JPH06297367A - マニピュレータ操作装置 - Google Patents
マニピュレータ操作装置Info
- Publication number
- JPH06297367A JPH06297367A JP11005693A JP11005693A JPH06297367A JP H06297367 A JPH06297367 A JP H06297367A JP 11005693 A JP11005693 A JP 11005693A JP 11005693 A JP11005693 A JP 11005693A JP H06297367 A JPH06297367 A JP H06297367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grip
- manipulator
- axis
- wire
- gyro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】少ない演算量で位置と姿勢の情報を得ることが
でき、広い動作範囲を確保することが可能で、位置と姿
勢が互いに干渉しないマニピュレータ操作装置を提供す
る。 【構成】姿勢検出用ジャイロを内蔵するグリップは、操
作者の操作により前記グリップの姿勢を３方向に回転自
在に支持するグリップ支持部で支持される。その支持部
は、操作者の操作により前記グリップ支持部の位置が可
動するように前記グリップ支持部を少なくとも２つの地
点から、モータで張力一定巻取制御でワイヤで張架する
ことにより前記グリップ支持部を空中に保持される。前
記ジャイロの出力に基づいた姿勢データおよび、前記モ
ータに取りつけられた角度検出器の出力に基づいた位置
データをマニピュレータの操作指令とする。
でき、広い動作範囲を確保することが可能で、位置と姿
勢が互いに干渉しないマニピュレータ操作装置を提供す
る。 【構成】姿勢検出用ジャイロを内蔵するグリップは、操
作者の操作により前記グリップの姿勢を３方向に回転自
在に支持するグリップ支持部で支持される。その支持部
は、操作者の操作により前記グリップ支持部の位置が可
動するように前記グリップ支持部を少なくとも２つの地
点から、モータで張力一定巻取制御でワイヤで張架する
ことにより前記グリップ支持部を空中に保持される。前
記ジャイロの出力に基づいた姿勢データおよび、前記モ
ータに取りつけられた角度検出器の出力に基づいた位置
データをマニピュレータの操作指令とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マスタ・スレーブ用マ
ニピュレータの操作装置に関し、特に先端の位置および
姿勢を操作することが可能なものに関する。
ニピュレータの操作装置に関し、特に先端の位置および
姿勢を操作することが可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】マスタ・スレーブマニピュレータは、操
縦者が操作するマスタマニピュレータ（操作装置）と、
このマスタマニピュレータの操作に基づいて、実際に作
業を行なうスレーブマニピュレータとから構成される。
一般的に、マスタマニピュレータを多関節型とした場合
次のことが知られている。マスタマニピュレータを用い
てスレーブマニピュレータの位置と姿勢を操作する場
合、マスタマニピュレータの駆動軸の数は、位置を決め
るための位置駆動軸の３軸と姿勢を決めるための姿勢駆
動軸の３軸の合計６軸が必要である。マスタマニピュレ
ータの構成を多関節型とした場合、先端の位置と姿勢を
検出するためには、各軸の関節角の値から座標変換を用
いて演算を行なう必要がある。一般的に、こうした座標
変換の演算は制御系の負荷となるため、座標変換をでき
るだけ減らした構成とすることが望ましい。そこで、位
置駆動軸と姿勢駆動軸を機構的に分離し、姿勢駆動軸の
３軸をすべて直交させた構成とすると座標変換の演算数
を低減することができる。
縦者が操作するマスタマニピュレータ（操作装置）と、
このマスタマニピュレータの操作に基づいて、実際に作
業を行なうスレーブマニピュレータとから構成される。
一般的に、マスタマニピュレータを多関節型とした場合
次のことが知られている。マスタマニピュレータを用い
てスレーブマニピュレータの位置と姿勢を操作する場
合、マスタマニピュレータの駆動軸の数は、位置を決め
るための位置駆動軸の３軸と姿勢を決めるための姿勢駆
動軸の３軸の合計６軸が必要である。マスタマニピュレ
ータの構成を多関節型とした場合、先端の位置と姿勢を
検出するためには、各軸の関節角の値から座標変換を用
いて演算を行なう必要がある。一般的に、こうした座標
変換の演算は制御系の負荷となるため、座標変換をでき
るだけ減らした構成とすることが望ましい。そこで、位
置駆動軸と姿勢駆動軸を機構的に分離し、姿勢駆動軸の
３軸をすべて直交させた構成とすると座標変換の演算数
を低減することができる。
【０００３】多関節型マスタマニピュレータの従来例に
ついて、図３を参照しながら説明する。マスタマニピュ
レータ３００には、基台３０１と、この基台３０１上の
第１中空円筒部材３０２と、第１中空円筒部材側面から
伸びる第１リンク部材３０７が備えられている。第１中
空円筒部材３０２は、基台３０１に対してＪ１軸回り
（図３中のｚ軸回り）に、第１リンク部材３０７は、第
１中空円筒部材３０２に対して、Ｊ２軸回り（図３中の
ｙ軸回り）に回転するようになっている。第１中空円筒
部材３０２内には、Ｊ１軸、Ｊ２軸各方向にポテンショ
メータが取り付けられており、Ｊ１軸、Ｊ２軸の回転角
を検出するようになっている。第１リンク部材３０７に
は第２リンク部材３０８が連結されており、第１リンク
部材３０７と第２リンク部材３０８の連結部には、第２
中空円筒部材３０３が取り付けられている。第２リンク
部材３０８は、第１リンク部材３０７に対して、Ｊ３軸
回り（図３中のｙ軸回り）に回転するようになってい
る。第２中空円筒部材３０３内には、Ｊ３軸方向にポテ
ンショメータが取り付けられており、Ｊ３軸の回転角を
検出するようになっている。第２リンク部材３０８に
は、第１Ｌ字部材３０９が連結されており、第２リンク
部材３０８と第１Ｌ字部材３０９の連結部には、第３中
空円筒部材３０４が取り付けられている。第１Ｌ字部材
３０９は、第２リンク部材３０８に対して、Ｊ４軸回り
（図３中のｙ軸回り）に回転するようになっている。第
３中空円筒部材３０４内には、Ｊ４軸方向にポテンショ
メータが取り付けられており、Ｊ４軸の回転角を検出す
るようになっている。第１Ｌ字部材３０９には、第２Ｌ
字部材３１０が連結されており、第１Ｌ字部材３０９と
第２Ｌ字部材３１０の連結部には、第４中空円筒部材３
０５が取り付けられている。第２Ｌ字部材３１０は、第
１Ｌ字部材３０９に対して、Ｊ５軸回り（図３中のｚ軸
回り）に回転するようになっている。第２Ｌ字部材３１
０には、グリップ３０６が取り付けられており、第２Ｌ
字部材３１０に対して、Ｊ６軸回り（図３中のｙ軸回
り）に回転するようになっている。グリップ３０６内に
は、Ｊ６軸方向にポテンショメータが取り付けられてお
り、Ｊ６軸の回転角を検出するようになっている。第１
リンク部材３０７には、バランサー３１３が連結されて
おり、Ｊ２軸に対して平衡を保つようになっている。ま
た、第２リンク部材３０８には、補助リンク部材３１１
を介して、バランサー３１２が連結されており、Ｊ３軸
に対して平衡を保つようになっている。以上のように構
成された多関節型マスタマニピュレータ３００は、操縦
者がグリップ３０６を操作すると、操作位置によりＪ１
軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸が駆動し、また、操作姿勢によりＪ
４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸が駆動する。各軸の回転角をポテ
ンショメータにより検出し、その検出信号をスレーブマ
ニピュレータの位置と姿勢の操作指令とすることによ
り、スレーブマニピュレータを駆動する。
ついて、図３を参照しながら説明する。マスタマニピュ
レータ３００には、基台３０１と、この基台３０１上の
第１中空円筒部材３０２と、第１中空円筒部材側面から
伸びる第１リンク部材３０７が備えられている。第１中
空円筒部材３０２は、基台３０１に対してＪ１軸回り
（図３中のｚ軸回り）に、第１リンク部材３０７は、第
１中空円筒部材３０２に対して、Ｊ２軸回り（図３中の
ｙ軸回り）に回転するようになっている。第１中空円筒
部材３０２内には、Ｊ１軸、Ｊ２軸各方向にポテンショ
メータが取り付けられており、Ｊ１軸、Ｊ２軸の回転角
を検出するようになっている。第１リンク部材３０７に
は第２リンク部材３０８が連結されており、第１リンク
部材３０７と第２リンク部材３０８の連結部には、第２
中空円筒部材３０３が取り付けられている。第２リンク
部材３０８は、第１リンク部材３０７に対して、Ｊ３軸
回り（図３中のｙ軸回り）に回転するようになってい
る。第２中空円筒部材３０３内には、Ｊ３軸方向にポテ
ンショメータが取り付けられており、Ｊ３軸の回転角を
検出するようになっている。第２リンク部材３０８に
は、第１Ｌ字部材３０９が連結されており、第２リンク
部材３０８と第１Ｌ字部材３０９の連結部には、第３中
空円筒部材３０４が取り付けられている。第１Ｌ字部材
３０９は、第２リンク部材３０８に対して、Ｊ４軸回り
（図３中のｙ軸回り）に回転するようになっている。第
３中空円筒部材３０４内には、Ｊ４軸方向にポテンショ
メータが取り付けられており、Ｊ４軸の回転角を検出す
るようになっている。第１Ｌ字部材３０９には、第２Ｌ
字部材３１０が連結されており、第１Ｌ字部材３０９と
第２Ｌ字部材３１０の連結部には、第４中空円筒部材３
０５が取り付けられている。第２Ｌ字部材３１０は、第
１Ｌ字部材３０９に対して、Ｊ５軸回り（図３中のｚ軸
回り）に回転するようになっている。第２Ｌ字部材３１
０には、グリップ３０６が取り付けられており、第２Ｌ
字部材３１０に対して、Ｊ６軸回り（図３中のｙ軸回
り）に回転するようになっている。グリップ３０６内に
は、Ｊ６軸方向にポテンショメータが取り付けられてお
り、Ｊ６軸の回転角を検出するようになっている。第１
リンク部材３０７には、バランサー３１３が連結されて
おり、Ｊ２軸に対して平衡を保つようになっている。ま
た、第２リンク部材３０８には、補助リンク部材３１１
を介して、バランサー３１２が連結されており、Ｊ３軸
に対して平衡を保つようになっている。以上のように構
成された多関節型マスタマニピュレータ３００は、操縦
者がグリップ３０６を操作すると、操作位置によりＪ１
軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸が駆動し、また、操作姿勢によりＪ
４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸が駆動する。各軸の回転角をポテ
ンショメータにより検出し、その検出信号をスレーブマ
ニピュレータの位置と姿勢の操作指令とすることによ
り、スレーブマニピュレータを駆動する。
【０００４】次に別の従来例として、空間に張られたワ
イヤによるマスタマニピュレータ（例えば、伊藤他「空
間内に張られたワイヤによる手首・指運動のためのマス
タ・スレーブシステムの検討」第１０回日本ロボット学
会学術講演会予稿集（平成４年１０月３１日）に詳し
い）について、図４を参照しながら説明する。マスタマ
ニピュレータ４００には、グリップ４０５と、このグリ
ップ４０５から伸びる４本のワイヤ４０１、４０２、４
０３、４０４が備えられている。４本のワイヤ４０１、
４０２、４０３、４０４は、図４中の点線で示した立方
体の頂点から出ており、その頂点を結ぶと正四面体とな
るように張ってある。各ワイヤ４０１、４０２、４０
３、４０４は、ワイヤを巻きとるための円筒部材４０
６、４０７、４０８、４０９に取り付けられており、円
筒部材４０６、４０７、４０８、４０９に連結されたモ
ータ４１０、４１１、４１２、４１３によって、各ワイ
ヤの張力を一定に保つように制御する。グリップ４０５
の位置は、モータ４１０、４１１、４１２、４１３の回
転をエンコーダ４１４、４１５、４１６、４１７で計測
することにより、ワイヤの動いた量Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 、
Ｌ4 から以下のように計算する。グリップ４０５の位置
をＰ（ｘ、ｙ、ｚ）、立方体の一辺の長さをａ、ワイヤ
４０１、４０２、４０３、４０４の長さをＬ1 、Ｌ2 、
Ｌ3 、Ｌ4 とすると、ｘ、ｙ、ｚは、 ｘ＝１／４ａ＊（−Ｌ12＋Ｌ22＋Ｌ32−Ｌ42）＋ａ／２ ……(1) ｙ＝１／４ａ＊（ Ｌ12＋Ｌ22−Ｌ32−Ｌ42）＋ａ／２ ……(2) ｚ＝１／４ａ＊（−Ｌ12＋Ｌ22−Ｌ32＋Ｌ42）＋ａ／２ ……(3) と求まる。以上のように構成されたワイヤによるマスタ
マニピュレータ４００は、操縦者がグリップ４０５を操
作すると、操作位置によりワイヤ４０１、４０２、４０
３、４０４の長さが変化する。各ワイヤの長さをエンコ
ーダにより検出し、その検出信号をスレーブマニピュレ
ータの位置の操作指令とすることにより、スレーブマニ
ピュレータを駆動する。
イヤによるマスタマニピュレータ（例えば、伊藤他「空
間内に張られたワイヤによる手首・指運動のためのマス
タ・スレーブシステムの検討」第１０回日本ロボット学
会学術講演会予稿集（平成４年１０月３１日）に詳し
い）について、図４を参照しながら説明する。マスタマ
ニピュレータ４００には、グリップ４０５と、このグリ
ップ４０５から伸びる４本のワイヤ４０１、４０２、４
０３、４０４が備えられている。４本のワイヤ４０１、
４０２、４０３、４０４は、図４中の点線で示した立方
体の頂点から出ており、その頂点を結ぶと正四面体とな
るように張ってある。各ワイヤ４０１、４０２、４０
３、４０４は、ワイヤを巻きとるための円筒部材４０
６、４０７、４０８、４０９に取り付けられており、円
筒部材４０６、４０７、４０８、４０９に連結されたモ
ータ４１０、４１１、４１２、４１３によって、各ワイ
ヤの張力を一定に保つように制御する。グリップ４０５
の位置は、モータ４１０、４１１、４１２、４１３の回
転をエンコーダ４１４、４１５、４１６、４１７で計測
することにより、ワイヤの動いた量Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 、
Ｌ4 から以下のように計算する。グリップ４０５の位置
をＰ（ｘ、ｙ、ｚ）、立方体の一辺の長さをａ、ワイヤ
４０１、４０２、４０３、４０４の長さをＬ1 、Ｌ2 、
Ｌ3 、Ｌ4 とすると、ｘ、ｙ、ｚは、 ｘ＝１／４ａ＊（−Ｌ12＋Ｌ22＋Ｌ32−Ｌ42）＋ａ／２ ……(1) ｙ＝１／４ａ＊（ Ｌ12＋Ｌ22−Ｌ32−Ｌ42）＋ａ／２ ……(2) ｚ＝１／４ａ＊（−Ｌ12＋Ｌ22−Ｌ32＋Ｌ42）＋ａ／２ ……(3) と求まる。以上のように構成されたワイヤによるマスタ
マニピュレータ４００は、操縦者がグリップ４０５を操
作すると、操作位置によりワイヤ４０１、４０２、４０
３、４０４の長さが変化する。各ワイヤの長さをエンコ
ーダにより検出し、その検出信号をスレーブマニピュレ
ータの位置の操作指令とすることにより、スレーブマニ
ピュレータを駆動する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、一般的に多
関節型のマスタマニピュレータは動作範囲を確保しよう
とすると、その分だけリンクの長さを必要とし、大型
化、高重量化してしまうという問題があった。また、先
端の位置と姿勢を検出するために、各関節角の値から座
標変換を用いて演算を行なう必要があり、この座標変換
の演算が制御系の負荷となるという問題があった。一
方、ワイヤによるマスタマニピュレータの従来例では、
多関節型のような動作範囲の問題はなく、また演算も多
関節型のような座標変換は必要としないが、３次元空間
内での位置しか得ることができない。この方法で、３次
元空間内での位置と姿勢を得るためには、最低７本のワ
イヤが必要であり、操縦者の操作に支障をきたさないよ
うにワイヤを張ることが難しいという問題があった。こ
の発明の課題は、こうした従来の技術が持つ問題点を解
消するためになされたものであり、少ない演算量で位置
と姿勢の情報を得ることができ、広い動作範囲を確保す
ることが可能で、位置と姿勢が互いに干渉しないマスタ
マニピュレータの提供を目的とするものである。
関節型のマスタマニピュレータは動作範囲を確保しよう
とすると、その分だけリンクの長さを必要とし、大型
化、高重量化してしまうという問題があった。また、先
端の位置と姿勢を検出するために、各関節角の値から座
標変換を用いて演算を行なう必要があり、この座標変換
の演算が制御系の負荷となるという問題があった。一
方、ワイヤによるマスタマニピュレータの従来例では、
多関節型のような動作範囲の問題はなく、また演算も多
関節型のような座標変換は必要としないが、３次元空間
内での位置しか得ることができない。この方法で、３次
元空間内での位置と姿勢を得るためには、最低７本のワ
イヤが必要であり、操縦者の操作に支障をきたさないよ
うにワイヤを張ることが難しいという問題があった。こ
の発明の課題は、こうした従来の技術が持つ問題点を解
消するためになされたものであり、少ない演算量で位置
と姿勢の情報を得ることができ、広い動作範囲を確保す
ることが可能で、位置と姿勢が互いに干渉しないマスタ
マニピュレータの提供を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、姿勢検出用ジャイロを内蔵するグリップ
と、操作者の操作により前記グリップの姿勢を３方向に
回転自在に支持するグリップ支持部と、操作者の操作に
より前記グリップ支持部の位置が可動するように前記グ
リップ支持部を少なくとも２つの地点から、モータによ
る巻取制御でワイヤを張架することにより前記グリップ
支持部を空中に保持する手段と、前記各モータの回転を
それぞれ検出する角度検出器と、前記ジャイロの出力に
基づいた姿勢データおよび、前記角度検出器の出力に基
づいた位置データをマニピュレータの操作指令とする手
段とを備えたことを特徴とするものである。
め、本発明は、姿勢検出用ジャイロを内蔵するグリップ
と、操作者の操作により前記グリップの姿勢を３方向に
回転自在に支持するグリップ支持部と、操作者の操作に
より前記グリップ支持部の位置が可動するように前記グ
リップ支持部を少なくとも２つの地点から、モータによ
る巻取制御でワイヤを張架することにより前記グリップ
支持部を空中に保持する手段と、前記各モータの回転を
それぞれ検出する角度検出器と、前記ジャイロの出力に
基づいた姿勢データおよび、前記角度検出器の出力に基
づいた位置データをマニピュレータの操作指令とする手
段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】上記手段により、本発明のマニピュレータ操作
装置は、スレーブマニピュレータの位置に関する指令を
ワイヤの長さの変化量で与え、姿勢に関する指令をジャ
イロによって与えるという構成にするので、操縦者の操
作に支障なく、少ない演算量で位置と姿勢の情報を得る
ことができ、広い動作範囲を確保することが可能で、位
置と姿勢が互いに干渉しないマスタマニピュレータの提
供をすることが可能となる。
装置は、スレーブマニピュレータの位置に関する指令を
ワイヤの長さの変化量で与え、姿勢に関する指令をジャ
イロによって与えるという構成にするので、操縦者の操
作に支障なく、少ない演算量で位置と姿勢の情報を得る
ことができ、広い動作範囲を確保することが可能で、位
置と姿勢が互いに干渉しないマスタマニピュレータの提
供をすることが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の実施例を示す斜視図である。図１に
おいて、１１、１２、１３はワイヤで、２６はグリップ
で、２４、２５はコ字型部材である。ワイヤ１１、１
２、１３は一点で交わるようになっており、その交点に
コ字型部材２４が交点を中心に（図１中のｘ軸回りに）
回転するように取り付けられている。コ字型部材２４に
はコ字型部材２５が（図１中のｙ軸回りに）回転自在に
二箇所で連結され、コ字型部材２５の中心内側にはグリ
ップ２６が（図１中のｚ軸回りに）回転自在に連結され
ている。グリップ２６の中には、図示していないジャイ
ロが取り付けられており、グリップ２６、コ字型部材２
４、コ字型部材２５の各回転軸は、このジャイロの測定
点で互いに垂直に交わるようになっている。ワイヤ１
１、１２、１３の他端は各々円筒部材１４、１５、１６
に巻き付けられており、ワイヤの交点が移動すると、円
筒部材１４、１５、１６が回転し、ワイヤの交点と円筒
部材間のワイヤの長さが変化するようになっている。ま
た、円筒部材１４、１５、１６には、各々モータ１７、
１８、１９が取り付けられており、ワイヤ１１、１２、
１３の張力を一定に保つようになっている。モータ１
７、１８、１９には、各々エンコーダ２０、２１、２２
が取り付けられており、円筒部材１４、１５、１６の回
転角を検出するようになっている。２３は基台で、２７
はバランサーである。以上のように構成されたマスタマ
ニピュレータ１０は、操縦者が初期状態（ワイヤ１１、
１２、１３が同一平面上にある状態）より、グリップ２
６を引き寄せて使用する。操縦者がグリップ２６を操作
すると、その位置はワイヤ１１、１２、１３の長さの変
化となって、エンコーダ２０、２１、２２で検出され、
その姿勢はグリップ内の図示していないジャイロによっ
て検出され、この位置と姿勢の検出信号をスレーブマニ
ピュレータの位置と姿勢の操作指令とすることにより、
スレーブマニピュレータを駆動する。
る。図１は本発明の実施例を示す斜視図である。図１に
おいて、１１、１２、１３はワイヤで、２６はグリップ
で、２４、２５はコ字型部材である。ワイヤ１１、１
２、１３は一点で交わるようになっており、その交点に
コ字型部材２４が交点を中心に（図１中のｘ軸回りに）
回転するように取り付けられている。コ字型部材２４に
はコ字型部材２５が（図１中のｙ軸回りに）回転自在に
二箇所で連結され、コ字型部材２５の中心内側にはグリ
ップ２６が（図１中のｚ軸回りに）回転自在に連結され
ている。グリップ２６の中には、図示していないジャイ
ロが取り付けられており、グリップ２６、コ字型部材２
４、コ字型部材２５の各回転軸は、このジャイロの測定
点で互いに垂直に交わるようになっている。ワイヤ１
１、１２、１３の他端は各々円筒部材１４、１５、１６
に巻き付けられており、ワイヤの交点が移動すると、円
筒部材１４、１５、１６が回転し、ワイヤの交点と円筒
部材間のワイヤの長さが変化するようになっている。ま
た、円筒部材１４、１５、１６には、各々モータ１７、
１８、１９が取り付けられており、ワイヤ１１、１２、
１３の張力を一定に保つようになっている。モータ１
７、１８、１９には、各々エンコーダ２０、２１、２２
が取り付けられており、円筒部材１４、１５、１６の回
転角を検出するようになっている。２３は基台で、２７
はバランサーである。以上のように構成されたマスタマ
ニピュレータ１０は、操縦者が初期状態（ワイヤ１１、
１２、１３が同一平面上にある状態）より、グリップ２
６を引き寄せて使用する。操縦者がグリップ２６を操作
すると、その位置はワイヤ１１、１２、１３の長さの変
化となって、エンコーダ２０、２１、２２で検出され、
その姿勢はグリップ内の図示していないジャイロによっ
て検出され、この位置と姿勢の検出信号をスレーブマニ
ピュレータの位置と姿勢の操作指令とすることにより、
スレーブマニピュレータを駆動する。
【０００９】ワイヤの長さから位置を算出するには、座
標を図２の様にとり、ワイヤの交点位置をＰ（ｘ、ｙ、
ｚ）、ワイヤのモータ側の位置をそれぞれＡ（０、０、
−β）、Ｂ（０、−α、β）、Ｃ（０、α、β）、ワイ
ヤの長さをＬ1 、Ｌ2 、Ｌ3とすると、 ｘ2 ＋ｙ2 ＋（ｚ＋β）2 ＝Ｌ12 ……………(4) ｘ2 ＋（ｙ＋α）2 ＋（ｚ−β）2 ＝Ｌ22 …(5) ｘ2 ＋（ｙ−α）2 ＋（ｚ−β）2 ＝Ｌ32 …(6) となるから、ｘ、ｙ、ｚは、 ｘ＝（Ｌ12−（Ｌ22−Ｌ32）2 ／１６α2 −（２Ｌ12−
Ｌ22−Ｌ32＋２α2 ＋８β2 ）2 ／６４β2 ）1/2
…(7) ｙ＝（Ｌ22−Ｌ32）2 ／４α …(8) ｚ＝（２Ｌ12−Ｌ22−Ｌ32＋２α2 ）／８β …(9) で与えられる。ただし、ｘは正の値をとる。このように
して求めたＰ点の位置から、ジャイロの位置までのオフ
セットをとった値を位置指令とする。このように、本発
明のマニピュレータ操作装置は、位置と姿勢の検出が全
く分離した構成となっており、演算は位置を求める際に
しか行なわないため、少ない演算量で位置と姿勢の情報
を得ることができる。なお、本実施例では、ジャイロに
よって姿勢を検出したが、ジャイロの代わりにグリップ
部の回転角度を検出する角度検出器をグリップ支持部の
回転支持軸にとりつけてそのデータを使用してグリップ
の姿勢を求めてもよい。
標を図２の様にとり、ワイヤの交点位置をＰ（ｘ、ｙ、
ｚ）、ワイヤのモータ側の位置をそれぞれＡ（０、０、
−β）、Ｂ（０、−α、β）、Ｃ（０、α、β）、ワイ
ヤの長さをＬ1 、Ｌ2 、Ｌ3とすると、 ｘ2 ＋ｙ2 ＋（ｚ＋β）2 ＝Ｌ12 ……………(4) ｘ2 ＋（ｙ＋α）2 ＋（ｚ−β）2 ＝Ｌ22 …(5) ｘ2 ＋（ｙ−α）2 ＋（ｚ−β）2 ＝Ｌ32 …(6) となるから、ｘ、ｙ、ｚは、 ｘ＝（Ｌ12−（Ｌ22−Ｌ32）2 ／１６α2 −（２Ｌ12−
Ｌ22−Ｌ32＋２α2 ＋８β2 ）2 ／６４β2 ）1/2
…(7) ｙ＝（Ｌ22−Ｌ32）2 ／４α …(8) ｚ＝（２Ｌ12−Ｌ22−Ｌ32＋２α2 ）／８β …(9) で与えられる。ただし、ｘは正の値をとる。このように
して求めたＰ点の位置から、ジャイロの位置までのオフ
セットをとった値を位置指令とする。このように、本発
明のマニピュレータ操作装置は、位置と姿勢の検出が全
く分離した構成となっており、演算は位置を求める際に
しか行なわないため、少ない演算量で位置と姿勢の情報
を得ることができる。なお、本実施例では、ジャイロに
よって姿勢を検出したが、ジャイロの代わりにグリップ
部の回転角度を検出する角度検出器をグリップ支持部の
回転支持軸にとりつけてそのデータを使用してグリップ
の姿勢を求めてもよい。
【００１０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば操縦
者に違和感なく広い操作範囲を得られるとともに、複雑
な演算を必要とせずにスレーブマニピュレータへの位置
と姿勢の操作指令を作り出すことができるという効果が
ある。
者に違和感なく広い操作範囲を得られるとともに、複雑
な演算を必要とせずにスレーブマニピュレータへの位置
と姿勢の操作指令を作り出すことができるという効果が
ある。
【図１】本発明の実施例を示す斜視図
【図２】本発明の実施例の位置の算出の説明のための座
標図
標図
【図３】従来の多関節型マスタ装置を示す斜視図
【図４】従来のワイヤによるマスタ装置を示す斜視図
１０ マスタマニピュレータ１０ １１、１２、１３ ワイヤ ２６ グリップ ２４、２５ コ字型部材 １４、１５、１６ 円筒部材 １７、１８、１９ モータ ２０、２１、２２ エンコーダ ２３ 基台 ２７ バランサー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】削除
Claims (2)
- 【請求項１】姿勢検出用ジャイロを内蔵するグリップ
と、 操作者の操作により前記グリップの姿勢を３方向に回転
自在に支持するグリップ支持部と、 操作者の操作により前記グリップ支持部の位置が可動す
るように前記グリップ支持部を少なくとも２つの地点か
ら、モータによる巻取制御でワイヤを張架することによ
り前記グリップ支持部を空中に保持する手段と、 前記各モータの回転をそれぞれ検出する角度検出器と、 前記ジャイロの出力に基づいた姿勢データおよび、前記
角度検出器の出力に基づいた位置データをマニピュレー
タの操作指令とする手段とを備えたことを特徴とするマ
ニピュレータ操作装置。 - 【請求項２】グリップと、 操作者の操作により前記グリップの姿勢を３方向に回転
自在に支持するグリップ支持部と、 前記グリップの３方向に回転をそれぞれ検出する角度検
出器Ａと、 操作者の操作により前記グリップ支持部の位置が可動す
るように前記グリップ支持部を少なくとも２つの地点か
ら、モータによる巻取制御でワイヤを張架することによ
り前記グリップ支持部を空中に保持する手段と、 前記各モータの回転をそれぞれ検出する角度検出器Ｂ
と、 前記角度検出器Ａの出力に基づいた姿勢データおよび、
前記角度検出器Ｂの出力に基づいた位置データをマニピ
ュレータの操作指令とする手段とを備えたことを特徴と
するマニピュレータ操作装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11005693A JPH06297367A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | マニピュレータ操作装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11005693A JPH06297367A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | マニピュレータ操作装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06297367A true JPH06297367A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=14525976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11005693A Pending JPH06297367A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | マニピュレータ操作装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06297367A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007193848A (ja) * | 1993-10-01 | 2007-08-02 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | フォース感応触覚インターフェース |
| JP2008136863A (ja) * | 2006-11-11 | 2008-06-19 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | コントローラ |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP11005693A patent/JPH06297367A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007193848A (ja) * | 1993-10-01 | 2007-08-02 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | フォース感応触覚インターフェース |
| JP4705928B2 (ja) * | 1993-10-01 | 2011-06-22 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | フォース感応触覚インターフェース |
| JP2008136863A (ja) * | 2006-11-11 | 2008-06-19 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | コントローラ |
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