JPH0741556B2 - Bilateral master-slave manipulator reaction force detection method - Google Patents
Bilateral master-slave manipulator reaction force detection methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本発明は、スレーブアームが受けた外力をマスタアーム
に反力として帰還することにより、スレーブアームに作
用する力やトルクをオペレータが力感覚として感じつつ
マスタアームを操作できるバイラテラルマスタスレーブ
マニピュレータに用いて有用である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention returns the external force received by the slave arm to the master arm as a reaction force, so that the operator can sense the force or torque acting on the slave arm. It is useful for a bilateral master-slave manipulator that can operate the master arm while feeling.
B. 発明の概要 本発明は、スレーブアームを動かしたときに発生するモ
ータトルクを反力としてマスタアームに帰還することの
ないように、制御系でモータトルクを消去するようにし
た反力検出方法である。B. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a reaction force detecting method in which a motor torque is erased by a control system so that a motor torque generated when a slave arm is moved is not returned to a master arm as a reaction force. Is.
C. 従来の技術 本出願人はすでに、マニピュレータの作動力を検出する
作動力検出装置(特公昭58−2800号)を提案した。これ
について以下に説明する。C. Conventional Technology The present applicant has already proposed an operating force detection device (Japanese Patent Publication No. 58-2800) for detecting the operating force of a manipulator. This will be described below.
第2図において1で示すのはマニピュレータで、遠隔操
作により作動制御されるものである。2で示すのは、上
腕部3および下腕部4等を支承するための肩部で、通常
走行台車(図示省略)等に装備されている。上腕部3、
下腕部4は、それぞれの連結部(関節部)5,6により折
曲げ自在に構成して設けてあるとともに、そのそれぞれ
の腕部3,4の適宜位置に設けた関節部7,8により、回転自
在に構成してある。下腕部4の先端部には、その先端に
指先部9を備えた手首部10が装着して設けてある。In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a manipulator, which is operated and controlled by remote operation. Reference numeral 2 denotes a shoulder portion for supporting the upper arm portion 3, the lower arm portion 4 and the like, which is normally equipped on a traveling carriage (not shown) and the like. Upper arm 3,
The lower arm portion 4 is configured to be bendable by the respective connecting portions (joint portions) 5 and 6, and is provided by the joint portions 7 and 8 provided at appropriate positions of the respective arm portions 3 and 4. , Is configured to be rotatable. A wrist portion 10 having a fingertip portion 9 is attached to the tip of the lower arm portion 4 at the tip thereof.
前記関節部5,6,7,8のそれぞれには、第3図において示
すごとき作動装置11が内装して設けてあり、この例にお
いては、回転作用を行なう関節部7,8について例示して
いる。図において12で示すのは、電気モータあるいは油
圧、空圧モータ等の駆動装置で、関節部7,8における駆
動側の管状本体13内に内装して設けてある。14で示すの
は、駆動装置12と一体的に、あるいは連動連結して設け
た減速装置で、その出力軸15には被駆動側の作動部材
(被駆動体)16がキー17を介して固装して設けてある。
出力軸15は、減速装置14に固装して設けた略環状のブラ
ケット18に、軸受19、20を介して支承されている。駆動
装置12および減速装置14は、駆動側本体13の内周面に設
けたボス部21,22に、軸受23,24を介して回転自在に支承
されている。減速装置14側を支承する軸受24は、ブラケ
ット18とボス部22との間に介装して設けてある。ブラケ
ット18の外周面部の一部には、駆動側本体13の内周面方
向に突出させた突出部(作動検出部材)25が設けてあ
り、この突出部25は、駆動側本体13内においてブラケッ
ト18と同心にして配設したC形状の支持部材26の空間部
27内に挿入して設けてある。C形状に形成した支持部材
26は、その一端部28側を、皿ネジのごとき締結具29,29
を介して駆動側本体13の内周面30に固定して設けてある
とともに、その他端部31側は自由端に構成して設けてあ
る。また、支持部材26は、例えば鋼板のごとき弾性部材
にて構成して設けてあり、その両面側(内、外周面側)
において、駆動側本体13の内周面30およびブラケット18
の外周面32との間に設けた空隙部33,34により、前記空
間部27を自在に広狭操作することができるようになって
いる。An actuator 11 as shown in FIG. 3 is internally provided in each of the joints 5, 6, 7, and 8. In this example, the joints 7 and 8 that perform a rotating action are exemplified. There is. In the figure, reference numeral 12 is a drive device such as an electric motor or a hydraulic or pneumatic motor, which is provided internally in the tubular main body 13 on the drive side of the joints 7 and 8. Reference numeral 14 denotes a speed reducer provided integrally with or linked to the drive unit 12, and an output shaft 15 thereof has an actuating member (driven body) 16 on the driven side fixed via a key 17. It is provided as a costume.
The output shaft 15 is supported by a substantially annular bracket 18 fixedly mounted on the speed reducer 14 via bearings 19 and 20. The drive device 12 and the reduction gear device 14 are rotatably supported by boss portions 21 and 22 provided on the inner peripheral surface of the drive side main body 13 via bearings 23 and 24. The bearing 24 supporting the speed reducer 14 side is provided between the bracket 18 and the boss portion 22. A part of the outer peripheral surface of the bracket 18 is provided with a protruding portion (operation detecting member) 25 that protrudes in the inner peripheral surface direction of the drive side main body 13, and the protruding portion 25 is a bracket in the drive side main body 13. Space of C-shaped support member 26 arranged concentrically with 18
It is provided by inserting it inside 27. Support member formed in C shape
26 is a fastener 29,29 such as a countersunk screw on one end 28 side.
While being fixedly provided to the inner peripheral surface 30 of the drive side main body 13 via the, the other end 31 side is provided as a free end. Further, the supporting member 26 is provided by being constituted by an elastic member such as a steel plate, and both side surfaces (inner and outer peripheral surface sides) thereof.
At the inner peripheral surface 30 of the drive-side main body 13 and the bracket 18
The space portion 27 can be freely widened and narrowed by the gap portions 33 and 34 provided between the space portion 27 and the outer peripheral surface 32.
前記支持部材26における固定端部28および自由端部31に
は、突出部25と協働してマニピュレータによる操作時に
おける作動力を検出するための作動力検出装置35が装着
して設けてある。作動力検出装置35は、例えば第4図に
おいて示すごとく、作動力を検知するための検知部材
(センサー)36および鋼球37を介して突出部25を押圧す
るための押圧力調節部材38等より構成して設けてある。
検知部材36は、例えば荷重計にて構成してあり、支持部
材26の固定端部において、突出部25と対応する面部に設
けた凹部39内に装着してある。検知部材36の検知部40
は、突出部25の一側面と当接自在に構成して設けてある
とともに、この検知部40を押圧することにより、荷重が
検知されるようになっている。検知部40は、出力軸15の
軸心から一定の距離Rを隔てた位置に配設して設けてあ
る。したがって、検知部40を介して検出される荷重を作
動力(作動トルク)として検出することができるように
なっている。前記鋼球37および押圧調節部材38は、前記
凹部39の軸心と同一直線上において自由端部31に設けた
孔(螺子孔)41内に装着して設けてあり、押圧力調節部
材38は、孔41内に螺着してある。鋼球37は、押圧力調節
部材38を介して常時突出部25に当接せしめられていると
ともに、突出部25を介して検知部40を押圧することがで
きるように構成してある。そして、この検知部40を押圧
する押圧力は、押圧力調節部材38を操作することにより
自在に行なえるようになっている。検知部材36は、例え
ば、拡散形半導体式圧力交換器等により構成されてい
る。なお、前記ブラケット18は、減速装置14側に装着さ
れる場合に限定されず、空間的に余裕のある場所、例え
ば駆動装置12側の適宜位置に装着して設けてもよいこと
は勿論である。At the fixed end 28 and the free end 31 of the support member 26, an operating force detection device 35 for detecting an operating force at the time of operation by the manipulator in cooperation with the projecting portion 25 is mounted and provided. As shown in FIG. 4, for example, the operating force detecting device 35 includes a detecting member (sensor) 36 for detecting the operating force and a pressing force adjusting member 38 for pressing the projecting portion 25 via the steel ball 37. It is configured and provided.
The detection member 36 is composed of, for example, a load meter, and is mounted in the recess 39 provided in the surface portion corresponding to the protrusion 25 at the fixed end portion of the support member 26. Detection unit 40 of the detection member 36
Is provided so as to be able to come into contact with one side surface of the projecting portion 25, and the load is detected by pressing the detecting portion 40. The detection unit 40 is provided at a position separated from the axis of the output shaft 15 by a constant distance R. Therefore, the load detected via the detection unit 40 can be detected as the operating force (operating torque). The steel ball 37 and the pressure adjusting member 38 are mounted and provided in a hole (screw hole) 41 provided in the free end 31 on the same straight line as the axis of the recess 39, and the pressing force adjusting member 38 is , Is screwed into the hole 41. The steel ball 37 is always brought into contact with the projecting portion 25 via the pressing force adjusting member 38, and is configured to be able to press the detecting portion 40 via the projecting portion 25. The pressing force for pressing the detection unit 40 can be freely performed by operating the pressing force adjusting member 38. The detection member 36 is composed of, for example, a diffusion type semiconductor pressure exchanger. The bracket 18 is not limited to being mounted on the speed reducer 14 side, and it goes without saying that the bracket 18 may be mounted and provided at a spatially vacant place, for example, at an appropriate position on the drive device 12 side. .
以上の構成において、この装置の作用について説明す
る。手首部10における指先部9により保守作業や交換作
業等の作業を遠隔操作するのであるが、作業をする前
に、作動力検出装置35をセットしておく。すなわち、押
圧力調節部材38、鋼球37を介して検知部材36に一定の予
圧を加えておくのである。例えば、正、逆回転のいづれ
の方向の場合にも同程度の作動トルクを検出したい場合
には、検知部材36の定格荷重の1/2までの予圧(荷重)
を加えておけばよい。予圧を加える際には、押圧力調節
部材38を徐々にねじ込んで行けばよい。押圧力調節部材
38をねじ込んで行けば、空間部27の間隔が広がり、それ
に伴い支持部材26に弾性力(復元力)が蓄勢されて、こ
の弾性力により突出部25を介して検知部40が予圧される
からである。したがって、検知部材36の定格荷重が例え
ばPkgであるとすれば、±1/2P・Rのトルクを検出する
とができる。この予圧は、必ずしも定格荷重1/2に設定
する必要はなく、検知部材36の例えば10%〜90%程度の
範囲内として、その中の設定点を増幅器(図示省略)で
の基準点(出力=0)として正・逆方向の作動トルクを
検出することも可能である。予圧を検知部材36の定格の
10%以上とするのは、検知部材36や鋼球37が振動するこ
とによって検出精度が低下するのを防止するとともに、
検知部材36や鋼球37の接触部が振動により損耗するのを
防止するためである。The operation of this device having the above configuration will be described. Operations such as maintenance work and replacement work are remotely operated by the fingertip portion 9 of the wrist portion 10. Before the work, the operating force detection device 35 is set. That is, a constant preload is applied to the detection member 36 via the pressing force adjusting member 38 and the steel ball 37. For example, if you want to detect a similar operating torque in either forward or reverse rotation direction, preload (load) up to 1/2 of the rated load of the detection member 36.
Just add. When applying the preload, the pressing force adjusting member 38 may be gradually screwed in. Pressing force adjusting member
When 38 is screwed in, the space of the space 27 is widened, and elastic force (restoring force) is stored in the support member 26 accordingly, and this elastic force preloads the detection unit 40 via the protrusion 25. Because. Therefore, if the rated load of the detection member 36 is Pkg, for example, a torque of ± 1 / 2P · R can be detected. This preload does not necessarily need to be set to the rated load 1/2, and is set within the range of, for example, about 10% to 90% of the detection member 36, and the set point therein is the reference point (output of the amplifier) (not shown). = 0), it is also possible to detect the operating torque in the forward and reverse directions. Preload detection of member 36 rating
A value of 10% or more prevents the detection accuracy from decreasing due to the vibration of the detection member 36 and the steel ball 37, and
This is for preventing the contact portion of the detection member 36 and the steel ball 37 from being worn due to vibration.
以上のごとくセットされた作動力検出装置35を用いて作
業を行なえば、作業時における負荷抵抗が負荷トルクと
して検出でき、正・逆回転方向のいずれの方向の作業力
(作動トルク)も正確に検出することができる。しか
も、この構成の場合には、作動力の検出は減速装置14の
減速過程における機械効率の低下によっては一切影響を
受けないので、きわめて精密な作動力の検出が行なえる
ものである。また、作動力検出装置35は、管状の駆動側
本体13内の適宜な空間部材に内装することができ、検知
部材36も単純な荷重計にて構成してあるので、アニピュ
レータ1における腕部3,4等をきわめて細腕にてコンパ
クトにて構成できる。また、逆転時においても、作動力
検出装置35においてガタあるいはバックラッシュがない
ので、正確性が保障される。しかも、長期間使用に対す
る安定性もきわめて良好であり、歪ゲージのごとき長期
間使用による不安定要素がない。また、小型、軽量の高
速モーター等の駆動装置12を大きく減速して使用して
も、作動トルクの検出、調整には不都合が生ぜず、した
がって、装置の小型化かつ強力化が図れる。If work is performed using the operating force detection device 35 set as described above, the load resistance during the work can be detected as the load torque, and the work force (operating torque) in both the forward and reverse rotation directions can be accurately measured. Can be detected. Moreover, in the case of this configuration, since the detection of the operating force is not affected by the reduction of the mechanical efficiency in the deceleration process of the reduction gear transmission 14, the operating force can be detected extremely accurately. Further, the actuating force detection device 35 can be installed in an appropriate space member inside the tubular drive side main body 13, and the detection member 36 is also constituted by a simple load meter. 3 and 4 etc. can be compactly configured with extremely thin arms. In addition, since there is no rattling or backlash in the operating force detection device 35 even during reverse rotation, accuracy is guaranteed. Moreover, the stability against long-term use is extremely good, and there are no instability factors such as strain gauges due to long-term use. In addition, even if the driving device 12 such as a small and lightweight high speed motor is greatly decelerated and used, no inconvenience occurs in the detection and adjustment of the operating torque, so that the device can be made smaller and more powerful.
特に、この装置においては、C型状の支持部材26には変
位の少ない一端部28のみにて固定されているとともに、
撓みの発生する部分が空隙部33,34を介して他の部分と
の接触を防止されているので、撓み等の変動に対しても
ヒステリシスが小さく、安定した検出精度を得ることが
できる。しかも、支持部材26は、駆動側本体13内の適宜
な空間部を利用できるので、コンパクト化を図りながら
組込むことができる等の著効を奏するものである。In particular, in this device, the C-shaped support member 26 is fixed only at one end portion 28, which has a small displacement, and
Since the portion in which the bending occurs is prevented from contacting with other portions through the gaps 33 and 34, hysteresis is small even with variations in bending and the like, and stable detection accuracy can be obtained. Moreover, since the support member 26 can utilize an appropriate space in the drive-side main body 13, it is possible to achieve a remarkable effect such that the support member 26 can be assembled while being made compact.
本出願人の製造しているバイラテラルマスタスレーブマ
ニピュレータにおいては、作動力を検出するため上述し
た作動力検出装置と同様な検出構造を採用している。第
5図はその概略構成である。第5図において直流モータ
100(第3図及び第4図において駆動装置12に対応す
る:以下同様に対応部材をカッコ内に示す)は駆動アー
ム101(管状本体12に対応)内に備えられており、直流
モータ100のステータ100aはベアリングB1を介して駆動
アーム101に回転自在に支持されている。直流モータ100
には減速装置102(減速装置14に対応)が連結されてお
り、ステータ100aと減速装置102のケーシング102aとが
固定されるとともに、モータの出力軸100bがカップリン
グCを介して一方の減速軸102bに連結され、他方の減速
軸102cが被駆動アーム103(作動部材16に対応)に連結
されている。減速装置102には更にベアリングB2,B3及び
減速ギア機構Gが備えられている。そして直流モータ10
0と減速装置102とによりギア付サーボモータが構成され
ている。The bilateral master-slave manipulator manufactured by the applicant of the present invention employs a detection structure similar to that of the above-described operating force detection device for detecting the operating force. FIG. 5 shows its schematic configuration. DC motor in FIG.
100 (corresponding to the drive device 12 in FIGS. 3 and 4; corresponding members are also shown in parentheses below) is provided in the drive arm 101 (corresponding to the tubular body 12), and The stator 100a is rotatably supported by the drive arm 101 via a bearing B 1 . DC motor 100
A speed reducer 102 (corresponding to the speed reducer 14) is connected to the stator 100a and the casing 102a of the speed reducer 102 are fixed, and the output shaft 100b of the motor is coupled via the coupling C to one speed reducer shaft. The reduction gear shaft 102c is connected to the driven arm 103 (corresponding to the operating member 16). The reduction gear 102 is further provided with bearings B 2 and B 3 and a reduction gear mechanism G. And DC motor 10
The 0 and the speed reducer 102 form a geared servomotor.
駆動アーム101には弾性材104(支持部材26に対応)が備
えられており、この弾性材104の弾力によりステータ100
aの回転が規制される。このためステータ100aの回転角
は一定位置を中心して正負方向にわたり所定範囲内に納
まる。そして、弾性材104とステータ100aとの間にロー
ドセルやトルクセンサなどの検出センサ105aが設置され
ており、その設置位置12出力軸100bの軸芯から径方向に
距離Rへだてた位置にある。The drive arm 101 is provided with an elastic material 104 (corresponding to the support member 26), and the elastic force of the elastic material 104 causes the stator 100 to move.
The rotation of a is restricted. Therefore, the rotation angle of the stator 100a falls within a predetermined range in the positive and negative directions centering on a fixed position. A detection sensor 105a such as a load cell or a torque sensor is installed between the elastic member 104 and the stator 100a, and the installation position 12 is located at a position radially extended from the axis of the output shaft 100b to a distance R.
上述した第5図の構成により力検出をする原理を、次に
簡単に説明する。The principle of force detection by the configuration of FIG. 5 described above will be briefly described below.
(i) スレーブアームの先端に外力を与えたときに減
速軸102cが受けるトルクをTlとすると、その力がケーシ
ング102a→ステータ100a→検出センサ105へと、伝わ
り、検出センサ105は を受けそれに相当する電圧を出力する。(I) When the torque received by the reduction shaft 102c when an external force is applied to the tip of the slave arm is Tl, the force is transmitted to the casing 102a → stator 100a → detection sensor 105, and the detection sensor 105 And outputs a voltage corresponding to it.
(ii) 一方、直流モータ100に電流を流し出力軸100b
によりTmのトルクを発生すると、ステータ100aはその反
力を受けそれが検出センサ105に作用するため、検出セ
ンサ105は を受けそれに相当する電圧を出力する。(Ii) On the other hand, a current is passed through the DC motor 100 and the output shaft 100b
When a torque of T m is generated by, the stator 100a receives the reaction force and acts on the detection sensor 105. And outputs a voltage corresponding to it.
上記のように、第5図の機構の場合、検出センサ105か
ら出力される力の信号は、外力の他にモータトルクの影
響も情報として含むことになる。As described above, in the case of the mechanism shown in FIG. 5, the force signal output from the detection sensor 105 includes the influence of the motor torque in addition to the external force as information.
現状のマスタスレーブマニピュレータのバイラテラル制
御のアルゴリズムは、第6図に示すように、マスタアー
ムからの位置指令に基づいて、スレーブ位置信号 を入力して出力角θlを得てスレーブアームを位置制御
するものであり、位置制御ループがメジャーループとな
っている。一方、検出センサ105の信号値は、外力を受
けて発生するトルクTlによる信号と、スレーブアームを
位置制御するときにモータトルクの反力を受けて発生す
るトルクTmによる信号との差に対応している。この検出
センサ105の検出信号をマスタ側に帰還して、スレーブ
からマスタへの反力としている。The bilateral control algorithm of the current master-slave manipulator is based on the position command from the master arm, as shown in FIG. Is input to obtain the output angle θ l and position control of the slave arm is performed, and the position control loop is a major loop. On the other hand, the signal value of the detection sensor 105 is the difference between the signal generated by the torque T l generated by receiving the external force and the signal generated by the torque T m generated by the reaction force of the motor torque when the slave arm is position-controlled. It corresponds. The detection signal of the detection sensor 105 is fed back to the master side and used as a reaction force from the slave to the master.
D. 発明が解決しようとする問題点 ところで第6図に示す従来のバイラテラル制御の反力検
出方法では、外力が無いときでも、スレーブを動かす
と、モータトルクを発生するので、スレーブから反力信
号をマスタへ送ることになり、マスタ側操作者は反力を
感じてしまい操作性を悪くする。この現象は、スレーブ
に加速度を持った動作をさせた時に著しくなる。D. Problems to be Solved by the Invention In the conventional bilateral control reaction force detection method shown in FIG. 6, when the slave is moved, motor torque is generated even when there is no external force. As a signal is sent to the master, the master side operator feels a reaction force and deteriorates operability. This phenomenon becomes remarkable when the slave is operated with acceleration.
本発明は、上記従来技術に鑑み、モータトルクによる反
力がマスタへ帰還することのない、バイラテラルマスタ
スレーブマニピュレータの反力検出方法を提供するもの
である。In view of the above-mentioned conventional technique, the present invention provides a reaction force detection method for a bilateral master-slave manipulator in which a reaction force due to a motor torque does not return to the master.
E. 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明は、スレーブアームの駆動
アーム内に駆動モータを備え、この駆動モータのステー
タを駆動アームにより回転自在に支持するとともに駆動
モータの出力軸を被駆動アームに連結し、更に前記ステ
ータの回転角を一定位置を中心にして所定範囲内に納め
るようにステータの回転を弾性材により規制し、弾性材
とステータの間に配置されてステータの回動圧力を検出
する検出センサを備えているバイラテラルマスタスレー
ブマニピュレータにおいて、 前記駆動モータの電機子電流Iaに、モータトルク定数KT
と前記出力軸の軸芯から検出センサまでの距離Rの を、前記検出センサの出力信号に加え合せた値を、スレ
ーブが外部から受けた外力とみなしてこれをマスタアー
ムへの反力として帰還することを特徴とする。E. Means for Solving the Problems In the present invention for solving the above problems, a drive motor is provided in the drive arm of the slave arm, and the stator of the drive motor is rotatably supported by the drive arm and the drive motor The output shaft is connected to the driven arm, and rotation of the stator is regulated by an elastic material so that the rotation angle of the stator is within a predetermined range around a certain position. In a bilateral master-slave manipulator equipped with a detection sensor for detecting the rotating pressure of the stator, the armature current I a of the drive motor is added to the motor torque constant K T.
And the distance R from the axis of the output shaft to the detection sensor Is added to the output signal of the detection sensor as an external force received from the outside by the slave, and this is returned as a reaction force to the master arm.
F. 実 施 例 以下に本発明方法を説明する。第1図は第5図に示す構
成を有するバイラテラルマスタスレーブマニピュレータ
を制御する本発明方法を示すブロック図である。同図に
示すように本方法では電機子電流Iaに、モータトルク定
数KTと、出力軸100b(第5図参照)の軸芯と検出センサ
までの距離Rの とを乗算して、乗算値 を求める。そしてこの乗算値 を、検出センサ105の検出値FSに加え、この加算値 をマスタアーム例に帰還させる。このとき検出値 であるので加算値 となる。つまり加算値Fにはモータトルクによる影響は
まったく含まれず、真の外力(=反力)のみを示すこと
となる。つまり、乗算値 を検出センサの検出値FSに加えることにより、モータト
ルク干渉分 を消去でき、これにより真の外力 が得られ、反力Fとしてマスタ側へ帰還し、これにより
マスタ側の操作者は真の反力のみを感ずるようになる。F. Example The method of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing a method of the present invention for controlling a bilateral master slave manipulator having the configuration shown in FIG. As shown in the figure, in this method, the armature current I a , the motor torque constant K T, and the distance R between the shaft core of the output shaft 100b (see FIG. 5) and the detection sensor are calculated. Multiply with and multiply Ask for. And this multiplication value To the detection value F S of the detection sensor 105, Is returned to the master arm example. Detection value at this time So the added value Becomes That is, the added value F does not include the influence of the motor torque at all, and indicates only the true external force (= reaction force). That is, the multiplication value Is added to the detection value F S of the detection sensor, Can be erased, which allows the true external force Is obtained, and the reaction force F is returned to the master side, whereby the operator on the master side feels only the true reaction force.
なお位置制御ループは、第6図に示す従来方法と同じで
ある。The position control loop is the same as the conventional method shown in FIG.
G.発明の効果 以上説明したように本発明によれば次のような効果を得
る。G. Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the following effects are obtained.
(1) バイラテラルマスタスレーブマニピュレータの
スレーブアームが外部から受ける外力を正確に検出でき
る。(1) The external force that the slave arm of the bilateral master-slave manipulator receives from the outside can be accurately detected.
(2) 上記スレーブアームが受ける外力を正確にマス
タへ反力として帰還できる。(2) The external force received by the slave arm can be accurately returned to the master as a reaction force.
(3) 上記マニピュレータのバイラテラル感度を向上
できる。(3) The bilateral sensitivity of the manipulator can be improved.
(4) 無負荷時にスレーブを急激に動作させても、操
作者に与える反力がなくなり、操作性を向上できる。(4) Even if the slave is suddenly operated when there is no load, the reaction force applied to the operator disappears and the operability can be improved.
第1図は本発明方法を示す制御ブロック図、第2図はマ
ニピュレータを示す構成図、第3図はマニピュレータの
作動力検出装置を示す構成図、第4図は第3図のIV−IV
線断面図、第5図はバイラテラルマスタスレーブマニピ
ュレータに用いている作動力検出装置を示す概略構成
図、第6図は従来のバイラテラル制御を示す制御ブロッ
ク図である。 図面中、 100は直流モータ、 100aはステータ、 100bは出力軸、 101は駆動アーム、 102は減速装置、 102aはケーシング、 102b,102cは減速軸、 103は被駆動アーム、 104は弾性材、 105は検出センサ、 Iaは電機子電流、 KTはモータトルク定数、 Rは距離、 FSは検出センサ出力信号である。FIG. 1 is a control block diagram showing the method of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a manipulator, FIG. 3 is a block diagram showing an operating force detection device of the manipulator, and FIG. 4 is IV-IV of FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an operating force detection device used in a bilateral master-slave manipulator, and FIG. 6 is a control block diagram showing conventional bilateral control. In the drawing, 100 is a DC motor, 100a is a stator, 100b is an output shaft, 101 is a drive arm, 102 is a reduction gear, 102a is a casing, 102b and 102c are reduction shafts, 103 is a driven arm, 104 is an elastic material, 105 Is a detection sensor, Ia is an armature current, K T is a motor torque constant, R is a distance, and F S is a detection sensor output signal.
Claims (1)
タを備え、この駆動モータのステータを駆動アームによ
り回転自在に支持するとともに駆動モータの出力軸を被
駆動アームに連結し、更に前記ステータの回転角を一定
位置を中心にして所定範囲内に納めるようにステータの
回転を弾性材により規制し、弾性材とステータの間に配
置されてステータの回動圧力を検出する検出センサを備
えているバイラテラルマスタスレーブマニピュレータに
おいて、 前記駆動モータの電機子電流Iaに、モータトルク定数KT
と前記出力軸の軸芯から検出センサまでの距離Rの を、前記検出センサの出力信号に加え合せた値を、スレ
ーブが外部から受けた外力とみなしてこれをマスタアー
ムへ反力として帰還することを特徴とするバイラテラル
マスタスレーブマニピュレータの反力検出方法。1. A drive motor is provided in a drive arm of a slave arm, a stator of the drive motor is rotatably supported by the drive arm, an output shaft of the drive motor is connected to a driven arm, and the stator is further rotated. An elastic member regulates the rotation of the stator so that the corners fall within a predetermined range around a fixed position, and is provided between the elastic member and the stator and includes a detection sensor that detects the rotational pressure of the stator. In the lateral master-slave manipulator, the motor torque constant K T is added to the armature current I a of the drive motor.
And the distance R from the axis of the output shaft to the detection sensor , A value obtained by adding the output signal of the detection sensor to the slave as an external force received from the outside and returning this as a reaction force to the master arm. A reaction force detection method for a bilateral master-slave manipulator. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22847087A JPH0741556B2 (en) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | Bilateral master-slave manipulator reaction force detection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22847087A JPH0741556B2 (en) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | Bilateral master-slave manipulator reaction force detection method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6471676A JPS6471676A (en) | 1989-03-16 |
| JPH0741556B2 true JPH0741556B2 (en) | 1995-05-10 |
Family
ID=16876982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22847087A Expired - Lifetime JPH0741556B2 (en) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | Bilateral master-slave manipulator reaction force detection method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0741556B2 (en) |
-
1987
- 1987-09-14 JP JP22847087A patent/JPH0741556B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6471676A (en) | 1989-03-16 |
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