JPS6315111B2 - - Google Patents
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- JPS6315111B2 JPS6315111B2 JP1107282A JP1107282A JPS6315111B2 JP S6315111 B2 JPS6315111 B2 JP S6315111B2 JP 1107282 A JP1107282 A JP 1107282A JP 1107282 A JP1107282 A JP 1107282A JP S6315111 B2 JPS6315111 B2 JP S6315111B2
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、多自由度系マスタスレイブ型マニプ
レータの制御方法に係り、特にスレイブ機構をマ
スタ機構の移動速度に追従しない定速で制御する
如くなし、操作性、作業性等の向上を図つたもの
に関する。
レータの制御方法に係り、特にスレイブ機構をマ
スタ機構の移動速度に追従しない定速で制御する
如くなし、操作性、作業性等の向上を図つたもの
に関する。
放射能水準の高い場所や海底、粉塵の多い場所
等の悪環境下、非居住域での諸作業は作業者の保
護等のために安全な場所からの遠隔操縦で行われ
る必要がある。この目的のために用いられるマス
タスレイブ型マニプレータは、主動側のマニプレ
ータの動きと、従動側のスレイブの動きとが相似
的に連動し、マスタ側で作業者の手によつて与え
られる運動が、そのままスレイブ側で模写される
ようになつている。このようなマニプレータの一
例を説明すると、第１図に示す如く、マスタ１側
の腕部２は、直角座標系の３自由度（XM、YM、
ZM方向）を、手首部３は、極座標系の３自由度
（αM、βM、γM方向）を有しており、スレイブ４の
腕部５は、直角座標系の３自由度（Xs、Ys、Zs
方向）を、手首部６は３自由（αs、βs、γs方向）
を有していて、作業者が、マスタ１を直接操作す
れば、マスタに追従してマスタの動きと同じ自由
度の方向ヘスレイブが移動する。
等の悪環境下、非居住域での諸作業は作業者の保
護等のために安全な場所からの遠隔操縦で行われ
る必要がある。この目的のために用いられるマス
タスレイブ型マニプレータは、主動側のマニプレ
ータの動きと、従動側のスレイブの動きとが相似
的に連動し、マスタ側で作業者の手によつて与え
られる運動が、そのままスレイブ側で模写される
ようになつている。このようなマニプレータの一
例を説明すると、第１図に示す如く、マスタ１側
の腕部２は、直角座標系の３自由度（XM、YM、
ZM方向）を、手首部３は、極座標系の３自由度
（αM、βM、γM方向）を有しており、スレイブ４の
腕部５は、直角座標系の３自由度（Xs、Ys、Zs
方向）を、手首部６は３自由（αs、βs、γs方向）
を有していて、作業者が、マスタ１を直接操作す
れば、マスタに追従してマスタの動きと同じ自由
度の方向ヘスレイブが移動する。
第２図に示したマニプレータは、鋳物のバリ取
り作業用で、スレイブ７側の手首８にグラインダ
９を装着し、マニプレータで鋳仕上げ作業を行な
う様子を示したもので、鋳物１０の表面１１に発
生した鋳バリＡをグラインダで除去し、表面１１
を仕上げるところである。作業者はスレイブ７が
Ｙ方向へ向かつて進行するようにマスタ１２を操
作すると共に、グラインダ９が鋳肌に喰い込みす
ぎないようにＺ方向の動きにも注意して作業を進
める。このような鋳バリ取り作業の場合、グライ
ンダを定速で送つてやれば工具の消耗も少なく、
鋳物の仕上がりもよくなるが、従来のマスタスレ
イブ型マニプレータでは、スレイブの動きはマス
タの動きに追従するように制御されているので、
スレイブを定速送りするためには、マスタを定速
で移動させねばならない。しかし、かかる定速作
業は作業者にとつて容易でなく、且つ疲労を伴う
作業である。また多自由度系マニプレータの場
合、絶えず例えば６軸全部を操作するのは、作業
者にとつて疲労の原因となつている。
り作業用で、スレイブ７側の手首８にグラインダ
９を装着し、マニプレータで鋳仕上げ作業を行な
う様子を示したもので、鋳物１０の表面１１に発
生した鋳バリＡをグラインダで除去し、表面１１
を仕上げるところである。作業者はスレイブ７が
Ｙ方向へ向かつて進行するようにマスタ１２を操
作すると共に、グラインダ９が鋳肌に喰い込みす
ぎないようにＺ方向の動きにも注意して作業を進
める。このような鋳バリ取り作業の場合、グライ
ンダを定速で送つてやれば工具の消耗も少なく、
鋳物の仕上がりもよくなるが、従来のマスタスレ
イブ型マニプレータでは、スレイブの動きはマス
タの動きに追従するように制御されているので、
スレイブを定速送りするためには、マスタを定速
で移動させねばならない。しかし、かかる定速作
業は作業者にとつて容易でなく、且つ疲労を伴う
作業である。また多自由度系マニプレータの場
合、絶えず例えば６軸全部を操作するのは、作業
者にとつて疲労の原因となつている。
本発明は、上記の如き従来のマスタスレイブ型
マニプレータの欠点の解消を目的とするもので、
主動側のマスタ機構の動きに対応して従動側のス
レイブ機構が作動する多自由度系マスタスレイブ
型マニプレータにおいて、一部のスレイブ機構
を、マスタ機構に対して無関係に所定の速度並び
に方向でもつて駆動するようにしたマスタスレイ
ブ型マニプレータの制御方法を提供するものであ
る。
マニプレータの欠点の解消を目的とするもので、
主動側のマスタ機構の動きに対応して従動側のス
レイブ機構が作動する多自由度系マスタスレイブ
型マニプレータにおいて、一部のスレイブ機構
を、マスタ機構に対して無関係に所定の速度並び
に方向でもつて駆動するようにしたマスタスレイ
ブ型マニプレータの制御方法を提供するものであ
る。
続いて第３図以下の添附図面を参照して、本発
明を具体化した実施例について詳しく説明する。
ここに第３図は、本発明の一実施例である制御方
法に用いる制御系のブロツク図、第４図は、同制
御方法の制御手順を示すフローチヤートである。
明を具体化した実施例について詳しく説明する。
ここに第３図は、本発明の一実施例である制御方
法に用いる制御系のブロツク図、第４図は、同制
御方法の制御手順を示すフローチヤートである。
第３図において、マスタ側の各自由度に対応す
るＸ軸からγ軸までの位置検出器Hx，Hy，…
Hγは、それぞれインターフエイス回路１３を介
してマイクロコンピユータ１４の入力側に接続さ
れていると共に、スレイブ側のＸ軸、Ｙ軸…、γ
軸方向の位置を検出する位置検出器Kx，Ky，
…，Kγは、インターフエイス回路１５を介して
それぞれマイクロコンピユータ１４に接続されて
いる。マイクロコンピユータ１４からの出力信号
を受けるサーボアンプSx，Sy，…，Sγは、それ
ぞれスレイブ側の、各自由度をもつ負荷機構
Wx，Wy，…，Wγを駆動するサーボモータMx，
My，…，Mγに接続されている。TGは、各サー
ボモータの回転数を測るタコジエネレータで、計
測値を各サーボアンプSx，Sy，…，Sγに出力
し、ダンピング作用によつて各サーボモータの安
定性を図る。マイクロコンピユータ１４に接続さ
れた操作パネル１６には、Ｘ軸からＺ軸に対応す
る定速送り制御ボツクスBX，BY，BZが接続され
ており、各制御ボツクスは、定速送りを行うか否
かをコンピユータ１４に報知する定速送りスイツ
チSVx，SVy，SVzと、定速送りの場合の送り速
度を入力するためのデイジタルスイツチDSx，
DSy，DSz及び、定速送りの方向（前進又は後
退）を指示するための方向指示スイツチHSx，
HSy，HSzが設けられている。
るＸ軸からγ軸までの位置検出器Hx，Hy，…
Hγは、それぞれインターフエイス回路１３を介
してマイクロコンピユータ１４の入力側に接続さ
れていると共に、スレイブ側のＸ軸、Ｙ軸…、γ
軸方向の位置を検出する位置検出器Kx，Ky，
…，Kγは、インターフエイス回路１５を介して
それぞれマイクロコンピユータ１４に接続されて
いる。マイクロコンピユータ１４からの出力信号
を受けるサーボアンプSx，Sy，…，Sγは、それ
ぞれスレイブ側の、各自由度をもつ負荷機構
Wx，Wy，…，Wγを駆動するサーボモータMx，
My，…，Mγに接続されている。TGは、各サー
ボモータの回転数を測るタコジエネレータで、計
測値を各サーボアンプSx，Sy，…，Sγに出力
し、ダンピング作用によつて各サーボモータの安
定性を図る。マイクロコンピユータ１４に接続さ
れた操作パネル１６には、Ｘ軸からＺ軸に対応す
る定速送り制御ボツクスBX，BY，BZが接続され
ており、各制御ボツクスは、定速送りを行うか否
かをコンピユータ１４に報知する定速送りスイツ
チSVx，SVy，SVzと、定速送りの場合の送り速
度を入力するためのデイジタルスイツチDSx，
DSy，DSz及び、定速送りの方向（前進又は後
退）を指示するための方向指示スイツチHSx，
HSy，HSzが設けられている。
次いで本発明方法の作動手順について、第３図
及び第４図を参照して説明する。今、Ｘ軸方向に
ついて自動定速送りを行う場合について説明す
る。この場合作業者は、制御ボツクスBxのデイ
ジタルスイツチDSx及び方向指示スイツチHSx
を操作して送り速度νp及び送り方向を決定した
後、定速送りスイツチSVxを「入」の位置に置
く。すると、第４図に示すように、ステツプ(a)に
おいて、マスタのＸ軸上の現在位置が、位置検出
器Hxの出力値を参照してコンピユータのメモリ
に読込まれ、またスレイブのＸ軸上の現在位置も
ステツプ(b)において、位置検出器Kxの出力値を
参照してメモリに読込まれる。
及び第４図を参照して説明する。今、Ｘ軸方向に
ついて自動定速送りを行う場合について説明す
る。この場合作業者は、制御ボツクスBxのデイ
ジタルスイツチDSx及び方向指示スイツチHSx
を操作して送り速度νp及び送り方向を決定した
後、定速送りスイツチSVxを「入」の位置に置
く。すると、第４図に示すように、ステツプ(a)に
おいて、マスタのＸ軸上の現在位置が、位置検出
器Hxの出力値を参照してコンピユータのメモリ
に読込まれ、またスレイブのＸ軸上の現在位置も
ステツプ(b)において、位置検出器Kxの出力値を
参照してメモリに読込まれる。
次いで、ステツプ(c)で定速送りスイツチSVx
からの出力を参照して定速送りの指令が出ている
か否かの判定を行う。YESの場合には、デイジ
タルスイツチDSxの設定値を参照してνpをメモリ
に入力する（ステツプ(d)）。続いてステツプ(e)で
送り方向の判定を方向指示スイツチHSxを参照
して行い、前進であればステツプ(f)に進み、後退
信号が出ていれば、ステツプ(g)において前に記憶
された設定速度νpの符号をマイナスに逆転した後
再度記憶してステツプ(f)に進む。ステツプ(f)では νo＝νo-1＋（νp−lo−lo-1／△ｔ） の演算を行い、目標速度νoを算出する。ここに νo：目標速度 νo-1：前段階の目標速度 lo：スレイブの現在位置（Ｘ軸方向） lo-1：スレイブの前段階の位置（Ｘ軸方向） △ｔ：サンプリング時間間隔 この演算ではνoは、ある過渡的状態を経て、
徐々にνpに近づく。次いでνo×△ｔ＝偏差の計算
を行い（ステツプ(h)）、こうして算出された偏差
はサーボアンプSxに出力され（ステツプ(i)）、サ
ーボモータMxが前進方向又は後退方向に定速で
回転するようになり、スレイブ機構がＸ軸方向へ
速度νpで定速移動する。
からの出力を参照して定速送りの指令が出ている
か否かの判定を行う。YESの場合には、デイジ
タルスイツチDSxの設定値を参照してνpをメモリ
に入力する（ステツプ(d)）。続いてステツプ(e)で
送り方向の判定を方向指示スイツチHSxを参照
して行い、前進であればステツプ(f)に進み、後退
信号が出ていれば、ステツプ(g)において前に記憶
された設定速度νpの符号をマイナスに逆転した後
再度記憶してステツプ(f)に進む。ステツプ(f)では νo＝νo-1＋（νp−lo−lo-1／△ｔ） の演算を行い、目標速度νoを算出する。ここに νo：目標速度 νo-1：前段階の目標速度 lo：スレイブの現在位置（Ｘ軸方向） lo-1：スレイブの前段階の位置（Ｘ軸方向） △ｔ：サンプリング時間間隔 この演算ではνoは、ある過渡的状態を経て、
徐々にνpに近づく。次いでνo×△ｔ＝偏差の計算
を行い（ステツプ(h)）、こうして算出された偏差
はサーボアンプSxに出力され（ステツプ(i)）、サ
ーボモータMxが前進方向又は後退方向に定速で
回転するようになり、スレイブ機構がＸ軸方向へ
速度νpで定速移動する。
また定速送りスイツチSVxが「切」になつて
いる場合には、ステツプ(c)においてNOの方向へ
処理が進み、前に入力したマスタ現在位置からス
レイブ目標位置を演算し（ステツプ(j)）、次いで
ステツプ(k)において、スレイブ目標位置とスレイ
ブ現在位置との偏差を計算し、ステツプ(l)におい
てこの偏差をサーボアンプSxに出力する。従つ
てこの場合には、スレイブの作動は、マスタに追
従することになる。
いる場合には、ステツプ(c)においてNOの方向へ
処理が進み、前に入力したマスタ現在位置からス
レイブ目標位置を演算し（ステツプ(j)）、次いで
ステツプ(k)において、スレイブ目標位置とスレイ
ブ現在位置との偏差を計算し、ステツプ(l)におい
てこの偏差をサーボアンプSxに出力する。従つ
てこの場合には、スレイブの作動は、マスタに追
従することになる。
以上述べた操作は、Ｘ軸のみについて説明した
が、Ｙ軸、Ｚ軸についても同様に行われる。但し
全自由度について定速制御を行うことは必要でな
く、例えば鋳バリ取り用のマニプレータ等の場合
は、首部の作動を決定するα軸、β軸、γ軸につ
いては、マスタに追従させる。
が、Ｙ軸、Ｚ軸についても同様に行われる。但し
全自由度について定速制御を行うことは必要でな
く、例えば鋳バリ取り用のマニプレータ等の場合
は、首部の作動を決定するα軸、β軸、γ軸につ
いては、マスタに追従させる。
上記ステツプ(j)における演算は、マスタとスレ
イブの寸法比が１：１でない場合に、マスタの位
置からスレイブの目標位置を割り出すためのもの
で、寸法比が１：１の場合は不要である。またス
テツプ(f)における演算は、単に設定値νpをサーボ
アンプへ出力しただけでは、負荷が変動した時、
それに応じてスレイブの速度も変動する場合があ
り、それを防ぐために行つている。即ち定速送り
開始時点ではνo-1＝０、lo＝lo-1としているので、
最初の目標速度νoはνpに等しい。以後△ｔ時間毎
に速さのチエツクを行ない、現在の速度がνpより
大きければ前回より小さくなるように、逆の場合
は大きくなるようにνoを演算し、送り速度が設定
値νpになるように制御を行つている。
イブの寸法比が１：１でない場合に、マスタの位
置からスレイブの目標位置を割り出すためのもの
で、寸法比が１：１の場合は不要である。またス
テツプ(f)における演算は、単に設定値νpをサーボ
アンプへ出力しただけでは、負荷が変動した時、
それに応じてスレイブの速度も変動する場合があ
り、それを防ぐために行つている。即ち定速送り
開始時点ではνo-1＝０、lo＝lo-1としているので、
最初の目標速度νoはνpに等しい。以後△ｔ時間毎
に速さのチエツクを行ない、現在の速度がνpより
大きければ前回より小さくなるように、逆の場合
は大きくなるようにνoを演算し、送り速度が設定
値νpになるように制御を行つている。
本発明は、以上述べた如く、主動側のマスタ機
構の動きに対応して従動側のスレイブ機構が作動
する多自由度系マスタスレイブ型マニプレータに
おいて、一部のスレイブ機構を、マスタ機構に対
して無関係に所定の速度並びに方向でもつて駆動
するようにしたものであるから、多自由度系のマ
スタスレイブ型マニプレータにおいては、特定の
スレイブを任意の一定速度で作動させることがで
きるので、作業者が定速制御のために疲労を感じ
ることがなく、定速作業中は、定速制御している
軸以外の軸についてのみ操作すればよいので、作
業が容易となり作業ミスの発生を少なくできる。
このような定速制御は、特に鋳仕上げ作業用マニ
プレータのように、一定方向に、一定速度で工具
を送る必要のある場合に著るしい効果を発揮し、
作業者の疲労がなくなると共に、工具の消耗が少
なく且つ鋳物の仕上がり精度、仕上げ面の平滑さ
も著るしく向上する。
構の動きに対応して従動側のスレイブ機構が作動
する多自由度系マスタスレイブ型マニプレータに
おいて、一部のスレイブ機構を、マスタ機構に対
して無関係に所定の速度並びに方向でもつて駆動
するようにしたものであるから、多自由度系のマ
スタスレイブ型マニプレータにおいては、特定の
スレイブを任意の一定速度で作動させることがで
きるので、作業者が定速制御のために疲労を感じ
ることがなく、定速作業中は、定速制御している
軸以外の軸についてのみ操作すればよいので、作
業が容易となり作業ミスの発生を少なくできる。
このような定速制御は、特に鋳仕上げ作業用マニ
プレータのように、一定方向に、一定速度で工具
を送る必要のある場合に著るしい効果を発揮し、
作業者の疲労がなくなると共に、工具の消耗が少
なく且つ鋳物の仕上がり精度、仕上げ面の平滑さ
も著るしく向上する。
第１図は、一般のマスタスレイブ型マニプレー
タの斜視図、第２図は、鋳バリ取り用のマスタス
レイブ型マニプレータの斜視図、第３図は、本発
明方法の制御装置のブロツク図、第４図は、同方
法の手順を示すフローチヤートである。 （符号の説明）、１……マスタ機構、４……ス
レイブ機構、１４……マイクロコンピユータ、１
３，１５……インターフエイス回路、Bx，By，
Bz……制御ボツクス、SVx…SVz……定速送り
スイツチ、DSx…DSz……デイジタルスイツチ、
HSx…HSz……方向指示スイツチ、Hx…Hγ…
…マスタ側位置検出器、Kx…Kγ……スレイブ側
位置検出器、Sx…Sγ……サーボアンプ、Mx…
Mγ……サーボモータ、Wx…Wγ……負荷機構、
TG……タコジエネレータ。
タの斜視図、第２図は、鋳バリ取り用のマスタス
レイブ型マニプレータの斜視図、第３図は、本発
明方法の制御装置のブロツク図、第４図は、同方
法の手順を示すフローチヤートである。 （符号の説明）、１……マスタ機構、４……ス
レイブ機構、１４……マイクロコンピユータ、１
３，１５……インターフエイス回路、Bx，By，
Bz……制御ボツクス、SVx…SVz……定速送り
スイツチ、DSx…DSz……デイジタルスイツチ、
HSx…HSz……方向指示スイツチ、Hx…Hγ…
…マスタ側位置検出器、Kx…Kγ……スレイブ側
位置検出器、Sx…Sγ……サーボアンプ、Mx…
Mγ……サーボモータ、Wx…Wγ……負荷機構、
TG……タコジエネレータ。
Claims (1)
- １ 主動側のマスタ機構の動きに対応して従動側
のスレイブ機構が作動する多自由度系マスタスレ
イブ型マニプレータにおいて、一つの自由度に対
応して、スレイブ機構の作動速度並びに作動方向
を決定する定速送り制御ボツクスを設け、スレイ
ブ機構をマスタ機構に対して無関係に所定の速度
並びに方向でもつて駆動するようにしたことを特
徴とするマスタスレイブ型マニプレータの制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107282A JPS58132471A (ja) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | マスタスレイブ型マニプレ−タの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107282A JPS58132471A (ja) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | マスタスレイブ型マニプレ−タの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58132471A JPS58132471A (ja) | 1983-08-06 |
| JPS6315111B2 true JPS6315111B2 (ja) | 1988-04-02 |
Family
ID=11767770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107282A Granted JPS58132471A (ja) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | マスタスレイブ型マニプレ−タの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58132471A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60171510A (ja) * | 1984-02-16 | 1985-09-05 | Toshiba Corp | サ−ボ装置 |
| JPH0440307U (ja) * | 1990-08-03 | 1992-04-06 |
-
1982
- 1982-01-26 JP JP1107282A patent/JPS58132471A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58132471A (ja) | 1983-08-06 |
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