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JPS5810209A - Control system for master-slave manipulator - Google Patents

Control system for master-slave manipulator

Info

Publication number
JPS5810209A
JPS5810209A JP10851781A JP10851781A JPS5810209A JP S5810209 A JPS5810209 A JP S5810209A JP 10851781 A JP10851781 A JP 10851781A JP 10851781 A JP10851781 A JP 10851781A JP S5810209 A JPS5810209 A JP S5810209A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
signal
slave
torque
master
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
Application number
JP10851781A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigetaka Hosaka
穂坂 重孝
Masatoshi Nishihara
西原 正敏
Takeo Omichi
武生 大道
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP10851781A priority Critical patent/JPS5810209A/en
Publication of JPS5810209A publication Critical patent/JPS5810209A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J3/00Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
    • B25J3/04Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements involving servo mechanisms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To freely operate a master arm without shifting the position of both arms, by adding an electric signal corresponding to a stored torque to a deviation signal of a joint angle. CONSTITUTION:An electric signal Es representing a torque generated from a driver 5 of a master arm 1 is stored in a memory 110. This electric signal Es is added to a deviation signal E at an adder 113 and inputted to a driver 6 via an amplifier 8. Thus, the driver 6 can be activated so that joint angles thetaM and thetaS can be made equal without shifting the master arm 1 and a slave arm 2 relatively. On the other hand, a system consisting of a speed detector 101, a dead band element device 102, a torque detector 104, a signal converter 106, a switching element device 107, a memory 109, a signal converter 11 and an adder 112 can realize further improvement of the sense of operation by the operator.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマスタースレーブ方式のマニプレータの制御方
式に関し、マスタアームの操縦によって遠隔のスレーブ
アームを操作する場合に、良好な操縦性で確実に作業を
できるように改良したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a master-slave type manipulator control system, which is improved so that work can be performed reliably with good maneuverability when a remote slave arm is operated by controlling the master arm. It is.

バルブの開閉やボルトの増給などの如く人間が汎用工具
で行うような軽作業を、例えば原子力発電の原子炉格納
容器内でロボットに行わせる場合、スレーブアームを持
つロボットを格納容器内に置き人間(オペレータ)が容
器外でマスタアームを操縦することによってスレーブア
ームを遠隔操作する方法が採られている。
For example, when a robot is used to perform light work that humans would do using general-purpose tools, such as opening and closing valves or increasing the number of bolts, inside the containment vessel of a nuclear power plant, a robot with a slave arm is placed inside the containment vessel. A method has been adopted in which a human (operator) remotely controls the slave arm by operating the master arm outside the container.

このようなマスタースレーブ方式のマニプレータの制御
方式に係る従来例を第1図に基づいて説明する。この例
は、対称形と呼ばれるカフィードバック制御方式(パイ
2チラルサーボとも言う)である。図中、lはマスタア
ーム、2はスレーブアームであり、それぞれ手首、肘。
A conventional example of such a master-slave type manipulator control system will be described with reference to FIG. An example of this is a feedback control system called a symmetric type (also called pi-bi-chiral servo). In the figure, l is the master arm and 2 is the slave arm, which is the wrist and elbow, respectively.

肩の回転あるいはねじりの関節を有する多関節のアーム
であって両アーム1.2は次の如く電気的に結合されて
いる。即ち、オペレータ(作業者)によって操縦される
マスタアーム1の関節角度θMが位置検出器3によって
電気信号に変換すれ、一方、スレーブアーム2の関節角
度0日も位置検出器4によって電気信号に変換さnる。
It is a multi-jointed arm having shoulder rotation or torsion joints, and both arms 1.2 are electrically coupled as follows. That is, the joint angle θM of the master arm 1 operated by the operator (worker) is converted into an electric signal by the position detector 3, and on the other hand, the joint angle 0 of the slave arm 2 is also converted into an electric signal by the position detector 4. Sanru.

両位置検出器3,4からの電気信号は比較器9の差動入
力となり、その出力である偏差信号ΔE−〇M−θB 
が増幅器8を介してスレーブアーム側の駆動装置6に与
えられる。この駆動装置6はθSをθM に一致させる
ようにスレーブアーム2を駆動する。′!た、比較器9
の出力ΔEけ符号反転器10により−ΔEに符号変換さ
れてから増幅器7を介してマスタアーム側の駆動装置5
に与えられる。この駆動装置5はθMをθSに一致させ
るようにマスタアーム1に作用し、θMをθSに一致さ
せる向きのトルク分に相当する反力をマスタアームlの
オペレータに与える。
Electrical signals from both position detectors 3 and 4 become differential inputs of a comparator 9, and its output is a deviation signal ΔE−〇M−θB
is applied to the drive device 6 on the slave arm side via the amplifier 8. This drive device 6 drives the slave arm 2 so that θS matches θM. ′! Comparator 9
The output ΔE is converted into -ΔE by the sign inverter 10, and then sent to the drive device 5 on the master arm side via the amplifier 7.
given to. This drive device 5 acts on the master arm 1 to make θM match θS, and gives the operator of the master arm 1 a reaction force corresponding to the torque in the direction of making θM match θS.

つまシ、位置のサーボ系を対称に設けることによって、
スレーブアーム2が作用している力あるいはそれが保持
しているトルクをオペレータに力感覚として感じさせ、
より確実な操縦を企図しているのである。
By symmetrically providing the tab and position servo systems,
The operator feels the force acting on the slave arm 2 or the torque it holds as a force sensation,
The aim is to achieve more reliable maneuvering.

しかしながら第1図に示し且つ上記説明した従来技術に
は次のような欠点がある。即ち、■ スレーブアーム2
が重量物を持つなど負荷トルクがかかると、この負荷ト
ルクを保持するために比較器9の出力ΔKi大きくせざ
るを得す、θMと0日 間の位置偏差が大きくなる。
However, the prior art shown in FIG. 1 and described above has the following drawbacks. That is, ■ slave arm 2
When a load torque is applied, such as when carrying a heavy object, the output ΔKi of the comparator 9 has to be increased in order to maintain this load torque, and the positional deviation between θM and 0 days increases.

つまり、オペレータが力感覚を得るにはマスタアームl
の位置θMとスレーブ7−ム2LD位置θSが相対的に
ずれた状態で操縦しなければならず、それだけ操縦性が
損われるのである。
In other words, in order for the operator to feel the force, the master arm must be
It is necessary to operate with the position θM of the slave 7-2LD and the position θS of the slave 7-2LD relative to each other, and the maneuverability is deteriorated accordingly.

■ そして重量物を離すなど負荷トルクが無くなると、
駆動装置6は位置偏差即ちΔEを小さくする方向にスレ
ーブアーム2を移動させることとなり、マスタアーム1
が静止しているにもかかわらずスレーブアーム2が不必
要な動作をする。
■ When the load torque disappears, such as when a heavy object is released,
The drive device 6 moves the slave arm 2 in the direction of decreasing the positional deviation, that is, ΔE, and the master arm 1
Slave arm 2 makes unnecessary movements even though it is stationary.

■ またその後、マスタアーム1には0日がθMに一致
するまでの間、位置偏差−ΔEに比例したトルクが作用
し、負荷トルクが無いのにオペレータは反力を感じつづ
けるとととなり、操縦の異和感が大きい。
■ After that, until day 0 coincides with θM, a torque proportional to the positional deviation -ΔE acts on master arm 1, and the operator continues to feel a reaction force even though there is no load torque. There is a great sense of discomfort.

本発明は上述した従来技術の欠点に鑑み、負荷にかかわ
らずマスクとスレーブの両アームの位置をずらすととな
くマスタアームを操縦でき、よシ確実にその作業を行え
るようにした制御方式を提供するものである。そのため
本発明の構成ハ、マスタースレーブ方式のマニプレータ
において、マスタアームを駆動する駆動装置が発生する
トルクを検出して電気信号に変換し、スレーブアームの
関節角の速度が所定の低速域にあるときに前記電気信号
を記憶し、この記憶された電気信号をマスタアームとス
レーブアームとの関節角の偏差信号に加算することを特
徴とする。以下、第2図に基づいて本発明を説明する。
In view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, the present invention provides a control system that allows the master arm to be operated without shifting the positions of both the mask and slave arms, regardless of the load, and allows the work to be performed more reliably. It is something to do. Therefore, in the configuration of the present invention, in a master-slave type manipulator, the torque generated by the drive device that drives the master arm is detected and converted into an electric signal, and when the speed of the joint angle of the slave arm is in a predetermined low speed range. The electric signal is stored in the apparatus, and the stored electric signal is added to a joint angle deviation signal between the master arm and the slave arm. The present invention will be explained below based on FIG.

々お、第2図中で第1図と同一機能を果す部分には同一
符号を付して説明の重複を省く。
In FIG. 2, parts that perform the same functions as those in FIG. 1 are given the same reference numerals to avoid redundant explanation.

第2図は本発明の一実施例のブロック構成図である。図
中、101は関節角の速度検出器であシ、スレーブアー
ム2の関節角〜から関節角の速度9日を電気信号に変換
して出力する。102はコンパレータ等の不感帯要素機
器であり、この例ではスレーブアーム2の関節角速度2
.が予め定めた低速域にある時に低レベル信号即ちL信
号を出力し、それ以外では高レベル信号即ちH信号を出
力するものとする。103と104はトルク検出器であ
り、それぞれマスタアーム1とスレーブアーム2の駆動
装置5,6が発生して因るトルクのうち各アームに有効
に作用しているトルクを検出し、これを電気信号に変換
して出力する。トルク検出としては、例えば直流トルク
モータを駆動装置5.6に用いた場合は、その電機子電
流を検出してトルクに換算すれば良い。105と106
は信号変換器であり、それぞれトルク検出器103,1
04からの出力信号を所定の信号融w By K信号変
換処理して出力する。107と1013ぼスイッチ要素
機器であり、不感帯要素機器102からの信号で動作し
、L信号が入力した時は各信号変換器105゜106か
らの信号1!!9.InM  をそれぞれメモリ109
゜110に記憶させ、■信号が入力した時は何れも出力
せずメモリには伝送しない。111は信号変換器であ)
、スレーブアーム側のトルク信号%  を記憶している
メモリ109からの出力信号1!!yを所定の信号4に
変換して出力する。112と113は加算器であシ、一
方の加算器112は比較器9からの偏差信号ΔEとスレ
ーブアーム側のトルク信号KMに対する信号変換器11
1の出力信号u’とを加算して符号反転器10に出力し
、他方の加算器113は比較器9からの偏差信号ΔEと
メモリ110からのマスタアーム側のトルク信号EBと
を加算して増幅器8に出力する。
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 101 is a joint angle speed detector, which converts the joint angle speed 9 from the joint angle of the slave arm 2 into an electrical signal and outputs it. 102 is a dead zone element device such as a comparator, and in this example, the joint angular velocity 2 of the slave arm 2
.. It is assumed that a low level signal, that is, an L signal is output when the speed is in a predetermined low speed range, and a high level signal, that is, an H signal is output at other times. Reference numerals 103 and 104 are torque detectors, which detect the torque that is effectively acting on each arm out of the torque generated by the drive devices 5 and 6 of the master arm 1 and slave arm 2, respectively, and convert this torque into an electrical signal. Convert to signal and output. For torque detection, for example, when a DC torque motor is used in the drive device 5.6, its armature current may be detected and converted into torque. 105 and 106
are signal converters, and torque detectors 103 and 1, respectively.
The output signal from 04 is subjected to a predetermined signal conversion process and output. 107 and 1013 are switch element devices that operate with the signal from the dead zone element device 102, and when the L signal is input, the signals 1! ! 9. InM each memory 109
゜110, and when the ■ signal is input, it does not output anything and does not transmit it to the memory. 111 is a signal converter)
, the output signal 1 from the memory 109 storing the torque signal % on the slave arm side! ! y is converted into a predetermined signal 4 and output. 112 and 113 are adders, and one adder 112 is a signal converter 11 for the deviation signal ΔE from the comparator 9 and the torque signal KM on the slave arm side.
The other adder 113 adds the deviation signal ΔE from the comparator 9 and the master arm side torque signal EB from the memory 110 and outputs it to the sign inverter 10. Output to amplifier 8.

第2図における、速度検出器101.不感帯要素機器1
02.)ルク検出器103.信号変換器105.スイッ
チ要素機器108.メモリ110及び加算器113でな
る系が本発明を実現するものであり、スレーブアーム2
の関節角速度θSが所定の低速域にあるという条件のも
とに、マスタアーム1の駆動装置5が発生するトルクを
表わす電気信号mBがメモリ110に記憶される。記憶
された電気信号Esを加算器113によって偏差信号Δ
刊に加算し、増幅器8を介して駆動装置6に入力させる
ことにより、マスタアーム1とスレーブアーム2を相対
的にずらすことなく各アームの関節角θMとθBを一致
させるように駆動装置6が作用するのである。一方、速
度検出器1011不感帯侠累機器102.トルク検出器
104.信号変換器106.スイッチ要素機器107.
メモ1J109.信号変換器111及び加算器112で
なる系がオペレータの操縦感覚の一層の向上を実現する
ものである。
Speed detector 101 in FIG. Dead zone element equipment 1
02. ) Lux detector 103. Signal converter 105. Switch element device 108. A system consisting of the memory 110 and the adder 113 realizes the present invention, and the slave arm 2
An electrical signal mB representing the torque generated by the drive device 5 of the master arm 1 is stored in the memory 110 under the condition that the joint angular velocity θS of the master arm 1 is in a predetermined low speed range. The stored electric signal Es is converted into a deviation signal Δ by an adder 113.
The drive device 6 adjusts the joint angles θM and θB of each arm without relatively shifting the master arm 1 and the slave arm 2 by inputting it to the drive device 6 via the amplifier 8. It works. On the other hand, the speed detector 1011 dead zone accumulator 102. Torque detector 104. Signal converter 106. Switch element device 107.
Memo 1J109. The system consisting of the signal converter 111 and the adder 112 realizes further improvement of the operator's sense of control.

つまり、上記と同じ速度条件のもとにスレーブアーム2
の駆動装置6が発生するトルクを表わす電気信号PMが
メモリ109に記憶される。記憶された電気信号EMを
信号変換器111でレベル調整し、その信号glを加算
器112によって偏差信号ΔEに加算し、符号反転器1
0及び増幅器7を介して駆動装置5に入力させることに
より、スレーブアーム2が作用している力或いは保持し
ているトルクに比例した適量の反力をオペレータに与え
るように駆動装置5がマスタアーム1に作用するのであ
る。
In other words, under the same speed conditions as above, slave arm 2
An electrical signal PM representing the torque generated by the drive device 6 is stored in the memory 109. The level of the stored electric signal EM is adjusted by the signal converter 111, and the signal gl is added to the deviation signal ΔE by the adder 112, and the signal gl is added to the deviation signal ΔE by the sign inverter 1.
0 and the drive device 5 via the amplifier 7, the drive device 5 controls the master arm so as to give the operator an appropriate amount of reaction force proportional to the force acting on the slave arm 2 or the torque held by the slave arm 2. 1.

以下、具体的な動作例について説明する。A specific example of operation will be described below.

〔動作例1〕ニスレープアーム2が対象物体に作用して
いない状態での動作を述べる。
[Operation Example 1] The operation in a state where the Nislepe arm 2 is not acting on the target object will be described.

オペレータがマスタアーム1を操縦することにより、そ
の関節角θMが変化する。これKよ)偏差信号ΔEが生
じ、スレーブアーム2はΔEが零となるように動き始め
る。
When the operator manipulates the master arm 1, its joint angle θM changes. (K) A deviation signal ΔE is generated, and the slave arm 2 starts moving so that ΔE becomes zero.

この動作によりθSがθMに近づいて;8が成る低速域
にはいると、スレーブアーム側ではマスタアームlのト
ルク検出器103で検出されたトルクに相当する電気信
号1!lSが偏差信号ΔEに加算されるため、スレーブ
アーム2は3m + EB−it零になるまでその駆動
装置6によって動かされる。一方、マスタアーム側では
スレーブアーム2のトルク検出器104で検出されたト
ルクに比例量る電気信号昂が偏差信号ΔEに加算される
ため、オペレータにはΔK + m問 が零となるよう
に、マスタアームlを介してその駆動装置5によシ反力
を加えられる。このようにしてスレーブアーム2が動か
されて、終にはΔm=o。
As a result of this operation, θS approaches θM and enters the low speed range where 8 is reached, the slave arm side receives an electrical signal 1! corresponding to the torque detected by the torque detector 103 of master arm l. Since lS is added to the deviation signal ΔE, the slave arm 2 is moved by its drive 6 until 3m + EB-it is zero. On the other hand, on the master arm side, an electric signal proportional to the torque detected by the torque detector 104 of the slave arm 2 is added to the deviation signal ΔE. A reaction force is applied to the drive device 5 via the master arm l. In this way, the slave arm 2 is moved, and finally Δm=o.

B8=O,gXl=o  となって停止する。B8=O, gXl=o and stops.

これにより、従来と同様な動作をして無負荷における確
実な操縦ができる。
This allows for reliable operation under no load by operating in the same manner as before.

〔動作fli2〕ニスレープアーム2を対象物体に作用
させる時の動作を述べる。
[Operation fli2] The operation when causing the Nislepe arm 2 to act on the target object will be described.

オペレータがマスタアームlを操縦することによりθM
が変化すると、個差信号ΔEが大きくなってスレーブア
ーム2はΔ1Bを零とする方向へ動こうとするが、スレ
ーブアーム2け対象物体に作用しているためその関節角
θSは殆んど変化せず、当然、関節角速度asが低速域
に入る。
By the operator manipulating the master arm l, θM
When ΔE changes, the individual difference signal ΔE increases and the slave arm 2 tries to move in the direction that makes Δ1B zero, but since the slave arm 2 is acting on the target object, its joint angle θS hardly changes. Without this, the joint angular velocity as naturally falls into the low velocity range.

そこで、スレーブアーム2はΔg+gBが零となる方向
に駆動装M6によって押し付けられる。
Therefore, the slave arm 2 is pushed by the driving device M6 in the direction in which Δg+gB becomes zero.

またオペレータにはΔE+w4が零となるように、マス
タアーム2を介して駆動装置5により反力が加えられる
。この場合、マスタアーム1及びスレーブアーム2に作
用するそれぞれの駆動装置5.6のトルクに対する電気
信号FB 、 VL が偏差信号ΔEに加算されること
から、θMと#日が一致してΔ11C=Oとなっても、
スレーブアーム2の押付力及びマスタアームlの反力が
それぞれ維持される。なお、反力は信号変換器111に
よるE森のレベル調整によって操縦性の良い値に低減で
きる。
Further, a reaction force is applied to the operator by the drive device 5 via the master arm 2 so that ΔE+w4 becomes zero. In this case, since the electric signals FB and VL corresponding to the torques of the respective drive devices 5.6 acting on the master arm 1 and slave arm 2 are added to the deviation signal ΔE, θM and #day match and Δ11C=O Even if
The pressing force of the slave arm 2 and the reaction force of the master arm 1 are each maintained. Incidentally, the reaction force can be reduced to a value that provides good maneuverability by adjusting the E forest level using the signal converter 111.

つます、マスクとスレーブの両アーム1. 2に位置の
偏差ΔEを生じさせることなく、対象物体に操縦トルク
に比例したトルクを作用させることができ、良好々操縦
性で確実な操縦を行える。
Both arms, mask and slave 1. 2. A torque proportional to the steering torque can be applied to the target object without causing a positional deviation ΔE, and reliable maneuvering can be performed with good maneuverability.

Cut作例3 〕ニスレープアーム2に工具などの負荷
、例えば作業用のノ・ンマを与えた状態での動作を述べ
る。
Cut example 3] We will describe the operation when a load such as a tool is applied to the Nislepe arm 2, such as a workpiece.

ここで従来方式による動作を先に述べると、オペレータ
がマスタアーム1を操縦してスV −ブアーム2にハン
マを持たせた時は、ノ1ンマを保持させる負荷トルク分
を偏差信号ΔEによってのみ駆動装置6が発生せねばな
らなかったので、スレーブアーム2が−・ンマを持って
静止させておくには、マスタアームlの関節角はθM−
θB+ΔEの関係に持続させなければならず、両アーム
の関節角は一致し得ない。
First, the operation according to the conventional method will be described. When the operator manipulates the master arm 1 to make the sub-arm 2 hold the hammer, the load torque to maintain the 1 mm is controlled only by the deviation signal ΔE. Since the drive device 6 had to generate the joint angle of the master arm l, in order to keep the slave arm 2 stationary with -
The relationship of θB+ΔE must be maintained, and the joint angles of both arms cannot match.

こj、に対し本発明では、−・ンマ會静止して保持する
場合は関節角速度JBが低速域となるから・偏差信号Δ
EKT!、日が加わって駆動装置6が動作することとな
り、ハンマの負荷トルク分はwBに基づいて駆動装置6
が発生(−てこれをスレーブアーム2に与えて該ハンマ
を保持させる。従って、マスタアーム1をずらしてΔP
−i発生することなく Fisに相当する操縦トルクが
発生し続けるので、オペレータはθM−θ8 の状態で
ハンマを保持したスレーブアーム2を静止させておくこ
とができる。同時に、昂が駆動装置5の制御に加わるた
め、θM=−θ日 の状態でオペレータは適量のハンマ
保持反力を感覚できる。
In contrast, in the present invention, the joint angular velocity JB is in a low speed range when the body is held stationary, so the deviation signal Δ
EKT! , the drive device 6 starts operating, and the load torque of the hammer is adjusted based on wB.
occurs (- and gives this to slave arm 2 to hold the hammer. Therefore, by shifting master arm 1, ΔP
Since the steering torque corresponding to Fis continues to be generated without -i occurring, the operator can keep the slave arm 2 holding the hammer stationary in the state of θM-θ8. At the same time, since the force is added to the control of the drive device 5, the operator can feel an appropriate amount of hammer holding reaction force under the condition θM=−θ.

次に、スレーブアーム2にハンマを持たせたまま、関節
角速度0日を低速域から脱して移動させる時は、ハンマ
保持のためのトルクはメモリ110に記憶させである低
速域脱出直前の−によって発生されているので、偏差信
号ΔEは移動のためのトルクを発生するものとなってス
レーブアーム2はマスタアームlの移動に確実に一致す
る(θs=θM)。
Next, when the slave arm 2 is moved out of the low speed range with a joint angular velocity of 0 days while holding the hammer, the torque for holding the hammer is stored in the memory 110 by - just before exiting the low speed range. Since the deviation signal ΔE generates a torque for movement, the slave arm 2 reliably matches the movement of the master arm 1 (θs=θM).

よって発生されてスレーブアーム2に与えられていたハ
ンマ保持のトルクが、ハンマを離した[14 間にスレ
ーブアーム2f:ΔE+だけ移動させるように作用する
。しかしマスタアーム1とスレーブアーム2は前述の如
く殆んど同じ位置(θM−θB)にいるので、駆動装置
6には比較器9が発生するーΔEl が入力してスレー
ブアーム2はマスタアームlと同位置に直ちに整定する
。しかモ、スレーブアーム2がハンマ1l−1dl’ハ
ンマ保持力の反力がマスタアーム1から直ちに消えるの
で、オペレータにとって安定な力感覚となる。なお、従
来方式において−・ンマを離す時の動作を述べておくと
、−・ンマ保持のためマスクとスレーブの両アーム1.
2は既にΔE相当分だけ位置がずれておシ、この状態で
ノ・ンマを離すとΔE−ΔE1  がスレーブアーム2
移動の入力として駆動装置6に与えられるため、その瞬
間スレーブアーム2は跳ね上って不安定な動作をした。
Therefore, the hammer-holding torque generated and applied to the slave arm 2 acts to move the slave arm 2f by ΔE+ while the hammer is released [14]. However, as mentioned above, master arm 1 and slave arm 2 are at almost the same position (θM - θB), so comparator 9 is generated in drive device 6 - ΔEl is input, and slave arm 2 is at the same position as master arm l. Immediately settle in the same position as Moreover, the reaction force of the hammer 1l-1dl' hammer holding force of the slave arm 2 immediately disappears from the master arm 1, resulting in a stable force sensation for the operator. In addition, in the conventional method, to explain the operation when releasing the -.mamma, both the mask and slave arms 1.
2 has already shifted by an amount equivalent to ΔE, and if you release the arm in this state, ΔE - ΔE1 will become slave arm 2.
Since this was applied to the drive device 6 as an input for movement, the slave arm 2 at that moment jumped up and operated unstablely.

また、ハンマを離しても既にずれていた位置が同じとな
るまでは反力が減衰的に残って直ちには消えず、オペレ
ータにとって不安定な力感覚を覚えていた。
Furthermore, even when the hammer is released, the reaction force remains attenuated and does not disappear immediately until the already shifted position is the same, giving the operator an unstable sense of force.

つマリ、スレーブアーム2に負荷を与えた状態でも、マ
スクとスレーブの両アーム1.2の位置偏差ΔEを零と
でき且つ負荷に比例したトルクラオペレータが感じつつ
スレーブアーム2を静止させたり、移動させることがで
き、よって良好な操縦性と確実な操縦が実現される。
In other words, even when a load is applied to the slave arm 2, the positional deviation ΔE of both the mask and slave arms 1.2 can be made zero, and the slave arm 2 can be held still while being felt by the torque controller operator in proportion to the load. This allows for good maneuverability and reliable operation.

以上説明した如く、従来方式では負荷があればマスクと
スレーブの両アームの位置偏差が零とならずまたその位
置偏差は負荷の程度に依存して操縦性が損われていたの
であるが、本発明によれば負荷にかかわらず位置偏差が
#t を了零となり、負荷のちがいによる操縦性への影
響は殆んど生せ°′ず、良好な操縦性で確実A操縦がで
きる。
As explained above, in the conventional method, if there was a load, the positional deviation of both the mask and slave arms did not become zero, and the positional deviation depended on the degree of load, impairing maneuverability. According to the invention, the positional deviation becomes zero at #t regardless of the load, and the difference in load has almost no effect on maneuverability, allowing reliable A maneuver with good maneuverability.

ここで付言するに、本発明を適用する機器の若干の例を
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
条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。
I would like to add here that some examples of equipment to which the present invention is applied include manipulators for work that handles hazardous materials such as radiation, explosives, and harmful substances, and manipulators that work in adverse atmospheres such as radiation and harmful gases. There are manipulators for working in the water, manipulators for working underwater, under the sea, etc., manipulators for working in space, etc.

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

第1図は従来技術を示すブロック構成図、第2図は本発
明の一実施例を示すブロック構成図である。 図  面  中、 lはマスタアーム、2はスレーブアーム、3と4は位置
検出器、5と6は駆動装置、9は比較器、lOけ符号反
転器、101は速度検出器、102は不感帯要素機器、
103と104はトルク検出器、105と106は信号
変換器、107と108はスイッチ要素機器、109と
110はメモリ、111は信号変換器、112と113
は加算器、θVはマスタアームの関節角、θ8はスレー
ブアームの関節角、θ日はスレーブアームの関節角の速
度、ΔEは偏差信号、E8は記憶されたマスタアーム側
トルクの電気信号、EMは記憶されたスレーブアーム側
トルクの電気信号、”MはFMの信号変換された電気信
号である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復代理人 弁yf!十光石士部 (他1名)
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional technique, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the drawing, l is a master arm, 2 is a slave arm, 3 and 4 are position detectors, 5 and 6 are drive devices, 9 is a comparator, 10 is a sign inverter, 101 is a speed detector, and 102 is a dead band element device,
103 and 104 are torque detectors, 105 and 106 are signal converters, 107 and 108 are switch element devices, 109 and 110 are memories, 111 is a signal converter, 112 and 113
is an adder, θV is the joint angle of the master arm, θ8 is the joint angle of the slave arm, θ is the velocity of the slave arm joint angle, ΔE is the deviation signal, E8 is the electrical signal of the stored torque on the master arm side, EM is the stored electrical signal of the slave arm side torque, and "M" is the electrical signal converted into the FM signal. Patent applicant: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sub-Attorney Yf! Shibu Tokoishi (and one other person)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マスタースレーブ方式のマニプレータにおいて、マスタ
アームを駆動する駆動装置が発生するトルクを検出して
電気信号に変換し、スレーブアームの関節角の速度が所
定の低速域にあるときに前記電気信号を記憶し、この記
憶された電気信号をマスタアームとスレーブアームとの
関節角の偏差信号に加算することを特徴とするマスター
スレーブマニプレータの制ill 方式。
In a master-slave type manipulator, the torque generated by the drive device that drives the master arm is detected and converted into an electrical signal, and the electrical signal is stored when the speed of the joint angle of the slave arm is in a predetermined low speed range. A master-slave manipulator ill control method characterized in that the stored electric signal is added to a joint angle deviation signal between the master arm and the slave arm.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6077210A (en) * 1983-10-05 1985-05-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Controlling method of spatial kinetic mechanism
JPS62162479A (en) * 1986-01-13 1987-07-18 株式会社小松製作所 Force sensing type manipulator
EP0440202A2 (en) * 1990-02-01 1991-08-07 Sarcos Group Force-reflective teleoperation control system

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