JPS60177883A - Force feedback type bilateral servomechanism - Google Patents

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子力発電プラントなど人間が容易には接近
し難い環境下において遠隔操作によシ保守点検作業を実
現する際に、対象作業に対して臨機応変に対処すること
のできるマスク・スレーブマニプレータにおける力帰還
型パイラテラルサーボ機構に関するものである。特に本
発明は、スレーブマニプレータに加わる力を反力の形で
人間がとらえながら操縦するのに好適で操作性に優れた
パイラテラルサーボ機構を提供するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention provides a method for carrying out maintenance and inspection work by remote control in environments such as nuclear power plants that are difficult for humans to access. This invention relates to a force feedback type bilateral servo mechanism in a mask/slave manipulator that can respond flexibly to situations. In particular, the present invention provides a pirate servo mechanism that is suitable for manipulating the slave manipulator while sensing the force applied to the slave manipulator in the form of a reaction force, and has excellent operability.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来から人間が遠隔操縦するだめのマニプレータの制御
機構として、マスク・スレーブ型のバイラテラルサーボ
機構がある。これは、マスク・スレーブの２本のアーム
からなり、操作者がマスタアームの先端に装着された効
果器を操作することによシスレープ・アームを操縦する
マニプレータである。さらに、外部からスレーブアーム
に作用する力がマスタアームに反力の形で伝達されるよ
うな制御構成になっておシ、操作者がスレーブアームに
加わる力を力感靴の形でとらえながら操縦できるように
なっている。しかし、実際に人間がマニプレータを操作
した場合、非常に使い難いという問題点があった。しか
るに、その使い難い原因については不明であった。A mask slave type bilateral servo mechanism has conventionally been used as a control mechanism for manipulators that are not operated remotely by humans. This is a manipulator consisting of two arms, mask and slave, in which the operator controls the sysdrape arm by operating the effector attached to the tip of the master arm. Furthermore, the control structure is such that the force acting on the slave arm from the outside is transmitted to the master arm in the form of a reaction force, allowing the operator to operate while sensing the force applied to the slave arm in the form of a force-sensing shoe. It is now possible to do so. However, when a human actually operates the manipulator, there is a problem in that it is extremely difficult to use. However, the reason why it is difficult to use is unknown.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、スレーブからマスタアームに微妙な力
の伝達を可能にする力帰還型パイラテラルサーボ機を得
ることにあり、これによって操作性に優れたマニプレー
タを提供することができる。An object of the present invention is to obtain a force feedback type bilateral servo machine that allows delicate force to be transmitted from a slave to a master arm, thereby making it possible to provide a manipulator with excellent operability.

〔発明の概要〕 本発明は、マニプレータの使い難さの原因が、定常的な
反力の伝達と、力変化の情報がとらえにくいととＫある
ことを操作実験によシ確認した。[Summary of the Invention] The present invention has confirmed through operational experiments that the causes of difficulty in using a manipulator are the constant transmission of reaction force and the difficulty in obtaining information on force changes.

そこでこれを解決する垂設として、人間の応答周波数付
近にピークを有するフィルタを介してスレープカ情報を
マスタアームにフィードバックするように構成し、定常
的な反力伝達を抑えかつ、力変化の情報を強調して伝達
するようにしたものである。さらに、力の大きさに応じ
て、前記フィルタのゲイン特性が変化するように構成す
ることによシ、微妙な力変化を強調して伝達することが
できるようにしたものである。To solve this problem, we designed a vertical system that feeds back force information to the master arm via a filter that has a peak near the human response frequency, thereby suppressing steady reaction force transmission and transmitting force change information. This is intended to be emphasized and communicated. Further, by configuring the gain characteristic of the filter to change depending on the magnitude of force, subtle force changes can be emphasized and transmitted.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１
図は、本発明の一実施例の全体構成を示したものである
。マスタマニプレータ１ａは接続ケーブル４ａを介して
、制御装置２に接続されている。スレーブマニプレータ
ｉｂは接続ケーブル４ｂを介して、制御装置２に接続さ
れている。マスタマニプレータ１ａの先端には、効果器
５が装着されている。マスタマニプレータ１ａはベース
関節６ａ、肩関節７ａ、肘関節８ａ、手首関節９ａを有
する。手首関節９ａはさらにピッチ関節、ヨー関節、ロ
ール関Ｊ１１から構成される。これらの関節は、各々矢
印１００ａ〜１０５ａの方向に回転できる。スレーブマ
ニプレータ１ｂもマスタマニプレータ１ａと同じ関節配
置をしておシ、ベース関節６ｂＸ届関節７ｂ、肘関ｊｌ
ｊ８ｂ、手首関節９ｂを有する。手首関節９ｂはさらに
ピッチ関節、ヨー関節、ロール関節から（１ｑ成される
。これらの関節は各々矢印１００　ｂ−１０５ｂの方向
に回転できる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure shows the overall configuration of an embodiment of the present invention. Master manipulator 1a is connected to control device 2 via connection cable 4a. Slave manipulator ib is connected to control device 2 via connection cable 4b. An effector 5 is attached to the tip of the master manipulator 1a. The master manipulator 1a has a base joint 6a, a shoulder joint 7a, an elbow joint 8a, and a wrist joint 9a. The wrist joint 9a further includes a pitch joint, a yaw joint, and a roll joint J11. These joints can each rotate in the directions of arrows 100a-105a. The slave manipulator 1b also has the same joint arrangement as the master manipulator 1a, with base joint 6b, reach joint 7b, and elbow joint jl.
j8b, wrist joint 9b. The wrist joint 9b is further composed of a pitch joint, a yaw joint, and a roll joint (1q). These joints can each rotate in the directions of arrows 100b-105b.

操作者３は効果器５を工ｊＪ作することで、マスタマニ
プレータｌａの各関節ｆ：動かすことができるようにな
っている。マスクの関節とスレーブの関節は各々１対１
に対応した構成となっておシ、対応する２関節で、−組
のサーボ機構が構成される。By manipulating the effector 5, the operator 3 can move each joint f of the master manipulator la. The joints of the mask and the joints of the slave are 1:1 each.
The two corresponding joints constitute a - set of servo mechanisms.

各組のサーボ機構は同一構成であるので、ここではペー
ス関節６ａ、６ｂを列にとって詳細に説明する。第２図
は、−組の関節のサーボ機構をブロック線図で示したも
のである。モータｌｌａはマスタマニプレータ１ａの内
部に内蔵されている。Since each set of servo mechanisms has the same configuration, the pace joints 6a and 6b will be described in detail here. FIG. 2 is a block diagram showing the servo mechanism of the - set of joints. The motor lla is built inside the master manipulator 1a.

モータｌｌａの回転軸１５ａは減速機を含ん／ど伝達機
構１３ａを介して、マスタベース関節６ａの関節軸１６
ａに結合されている。位置検出器１２ａは、モータｌｌ
ａの回転軸１５ａに結合され、関節軸１６ａの回転位置
を検出する。力検出器１４ａは、関節軸１６ａに結合さ
れとおシ、関節軸１６ａに加わるトルクを検出する。ま
た、モータｌｌｂはスレーブマニプレータ１ｂの内部に
内蔵されている。モータｌｌｂの回転軸１５ｂは、減速
機を含んだ伝達機構１３ｂを介して、スレーブベース関
節６ｂの関節軸１６ｂに結合され°Ｃいる。位置検出器
１２ｂは、モータ回転軸１５ｂに連結されており、関節
＄１１１６ｂの回転位置を検出する。力検出器１４ｂは
関節軸１６ｂに結合されておシ、関節軸１６ｂに加わる
トルクを検出する。The rotating shaft 15a of the motor lla is connected to the joint shaft 16 of the master base joint 6a via a transmission mechanism 13a including a reducer.
It is connected to a. The position detector 12a is connected to the motor II.
The joint shaft 16a is connected to the rotation shaft 15a of the joint shaft 16a, and detects the rotational position of the joint shaft 16a. The force detector 14a is coupled to the joint shaft 16a and detects the torque applied to the joint shaft 16a. Further, the motor llb is built inside the slave manipulator 1b. The rotating shaft 15b of the motor llb is coupled to the joint shaft 16b of the slave base joint 6b via a transmission mechanism 13b including a speed reducer. The position detector 12b is connected to the motor rotation shaft 15b and detects the rotational position of the joint $1116b. The force detector 14b is coupled to the joint shaft 16b and detects the torque applied to the joint shaft 16b.

減算器１７は制御装置２に内蔵されており、位置検出器
１２ａと１２ｂの出力信号の差を演算する。減算器１７
の出力は、モータｌｌｂに与えられる。これら４要素１
１ｂ、１２ａ、１２ｂ。The subtracter 17 is built into the control device 2 and calculates the difference between the output signals of the position detectors 12a and 12b. Subtractor 17
The output of is given to motor llb. These four elements 1
1b, 12a, 12b.

１７によって、モータ回転軸１５ｂの回転角が、位置制
御される。すなわち、マスク位置検出器１２ａの出力が
目標指令となシ、スレーブ位置検出器１２ｂとの差が零
になるようにモータ回転軸１５ｂが位置制御される。17, the rotation angle of the motor rotation shaft 15b is position-controlled. That is, the position of the motor rotation shaft 15b is controlled so that the output of the mask position detector 12a does not match the target command and the difference between the output of the mask position detector 12a and the slave position detector 12b becomes zero.

回転軸１５ｂ、１５ｂは各々関節１６ａ、１６ｂと連動
するので、マスク関節軸１６ａの回転に序って、スレー
ブ関節軸１６ｂは、回転し、互いの回転角が１対１にな
るように位置制御される。制御装置２に内蔵され、かつ
スレーブ力検出器１４ｂの出力は、本発明の主要部をな
す。力信号処理回路１８に導ひかれる。力信号処理回路
１８の出力は、制御装置２に内蔵された減算器１９に入
力される。力検出器１４ａの出力は、減ｐ、器１９に入
力される。減算器１９は力信号処理回路１８と力検出器
１４ａの差を出力し、マスタモータｌｌａに入力される
。Since the rotation axes 15b, 15b are interlocked with the joints 16a, 16b, respectively, the slave joint axis 16b rotates in sequence with the rotation of the mask joint axis 16a, and the position is controlled so that the mutual rotation angles are 1:1. be done. The output of the slave force detector 14b, which is built into the control device 2, forms the main part of the present invention. A power signal processing circuit 18 is provided. The output of the force signal processing circuit 18 is input to a subtracter 19 built into the control device 2 . The output of the force detector 14a is input to a reducer 19. The subtracter 19 outputs the difference between the force signal processing circuit 18 and the force detector 14a, which is input to the master motor lla.

力信号処理回路１８は、本発明の主要部をなすものであ
り、入力信月τ倉に対する出力信号τ。The power signal processing circuit 18 is a main part of the present invention, and outputs an output signal τ in response to an input signal τ.

のゲイン特性が、第３図に示すようにＯ〜０．０５Ｈｚ
付近で平担な特性を有し、ＩＨｚ付近でピーりを有し、
Ｉｆ−１ｚ付近よシ高域側で一２０ｄＩ３／ｄｅＣ以下
の傾きで小さくなる特性を有するものである。As shown in Figure 3, the gain characteristics of
It has a flat characteristic near IHz, and has a peak near IHz,
It has a characteristic that the slope decreases to -20 dI3/deC or less on the high frequency side near If-1z.

また、ＩＨｚ付近でのピーク値とＯＨｚ付近のゲイン値
の差ΔＫが、入力信号τ１の値に応じて変化する機能を
有する。Further, the difference ΔK between the peak value near IHz and the gain value near OHz has a function of changing depending on the value of the input signal τ1.

この２つの機能は第４図に示す回路構成によって実現で
きる。信号処理回路１８は、バンドパスフィルタ回路２
０、ゲイン可変回路２１、加算器２２、アンプ２３とか
ら構成される。バンドパスフィルタ回路２０は、第５図
に示す周波数特性を有する。すなわち、バンドエツジｔ
ｆ＋＋ｆ２（ｆｌ（ｆｚ）とすると、ゲインｙは、次式
で与えられる。These two functions can be realized by the circuit configuration shown in FIG. The signal processing circuit 18 includes a bandpass filter circuit 2
0, a variable gain circuit 21, an adder 22, and an amplifier 23. The bandpass filter circuit 20 has frequency characteristics shown in FIG. That is, the band edge t
When f++f2(fl(fz)), the gain y is given by the following equation.

バンドパスフィルタ回路２０は、入力信号をτ魚として
、信号τｌを出力する。ゲイン可変回路２１は、入力信
号として、τ１．τ量を有し、出力信号としてτ２を有
する。ゲイン可変回路２１では次の演算が行なわれる。The bandpass filter circuit 20 takes the input signal as τ and outputs a signal τl. The variable gain circuit 21 receives τ1. It has an amount of τ, and has τ2 as an output signal. The variable gain circuit 21 performs the following calculation.

τ２−ΔＫ（ＴＩ）・τ１　・・・（２）ここに、ΔＫ
（ＴＩ）はτｉに関する単調増加関数である。ΔＫ　＋
の関数形は、例えば、ΔＫ（τ＋）”ａｔτＩ　−（３
） とする。ここに、ａＩは定数である。出力信号τ２は、
加算器２２に入力される。また、入力信号τ量は、アン
プ２３に入力され、３２τ、となって出力され、加算器
２２に入力される。τ2-ΔK(TI)・τ1...(2) Here, ΔK
(TI) is a monotonically increasing function with respect to τi. ΔK+
For example, the functional form of ΔK(τ+)”atτI −(3
). Here, aI is a constant. The output signal τ2 is
It is input to the adder 22. Further, the input signal τ amount is input to the amplifier 23, output as 32τ, and input to the adder 22.

加算器２２では、τ２とａ２τ１のオ０がτ。として出
力される。以上の演算をまとめると、信号処理回路１８
の入力信号τ５と出力信号τ。の間の関係は、次式で与
えられる。In the adder 22, O0 of τ2 and a2τ1 is τ. is output as To summarize the above calculations, the signal processing circuit 18
input signal τ5 and output signal τ. The relationship between is given by the following equation.

τ。−（ΔＫ（ＴＩ）　・ｇ（ｆ）＋ａｚ　）　τ＋　
−（４）ΔＫ（τ１＝ａ１τ像　と選ぶと、 τ。−（ａ　＋　ｇ（ｆ）τ＋　＋ａｚ　）　Ｔｌ　・
・・ｃｓ）となる。τ. -(ΔK(TI) ・g(f)+az) τ+
−(4)ΔK(τ1=a1τ image If we choose τ.−(a + g(f)τ+ +az ) Tl ・
...cs).

パラメータ、ｉＩ　ｒ　ｆｚ　Ｈａｌ　＋　ａ２は以下
のようにして決める。バンドエツジｆｌ、＝、ｆ２は、
サーボ機構の特性によって異なるが、力に対する人間の
応答周波数を考慮して、 の間で選べば良い。但し、ｆｌ＜ｆｚである。The parameter iI r fz Hal + a2 is determined as follows. The band edge fl,=,f2 is
It depends on the characteristics of the servo mechanism, but it should be selected between , taking into consideration the human response frequency to force. However, fl<fz.

ａ２は、スレーブに加えられている力をマスクにフィー
ドバックするゲインを表わす。これは、スレーブからマ
スクに伝達する力の割合で決まる。a2 represents a gain that feeds back the force being applied to the slave to the mask. This is determined by the rate of force transferred from the slave to the mask.

ａｌはスレーブに加えられでいる力の内ｆ、からｆｚの
間の周波数成分をマスクにフィードバックするゲインを
表わす。ａｌはサーボ機構によって異なるが、概路次の
ような範回で選べば良い。al represents a gain for feeding back frequency components between f and fz of the force applied to the slave to the mask. Although al differs depending on the servo mechanism, it should generally be selected within the following range.

ａｌ／ａ２＝１〜５０　・・・（７） 次に力伝達系の動作原理について説明する。スレーブ関
節軸１６ｂに外部から加えられているトルクは、力検出
器１４ｂで電気信号τ２に変換され、信号処理回路１８
内で（５）式に基づいて演算され、出力信号τ。となっ
て出力される。出力信号τ。を目標値として、モータｌ
ｌａによってマスク関節軸１６ａの上に生じるトルクｒ
、（力検出器１４ａによって、電気信号として検出され
る−が目標値τ。に等しくなるように、マスク関節軸が
トルク制御される。操作者は、効果器５を把握している
ので、効果器５を介して、スレーブに加えられている力
を感じとることができる。al/a2=1-50 (7) Next, the operating principle of the force transmission system will be explained. The torque applied to the slave joint shaft 16b from the outside is converted into an electric signal τ2 by the force detector 14b, and the signal processing circuit 18
is calculated based on equation (5) within, and the output signal τ is calculated. is output. Output signal τ. As the target value, the motor l
The torque r generated on the mask joint axis 16a by la
, (detected as an electrical signal by the force detector 14a) is torque-controlled to the mask joint axis so that it becomes equal to the target value τ. Since the operator knows the effector 5, the effect Through the device 5, the force being applied to the slave can be felt.

ここで、信号処理回路１８が無い通常のパイラテラルサ
ーボ機構で、マニプレータを実際に操作した結果、次の
ような問題点が明らかとなった。Here, as a result of actually operating a manipulator using a normal pirate servo mechanism without the signal processing circuit 18, the following problems became clear.

スレープマニプレーク１ｂによって保持されている対象
物の自重は常に反力としてマスタマニプレータ１ａＫ発
生するため、操作者の疲労が大きく、数分以上の作業は
困難であった。捷だ、嵌合作業においては、嵌合に必要
な力が極めて小さくないと、嵌合面での噛みつきなどに
より円滑に作業できない。ところが、嵌合する物体の自
重が嵌合に要する力に比べて太さいと、操作者が嵌合時
の力変化を感じとれないため、たとえスレーブからマス
クへの力伝達機能があっても満足に作業できないことが
判明した。The weight of the object held by the slave manipulator 1b always generates a reaction force on the master manipulator 1aK, which causes great fatigue to the operator and makes it difficult to perform operations for more than a few minutes. Unfortunately, in the fitting process, unless the force required for fitting is extremely small, the process will not work smoothly due to biting on the fitting surfaces. However, if the weight of the object to be mated is greater than the force required for mating, the operator will not be able to feel the change in force during mating, so even if there is a force transmission function from the slave to the mask, the result will not be satisfactory. It turned out that it couldn't work.

一方、上記実施例のように、ａ２′ｊｋｌ以下にしてス
レーブからマスクへの力伝達率を１以下の小さな値にし
てやれば、前述のような対象物の自重による反力は小さ
くなシ、操作者の疲労が激減する。しかしこのままでは
、力の変化情報も小さくなってしまうので、ａｌを（７
）式に示すように設定し、かつ周波数帯ｆ１〜ｆ２の力
成分のみを抽出して、マスクにフィードバックすること
により、力変化情報を操作者は容易に感じとることがで
きようになった。On the other hand, as in the above embodiment, if the force transmission rate from the slave to the mask is set to a small value of 1 or less by setting a2'jkl or less, the reaction force due to the object's own weight as described above will be small, and the operation The fatigue of people is drastically reduced. However, if this continues, the information on the change in force will become small, so al should be set to (7
), and by extracting only the force components in the frequency band f1 to f2 and feeding them back to the mask, the operator can easily sense the force change information.

さらに、スレープマニプレーク１ｂに加わる力Ｆが大き
い場合と、小さい場合では、同一の力変化率であっても
、操作者が感じる力変化情報は大きく異なる。すなわち
、操作者は、Ｆが小さい場合には小さい力変化率を感じ
とれるが、Ｆが太きいと小さい変化率を感じとれない場
合も生じる。Further, even if the force change rate is the same, the force change information felt by the operator differs greatly between when the force F applied to the slave manibrake 1b is large and when it is small. That is, when F is small, the operator can feel a small rate of force change, but when F is large, the operator may not be able to sense a small rate of change.

ところが、上記実施例では（４）式に基づいて、入力ト
ルクτ１に比例して、周波数帯ｆｌ、ｆ２の成分のゲイ
ンΔＫ（ｒＩ）が大きくなるので、Ｆが大きい場合にも
小さい力変化率を操作者は感じとることができる。However, in the above embodiment, based on equation (4), the gain ΔK(rI) of the components in the frequency bands fl and f2 increases in proportion to the input torque τ1, so even when F is large, the force change rate is small. The operator can feel it.

以上詳述したように、本実施例によれば、スレーブの力
変化情報を力の２乗に比例する大きさでマスクに伝達で
きるので、力変化情報を操作者に強調して伝達できる効
果がある。As described in detail above, according to this embodiment, the force change information of the slave can be transmitted to the mask in a magnitude proportional to the square of the force, which has the effect of emphasizing and transmitting the force change information to the operator. be.

次に本発明の第２の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

この実施例は、Δに＋（τ暑の関数形として、（３）式
の代シに下記、の関数を選んだものである。フ。In this embodiment, the following function is selected as a substitute for equation (3) as the functional form of +(τ) for Δ.

ΔＫ（ｒＩ）＝ａｘ　Ｉ　ｏｇ　ｒＩ−（８）このとき
、（５）式は次式のようになる。ΔK(rI)=ax Iog rI−(8) At this time, equation (5) becomes as follows.

τ。＝（ａｓ　、！ｉ’（ｆ）ｌｏｇτ＋＋ａｚ）τ＋
　・（９）この実施例によれば、τ１が小さい場合でも
力変化情報のゲインａｌ＆（ｆ）ｌｏｇｒ、はそれほど
小さくならず、またτ１が大きい場合でも力変化情報は
それほど大きくならない。したがって、本実施例によれ
ば、広範囲なτ量に対する力変化情報を強調できる効果
がある。τ. =(as,!i'(f)logτ++az)τ+
(9) According to this embodiment, even when τ1 is small, the gain al&(f)logr of the force change information does not become so small, and even when τ1 is large, the force change information does not become so large. Therefore, this embodiment has the effect of emphasizing force change information for a wide range of τ amounts.

本発明の第３実施例として、ΔＫ（ｒＩ）をτ１のｎ次
の多項式で表現してもよく、この場合τ凰〉０に関し単
調増加関数であれば、同様の効果を得ることができる。As a third embodiment of the present invention, ΔK(rI) may be expressed by an n-th degree polynomial of τ1, and in this case, the same effect can be obtained as long as it is a monotonically increasing function with respect to τ〉0.

本発明の第４実施例は、第４図に示す力信号処理回路１
８を第６図に示す回路で置き換えたものである。すなわ
ち、入力信号τ１を２次のローパスフィルタ２４に入力
し、その出力τ３を微分器２５に入力する。微分器２５
の出力τ４と、入力信号τｌは、ゲイン可変回路２６に
入力される。A fourth embodiment of the present invention is a force signal processing circuit 1 shown in FIG.
8 is replaced with the circuit shown in FIG. That is, the input signal τ1 is input to the second-order low-pass filter 24, and the output τ3 is input to the differentiator 25. Differentiator 25
The output τ4 and the input signal τl are input to the variable gain circuit 26.

ゲイン可変回路２６はゲイン可変回路２１と同じ構造で
あるので説明は省略する。ゲイン可変回路２６の置方は
τ。となる。第６図に示した回路の入出力ゲイイτ。／
τＩは、第７図に示す周波数特性を有する。この実施例
によれば、周波数ｆ０を中心とするバンド巾（ｆｌ　ｆ
ｚ）の力変化率成分だけをマスクにフィードバックする
ので、力変化情報を周波数に関して選択的に、反力の形
で操作者に伝達できる効果を有する。The variable gain circuit 26 has the same structure as the variable gain circuit 21, so a description thereof will be omitted. The placement of the variable gain circuit 26 is τ. becomes. The input/output gain τ of the circuit shown in FIG. /
τI has the frequency characteristic shown in FIG. According to this embodiment, the band width (fl f
Since only the force change rate component of z) is fed back to the mask, it has the effect that force change information can be selectively transmitted to the operator in the form of reaction force with respect to frequency.

この第４実施例の変形列として、３次以上の高次のロー
パスフィルタを使用しても良い。また、さらに他の変形
例として、１次のローパスフィルタ及びゲインａ２のア
ンプから成る回路を第６図の回路と並列に設け、その出
力をマスクフィードバック量に加えることによシ第４図
に示した実施的と同様な効果が得られる。As the modified array of this fourth embodiment, a third-order or higher-order low-pass filter may be used. Furthermore, as another modification, a circuit consisting of a first-order low-pass filter and an amplifier with a gain a2 is provided in parallel with the circuit shown in FIG. 6, and its output is added to the mask feedback amount. The same effect can be obtained as the practical method.

以上詳述したように、本発明によれば、微妙な力変化を
反力の形で強調してマスクに伝達でき、かつ一定の負荷
に対する反力については低く抑えてマスクに伝達される
ので、操作者は力変化を敏感に感じとりながら操縦でき
る効果を有する。As detailed above, according to the present invention, subtle force changes can be emphasized in the form of reaction force and transmitted to the mask, and the reaction force against a constant load can be suppressed and transmitted to the mask. This has the effect of allowing the operator to maneuver while sensitively sensing changes in force.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、スレーブからマスクアームに微妙な力
の伝達を可能にした力帰還型パイラテラルサーボ機構を
得ることができる。これにより、マニプレータの操作性
を大幅に向上できる。According to the present invention, it is possible to obtain a force feedback type bilateral servo mechanism that allows subtle force to be transmitted from a slave to a mask arm. Thereby, the operability of the manipulator can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図〜第５図は本発明の一実施列を示す図で、第１図
は全体構成図、第２図は主要部の構成を示すブロック図
、第３図はゲインの周波数特性図、第４図は要部の詳細
なブロック図、第５図は第４図に示した回路のゲインの
周波数特性図、第６図は本発明の第４の実施例を示す要
部のブロック図、第７図は第６図に示した回路のゲイン
の周波数特性図である。 ２・・・制御装置、１１・・・モータ、１４由力倹田器
、１８・・・力信号処理回路、１９・・・減算器、２ｏ
・・・バンドパスフィルタ、２１．２６・・・ゲイン可
変アンプ、２２・・・加ＮＬ　２４・・・ローパスフィ
ルタ、２５・・・微分器。 第３７図 ケ“イン（ｄＢ） ￥４の 第５図 第６霞1 to 5 are diagrams showing one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is an overall configuration diagram, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of main parts, and FIG. 3 is a gain frequency characteristic diagram. FIG. 4 is a detailed block diagram of the main part, FIG. 5 is a gain frequency characteristic diagram of the circuit shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a block diagram of the main part showing the fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a gain frequency characteristic diagram of the circuit shown in FIG. 6. 2... Control device, 11... Motor, 14 Yukikada device, 18... Force signal processing circuit, 19... Subtractor, 2o
... band pass filter, 21.26 ... variable gain amplifier, 22 ... addition NL 24 ... low pass filter, 25 ... differentiator. Figure 37 Key In (dB) ¥4 Figure 5 Figure 6 Haze

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、人間操縦形のマスク・スレーブマニプレータで、マ
ニプレータの各関節軸に加わるトルクを検出するだめの
トルク検出手段を設け、マスクとスレーブの各対応軸に
働くトルク差を反力としてマスクの駆動系にフィードバ
ックするノ（イラテラル・サーボマンプレータにおいて
、特定の周波数帯に対するゲインが異なる特性を有する
処理回路を経由して、スレーブトルク信号をマスク駆動
系の目標値とするように構成したことを特徴とする力帰
還型パイラテラルサーボ機構。 ２　前記処理回路において、前記トルク偏差信号が特定
の周波数帯に関してピーク特性を有する特許請求の範囲
第１項記載の力帰還型パイラテラルサーボ機構。 ３、前記処理回路において、別の特定の周波数より小さ
い周波数帯において、一定のゲインをもつ周波数特性を
有することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の力
帰還型パイラテラルサーボ機構。 ４、前記処理回路において、ピークゲインが前記処理回
路に入力するようにしてトルク信号の単調増加関数とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の力帰還
型パイラテラルサーボ機構。[Claims] 1. A human-operated mask/slave manipulator is provided with torque detection means for detecting the torque applied to each joint axis of the manipulator, and the torque difference acting on each corresponding axis of the mask and slave is reflected. The slave torque signal is fed back to the mask drive system as a force (in the lateral servoman plater, the slave torque signal is used as the target value of the mask drive system via a processing circuit that has different gain characteristics for specific frequency bands). 2. A force feedback type bilateral servo mechanism according to claim 1, wherein in the processing circuit, the torque deviation signal has a peak characteristic with respect to a specific frequency band. Servo mechanism. 3. The force feedback type bilateral servo according to claim 2, wherein the processing circuit has a frequency characteristic with a constant gain in a frequency band smaller than another specific frequency. Mechanism. 4. The force feedback type bilateral servo mechanism according to claim 2, wherein in the processing circuit, the peak gain is inputted to the processing circuit as a monotonically increasing function of the torque signal. .