JPS58172717A - マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方式 - Google Patents

マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方式

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Publication number
JPS58172717A
JPS58172717A JP5228982A JP5228982A JPS58172717A JP S58172717 A JPS58172717 A JP S58172717A JP 5228982 A JP5228982 A JP 5228982A JP 5228982 A JP5228982 A JP 5228982A JP S58172717 A JPS58172717 A JP S58172717A
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JP
Japan
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signal
torque
slave
master
arm
Prior art date
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Pending
Application number
JP5228982A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigetaka Hosaka
穂坂 重孝
Takeo Omichi
武生 大道
Masatoshi Nishihara
西原 正敏
Shigeru Fujishima
藤島 茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP5228982A priority Critical patent/JPS58172717A/ja
Publication of JPS58172717A publication Critical patent/JPS58172717A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/427Teaching successive positions by tracking the position of a joystick or handle to control the positioning servo of the tool head, master-slave control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

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】 本発明はカフィードバック制御により駆動するマスター
スレーブマニプレータの制御方式に関する。
人間に代ってパルプの開閉中ボルトの増締などの軽作業
を、例えば原子力発電の原子炉格納容器内でロボッ)K
行なわせる場合、スレーブアームを持つロボットを格納
容器内に置き、容器外で人間(オペレータ)がマスター
アームを操縦することによってスレーブアームを駆動す
せる方法が採られている。
このようなマスタースレーブ方式の従来のマニプレータ
の制御方式に係るブロック構成図を$111図に示す。
この例は、カミt形と呼ばれるカフィードバック制御方
式(パイラテラルす一ボとも言う)である。第1図にお
いて、1#iマスターアーム、2はスレーブアームであ
シ、ソれぞれ手賃、肘、Wの回転成いはねじりの関節を
有す會多関節のアームであって、両アーム1゜2Fi電
気的に結合されて以下の如く駆動する。
第1図において、オペレータ(作業者)Kよって操縦さ
れるマスターアーム1の関節角度IMが位置検出器3に
よって電気信号に変換され、他方、スレーブアーム2の
関節角度IBも位冒検小器4によって電気信号Km換さ
れる0両検出器3.4からの電気信号は比験器9の差動
入力とな)、その出力で参る偏差信号ΔE−#M−#g
が増幅器8を介してスレーブアル五個の駆動装置6に4
晃られる。仁の駆動装置@#ilBを〜に一致させるよ
うにスレーブアーム2を駆動する。
を九、マスター側の駆動装置SKより発生するトルクT
Mがトルク検出器11(例えば、トルクモータの電流値
を検出)Kよって電気信号に変換され、他方スレーブ側
の駆動装置6により発生するトルクTBがトルク検出器
12によって電気信号に変換される。仁の両トルク検出
器11.12によって変換され良電気信号は比較fy1
3の差動入力とをや、その出力である偏差信号JT =
Ts −TM  が増幅器7を介して駆動装置5に与え
られる。この駆動装置SによってTM七TsK一致させ
るようにマ、、スターアームit駆動させ為。つまり、
マス1ターアームIt操縦するオペレータに′rMをT
S K−散させる崗龜の反力を与えることkなる。
このようにカfIIll形のカフィードバック制御方式
KjIPいては、位置検出のサーボ系とトルク検出のサ
ーボ系とを設叶るヒとKよって、スレーブアーム2が作
用しているカ或いは保持しているトルクをオペレータに
力感覚として容易に、  感じさせる仁とができ、より
確実な操縦を行なうことができる。
しかしながら、スレーブ側のトルク検出器12によって
検出されるトルク’rsFiスレーブアーム2が対象物
体に作用している成分”Ss と、スレーブアーム2を
動作させて込る成分子Ss(九りl、、、スレーブアー
ム2の自重はカラy)ウェイト等でバランスさ−ている
とする)とからなるため、オペレータt・操縦する際に
力感覚として必要なトルクがTS1のみであるに4かか
わらず、スレーブアーム2を動作させてiる不必要な成
分のトルクTs、が含まれてしまう、そのため、速い操
縦をする際には、トルクTSmが大きくなってしまう良
め、力感覚が不正Jifをものとをタオペレータの操縦
性を・損なわれてしまう。
本発明は上記従来技術の欠点に鑑み、スレーブアームの
物体に作用するカだけをオペレータに力感覚として与え
ることによ〉、操縦性をいつ−t5向上させたマスター
スレーブマニプレータの制御方式を提供することを目的
とする。
かかる目的を達成する本発明としては、力帰還形のカフ
ィードバック制御機能を有するマスタースレーブマニプ
レータの制御方式において、スレーブマニプレータの速
度を検出して電気的な速度信号に変換し、との適度信号
を位置偏差信号に変換しさらKこの位置偏差信号をトル
ク信号に変換し、仁のトルク信号を用すて一し−プ側駆
動装曾の発生トルクを検出し九トルク信号を修正し、こ
の修正後のトルク信号でマスターマニプレータ管動作さ
せ力感覚をオペレータに与えることを特徴とする。
以下に本発明の一笑麹例を第2図に基づき詳細Km明す
る。尚、プUツク構成を示すj121]1中、第11%
Qと同−機能管有する部分KFi同一符号を附して重複
する説ll14F!省略する。
第2図において、100tl関節角の速度検出器で6転
スレーブアーム2の関節角IBから関節角の速度18 
 を電気信号に変換して出力する。
101 Fi信号変換器であり、速度検出器10Gから
の出力信号−8を、無負荷状態でのスレーブアーム2が
入力され喪速度を得るに必要な等簡約な位置偏差信号E
asK変換して出方する。102 Fi信号彎換器であ
り、前記信号変換器101からの出力信号を入力し、こ
の入力されえ位置偏差信号によりスレーブ側の駆動装#
16が発生する大きさのトルクと等価なトルク信号T#
sを出力するものである。103tj比験器てあり、信
号変換器102からの出力信号T#sと、スレーブ側の
トルク検出器12からの出力信号Ts (=丁8*”S
t)とを差動入力とし、出力信号T・を出力する。
つtり、速度検出器looにおりてスレーブアーム2の
動作速度−8を検出し、信号変換器101において動炸
速II J8からこの速度を得るに必要な位置偏差信号
E#sに変換し、さらに信号変換器102において位置
偏差信号EIBを、スレーブ儒の駆動装置6が発生する
トルクに等価なトルク信号”#S (” TSm )と
して変換して出力する。
したがって、信号変換器102かもはスレーブアーム2
を動作させる−に必要なトルクの電気信号TSsが出力
されることになる。さらに比較器108においてはトル
ク検出器!2からの出力Tg、+TSmからスレーブア
ーム2の駆動に必要なトルク信号”Ssが減算され、比
較器101からはスレーブアーム2が物体に作用してい
るトルクに修正されたトルク信号”81だけが出力され
ることになる。その結果、比較器13においては前記比
較a103の出力信号Tslとマスター偶のトルク検出
器11からの出力信号TMとが差動入力されるため、そ
の出力信号ノT・が”Sl−”M として出力されるこ
とKなり、物体に作用しているスレーブアーム2のトル
クT5.7L’ケtオペレータに力感覚として与える仁
とができる。
以下、具体的な動作例について説明する。
〔動作例 1〕 オペレータが1スターアーム1を操縦し、スレーブアー
ム2をfiff静止状静止状11対K物体にトルク”8
sで作用している状態での動作について述べる。
この場合には、オペレータの操縦によ砂、マスターアー
ム1とスレーブアーム2の位置の偏差信号ノーが比較器
9から出方され、この信号ノEx K基づいて増幅器8
を介し駆動装置6を動作させ、スレーブアーム2が対象
物体にトルクTs、で作用する。その間、マスターアー
ムIにおいて駆動装置Sは、この駆動装置50発生する
トルクTMとスレーブ側の駆動装置6の発生するトルク
TSl(伝動効率を1とする)とが、方向が反対で絶対
値がTs。
K等しくなるように動作して、オペレータにはトルクT
s1と等しいトルクの力感覚が与えられる。
他方、スレーブアーム2はほぼ静止状態であるので、ス
レ」プ乎−人2の動fnfJgtjP1は零となる九め
、信号変換器102から出力されるトルク信号TIsは
零となる。これKより従来と同様な動作をして正確な力
感覚を得ながら確爽な操作ができる。
〔動作112〕 オペレータが!スタースレーブ1を操縦し、スレーブア
ーム2を成る動作速度)Sで動作させながら、対象物体
にトルク丁slて作用させた状態での動作について述べ
る。
この場合には、オペレータの操縦により、マスターアー
ム1とスレーブアーム冨の位置の偏差信号ノE朧(なお
、)Em >ノE1である。)が比較器9から出力され
、この信号IB、に基づいて増幅器8を介してスレーブ
側の駆動装置6を動作させる。この際には、駆動装置6
においては、スレーブアーム2を成る動作適度−8で動
作させるに必要なトルクTSmとスレーブアーム2を対
象物体に作用させるに必 。
要なトルクTSsを発生している。
他方、スレーブアーム2の動作速度)Sは速度検出器l
OOで検出され、信号変換9101にて位置偏差信号E
IB (なお、”#S =−ΔB5−4g1)K変換さ
れ、さらに信号変換器102 Kてトルク信号”#8 
(” TSs ) K変換される。し九がって、比較器
103 においては、スレーブ側のトルク検出器12か
らのトルク信号TB −TB 、+”fhと、前記信号
変換器102がらのトルク信号”#8 (耽”81 )
とが減算されて、その出力としてトルク信号TI (&
お”e 社TB * + TB m−TB m ;”8
1)&る出力信号が得られ、さらに比較器13に入力さ
れる。こうしてマスターアームIKはトルク信号T、−
,Ts、が指令信号となるため、スレーブアーム2が対
象物体に作用しているトルク信号”8sと等しい大きさ
のトルクだけが、駆動装置5によって!スターアームI
K作用するととKなり、スレーブアーム2が物体に作用
しているトルクに等しい反力が力感覚としてオペレータ
に4見られる。したがって、上述し九動炸例1と同様に
オペレータは正確な力感覚を得なから**なる操縦をす
ることができる。
以上、具体例を挙げて説明したように、特に上述した動
作例2の場合において、従来方式では、スレーブ側のト
ルク検出器にて検出されるトルク信号がそのiまマスタ
ー側の駆動装置働 への指令となる丸め、スレーブアームを成る動作速度で
動作させるに必要なトルクと物体に作用するに必要なト
ルクの和がオペレータに力感覚として与えられるととに
なって、オペレータの操縦性は損なわれてしまうが、こ
れに対し本発明方式によれば、スレーブ側のトルク検出
器にて検出されるトルク信号を、スレーブアームが対象
物体に作用しているトルク成分のトルク信号に修正し、
仁のトルク信号だけでマスター側の駆動装置へ指令され
る九め、オペレータはスレーブアームが物体に作用する
トルクだけ【力感覚として得ることになり、正確な力感
覚にて確実なる操縦tすることができる。
ここで付言するに、本発明を適用する機器の若干の例′
t−あげておくと、放射線、爆発物、有害物質など危険
物を取扱う作業用マニプレータ、放射線や有害ガスなど
の悪秦件の雰囲気で作業する作業用マニプレータ、水中
や海底などで作業する作業用マニプレータ、宇宙などで
作業する作業用マニプレータ等がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に係るブロック構成図、總211は本
発明の一実施例を示すブロック構成図である。 図 画 中、 1はマスターアーム、 2Fiスレーブアーム、 3.4Fi位置検出器、 5.6は駆動装置、 9、 13. 103は比較器、 11.1!#i)ルク検出器、 100は速度検出器、 101、 102は信号変換器、 −Mはマスターアームの関節角、 IB 、 ZB−はスレーブアームの関節角およびその
適度、 ΔE、ΔE□、ΔE黛 は偏差信号、 E−8は位置偏差信号、 TMはマスター7−ム儒トルクの電気信号、Tsはスレ
ーブアーム側トルクの電気信号、TStはTs中、スレ
ーブアームが物体に作用するトルクの電気信号、 Ts、はTs中、スレーブアームを動作させるトルクの
電気信号、 TJS FiEIi8を等簡約なトルクに変換しぇ電気
信号、   □・ T@は比較器103から出力される電気信号、ノT、ノ
T・は比較a13から出力される電気信号である。 特許出願人 三菱重工業株式命社 書代理人 弁壜士光石士部 (−1名) 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 力帰還形のカフィードバック制御機能を有するマスター
    スレーブマニプレータの制御方式において、スレーブマ
    ニプレータの速度を検出して電気的な速度信号に変換し
    、仁の速度信号を位置偏差信号に変換しさらにこの位置
    偏差信号をトルク信号に変換し、このトルク信号を用い
    てスレーブ側駆動装置の発生トルクを検出し九トルク信
    号を修正し、この修正俵のトルク信号でiスターマニプ
    レークを動作させ力感覚をオペレータに与えることt−
    特徴とするマスタースレーブマニプレータの制御方式。
JP5228982A 1982-04-01 1982-04-01 マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方式 Pending JPS58172717A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5228982A JPS58172717A (ja) 1982-04-01 1982-04-01 マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方式

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JP5228982A JPS58172717A (ja) 1982-04-01 1982-04-01 マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方式

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JPS58172717A true JPS58172717A (ja) 1983-10-11

Family

ID=12910640

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JP5228982A Pending JPS58172717A (ja) 1982-04-01 1982-04-01 マスタ−スレ−ブマニプレ−タの制御方式

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JP (1) JPS58172717A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60139103A (ja) * 1983-12-23 1985-07-23 Nippon Steel Corp 移動物体の位置制御装置
JP2011043253A (ja) * 2009-08-19 2011-03-03 Sharp Corp 壁掛け形空気調和機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60139103A (ja) * 1983-12-23 1985-07-23 Nippon Steel Corp 移動物体の位置制御装置
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