレーブマニピュレータの起
    動方法。
JP21120391A 1991-08-23 1991-08-23 マスタ・スレーブマニピユレータの起動方法 Pending JPH0550382A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009034813A (ja) * 2007-07-09 2009-02-19 Kao Corp マニプレータシステム
JP2015199135A (ja) * 2014-04-04 2015-11-12 トヨタ自動車株式会社 マスタスレーブマニピュレータの位置姿勢合わせ方法
WO2019225548A1 (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 Telexistence株式会社 遠隔操作システム、情報処理方法、及びプログラム

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