JPS60207781A - 異構造・マスタスレイブ・マニピュレータの動作制限装置 - Google Patents
異構造・マスタスレイブ・マニピュレータの動作制限装置Info
- Publication number
- JPS60207781A JPS60207781A JP59063979A JP6397984A JPS60207781A JP S60207781 A JPS60207781 A JP S60207781A JP 59063979 A JP59063979 A JP 59063979A JP 6397984 A JP6397984 A JP 6397984A JP S60207781 A JPS60207781 A JP S60207781A
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- slave
- master
- master arm
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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。
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、マスタスレイブ・マニピュレータの動作制限
装置に関するものである。
装置に関するものである。
一般に、マスタスレイブ・マニピュレータでは、制御の
簡単化を図るためにマスタアームとスレイブ・マニピュ
レータの構造を同一にしているが、この場合にはマスタ
アームの操作性が悪いなどの問題があり、従ってマスク
アーム及びスレイブ・マニピュレータをそれぞれ目的に
適合した異構造のものにするのが操作性等の観点から有
効である。
簡単化を図るためにマスタアームとスレイブ・マニピュ
レータの構造を同一にしているが、この場合にはマスタ
アームの操作性が悪いなどの問題があり、従ってマスク
アーム及びスレイブ・マニピュレータをそれぞれ目的に
適合した異構造のものにするのが操作性等の観点から有
効である。
このような異構造のマスクスレイブ・マニピュレータ・
システムを構成する際、マスタアーム及びスレイブ・マ
ニピュレータの位置、速度、力などの情報を相互の関節
座標系間において座標変換することになるが、両者の関
節座標系にはそれらに特有の手先可動範囲が存在し、こ
の可動範囲の相違によるトラブルが問題になる。
システムを構成する際、マスタアーム及びスレイブ・マ
ニピュレータの位置、速度、力などの情報を相互の関節
座標系間において座標変換することになるが、両者の関
節座標系にはそれらに特有の手先可動範囲が存在し、こ
の可動範囲の相違によるトラブルが問題になる。
さらに具体的に説明すると、第１図Ａ−Ｃに例示するよ
うに、関節形マニピュレータＭ１、極座標形マニピュレ
ータＭ２、及び直交座標形マニビュレータ当の手先が、
それぞれＡｔ ｒ ＡＱ ＊ Ａ３の可動範囲をもって
いた場合、それらを組合わせてマスタスレイブ・マニピ
ュレータ・システムを構成すると、それぞれのマニピュ
レータが可動範囲を異にするために第２図Ａ−Ｃに示す
共通の可動範囲ムの範囲内でなければ動作させることが
できず、マスタアームによりスレイブ舎マニピュレータ
の可動範囲を越えて動作指令を与えた場合などには、装
置を破損させたり、それに伴ってオペレータに危害が及
ぼす可能性がある。なお、第２図Ａは関節形及び極座標
形マニピュレータに共通の可動範囲を示し、同図Ｂは関
節形及び直交座標形マニピュレータの共通可動範囲を、
同図Ｃは極座標形及び直交座標形マニピュレータの共通
可動範囲を示している。
うに、関節形マニピュレータＭ１、極座標形マニピュレ
ータＭ２、及び直交座標形マニビュレータ当の手先が、
それぞれＡｔ ｒ ＡＱ ＊ Ａ３の可動範囲をもって
いた場合、それらを組合わせてマスタスレイブ・マニピ
ュレータ・システムを構成すると、それぞれのマニピュ
レータが可動範囲を異にするために第２図Ａ−Ｃに示す
共通の可動範囲ムの範囲内でなければ動作させることが
できず、マスタアームによりスレイブ舎マニピュレータ
の可動範囲を越えて動作指令を与えた場合などには、装
置を破損させたり、それに伴ってオペレータに危害が及
ぼす可能性がある。なお、第２図Ａは関節形及び極座標
形マニピュレータに共通の可動範囲を示し、同図Ｂは関
節形及び直交座標形マニピュレータの共通可動範囲を、
同図Ｃは極座標形及び直交座標形マニピュレータの共通
可動範囲を示している。
本発明は、上述した問題を解決し、任意の関節構造をも
つマスタアームとスレイブ・マニピュレータとの組合わ
せにおいて、作動領域の相違によるトラブルを防止して
、オペレータの操作を容易にすることを目的とするもの
である。
つマスタアームとスレイブ・マニピュレータとの組合わ
せにおいて、作動領域の相違によるトラブルを防止して
、オペレータの操作を容易にすることを目的とするもの
である。
かかる目的を達成するため、本発明のマニピュレータ制
御装置は、マスタアームとそれによって駆動されるスレ
イブ・マニピュレータとを備え、それらを座標変換器を
介して接続することにより関節座標系の変換を行って情
報の伝達を行うようにしたマスタスレイブ・マニピュレ
ータにおいて、上記マスタアーム及びスレイブ舎マニピ
ュレータのいずれかが可動範囲の限界に達したときにそ
れをオペレータにフィードバックするための動作限界指
示装置を設けることによって構成される。
御装置は、マスタアームとそれによって駆動されるスレ
イブ・マニピュレータとを備え、それらを座標変換器を
介して接続することにより関節座標系の変換を行って情
報の伝達を行うようにしたマスタスレイブ・マニピュレ
ータにおいて、上記マスタアーム及びスレイブ舎マニピ
ュレータのいずれかが可動範囲の限界に達したときにそ
れをオペレータにフィードバックするための動作限界指
示装置を設けることによって構成される。
而して、本発明の動作制限装置によれば、任意の関節座
標系をもつマスタアームとスレイブ・マニピュレータと
を、自由に組合わせて使用するにあたり、マスタアーム
またはスレイブ・マニピュレータのいずれかが可動範囲
の限界に達したときにオペレータにそれをフィードパ・
ツタするようにしているので、両者の可動範囲の相違に
よる誤動作等のトラブルを防止することができる。
標系をもつマスタアームとスレイブ・マニピュレータと
を、自由に組合わせて使用するにあたり、マスタアーム
またはスレイブ・マニピュレータのいずれかが可動範囲
の限界に達したときにオペレータにそれをフィードパ・
ツタするようにしているので、両者の可動範囲の相違に
よる誤動作等のトラブルを防止することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳述する
。
。
第３図は、本発明に係るマニピュレータの動作制限装置
の実施例を示すもので、マスタアーム１及びスレイブ・
マニピュレータ２としては、各種構造のものを自由に選
択して用いることができる。
の実施例を示すもので、マスタアーム１及びスレイブ・
マニピュレータ２としては、各種構造のものを自由に選
択して用いることができる。
第３図に示したマスタアームｌ及びスレイブ・マニピュ
レータ２は、それらにおける各関節の構成を模式的に示
し、１１．２１は関節における各軸に駆動力を発生する
モータ等のアクチュエータ、１２．２２はポテンショメ
ータ等の位置検出器、１３．２３は反力を検出するため
のトルクセンサその他の力センサ、 １４．２４はタコ
ジェネレータ等の速度検出器である。マスタアームとス
レイブ・マニピュレータは、それらの自由度をｎとする
と、それぞれｎ個の関節をもち、従ってアクチュエータ
及び各種センサもそれぞれｎ個ずつ設置される。
レータ２は、それらにおける各関節の構成を模式的に示
し、１１．２１は関節における各軸に駆動力を発生する
モータ等のアクチュエータ、１２．２２はポテンショメ
ータ等の位置検出器、１３．２３は反力を検出するため
のトルクセンサその他の力センサ、 １４．２４はタコ
ジェネレータ等の速度検出器である。マスタアームとス
レイブ・マニピュレータは、それらの自由度をｎとする
と、それぞれｎ個の関節をもち、従ってアクチュエータ
及び各種センサもそれぞれｎ個ずつ設置される。
このようなマスタアーム１とスレイブ俸マニピュレータ
２とは、関節構造を異にする異構造のものが用いられる
ため、それらの関節座標系の間で座標変換を行う必要が
あり、この座標変換のために両者は位置座標変換器５、
力座標変換器６、速度座標変換器７を介して接続される
。
２とは、関節構造を異にする異構造のものが用いられる
ため、それらの関節座標系の間で座標変換を行う必要が
あり、この座標変換のために両者は位置座標変換器５、
力座標変換器６、速度座標変換器７を介して接続される
。
而して、マスク側の位置検出器１２において検出された
位置の情報Ｐ０を位置座標変換器５においてマスタアー
ム１の関節座標系からスレイブ書マニピュレータ２の関
節座標系に変換し、変換された位置情報Ｐ″１を指令値
としてスレイブ側の位置検出器２２によって検出された
位置情報Ｐｓと比較し、その差をもって位置制御器３１
を介してスレイブ側のアクチュエータ２１を駆動する。
位置の情報Ｐ０を位置座標変換器５においてマスタアー
ム１の関節座標系からスレイブ書マニピュレータ２の関
節座標系に変換し、変換された位置情報Ｐ″１を指令値
としてスレイブ側の位置検出器２２によって検出された
位置情報Ｐｓと比較し、その差をもって位置制御器３１
を介してスレイブ側のアクチュエータ２１を駆動する。
従って、スレイブ・マニピュレータ２の手先はマスクア
ーム１の手先に追従してそれと同じ動きをすることにな
る。
ーム１の手先に追従してそれと同じ動きをすることにな
る。
一方、スレイブ側における力センサ２３で検出した力情
報Ｆｓをマスタ側にフィー・ドパツクするため、その力
センサ２３の出力をカ座標変換器６においてスレイブ・
マニピュレータ２の関節座標系からマスタアーム１の関
節座標系に変換し、変換された力情報Ｆｓをマスク側に
おける力センサ１３によって検出された力情報戸と比較
し、その差をもって力制御器３２を介してマスク側のア
クチュエータ１１に駆動力を発生させる。従って、スレ
イブ・マニピュレータ２の先端に対象物との干渉等によ
る反力が生じたときには、マスタアームにそれが伝達さ
れる。
報Ｆｓをマスタ側にフィー・ドパツクするため、その力
センサ２３の出力をカ座標変換器６においてスレイブ・
マニピュレータ２の関節座標系からマスタアーム１の関
節座標系に変換し、変換された力情報Ｆｓをマスク側に
おける力センサ１３によって検出された力情報戸と比較
し、その差をもって力制御器３２を介してマスク側のア
クチュエータ１１に駆動力を発生させる。従って、スレ
イブ・マニピュレータ２の先端に対象物との干渉等によ
る反力が生じたときには、マスタアームにそれが伝達さ
れる。
また、上記制御の応答を改善するため、次のような速度
の制御を行うようにしている。即ち、スタ側における速
度検出器１４で検出した速度情報ｖＩ１１の座標系を、
速度座標変換器７においてスレイブ・マニピュレータ２
の関節座標系に変換し、これをスレイブ側における速度
検出器２４によって検出された速度情報ｖｓと比較し、
その差をもって位置制御器３１を介してアクチュエータ
２１を駆動する。
の制御を行うようにしている。即ち、スタ側における速
度検出器１４で検出した速度情報ｖＩ１１の座標系を、
速度座標変換器７においてスレイブ・マニピュレータ２
の関節座標系に変換し、これをスレイブ側における速度
検出器２４によって検出された速度情報ｖｓと比較し、
その差をもって位置制御器３１を介してアクチュエータ
２１を駆動する。
なお、マスクアーム１においては、力制御を行うため、
マスク側の速度検出器１４の速度情報を力制御器３２を
介してアクチュエータ１１にフィードバックする。
マスク側の速度検出器１４の速度情報を力制御器３２を
介してアクチュエータ１１にフィードバックする。
上記マスタスレイブ・マニピュレータ・システムにおい
ては、異構造のマスタアームとスレイプφマニピュレー
タにおける可動範囲の差異によってトラブル等が生じる
という問題を解消するため、動作限界指示装置を付設し
ている。第３図の実施例における動作限界指示装置は、
マスタアーム１がマスタ側及びスレイブ側に共通の可動
範囲即ち与えられた動作領域を越えて駆動されたとき、
それを一時停止させ、強制的に基準状態へ復帰させるよ
うにしたものである。上記基準状態とは、マスタアーム
がその可動範囲の略中夫にある状態、あるいは初期設定
位置にある状態等を意味している。而して、上記動作制
限装置としては、具体的には、基準状態復帰回路４１内
に、マスク側及びスレイブ側に共通の可動範囲即ち動作
領域を記憶する記憶装置を内蔵させ、上記基準状態復帰
回路４１において、マスク側及びスレイブ側の位置検出
器１２．２２からの位置の情報が上記動作領域内にある
か否かを判断させ、それが動作領域外にあると判断され
た場合には、直ちにマスク側及びスレイブ側のアクチュ
エータ１１．２１にそれらを一時停止させるための信号
を出力し、且つそれに統いてマスタアームｌ及びスレイ
ブ・マニピュレータ２を基準状態に復帰させるための信
号を出力するものとして構成することができる。
ては、異構造のマスタアームとスレイプφマニピュレー
タにおける可動範囲の差異によってトラブル等が生じる
という問題を解消するため、動作限界指示装置を付設し
ている。第３図の実施例における動作限界指示装置は、
マスタアーム１がマスタ側及びスレイブ側に共通の可動
範囲即ち与えられた動作領域を越えて駆動されたとき、
それを一時停止させ、強制的に基準状態へ復帰させるよ
うにしたものである。上記基準状態とは、マスタアーム
がその可動範囲の略中夫にある状態、あるいは初期設定
位置にある状態等を意味している。而して、上記動作制
限装置としては、具体的には、基準状態復帰回路４１内
に、マスク側及びスレイブ側に共通の可動範囲即ち動作
領域を記憶する記憶装置を内蔵させ、上記基準状態復帰
回路４１において、マスク側及びスレイブ側の位置検出
器１２．２２からの位置の情報が上記動作領域内にある
か否かを判断させ、それが動作領域外にあると判断され
た場合には、直ちにマスク側及びスレイブ側のアクチュ
エータ１１．２１にそれらを一時停止させるための信号
を出力し、且つそれに統いてマスタアームｌ及びスレイ
ブ・マニピュレータ２を基準状態に復帰させるための信
号を出力するものとして構成することができる。
第４図の実施例・における動作限界指示装置は、モニタ
ディスプレイ等を含む動作表示装置４２を、マスク側及
びスレイブ側の位置検出器１２．２２に接続することに
より構成したもので、上記動作表示装置４２は、モニタ
ディスプレイに動作領域を表示すると共に、上記位置検
出器１２．２２の出力に基づいてその動作領域における
マスタアーム１及びスレイブ・マニピュレータの手先位
置を表示するように構成している。
ディスプレイ等を含む動作表示装置４２を、マスク側及
びスレイブ側の位置検出器１２．２２に接続することに
より構成したもので、上記動作表示装置４２は、モニタ
ディスプレイに動作領域を表示すると共に、上記位置検
出器１２．２２の出力に基づいてその動作領域における
マスタアーム１及びスレイブ・マニピュレータの手先位
置を表示するように構成している。
従って、オペレータがこの動作表示装置４２におけるモ
ニタディスプレイを見ながらマスタアーム１の操作を行
うことにより、動作領域から外れるのを防止することが
できる。
ニタディスプレイを見ながらマスタアーム１の操作を行
うことにより、動作領域から外れるのを防止することが
できる。
なお、その他の構成は第３図の実施例と変るところがな
いので、同一または相当部分に同一の符号を付してその
説明を省略する。
いので、同一または相当部分に同一の符号を付してその
説明を省略する。
また第５図の実施例における動作限界指示装置は、マス
タアームｌ及びスレイブφマニピュレータ２にそれぞれ
作動領域の制限回路４３．４４を付設することにより構
成し、マスタアームとスレイブ・マニピュレータのいず
れかが作動領域の限界に達したときに、マスタアームに
作動領域内への復帰力を発生させるようにしている。
タアームｌ及びスレイブφマニピュレータ２にそれぞれ
作動領域の制限回路４３．４４を付設することにより構
成し、マスタアームとスレイブ・マニピュレータのいず
れかが作動領域の限界に達したときに、マスタアームに
作動領域内への復帰力を発生させるようにしている。
即ち、上記マスタアーム１に付設した制限回路４３は、
予め与えられた作動領域の限界値ｐＨと位り 値検出用の位置検出器１２から構成される装置情報ｐＨ
とを比較し、その差に相当する出力を関数発生要素４５
に入力して、その入力がある設定値に達したときに一定
の出力を発生させ、その出力により前記力制御器３２を
介してマスク側のアクチュエータ１１を動作させ、これ
によってマスタアーム１がその作動領域の限界に達した
ときに作動領域内への復帰力を発生させる。
予め与えられた作動領域の限界値ｐＨと位り 値検出用の位置検出器１２から構成される装置情報ｐＨ
とを比較し、その差に相当する出力を関数発生要素４５
に入力して、その入力がある設定値に達したときに一定
の出力を発生させ、その出力により前記力制御器３２を
介してマスク側のアクチュエータ１１を動作させ、これ
によってマスタアーム１がその作動領域の限界に達した
ときに作動領域内への復帰力を発生させる。
また、上記スレイブ・マニピュレータ２に付設した制限
回路４４は、予め与えられた作動領域の限界値Ｐ２と位
置検出器２２からの位置情報ＰＳとの差に相当する出力
を関数発生要素４６に入力して、その入力がある設定値
に達したときに一定の出力を発で検出した力情報Ｆｓに
付加してマスク側にフィードバックし、スレイブ・マニ
ピュレータ２が作動領域の限界に達したときにマスタア
ーム！に対して作動領域内への復帰力を発生させる。
回路４４は、予め与えられた作動領域の限界値Ｐ２と位
置検出器２２からの位置情報ＰＳとの差に相当する出力
を関数発生要素４６に入力して、その入力がある設定値
に達したときに一定の出力を発で検出した力情報Ｆｓに
付加してマスク側にフィードバックし、スレイブ・マニ
ピュレータ２が作動領域の限界に達したときにマスタア
ーム！に対して作動領域内への復帰力を発生させる。
従って、マスタアーム１及びスレイブ・マニピュレータ
２のいずれかが作動領域の限界に達したとき、マスタア
ーム１に共通の作動領域内への復帰力が発生することに
なる。
２のいずれかが作動領域の限界に達したとき、マスタア
ーム１に共通の作動領域内への復帰力が発生することに
なる。
なお、その他の構成は第３図の実施例と変るところがな
く、従って第３図と同一の符′号を付している。
く、従って第３図と同一の符′号を付している。
第１図Ａ−Ｃはマニピュレータの可動範囲についての説
明図、第２図Ａ−Ｃは上記マニピュレータを組合わせた
マスタスレイブ・マニピュレータの動作領域に関する説
明図、第３図ないし１ｇ５図は本発明の実施例の模式的
構成図である。 ｌ ・・マスタアーム、 ２争・スレイブ・マニピュレータ、 ５・・位置座標変換器、 ６・・力座標変換器、 ７φ・速度座標変換器、 １１．２１ ・争アクチュエータ、 １２．２２ ・・位置検出器。 １３．２３ ・・力センサ、 １４．２４ ・・速度検出器、 ４１・・基準状態復帰回路、 ４２・拳動作表示装置、 ４３．４４ 畳・制限回路。 第１ＩＩ Ａ Ｂ Ａ 第２ｒｌｌＢ
明図、第２図Ａ−Ｃは上記マニピュレータを組合わせた
マスタスレイブ・マニピュレータの動作領域に関する説
明図、第３図ないし１ｇ５図は本発明の実施例の模式的
構成図である。 ｌ ・・マスタアーム、 ２争・スレイブ・マニピュレータ、 ５・・位置座標変換器、 ６・・力座標変換器、 ７φ・速度座標変換器、 １１．２１ ・争アクチュエータ、 １２．２２ ・・位置検出器。 １３．２３ ・・力センサ、 １４．２４ ・・速度検出器、 ４１・・基準状態復帰回路、 ４２・拳動作表示装置、 ４３．４４ 畳・制限回路。 第１ＩＩ Ａ Ｂ Ａ 第２ｒｌｌＢ
Claims (1)
- １、 マスタアームとそれによって駆動されるスレイブ
・マニピュレータとを備え、それらを座標変換器を介し
て接続することにより関節座標系の変換を行って情報の
伝達を行うようにしたマスタスレイブ・マニピュレータ
において、上記マスタアーム及びスレイブ・マニピュレ
ータのいずれかが可動範囲の限界に達したときにそれを
オペレータにフィードバックするための動作限界指示装
置を設けたことを特徴とするマスタスレイブ・マニピュ
レータの動作制限装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063979A JPS60207781A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異構造・マスタスレイブ・マニピュレータの動作制限装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063979A JPS60207781A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異構造・マスタスレイブ・マニピュレータの動作制限装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60207781A true JPS60207781A (ja) | 1985-10-19 |
| JPH0442145B2 JPH0442145B2 (ja) | 1992-07-10 |
Family
ID=13244907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59063979A Granted JPS60207781A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異構造・マスタスレイブ・マニピュレータの動作制限装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60207781A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183379A (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-21 | Meidensha Corp | マスター・スレーブマニプレータの制御方式 |
| JPH01228784A (ja) * | 1988-03-09 | 1989-09-12 | Hitachi Ltd | マスタ／スレーブマニピュレータ制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57114380A (en) * | 1980-12-30 | 1982-07-16 | Chiyuushiyou Kigiyou Shinkou J | Discriminator for force of remote control type manipulator |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59063979A patent/JPS60207781A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57114380A (en) * | 1980-12-30 | 1982-07-16 | Chiyuushiyou Kigiyou Shinkou J | Discriminator for force of remote control type manipulator |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183379A (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-21 | Meidensha Corp | マスター・スレーブマニプレータの制御方式 |
| JPH01228784A (ja) * | 1988-03-09 | 1989-09-12 | Hitachi Ltd | マスタ／スレーブマニピュレータ制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0442145B2 (ja) | 1992-07-10 |
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