JPS63283878A - 半自動遠隔操作装置 - 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。

Description

【発明の詳細な説明】 １、　〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、原子力関連施設の遠隔保守作業や、宇宙基
地の遠隔作業に用いられる遠隔操作装置に係る。

（従来技術） この種の遠隔作業に用いられる遠隔操作装置ノ中心をな
すのはマスタースレーブマニピュレータである。第１図
は、電動式マスタースレーブマニピュレータで代表的な
力帰還形パイラテラルマスタースレープマニビエレータ
の−’ｆｌｌ　分ヲ７’　ｏツク図で示したものである
。

図において、数字につけた添字Ｍはマスターを、Ｓはス
レーブを表すものとする。

１Ｍ、１１３はアームを構成するひとつのリンクを示す
。２Ｍ、　２ｓはリンクを動かすモータ、３Ｍ、３Ｂは
リンクの回転角を測る角度検出器、４Ｍ、　４９はモー
タ出力軸に働くトルクを検出するトルクセンサ、５Ｍ。

５８はモータを駆動するための増幅器である。６Ｍ、　
６９は制御演算部で通常は制御偏差にＰＩＤ　（比例、
積分、微分）演算のいずれかが選択されほどこされて出
力される。７はコンビ二一夕である。最近では制御演算
部はマイクロコンピュータで構成されるのが普通である
。

これ以外に力帰還形パイ２テラルマスタースレープマニ
ビ為レータでは、重力補償演算部があり重要な役割を果
すが、本発明には直接関係がないので省略しである。

い才、運転者がリンクＩＭを矢印実線の方向に動かすと
、そのトルクを４Ｍのトルク検出器が計測し制御演算部
６Ｍにその信号を送る。この信号はＰＩＤ演算されて増
幅器５Ｍに入力されるのでモータ２Ｍは運転者の動作を
助長するように実線矢印の方向にリンクＩＭをまわす。

その結果角度検出器３Ｍに４８号が発生し、６９．５Ｂ
ヲ介してスレーブのモータ２ｓを駆動するので、リンク
ＩＭの動きにならってリンク１ｓは矢印点線の方向に回
転する。リンクＩＭと１８は、あたかも主人（マスター
）と奴隷（スレーブ）のように動作することからこの名
がある。

通常の！スタースレーブマニビ為レータは、人間の腕と
同じ又はそれに近い自由度を持ったアームで構成される
ので、このような仕組みが６〜７組集マっチ一対のマス
タースレーブマニピュレータが構成されることＫなる。

マスターアームを安全な領域に、スレーブアームを悪環
境の作業現場に置き、運転者はマスターアームを操作し
て遠隔作業を行うことになるが、マスタースレーブマニ
ピュレータはそれ程操作性の良いものでないので運転者
の疲労はかなり大きい。

そこで、作業のすべてをマスタースレーブ操作によるの
ではなく、作業の一部を遂行するために、スレーブアー
ムをひとつの独立したロボットとして使う半自動遠隔操
作装置が考えられるようになった０ しかし乍ら、このような装置では、発明者の研究経験に
よれば、自動から手動に、又は手動から自動に運転モー
ドを円滑に切換えることが出来るか否かが装置の価値を
大きく左右するにも不拘ずこのような点に注意をくばっ
た発明はいままでなされてい々かった。

（発明が解決しようとする問題点） この発明の目的は、マスタースレーブマニピュレータを
使った遠隔操作装置において、簡単な構成で自動から手
動に運転モードを切換え、移行を可能にする半自動遠隔
操作装置を提供するにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明はマスタースレーブマニピュレータのスレーブア
ームを行う作業に応じて、独立したロボットとして切換
えて自動で使う半自動遠隔操作装置ニおいて、スレーブ
アームの自動運転時にマスターアームヲ、マスタースレ
ーブマニピュレータに個有の位置関係を常に維持するよ
うに制御する半自動遠隔操作装置にある。

（作用） マスタースレーブマニピュレータでハ、マスターとスレ
ーブの位置、動きの関係が常に一対一に対応し不変であ
るが故に運転者はその熟練によって、マスターの動きを
気にすることなくスレーブの動きのみを見ながら遠隔作
業が出来ると云う事実に注目して、自動モードでスレー
ブアームを動かしているときも、マスターアームとスレ
ーブアームの位置と動きの関係を一定、不変に維持でき
るように制御することによって自動モードから手動モー
ドに円滑に切換え運転を可能にするものである。

（発明の実施例） スレーブアームを自動運転する場合、実用性の高低は別
として、世間でロボット言語と呼ばれ。

る動作コマンドで動かす場合と、教示データで動かす場
合の二ツがある。

第２図はこの両者を考慮した場合の実施例でコンビ＾−
タ内部の構成を示している。第２図ａは自動モードのと
きの構成、第２図すは手動モードのときの構成である。

ＦＭ　１　Ｆ　Ｂは力信号を、ＰＭ＊ＰＳは角度信号を
、ＯＭ。

Ｏ８は制御演算部出力信号をそれぞれベクトル表示した
ものである。

例えば　ＦＭ　＝　（ＦＭＳ　、　ＦＭＬ・・・＃　Ｆ
Ｍｌ　）Ｆｓ　−（Ｆ’ｓ息、ｐＳ２．−０°管　Ｆｓ
）　＞を意味し、１．ｊはそれぞれマスターアーム、ス
レーブアームの自由度である。

したがってＩＩＭ、ｌｌｓの制御演算部は、それぞれ直
。

１１個の制御演算部を表わしているものとする。

１２は教示データ記憶部、１３は動作コマンドを翻訳し
て、動作データを生成する動作データ生成部である。

１４は座標変換部でマスターアームとスレーブアームが
関節構造や幾何形状で異形であるときに必要になる。

自動そ−ドのとき、第２図ａの如き制御系構成によって
教示データ又は動作データによって、スレーブアームを
自動運転すれば、マスターアームも常に一定の対応で動
作することにより、いつ第２図すの手動モードに切換え
ても、何の異和感もなく運転者は即座に遠隔作業に入る
ことが出来る。

〔発明の効果〕

本発明によって、自動運転時に作業ミスが発生したり不
測の事故が起っても即座に手動運転に円滑に移行できる
ので、手動作業によっていち早く状況回復をはかること
が出来るようになり、半自動遠隔操作装置の性能を著し
く向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

Ｍ　ｌ　図ハマスタースレープマニエレータノー軸分を
説明する概略図、第２図は本発明の実施例を示す概略図
である。 １Ｍ、　１９・・・リ　ンク。 ２Ｍ＋２８・・・モータ。 ３Ｍ、　３８・・・角度検出器。 ４ｂｌｂ４８・・・トルク検出器。 ５Ｍ、５１９・・・増幅器。 ６Ｍ、６Ｂ・・・制御演算部。 ７・・・・・・・・・コンピュータ。 １１Ｍ、１１Ｂ・・・制御演算部。 １２・・・・・・・・・教示データ記憶部。 １３・・・・・・・・・動作データ生成部。 １４・・・・・・・・・座標変換部。 １５・・・・・・・・・コンピュータ。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　松山光之

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マスタースレーブマニピュレータのスレーブアームを行
   う作業に応じて、独立したロボットとして切換えて自動
   で使う半自動遠隔操作装置において、スレーブアームの
   自動運転時にマスターアームを、マスタースレーブマニ
   ピュレータに個有の位置関係を常に維持するように制御
   することを特長とする半自動遠隔操作装置。