JPH0155486B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0155486B2 JPH0155486B2 JP57187408A JP18740882A JPH0155486B2 JP H0155486 B2 JPH0155486 B2 JP H0155486B2 JP 57187408 A JP57187408 A JP 57187408A JP 18740882 A JP18740882 A JP 18740882A JP H0155486 B2 JPH0155486 B2 JP H0155486B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- force
- external force
- proportional
- acceleration
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は回転動もしくは直線動する物体を、小
さな操作力で作動させることができる装置に関
し、さらに詳しくは人間が手を添える程度で重量
物等の物体を操作することができる物体操作装置
に関する。
さな操作力で作動させることができる装置に関
し、さらに詳しくは人間が手を添える程度で重量
物等の物体を操作することができる物体操作装置
に関する。
人間の力では操作できない重量物の移動は、通
常、クレーン等による運搬または機械力によつて
行われている。一方、工作機械、医療機械等には
人力で操作しなければならない回転物体および直
線動物体が組込まれている。これらの物体の操作
には多大な人力を必要とするものがある。この操
作に大きな人力を使うことは、この機械を取扱う
操作者にとつては、非常に大きな労力消費となつ
ていると共に、精神的な疲労を伴なうものであ
る。
常、クレーン等による運搬または機械力によつて
行われている。一方、工作機械、医療機械等には
人力で操作しなければならない回転物体および直
線動物体が組込まれている。これらの物体の操作
には多大な人力を必要とするものがある。この操
作に大きな人力を使うことは、この機械を取扱う
操作者にとつては、非常に大きな労力消費となつ
ていると共に、精神的な疲労を伴なうものであ
る。
ところで、従来、物体を移動する際にその物体
に加えられる負荷を検出器により検出し、この検
出出力に見合つた力をアクチユエータによつてそ
の物体に加え、その物体の移動を小さな力で行な
わせる技術が知られている。このような技術は、
例えば特開昭52−61881号公報に開示されている。
このような技術を利用すれば、小さな力で物体を
移動させることができるので、上述した如き問題
はなくなる。
に加えられる負荷を検出器により検出し、この検
出出力に見合つた力をアクチユエータによつてそ
の物体に加え、その物体の移動を小さな力で行な
わせる技術が知られている。このような技術は、
例えば特開昭52−61881号公報に開示されている。
このような技術を利用すれば、小さな力で物体を
移動させることができるので、上述した如き問題
はなくなる。
さて、実際に物体を移動する場合を考えると、
ゆつくりと移動させたり、ほぼ一定の速度で移動
させるばかりでなく、急激に移動させたり、速度
を大きく可変として移動させることも必要となつ
てくる。このような場合、従来の技術では、十分
な追従が難しく、急激に動かす際にあるいは速度
を大きく可変しようとする際に大きな力を必要と
する。
ゆつくりと移動させたり、ほぼ一定の速度で移動
させるばかりでなく、急激に移動させたり、速度
を大きく可変として移動させることも必要となつ
てくる。このような場合、従来の技術では、十分
な追従が難しく、急激に動かす際にあるいは速度
を大きく可変しようとする際に大きな力を必要と
する。
本発明は、このような課題を解決するためにな
されたもので、物体をどのように動かそうとして
もその動きの際に大きな力を不要とすることので
きる物体操作装置を提供することである。
されたもので、物体をどのように動かそうとして
もその動きの際に大きな力を不要とすることので
きる物体操作装置を提供することである。
本発明は、物体に加えられる外力と該物体に加
えられるアクチユエータの発生する駆動力を利用
して、該物体を移動させる物体操作装置におい
て、前記物体の操作部に取付けられ前記外力を検
出する外力検出手段と、前記物体の移動速度また
は加速度を検出する移動状態検出手段と、該外力
検出手段の検出信号を入力し、該外力に比例した
信号を発生する第１の信号発生手段と、該移動状
態検出手段の検出信号を入力し、前記物体の加速
度に比例した信号を発生する第２の信号発生手段
と、該第１および第２の信号発生手段からの信号
を正帰還して加算し、該加算値を増幅して、前記
物体に作用する抵抗および慣性力に見合う駆動力
を発生させるための制御信号を前記アクチユエー
タに供給するサーボアンプとを備えている。
えられるアクチユエータの発生する駆動力を利用
して、該物体を移動させる物体操作装置におい
て、前記物体の操作部に取付けられ前記外力を検
出する外力検出手段と、前記物体の移動速度また
は加速度を検出する移動状態検出手段と、該外力
検出手段の検出信号を入力し、該外力に比例した
信号を発生する第１の信号発生手段と、該移動状
態検出手段の検出信号を入力し、前記物体の加速
度に比例した信号を発生する第２の信号発生手段
と、該第１および第２の信号発生手段からの信号
を正帰還して加算し、該加算値を増幅して、前記
物体に作用する抵抗および慣性力に見合う駆動力
を発生させるための制御信号を前記アクチユエー
タに供給するサーボアンプとを備えている。
外力検出手段は、物体の操作部に取付けられて
おり、これによつて物体に加えられている外力が
検出される。この検出信号は、第１の信号発生手
段に入力され、外力に比例した信号を得る。一
方、物体の移動速度あるいは加速度が移動状態検
出手段により検出され、この検出信号は第２の信
号発生手段に入力され、物体の加速度に比例した
信号を得る。この２つの信号である物体の外力に
比例した信号および物体の加速度に比例した信号
は、サーボアンプに正帰還して加算される。サー
ボアンプは、この加算値を増幅して、制御信号を
アクチユエータに供給する。これによつて、アク
チユエータは、物体の移動にともなつて該物体に
作用する抵抗および慣性力に見合つて駆動力を発
生する。この場合、物体に作用する力の正帰還に
加えて、物体の移動加速度をも正帰還しており、
急激な移動を小さな力で可能としている。すなわ
ち、加速度の正帰還信号を増幅してアクチユエー
タを駆動させるため、急激に物体を移動する際の
大きな加速度に見合つて、アクチユエータの駆動
力が増強され、これによつて急激な物体の移動を
小さな力で実現できる。
おり、これによつて物体に加えられている外力が
検出される。この検出信号は、第１の信号発生手
段に入力され、外力に比例した信号を得る。一
方、物体の移動速度あるいは加速度が移動状態検
出手段により検出され、この検出信号は第２の信
号発生手段に入力され、物体の加速度に比例した
信号を得る。この２つの信号である物体の外力に
比例した信号および物体の加速度に比例した信号
は、サーボアンプに正帰還して加算される。サー
ボアンプは、この加算値を増幅して、制御信号を
アクチユエータに供給する。これによつて、アク
チユエータは、物体の移動にともなつて該物体に
作用する抵抗および慣性力に見合つて駆動力を発
生する。この場合、物体に作用する力の正帰還に
加えて、物体の移動加速度をも正帰還しており、
急激な移動を小さな力で可能としている。すなわ
ち、加速度の正帰還信号を増幅してアクチユエー
タを駆動させるため、急激に物体を移動する際の
大きな加速度に見合つて、アクチユエータの駆動
力が増強され、これによつて急激な物体の移動を
小さな力で実現できる。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の装置の一例を回転物体に適用
した例を示すもので、この図において、１は操作
すべき円板状の物体である。この物体１は軸２を
備えている。この軸２はベース３上の軸受４に支
持されている。これによつて、物体１は回転可能
に保持されている。物体１にはこれを人間が操作
するための把手５が設けられている。物体１の軸
２には接手６によつて減速機７の軸７Ａを連結し
ている。この減速機７はベース３上のブラケツト
８によつて支持されている。減速機７はモータ９
に連結している。このモータ９にはタコジエネレ
ータ１０が連結している。前述した物体１の把手
５にはストレンゲージ式の力センサ１１が取付ら
れている。この力センサ１１によつて検出された
信号は比例回路１２を通してサーボアンプ１３に
正帰還される。タコジエネレータ１０によつて検
出された速度信号は比例回路１４を通してサーボ
アンプ１３に正帰還される。またタコジエネレー
タ１０の検出信号は微分器１５によつて加速度信
号に変換されてサーボアンプ１３に正帰還され
る。サーボアンプ１３は力センサ１１から外力、
タコジエネレータ１０からの速度信号および微分
器１５からの加速度信号にもとづいて、物体１に
作用する抵抗を打消し得る値に比例する制御信号
をモータ９に与え、このモータ９の出力を制御す
る。
した例を示すもので、この図において、１は操作
すべき円板状の物体である。この物体１は軸２を
備えている。この軸２はベース３上の軸受４に支
持されている。これによつて、物体１は回転可能
に保持されている。物体１にはこれを人間が操作
するための把手５が設けられている。物体１の軸
２には接手６によつて減速機７の軸７Ａを連結し
ている。この減速機７はベース３上のブラケツト
８によつて支持されている。減速機７はモータ９
に連結している。このモータ９にはタコジエネレ
ータ１０が連結している。前述した物体１の把手
５にはストレンゲージ式の力センサ１１が取付ら
れている。この力センサ１１によつて検出された
信号は比例回路１２を通してサーボアンプ１３に
正帰還される。タコジエネレータ１０によつて検
出された速度信号は比例回路１４を通してサーボ
アンプ１３に正帰還される。またタコジエネレー
タ１０の検出信号は微分器１５によつて加速度信
号に変換されてサーボアンプ１３に正帰還され
る。サーボアンプ１３は力センサ１１から外力、
タコジエネレータ１０からの速度信号および微分
器１５からの加速度信号にもとづいて、物体１に
作用する抵抗を打消し得る値に比例する制御信号
をモータ９に与え、このモータ９の出力を制御す
る。
上述した本発明の装置の一例の制御ブロツクは
第２図に示すように構成される。この第２図にお
いて第１図と同符号のものは同一部分である。こ
の第２図において、 Ｂ：物体１の粘性抵抗 Ｊ：物体１の慣性モーメント Ｌ：モータ９のインダクタンス Ｒ：モータの抵抗 Ａ：サーボアンプ１３の増幅度 KT：モー９のトルク常数 KB：モータの誘起電圧常数 KW：タコジエネレータ１０の発生電圧係数 KO：比例回路１４の速度帰還比例常数 Kl：微分器１５の加速度帰還比例常数 Kf：比例回路１２の力帰還比例常数 を示すものである。いま、モータ９によつて物体
１に加えられる回転角速度Ω（ｓ）と把手５を介
して人間の手によつて物体１に加えられる操作力
Ｆ（ｓ）との比は次のように表わされる。
第２図に示すように構成される。この第２図にお
いて第１図と同符号のものは同一部分である。こ
の第２図において、 Ｂ：物体１の粘性抵抗 Ｊ：物体１の慣性モーメント Ｌ：モータ９のインダクタンス Ｒ：モータの抵抗 Ａ：サーボアンプ１３の増幅度 KT：モー９のトルク常数 KB：モータの誘起電圧常数 KW：タコジエネレータ１０の発生電圧係数 KO：比例回路１４の速度帰還比例常数 Kl：微分器１５の加速度帰還比例常数 Kf：比例回路１２の力帰還比例常数 を示すものである。いま、モータ９によつて物体
１に加えられる回転角速度Ω（ｓ）と把手５を介
して人間の手によつて物体１に加えられる操作力
Ｆ（ｓ）との比は次のように表わされる。
Ω（ｓ）／Ｆ（ｓ）＝
Ｌ・Ｓ＋Ｒ＋Ａ・KT・Kt／Ｊ・Ｌ・S2＋（Ｊ・Ｒ＋Ｂ・
Ｌ−Ａ・KT・Kl・KW）Ｓ＋Ｂ・Ｒ＋KT・KB−Ａ・KT・KO
・KW…(1) そして上記(1)式におけるK0，K1は、小さな操
作力で物体１に大きな回転角速度を与えるため
に、次のように選定されている。
Ｌ−Ａ・KT・Kl・KW）Ｓ＋Ｂ・Ｒ＋KT・KB−Ａ・KT・KO
・KW…(1) そして上記(1)式におけるK0，K1は、小さな操
作力で物体１に大きな回転角速度を与えるため
に、次のように選定されている。
K1Ｊ・Ｒ＋Ｂ・Ｌ／Ａ・KT・KW …(2)
K0Ｂ・Ｒ＋KT・KB／Ａ・KT・KW …(3)
上述した(2)，(3)式により、前述した(1)式は次の
ようになる。ただし、Ｌ０とする。すなわち、 Ω（ｓ）／Ｆ（ｓ）≫１ …(4) この(4)式から明らかなるように、把手５に極めて
小さな操作力を加えることにより、物体１に大き
な回転角速度を与えることができる。このこと
は、それぞれ見掛上、物体１の慣性モーメントお
よび物体１に作用する粘性抵抗を零にしたことに
相等するものである。
ようになる。ただし、Ｌ０とする。すなわち、 Ω（ｓ）／Ｆ（ｓ）≫１ …(4) この(4)式から明らかなるように、把手５に極めて
小さな操作力を加えることにより、物体１に大き
な回転角速度を与えることができる。このこと
は、それぞれ見掛上、物体１の慣性モーメントお
よび物体１に作用する粘性抵抗を零にしたことに
相等するものである。
なお、上述の例では比例常数K1，K0を(2)，(3)
式に示すように選定したが、比例常数KfをKf≫
１としても、(4)式に示す関係式を得ることができ
る。このいずれによつても、本発明の目的を達成
することができるが、実際上、比例回路１２を除
き比例常数K1，K0を目標値に近づけすぎると、
発振する恐れがある。この発振を防ぐためには、
第２図に示すように比例回路１２，１４および微
分器１５を並列に設けることがよい。
式に示すように選定したが、比例常数KfをKf≫
１としても、(4)式に示す関係式を得ることができ
る。このいずれによつても、本発明の目的を達成
することができるが、実際上、比例回路１２を除
き比例常数K1，K0を目標値に近づけすぎると、
発振する恐れがある。この発振を防ぐためには、
第２図に示すように比例回路１２，１４および微
分器１５を並列に設けることがよい。
なお、物体１は回転動するものに限られず、例
えば直線動する物体にも適用することが可能であ
る。この場合のアクチユエータとしては直動形リ
ニアモータ、液圧シリンダ等を使用することにな
る。
えば直線動する物体にも適用することが可能であ
る。この場合のアクチユエータとしては直動形リ
ニアモータ、液圧シリンダ等を使用することにな
る。
さらに本発明の装置は回転する物体に適用した
が、直線動する物体等にも適用できることは勿論
である。
が、直線動する物体等にも適用できることは勿論
である。
本発明によれば、物体を急激に移動させたり、
移動速度を変えながら移動させる場合であつて
も、物体を小さな操作力で作動させることができ
るので、その物体を操作する者の労力は著しく軽
減し、作業環境を改善し得るものである。
移動速度を変えながら移動させる場合であつて
も、物体を小さな操作力で作動させることができ
るので、その物体を操作する者の労力は著しく軽
減し、作業環境を改善し得るものである。
第１図は本発明の物体操作装置の一実施例の構
成を示す図、第２図は第１図に示される本発明の
装置の一実施例の制御ブロツク図。 １…物体、３…ベース、４…軸受、５…把手、
６…接手、７…減速機、９…モータ、１０…タコ
ジエネレータ、１１…力センサ、１２…比例回
路、１３…サーボアンプ、１４…比例回路、１５
…微分器。
成を示す図、第２図は第１図に示される本発明の
装置の一実施例の制御ブロツク図。 １…物体、３…ベース、４…軸受、５…把手、
６…接手、７…減速機、９…モータ、１０…タコ
ジエネレータ、１１…力センサ、１２…比例回
路、１３…サーボアンプ、１４…比例回路、１５
…微分器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物体に加えられる外力と該物体に加えられる
アクチユエータの発生する駆動力を利用して、該
物体を移動させる物体操作装置において、 前記物体の操作部に取付けられ前記外力を検出
する外力検出手段と、 前記物体の移動速度または加速度を検出する移
動状態検出手段と、 該外力検出手段の検出信号を入力し、該外力に
比例した信号を発生する第１の信号発生手段と、 該移動状態検出手段の検出信号を入力し、前記
物体の加速度に比例した信号を出力する第２の信
号発生手段と、 該第１および第２の信号発生手段からの信号を
正帰還して加算し、該加算値を増幅して、前記物
体に作用する抵抗および慣性力に見合う駆動力を
発生させるための制御信号を前記アクチユエータ
に供給するサーボアンプと を備えていることを特徴とする物体操作装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18740882A JPS5977521A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 物体操作装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18740882A JPS5977521A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 物体操作装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5977521A JPS5977521A (ja) | 1984-05-04 |
| JPH0155486B2 true JPH0155486B2 (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=16205506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18740882A Granted JPS5977521A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 物体操作装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5977521A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8352076B2 (en) * | 2009-06-03 | 2013-01-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Robot with camera |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1434022A (en) * | 1972-06-22 | 1976-04-28 | Evershed Poweroptics Ltd | Controlling the movement of loads |
| DE2513309A1 (de) * | 1975-03-26 | 1976-10-07 | Ver Flugtechnische Werke | Stellanordnung fuer ein handhabungsgeraet |
| JPS5261881A (en) * | 1975-11-17 | 1977-05-21 | Masakazu Miyashita | Load compensating system device supplying sliding body feeding power |
| JPS559264A (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Control system for positioning |
-
1982
- 1982-10-27 JP JP18740882A patent/JPS5977521A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5977521A (ja) | 1984-05-04 |
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