JP2004009188A - Master device and master slave device - Google Patents
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Abstract
【課題】安定性の悪化や物理的な干渉等による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置、及び、マスタスレーブ装置を実現することにある。
【解決手段】第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置において、前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図1An object of the present invention is to realize a master device and a master-slave device having an angle control member at an ideal position for avoiding problems due to deterioration of stability, physical interference, and the like.
A first arm, a second arm, a third arm, a fourth arm, a first joint, a second joint, a third joint, a fourth joint, and a base member are provided. The first joint is located closest to the base member among the four joints, the first arm is connected to the first joint and the second joint, and the second arm is The third joint is connected to the first joint and the third joint, the third arm is connected to the third joint and the fourth joint, and the fourth arm is connected to the second joint and the fourth joint. And a master device having a free end on a side opposite to the fourth joint when viewed from the second joint, wherein an angle for controlling an angle formed by the second arm and the third arm is provided. A control member is provided on the third joint.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスタ装置、及び、マスタスレーブ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
マスタスレーブ装置は、2体の類似構造を持つ装置を用意し、一つ、すなわちマスタ装置を操作端として用い、他の一つ、すなわちスレーブ装置を作業用装置として用いることにより、操作者の位置が作業現場と離れていても必要な作業を行うことができるようにしたものである。操作者がマスタ装置を操作することにより、この操作に応じて動作するスレーブ装置を介して、望みの作業が行われる。特に、作業現場が悪環境である場合の遠隔操作や患者が遠隔地に居る場合の遠隔医療に大きな威力を発揮することから、近年、急速に研究が進められている。
【0003】
また、マスタスレーブ装置は、スレーブ装置と対象物との接触等による触覚情報や力覚情報をマスタ装置の操作者に提示する機能を有する場合がある。かかる機能により、作業反力等の作業情報をマスタの操作者にフィードバックすることができるようになる。そして、当該機能を実現するために、マスタ装置には、当該マスタ装置の位置や動きを制御するための制御部材が設けられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記制御部材を設ける位置には特に注意を払う必要がある。例えば、当該制御部材を、マスタ装置のベース部材より離れた場所に設けると、制御部材の自重により安定性が悪くなるし、また、当該制御部材が複数個設けられるような場合に、これらの制御部材を近接した位置におくと、物理的な干渉が生ずる。本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、前記観点に基づき理想的な位置に前記制御部材を備えたマスタ装置、及び、マスタスレーブ装置を実現することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
主たる本発明は、第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置において、前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタ装置である。
【0006】
また、主たる本発明は、操作者により操作され、第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置と、前記操作者による前記マスタ装置の操作に応じて動作するスレーブ装置とを有し、前記スレーブ装置が物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタ装置に加えられるトルクt1を求め、前記スレーブ装置にかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブ装置が制御されるマスタスレーブ装置において、前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタスレーブ装置である。
【0007】
本発明の上記以外の目的、及び、その特徴とするところは、本明細書及び添付図面の記載により明らかとなる。
【0008】
【発明の実施の形態】
===マスタ装置の構成例===
先ず、図1を用いて、本実施の形態に係るマスタ装置の構成例について、その概要を説明する。図1は、マスタ装置102の構成の一例を模式的に表した図である。なお、図1には、矢印にて上下方向を示しており、例えば、第三関節118は、マスタ装置102の上部に配置されており、ベース部材122は、マスタ装置102の下部に配置されている。
【0009】
図1において、マスタ装置102は、第一関節114と、第二関節116と、第三関節118と、第四関節120と、ベース部材122と、を備え、さらに、第一関節114と第二関節116とに連結された第一アーム104と、第一関節114と第三関節118とに連結された第二アーム106と、第三関節118と第四関節120とに連結された第三アーム108と、第二関節116と第四関節120とに連結され、第二関節116から見て第四関節120とは反対側に自由端124を備えた第四アーム110と、第一関節114とペース部材122とに連結された第五アーム112と、を有している。
【0010】
ベース部材122は、互いに連結されたアーム群を支持するための部材であり、第五アーム112が当該部材に連結されている。
【0011】
第一アーム104は、その一端部が第一関節114を介して第二アーム106と第五アーム112とに連結する一方で、その他端部が第二関節116を介して第四アーム110に連結して、構成されている。第一アーム104と第五アーム112の成す角は、第一関節114を中心として第一アーム104が回動することにより、変更可能である。
【0012】
第二アーム106は、その一端部が第一関節114を介して第一アーム104と第五アーム112とに連結する一方で、その他端部が第三関節118を介して第三アーム108に連結して、構成されている。第二アーム106と第五アーム112の成す角は、第一関節114を中心として第二アーム106が回動することにより、変更可能である。
【0013】
第三アーム108は、その一端部が第三関節118を介して第二アーム106に連結する一方で、その他端部が第四関節120を介して第四アーム110に連結して、構成されている。第三アーム108と第二アーム106の成す角は、変更可能である。
【0014】
第四アーム110は、その一端部が第四関節120を介して第三アーム108に連結する一方で、その他端部は自由端124となって、構成されている。また、第四アーム110は、第四関節120と自由端124との間に設けられた第二関節116を介して、第一アーム104と連結している。第四アーム110と第一アーム104の成す角は、第二関節116を中心として第四アーム110が回動することにより、変更可能である。また、第四アーム110と第三アーム108の成す角も、変更可能である
第五アーム112は、その一端部がベース部材122に連結する一方で、その他端部が第一関節114を介して第一アーム104と第二アーム106とに連結して、構成されている。なお、第一関節114は、前記四つの関節のうち、最もベース部材122に近い位置にある。
【0015】
また、第一関節114と、第二関節116と、第三関節118と、第四関節120とを結ぶ四角形は、平行四辺形を構成している。すなわち、第一関節114と第二関節116間の距離は、第三関節118と第四関節120間の距離と等しく、また、第一関節114と第三関節118間の距離は、第二関節116と第四関節120間の距離と等しい。また、第一アーム104と第二アーム106の成す角は、第三アーム108と第四アーム110の成す角に等しく、また、第二アーム106と第三アーム108の成す角は、第一アーム104と第四アーム110の成す角に等しい。
【0016】
図1において、マスタ装置102は、さらに、角度検出部材としての第一ポテンショメータ126、第二ポテンショメータ128と、付勢部材としての第一ねじりばね130、第二ねじりばね132と、角度制御部材としての第一クラッチ134,第二クラッチ136と、を有している。
【0017】
第一ポテンショメータ126は、第四関節120に設けられ、第三アーム108と第四アーム110の成す角(以下、角度θa1ともいう)を検出する機能を有している。
第二ポテンショメータ128は、第一関節114に設けられ、第二アーム106と第五アーム112の成す角(以下、角度θb1ともいう)を検出する機能を有している。
第一ねじりばね130は、第三関節118に設けられ、第二アーム106と第三アーム108とを付勢する機能を有している。
第二ねじりばね132は、第一関節114に設けられ、第二アーム106と第五アーム112とを付勢する機能を有している。
第一クラッチ134は、第三関節118に設けられ、第二アーム106と第三アーム108の角度を制御する機能を有している。
第二クラッチ136は、第一関節114に設けられ、第二アーム106と第五アーム112の角度を制御する機能を有している。
【0018】
===マスタスレーブ装置の構成例及びその動作===
<<<マスタスレーブ装置の構成例>>>
次に、前述したマスタ装置102をマスタとして用いたマスタスレーブ装置の構成例とその動作について、例を挙げて説明する。図2は、本実施の形態に係るマスタスレーブ装置の全体図である。先ず、マスタスレーブ装置の構成を説明する。
【0019】
図2において、マスタスレーブ装置は、マスタ32、スレーブ44、及び、制御装置76を有している。マスタ32には、前述したマスタ装置102を用いる。その構成は、既に述べた通りである。スレーブ44には、マスタ装置102と類似した構成をもつスレーブ装置202を用いる。
【0020】
スレーブ装置202は、第一関節214と、第二関節216と、第三関節218と、第四関節220と、ベース部材222と、を備え、さらに、第一関節214と第二関節216とに連結された第一アーム204と、第一関節214と第三関節218とに連結された第二アーム206と、第三関節218と第四関節220とに連結された第三アーム208と、第二関節216と第四関節220とに連結され、第二関節216から見て第四関節220とは反対側に自由端224を備えた第四アーム210と、第一関節214とペース部材222とに連結された第五アーム212と、を有しており、これらの構成は、図2に示すように、マスタ装置102について既に説明したものと同様である。
【0021】
また、スレーブ装置202は、角度検出部材としての第一ポテンショメータ226、第二ポテンショメータ228と、付勢部材としての第一ねじりばね230、第二ねじりばね232と、を有しており、これらの構成は、図2に示すように、マスタ装置102について既に説明したものと同様である。第一ポテンショメータ226は、第四関節220に設けられ、第三アーム208と第四アーム210の成す角(以下、角度θa3ともいう)を検出する機能を有している。第二ポテンショメータ228は、第一関節214に設けられ、第二アーム206と第五アーム212の成す角(以下、角度θb3ともいう)を検出する機能を有している。第一ねじりばね230は、第三関節218に設けられ、第二アーム206と第三アーム208とを付勢する機能を有している。第二ねじりばね232は、第一関節214に設けられ、第二アーム206と第五アーム212とを付勢する機能を有している。
【0022】
また、スレーブ装置202は、角度制御部材として、第一クラッチ134,第二クラッチ136の代わりに、第一モータ234、第二モータ236を有している。第一モータ234は、第三関節218に設けられ、第二アーム206と第三アーム208の角度を制御する機能を有している。また、第一モータ234は、当該モータの角度(以下、角度θa2ともいう)を検出する機構を有している。第二モータ236は、第一関節214に設けられ、第二アーム206と第五アーム212の角度を制御する機能を有している。また、第二モータ236も、当該モータの角度(以下、角度θb2ともいう)を検出する機構を有している。
【0023】
制御装置76は、t1算出部78、t3算出部80、t1/t2変換部38、保持指令部40、切換指令部42、モータ制御部50を備え、モータ制御部5は、角度制御部50aとトルク制御部50bを有する。
【0024】
第一ポテンショメータ126、第二ポテンショメータ128で各々検出された角度θa1、θb1の情報信号は、t1算出部78と角度制御部50aに入力される。また、第一モータ234の角度検出機構、第二モータ236の角度検出機構で各々検出された角度θa2、θb2の情報信号は、t3算出部80に入力される。また、第一ポテンショメータ226、第二ポテンショメータ228で各々検出された角度θa3、角度θb3の情報信号は、t3算出部80と角度制御部50aに入力される。
【0025】
t1算出部78は、第一ポテンショメータ126、第二ポテンショメータ128で各々検出された角度θa1、θb1の情報信号を受け取り、トルクta1、tb1を算出し、算出されたトルクta1、tb1の情報信号をt1/t2変換部38へ送る。トルクta1、tb1の算出方法については、後述する。
【0026】
t3算出部80は、第一モータ234の角度検出機構、第二モータ236の角度検出機構で各々検出された角度θa2、θb2の情報信号と第一ポテンショメータ226、第二ポテンショメータ228で各々検出された角度θa3、角度θb3の情報信号を受け取り、トルクta3、トルクtb3を算出し、算出されたトルクta3、tb3の情報信号を切換指令部42とトルク制御部50bへ送る。トルクta3、tb3の算出方法については、後述する。
【0027】
t1/t2変換部38は、t1算出部78からトルクta1、トルクtb1の情報信号を受け取り、トルクt1に応じたトルクt2を算出し、トルクta2、トルクtb2の情報信号を出力する。トルクt1とトルクt2の関係は、両者が等しい関係になっているものでもよいし、両者がt2=k・t1のように比例関係になっているものでもよいし、t2=F(t1)のようにt2がt1の関数になっているものでもよい。
【0028】
切換指令部42は、t3算出部80からトルクta3、トルクtb3の情報信号を受け取り、この情報信号に基づいて保持指令部40及びモータ制御部50に指令を与える。詳細については後述するが、トルクta3、トルクtb3が所定の値を超えているときにはスレーブ44が物体52と接触している状態と判定され、保持指令部40とトルク制御部50bを作動させる。逆に、トルクta3、トルクtb3が所定の値を超えていないときにはスレーブ44が物体52と接触していない状態と判定され、角度制御部50aを作動させるとともに、保持指令部40を作動させないか、または、スレーブ44が物体と接触している状態から物体と接触していない状態となる場合には、クラッチの保持力によるマスタ32の保持を解除するよう保持指令部40を作動させる。
【0029】
角度制御部50aは、第一ポテンショメータ126、第二ポテンショメータ128で各々検出された角度θa1、角度θb1の情報信号と、第一ポテンショメータ226、第二ポテンショメータ228で各々検出された角度θa3、角度θb3の情報信号を受け取り、角度θa3が角度θa1へ、角度θb3が角度θb1へ、追従するように、第一モータ234、第二モータ236へ制御信号を送る。
【0030】
保持指令部40は、切換指令部42の指令を受けて、マスタ32をクラッチの保持力により保持するように、第一クラッチ134,第二クラッチ136へ制御信号を送る。
【0031】
トルク制御部50bは、t1/t2変換部38から出力されたトルクta2、トルクtb2の情報信号とt3算出部80から出力されたトルクta3、トルクtb3の情報信号を受け取り、トルクta3がトルクta2へ、トルクtb3がトルクtb2へ、追従するように、第一モータ234、第二モータ236へ制御信号を送る。
【0032】
<<<マスタスレーブ装置の動作例>>>
次に、上記構成に基づいて、マスタスレーブ装置の動作例について、図2を参照しつつ、図3を用いて以下に説明する。図3は、マスタスレーブ装置の動作を表すフローチャートである。
【0033】
操作者がマスタ32を操作することからこのフローチャートは始まる(ステップSTART)。例えば、操作者は、自由端124を手で掴み、マスタ32が下方向へ動くように操作する。一方、スレーブ44は、操作者によるマスタ32の操作に応じて下方向へ動作する。これらの動作により、各関節におけるアーム間の角度は変化していく。以下、手順を説明する。
【0034】
先ず、第一ポテンショメータ226により角度θa3を、第一モータ234の角度検出機構により角度θa2を各々検出することにより、すなわち、第一ねじりばね230の伸縮量を検出することにより、トルクta3を算出する。同様に、第二ポテンショメータ228により角度θb3を、第二モータ236の角度検出機構により角度θb2を各々検出することにより、すなわち、第二ねじりばね232の伸縮量を検出することにより、トルクtb3を算出する(ステップS2及びS4)。ta3=kr(θa2−(θa3+180°))、tb3=kr(θb2−θb3)となる(kr:ねじりばね係数)。ta3の算出式が、tb3の算出式に比して180°差があるのは、第一ポテンショメータ226が設けられている関節と、第一モータ234が設けられている関節が異なっているからである。なお、上記算出は、t3算出部80で行われる。
【0035】
検出されたトルクta3、トルクtb3の情報信号は、切換指令部42に入力される。トルクta3、トルクtb3は切換指令部42において、所定の値と比較される、トルクta3、トルクtb3が所定の値を超えているときには「Y」の方向へ、そうでないときには「N」の方向へ進む(ステップS6)。
【0036】
ここで、ステップS6の意味を説明する。スレーブ44が物体52と接触しているときには、スレーブ44は物体52から反力を受ける。したがって、トルクta3、トルクtb3が所定の値を超えているときにスレーブ44が物体52と接触している状態と判定し、トルクta3、トルクtb3が所定の値以下であるときには、物体52と接触していない状態と判定する。所定の値は、トルクta3、トルクtb3のどちらかに対して設定してもよいし、両方に設定してもよい。この選択や設定する数値は、マスタスレーブ装置の系の慣性力や摩擦力等を考慮して決定される。
【0037】
マスタ32を操作し始めて暫くは、マスタの操作に応じて動作するスレーブ44は物体52と接触していない状態を保つ。したがって、ステップS6の判定の結果は「N」ということとなり、保持指令部40を作動させないよう指令を送るとともに、角度制御部50aを作動させ、トルク制御部50bを作動させないようモータ制御部50へ指令を送る。そして、次のステップS8へ進む。
【0038】
ステップS8はマスタの保持を解除する手順であることを意味するが、マスタ32は未だ保持されていないのでこのステップはスキップされることとなる。
【0039】
次に、第一ポテンショメータ126、第二ポテンショメータ128によりマスタ32に係る角度θa1、θb1が、第一ポテンショメータ226、第二ポテンショメータ228によりスレーブ44に係る角度θa3、角度θb3が検出される(ステップS10)。
【0040】
検出された角度θa1、θb1、θa3、θb3の情報信号は角度制御部50aに送られる。角度制御部50aは、θa1−θa3の値に応じて、すなわち、角度θa3が角度θa1に追従するように第一モータ234を制御し、第一モータ234によりスレーブ44の位置制御が行われる。同様に、角度制御部50aは、θb1−θb3の値に応じて、すなわち、角度θb3が角度θb1に追従するように第二モータ236を制御し、第二モータ236によりスレーブ44の位置制御が行われる。(ステップS12)。
次に、手順はステップS2へ戻り、スレーブ44が物体52と接触していない状態においては、S2からS12のステップを繰り返すこととなる。
【0041】
操作者がマスタ32を操作すると、前記ステップS2からS12の繰り返しにより、マスタ32に追従するようにスレーブ44が動くことになる。このように操作者がマスタ32を操作することにより、マスタ32にスレーブ44が追従する形で上記のように動作するが、暫くすると、スレーブ44が物体52と接触する状態が生じる。
【0042】
図3のフローチャートに戻ると、トルクta3、トルクtb3が算出された後(ステップS4)、この情報信号が切換指令部42に入力され、トルクta3、トルクtb3が所定の値と比較される(ステップS6)。ここで、スレーブ44が物体52と接触している状態、すなわち、トルクta3、トルクtb3が所定の値を超えると判定された場合には、ステップS2の判定の結果は「Y」ということとなり、保持指令部40を作動させるよう指令を送るとともに、トルク制御部50bを作動させ、角度制御部50aを作動させないようモータ制御部50へ指令を送る。
【0043】
そして、保持指令部40は、切換指令部42の指令を受けて、マスタ32をクラッチの保持力により保持するように、第一クラッチ134,第二クラッチ136へ制御信号を送る(ステップS14)。これにより、マスタ32はクラッチの保持力により保持される。
【0044】
次に、トルクta1、トルクtb1、トルクta3、トルクtb3を算出するが、当該算出の手法は以下の通りである。
トルクta1、トルクtb1の算出については、マスタ32がクラッチの保持力により保持された直後の角度θa1、θb1をそれぞれ格納領域θa10、θb10にセットしておき、その後検出される角度θa1、θb1との差を算出することによりトルクta1、トルクtb1を検出する。すなわち、ねじりばね128、ねじりばね130の伸縮量を検出することにより、トルクta1、トルクtb1を算出することとなる。トルクta1=kr(θa1−θa10)、トルクtb1=kr(θb1−θb10)となる(kr:ねじりばね係数)。なお、上記算出は、t1算出部78で行われる。
トルクta3、トルクtb3の算出については、前記ステップS2及びS4と同様である。
【0045】
上記のトルクt1及びトルクt3の算出手法につき、その手順を説明すると以下の通りとなる。
先ず、カウンタを用意し、START時にリセット、すなわち、値をゼロにしておく(ステップS1)。ステップS6において、スレーブが物体と接触している状態と判定されたら、カウンタに1を加算する。(ステップS15)。次に、前述した角度θa1、θb1、θa2、θb2、θa3、θb3を各々検出する(ステップS16)。
【0046】
次に、カウンタの値が1であるか否かにより、手順を変更する(ステップS17)。カウンタの値が1である場合には、マスタ32の角度θa1、θb1を角度θa10、θb10の領域に格納し(ステップS18)、トルクta1、tb1に0をセットし、トルクta3、tb3を角度θa2、θb2、θa3、θb3に基づいて算出する(ステップS19)。カウンタの値が2以上である場合には、トルクta1、tb1を角度θa1、θb1、θa10、θb10に基づいて、トルクta3、tb3を角度θa2、θb2、θa3、θb3に基づいて算出する(ステップS20)。また、スレーブが物体と接触している状態から、物体と接触していない状態となり、再度物体と接触している状態となることもあることから、マスタ32の保持解除後には、カウンタをリセットすることとする(ステップS9)。
【0047】
このようにして、算出されたトルクta1、トルクtb1、トルクta3、トルクtb3のうち、トルクta1、トルクtb1の情報信号はt1/t2変換部38に送られ、トルクta1、トルクtb1は、それぞれ、トルクta2、トルクtb2に変換される(ステップS22)。
【0048】
変換されたトルクta2、トルクtb2の情報信号と、算出されたトルクta3、トルクtb3の情報信号は、トルク制御部50bに送られる。トルク制御部50bは、ta2−ta3の値に応じて、すなわち、トルクta3がトルクta2に追従するように第一モータ234を制御し、第一モータ234によりスレーブ44のトルク制御が行われる。同様に、トルク制御部50bは、tb2−tb3の値に応じて、すなわち、トルクtb3がトルクtb2に追従するように第二モータ236を制御し、第二モータ236によりスレーブ44のトルク制御が行われる(ステップS24)。
【0049】
次に、手順はステップS2へ戻り、スレーブ44が物体52と接触している状態においては、S2からS24までのステップを繰り返すこととなる。
【0050】
なお、本ステップの繰り返しにおいて、操作者によるマスタ32の操作により、スレーブ44が物体52と接触していない状態に戻る場合も考えられる。かかる場合には、次のような手順となる。トルクta3、トルクtb3が算出された後(ステップS4)、この情報信号が切換指令部42に入力され、トルクta3、トルクtb3が所定の値と比較され、スレーブ44が物体52と接触していない状態と判定される(ステップS6)。切換指令部42は、クラッチによる保持を解除するため保持指令部40を作動させるよう指令を送るとともに、角度制御部50aを作動させ、トルク制御部50bを作動させないようモータ制御部50へ指令を送る。そして、次のステップS8へ進むが、この場合は、操作者により操作されるマスタ32はクラッチの保持力により保持されている状態なので、保持指令部40はクラッチの保持力による保持を解除するように第一クラッチ134,第二クラッチ136へ指令を送る(ステップS8)。以降の手順は前述したステップS10及びステップS12の手順と同様である。
【0051】
===第一クラッチ、第二クラッチを設ける位置について===
次に、図4を用いて、第一クラッチ、第二クラッチを設けるマスタ装置102上の位置について考察する。図4は、マスタ装置102の構成の一例を模式的に表した図である。
図4において、説明を簡単にするために、第一関節114を点A、第二関節116を点B、第三関節118を点C、第四関節120を点D、第五アーム112とベース部材122との節点を点Oとし、∠OACの大きさをα、∠OABの大きさをβ、∠CABの大きさをγとする。前述したとおり、四角形ACDBは平行四辺形を構成するから、∠ACD、∠CDB、∠ABDの大きさは、それぞれ、180°−γ、γ、180°−γとなる。
【0052】
先ず、図4の点Aに着目すると、αとβとγの和は360°であるから、これらの三つの数値のうち、二つを決定すれば、他の一つの数値は自動的に決められる。また、∠CAB、∠ACD、∠CDB、∠ABDは、上記関係にあるから、これらの角の大きさのうち、一つを決定すれば、他の三つの角の大きさは自動的に決められる。したがって、∠CAB、∠ACD、∠CDB、∠ABDのうちの一つと、∠OACと、∠OABの三つの角のうち、二つを決定すれば、∠CAB、∠ACD、∠CDB、∠ABD、∠OAC、∠OABが、総て決定されることとなる。
【0053】
このことを、別の視点から見ると次のようなことが言える。すなわち、前述したとおりマスタ装置102はクラッチの保持力により保持されるが、∠CAB、∠ACD、∠CDB、∠ABDのうちの一つと、∠OACと、∠OABの三つの角のうち、二つの角を当該クラッチにより保持することとすれば、マスタ装置102が保持されることとなる。
【0054】
ここで、クラッチにより保持される角につき、さらなる検討を加える。先ず、∠OACと、∠OABの二つの角をクラッチにより保持する場合について考察すると、この場合には上述したとおりマスタ装置102の保持を実現することが可能であるが、二つのクラッチが同一の関節に設けられることとなるため、二つのクラッチ間の又は他の部材との物理的な干渉が発生するという問題が生じる可能性がある。∠OACと∠CABの二つの角をクラッチにより保持する場合や∠CABと∠OABの二つの角をクラッチにより保持する場合についても同様の問題が生ずる可能性がある。
【0055】
次に、∠OACと、∠CDBの二つの角をクラッチにより保持する場合について考察すると、この場合にも上述したとおりマスタ装置102の保持を実現することが可能であるが、∠CDBをクラッチにより保持する場合には、第四関節120にクラッチを設ける必要があるため、マスタ装置のベース部材より離れた場所にクラッチが備えられることとなり、クラッチの自重によりマスタ装置102の安定性が悪くなるという問題が生じる可能性がある。∠CDBに代えて∠ABDをクラッチにより保持する場合や∠OACに代えて∠OABをクラッチにより保持する場合についても同様の問題が生ずる可能性がある。一方、∠CDBに代えて∠ACDをクラッチにより保持する場合には、マスタ装置102の保持を実現することが可能であると共に、上述したようなデメリットが存在しない。
【0056】
すなわち、第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置において、前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタ装置は、前述した安定性の悪化や物理的な干渉による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えている点でメリットを有する。
【0057】
なお、上記においては、角度制御部材によるアーム間の成す角の制御としてクラッチによるアーム間の成す角の保持を例に挙げて説明したが、後述するように超音波モータ等のモータによるアーム間の成す角の保持であってもよい。この場合にも、当然のことながら、上記効果は維持される。また、後述するように、超音波モータ等のモータによるアーム間の成す角の変更であってもよい。この場合にも、上記効果は維持される。
【0058】
===その他の実施の形態===
以上、一実施形態に基づき本発明に係るマスタ装置等を説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【0059】
上記実施の形態においては、マスタ装置は、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、対称形、力逆送形、力帰還形等の通常のバイラテラル制御方式により制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしてもよい。
【0060】
ただし、マスタの操作者に力覚、触覚を提示できるというバイラテラル制御方式による長所を維持したまま、バイラテラル制御方式による短所、例えば、制御系の複雑化及びこれによる高コスト化や発振や位相遅れの発生、スレーブ側装置の慣性力や摩擦力の補償の必要性等を考慮した適切な制御系の実現という制御の難しさ、を避けることができるようになる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。
【0061】
すなわち、バイラテラル制御方式の長所として位置づけられるマスタの操作者への力覚、触覚の提示という点については、操作者によりマスタに加えられるトルクt1に応じたトルクt2にスレーブにかかるトルクt3を追従させるというスレーブの制御により、マスタの操作者に力覚、触覚を提示できる、すなわち、スレーブが物体と接触した際にマスタの操作者が物体から受けた反力を力感覚として受け取ることができる。
【0062】
また、バイラテラル制御方式の短所として位置づけられる制御系の複雑さ及びこれに関連するコストという点については、操作者によりマスタに加えられるトルクt1を求め、スレーブにかかるトルクt3がトルクt1に応じたトルクt2へ追従するようスレーブが制御されるという簡易な制御手順により、制御系の簡易化、低コスト化を達成することができ、特に、スレーブが物体と接触している状態でもスレーブの状態をフィードバックしてマスタを制御し続けなければならないことに起因する、発振や位相遅れの発生、スレーブ側装置の慣性力や摩擦力の補償の必要性等を考慮した適切な制御系の実現という制御の難しさも回避することができる。
【0063】
また、上記実施の形態においては、スレーブが物体と接触していない状態における制御方法としてユニラテラル制御方式を例に説明したが、バイラテラル制御方式であってもよい。すなわち、マスタ装置は、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触していない状態にでは、通常のユニラテラル制御方式により制御され、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしてもよいし、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触していない状態では、通常のバイラテラル制御方式により制御され、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしてもよい。
【0064】
また、上記実施の形態においては、マスタ装置は、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御され、前記スレーブにかかるトルクt3が所定の値を超えているときに前記スレーブが物体と接触している状態と判定するマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられることとしたが、これに限定されるものではない。スレーブが物体と接触している状態と判定する方法は、例えば、スレーブと物体の角度に着目したものでもよく、接触状態を感知するセンサによるものでもよい。
【0065】
ただし、トルクt3は、前述したステップS18、S20においても取得されることから、接触の有無をトルクの大きさで判定することにより、当該取得手段を双方で共有化することができるという点で、上記実施の形態の方がより望ましい。また、接触を検知するような特別なセンサを用意する必要が無いという点や、系の慣性力や摩擦力を考慮した設計が可能となるという点からも上記実施の形態の方がより望ましい。
【0066】
また、上記実施の形態においては、マスタ装置は、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者により操作される前記マスタを保持するとともに、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられ、前記マスタの前記保持のために、前記角度制御部材が、前記第二アームと前記第三アームの成す角を保持することとした。すなわち、上記実施の形態に係るマスタスレーブ装置は、スレーブが物体と接触している状態では、操作者により操作されるマスタを角度制御部材の一例としてのクラッチの保持力により、保持することとしたが、これに限定されるものではない。
【0067】
ただし、マスタに設けられたクラッチの保持力によりマスタが保持され、マスタ、スレーブ間で類似の動作状態、すなわち、マスタ及びスレーブの双方がほぼ停止している状態を作り出し、力覚、触覚のマスタ操作者への提示に加えて、視覚による感覚をマスタ操作者へ提示することが可能となる点で上記実施の形態の方が望ましい。
【0068】
また、上記実施の形態においては、角度制御部材はクラッチであることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、モータ等のアクチュエータであってもよい。
ただし、クラッチは保持力が高いためマスタ装置を構成するうえで、本特長を生かすことができ、さらに、低コスト化を実現することができる点で上記実施の形態の方が望ましい。
【0069】
また、前記角度制御部材は、超音波モータであることとしてもよい。
このようにすれば、マスタ装置が、対称形、力逆送形、力帰還形等の通常のバイラテラル制御方式により制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられる場合や、スレーブが物体と接触していない状態では、通常のバイラテラル制御方式により制御され、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして用いられる場合にアーム間の角度を変更させるアクチュエータとして使用することができることに加えて、マスタ装置を構成するうえで超音波モータの保持力の高さを生かすことができるという利点が生ずる。さらに、超音波モータが進行波型である場合には、超音波モータに定在波を発生させると保持トルクが極めて小さくなるという特徴を利用することにより、スレーブが物体と接触していない状態における制御方式を、ハードウエアを変更することなく、バイラテラル制御方式とすることのみならず、ユニラテラル制御方式とすることもできるという利点が生じる。
【0070】
また、上記実施の形態においては、マスタ装置は、第二アームと第三アームとを付勢するための付勢部材を有し、操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者により操作される前記マスタを保持するとともに、前記マスタに加えられるトルクにより伸縮する弾性要素の伸縮量を検出することにより前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、の前記マスタとして使用され、前記付勢部材は、前記弾性要素として用いられることとした。すなわち、上記実施の形態におけるマスタスレーブ装置は、スレーブが物体と接触している状態では、マスタがマスタに接続されているクラッチの保持力により保持され、操作者の操作によりマスタに加えられるトルクにより伸縮する前記付勢部材の一例としてのねじりばねを前記弾性要素として用い、当該ねじりばねの伸縮量を検出することによりトルクを求めることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前記付勢部材の代わりにひずみゲージを設けて、これによりトルクを求めることとしてもよい。
【0071】
ただし、角度だけでなくトルクも角度検出部材を用いてその値を求めることができ、ひずみゲージ等の特別なトルク検出部材は不要となる点で上記実施の形態の方が望ましい。
【0072】
また、上記実施の形態においては、前記付勢部材としてねじりばねを例に挙げて説明したが、弾性要素であれば、例えば、コイルばね、トルクばね、または様々な形状の板ばねや切り欠きを有する金属等でもよい。また、前記付勢部材を備えず、他の部材がそれ自体弾性要素を含んでいる場合であってもよい。
【0073】
また、上記実施の形態においては、所定の基準方向と第二アームの成す角を制御するための角度制御部材が、第一関節に設けられていることとしたが、これに限定されるものではない。
【0074】
前述した通り、図4において∠CAB、∠ACD、∠CDB、∠ABDのうちの一つと、∠OACと、∠OABの三つの角のうち、二つを決定すれば、∠CAB、∠ACD、∠CDB、∠ABD、∠OAC、∠OABが、総て決定されることから、例えば、所定の基準方向と第一アームの成す角を制御するための角度制御部材が、第一関節に設けられていることとしてもよい。
【0075】
また、上記実施の形態においては、前記所定の基準方向を第五アームの方向としたが、これに限定されるものではない。また、マスタ装置は第五アームを有さず、例えば、ベース部材と第一関節が直接連結されているように構成されていてもよい。
【0076】
また、上記実施の形態においては、第一関節、第二関節、第三関節、第四関節を結ぶ四角形は、平行四辺形であることとしたが、これに限定されるものではなく、平行四辺形以外の四角形でもよい。
ただし、マスタ装置を単純な構成にすることができる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。
【0077】
また、上記実施の形態においては、各アームは各々の端部を介して他アームと連結されることとしたが、これに限定されるものではなく、端部以外の部分を介して連結されることとしてもよい。
【0078】
また、上記実施の形態においては、スレーブはマスタと類似した構成をもつこととしたが、これに限定されるものではない。
【0079】
また、上記実施の形態においては、スレーブが有するモータの個数を二個としたが、これに限定されるものではない。
【0080】
また、スレーブは、実際の物ではなく、コンピューター上の、すなわち、ディスプレイを通じて見ることができる仮想的な物であってもよい。操作者がマスタを操作して、これに応じてコンピューター上のスレーブが動作し、操作者がコンピューターと対話する手段として映像(視覚)と音(聴覚)のみならず力覚、触覚をコンピューター上のスレーブから受け取るとき等に本発明が適用され得る。
【0081】
<<<マスタ装置の具体的使用法>>>
次に、前述したマスタ装置102の具体的使用法について、図5を用いて説明する。図5は、マスタ装置102の具体的使用法を説明するための図である。
【0082】
先ず、マスタ装置102が複数用意され、当該複数のマスタ装置102が手に装着される。マスタ装置102は、前述した自由端124に指挿し部125を有しており、当該指挿し部125に指が挿入される。手の各々の指が、複数用意されたマスタ装置102の指挿し部125にそれぞれ挿入されることにより、マスタ装置102が複数並んで手に装着されることとなる。また、各々のマスタ装置102が有する前述したベース部材122は、手袋127に備えられており、当該手袋127を介して、手に固定される。なお、図5においては、二つのマスタ装置102が用意され、それぞれのマスタ装置102の指挿し部125に人差し指と中指が挿入されているが、これに限定されるものではなく、例えば、五つのマスタ装置102が用意され、それぞれのマスタ装置102の指挿し部125に総ての指が挿入されることとしてもよい。
【0083】
操作者は、マスタ装置102の指挿し部125に挿入した指を曲げることにより、マスタ装置102を操作する。かかる操作により、各関節におけるアーム間の角度は変化していく。一方、スレーブ装置202は、操作者によるマスタ装置102の操作に応じて動作する。
【0084】
上記のように、本例においては、マスタ装置が複数並べて使用されることから、前述した物理的な干渉がより起こりやすくなる。したがって、本例においては、前述した効果、すなわち、物理的な干渉による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置等を実現するという効果、がより有効に発揮されることとなる。
【0085】
また、本例においては、複数のマスタ装置が手に装着され、各々のマスタ装置は手の各々の指により操作されることから、マスタ装置のベース部材より離れた場所に角度制御部材が備えられると、より直接的に角度制御部材の自重が指にかかることになる。このような場合には、前述した安定性の悪化に加えて、指を曲げる動作の困難性というデメリットが生ずる。
【0086】
したがって、本例においては、前述した効果、すなわち、安定性の悪化や物理的な干渉による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置等を実現するという効果に加えて、指を曲げる動作の困難性を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置等を実現するというという効果が発揮されることとなる。
【0087】
【発明の効果】
本発明によれば、安定性の悪化や物理的な干渉等による問題を回避する理想的な位置に角度制御部材を備えたマスタ装置、及び、マスタスレーブ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】マスタ装置102の構成の一例を模式的に表した図である。
【図2】本実施の形態に係るマスタスレーブ装置の全体図である。
【図3】マスタスレーブ装置の動作を表すフローチャートである。
【図4】マスタ装置102の構成の一例を模式的に表した図である。
【図5】マスタ装置102の具体的使用法を説明するための図である。
【符号の説明】
32 マスタ
38 t1/t2変換部
40 保持指令部
42 切換指令部
44 スレーブ
50 モータ制御部
50a角度制御部
50bトルク制御部
52 物体
76 制御装置
78 t1算出部
80 t3算出部
102 マスタ装置
104 第一アーム
106 第二アーム
108 第三アーム
110 第四アーム
112 第五アーム
114 第一関節
116 第二関節
118 第三関節
120 第四関節
122 ベース部材
124 自由端
125 指挿し部
127 手袋
126 第一ポテンショメータ
128 第二ポテンショメータ
130 第一ねじりばね
132 第二ねじりばね
134 第一クラッチ
136 第二クラッチ
202 スレーブ装置
204 第一アーム
206 第二アーム
208 第三アーム
210 第四アーム
212 第五アーム
214 第一関節
216 第二関節
218 第三関節
220 第四関節
222 ベース部材
224 自由端
226 第一ポテンショメータ
228 第二ポテンショメータ
230 第一ねじりばね
232 第二ねじりばね
234 第一モータ
236 第二モータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a master device and a master slave device.
[0002]
[Prior art]
The master-slave device prepares two devices having a similar structure, and uses one device, that is, the master device as an operation terminal, and uses the other device, that is, the slave device as a working device, to position the operator. Can perform necessary work even if it is away from the work site. When the operator operates the master device, a desired operation is performed via the slave device that operates according to the operation. In particular, research has been rapidly promoted in recent years, since it exerts great power in remote operation when the work site is in a bad environment and remote medicine when a patient is in a remote place.
[0003]
Further, the master-slave device may have a function of presenting tactile information or force information due to contact between the slave device and an object to an operator of the master device. With this function, work information such as work reaction force can be fed back to the master operator. Then, in order to realize the function, the master device is provided with a control member for controlling the position and movement of the master device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is necessary to pay particular attention to the position where the control member is provided. For example, if the control member is provided at a position distant from the base member of the master device, the stability of the control member deteriorates due to its own weight. Placing the members in close proximity causes physical interference. The present invention has been made in view of such a problem, and has as its object to realize a master device including the control member at an ideal position and a master-slave device based on the above viewpoint.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The main present invention includes a first arm, a second arm, a third arm, a fourth arm, a first joint, a second joint, a third joint, a fourth joint, and a base member. Wherein the first joint is at a position closest to the base member among the four joints, the first arm is connected to the first joint and the second joint, and the second arm Is connected to the first joint and the third joint, the third arm is connected to the third joint and the fourth joint, and the fourth arm is connected to the second joint and the fourth joint. A master device having a free end opposite to the fourth joint when viewed from the second joint, for controlling an angle between the second arm and the third arm. The master device is characterized in that an angle control member is provided at the third joint.
[0006]
Further, the main present invention is operated by an operator, and includes a first arm, a second arm, a third arm, a fourth arm, a first joint, a second joint, a third joint, and a fourth arm. Having a joint and a base member, wherein the first joint is located at a position closest to the base member among the four joints, and the first arm includes the first joint and the second joint. The second arm is connected to the first joint and the third joint, the third arm is connected to the third joint and the fourth joint, the fourth arm, A master device connected to the second joint and the fourth joint and having a free end on the side opposite to the fourth joint when viewed from the second joint; and operation of the master device by the operator. And a slave device that operates according to the condition that the slave device is in contact with an object. In the state, a torque t1 applied to the master device by the operation of the operator is obtained, and the slave device is controlled such that a torque t3 applied to the slave device follows a torque t2 corresponding to the torque t1. The master-slave device according to claim 1, wherein an angle control member for controlling an angle between the second arm and the third arm is provided at the third joint.
[0007]
Other objects and features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
=== Example configuration of master device ===
First, an outline of a configuration example of a master device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of the master device 102. In FIG. 1, the vertical direction is indicated by an arrow. For example, the
[0009]
In FIG. 1, the master device 102 includes a
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
The
[0015]
Further, a rectangle connecting the first joint 114, the second joint 116, the third joint 118, and the fourth joint 120 forms a parallelogram. That is, the distance between the first joint 114 and the second joint 116 is equal to the distance between the third joint 118 and the fourth joint 120, and the distance between the first joint 114 and the third joint 118 is It is equal to the distance between 116 and the fourth joint 120. The angle between the
[0016]
In FIG. 1, the master device 102 further includes a
[0017]
The
The
The
The
The
The
[0018]
=== Configuration Example of Master-Slave Device and Its Operation ===
<<<< Example of configuration of master-slave device >>>>
Next, a configuration example and operation of a master-slave device using the above-described master device 102 as a master will be described with an example. FIG. 2 is an overall view of the master-slave device according to the present embodiment. First, the configuration of the master-slave device will be described.
[0019]
2, the master-slave device includes a
[0020]
The slave device 202 includes a first joint 214, a second joint 216, a third joint 218, a fourth joint 220, and a
[0021]
The slave device 202 has a
[0022]
The slave device 202 has a
[0023]
The control device 76 includes a
[0024]
Information signals of the angles θa1 and θb1 detected by the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The t1 /
[0028]
The switching
[0029]
The
[0030]
The holding
[0031]
The torque controller 50b receives the torque ta2 and the information signal of the torque tb2 output from the t1 /
[0032]
<<<< Operation example of master-slave device >>>>
Next, an operation example of the master-slave device based on the above configuration will be described below with reference to FIG. 2 and FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the master slave device.
[0033]
This flowchart starts when the operator operates the master 32 (step START). For example, the operator grasps the
[0034]
First, the torque ta3 is calculated by detecting the angle θa3 by the
[0035]
Information signals of the detected torques ta3 and tb3 are input to the switching
[0036]
Here, the meaning of step S6 will be described. When the
[0037]
For a while after the operation of the
[0038]
Step S8 means a procedure for releasing the holding of the master, but this step is skipped because the
[0039]
Next, the angles θa1 and θb1 of the
[0040]
Information signals of the detected angles θa1, θb1, θa3, and θb3 are sent to the
Next, the procedure returns to step S2, and when the
[0041]
When the operator operates the
[0042]
Returning to the flowchart of FIG. 3, after the torque ta3 and the torque tb3 are calculated (step S4), this information signal is input to the switching
[0043]
Then, the holding
[0044]
Next, the torque ta1, the torque tb1, the torque ta3, and the torque tb3 are calculated. The calculation method is as follows.
As for the calculation of the torques ta1 and tb1, the angles θa1 and θb1 immediately after the
The calculation of the torques ta3 and tb3 is the same as in steps S2 and S4.
[0045]
The procedure of calculating the torque t1 and the torque t3 will be described below.
First, a counter is prepared and reset at the time of START, that is, the value is set to zero (step S1). If it is determined in step S6 that the slave is in contact with the object, 1 is added to the counter. (Step S15). Next, the aforementioned angles θa1, θb1, θa2, θb2, θa3, and θb3 are detected (step S16).
[0046]
Next, the procedure is changed depending on whether or not the value of the counter is 1 (step S17). If the value of the counter is 1, the angles θa1 and θb1 of the
[0047]
Among the torques ta1, tb1, torque ta3, and torque tb3 thus calculated, the information signals of the torques ta1 and tb1 are sent to the t1 /
[0048]
The converted information signals of the torques ta2 and tb2 and the calculated information signals of the torques ta3 and tb3 are sent to the torque control unit 50b. The torque control unit 50b controls the
[0049]
Next, the procedure returns to step S2, and when the
[0050]
In addition, in the repetition of this step, the operation of the
[0051]
=== About the position where the first clutch and the second clutch are provided ===
Next, the positions on the master device 102 where the first clutch and the second clutch are provided will be considered with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of the master device 102.
4, the first joint 114 is at point A, the second joint 116 is at point B, the third joint 118 is at point C, the fourth joint 120 is at point D, and the
[0052]
First, focusing on point A in FIG. 4, since the sum of α, β, and γ is 360 °, if two of these three values are determined, the other value is automatically determined. Can be Further, since ∠CAB, ∠ACD, ∠CDB, and ∠ABD are in the above relationship, if one of these corner sizes is determined, the other three corner sizes are automatically determined. Can be Accordingly, if one of three angles of ∠CAB, ∠ACD, ∠CDB, ∠ABD, ∠OAC, and ∠OAB is determined, ∠CAB, ∠ACD, ∠CDB, ∠ABD , ∠OAC and ∠OAB are all determined.
[0053]
From another point of view, the following can be said. That is, although the master device 102 is held by the holding force of the clutch as described above, one of the three corners of ∠CAB, ∠ACD, ∠CDB, ∠ABD, and ∠OAC and ∠OAB, If the two corners are held by the clutch, the master device 102 will be held.
[0054]
Here, further consideration will be given to the angle held by the clutch. First, consider the case where two corners of ∠OAC and ∠OAB are held by a clutch. In this case, holding of the master device 102 can be realized as described above. Since it is provided at the joint, there is a possibility that a problem that physical interference occurs between the two clutches or with other members may occur. A similar problem may occur when two angles of 角 OAC and ∠CAB are held by a clutch, and when two angles of ∠CAB and ∠OAB are held by a clutch.
[0055]
Next, considering the case where the two corners of ∠OAC and BCDB are held by the clutch, it is possible to realize the holding of the master device 102 as described above in this case as well. In the case of holding the clutch, it is necessary to provide a clutch at the fourth joint 120, so that the clutch is provided at a position distant from the base member of the master device, and the stability of the master device 102 is deteriorated by the weight of the clutch. Problems can arise. A similar problem may occur when ∠ABD is held by a clutch instead of ∠CDB or when ∠OAB is held by a clutch instead of ∠OAC. On the other hand, when ∠ACD is held by the clutch instead of ∠CDB, holding of the master device 102 can be realized, and the above-mentioned disadvantages do not exist.
[0056]
That is, a first arm, a second arm, a third arm, a fourth arm, a first joint, a second joint, a third joint, a fourth joint, and a base member, The first joint is at a position closest to the base member among the four joints, the first arm is connected to the first joint and the second joint, and the second arm is The third joint is connected to the first joint and the third joint, the third arm is connected to the third joint and the fourth joint, and the fourth arm is connected to the second joint and the fourth joint. An angle control member for controlling an angle formed by the second arm and the third arm in a master device which is connected and has a free end on a side opposite to the fourth joint when viewed from the second joint; However, the master device, which is provided at the third joint, An advantage in that an angle control member in an ideal position to avoid problems with sexual deterioration or physical interference.
[0057]
In the above description, as an example of the control of the angle between the arms by the angle control member, the holding of the angle between the arms by the clutch has been described as an example. However, the control between the arms by a motor such as an ultrasonic motor will be described later. The angle may be maintained. In this case also, the above-mentioned effect is naturally maintained. Further, as will be described later, the angle formed between the arms by a motor such as an ultrasonic motor may be changed. Also in this case, the above effect is maintained.
[0058]
=== Other Embodiments ===
As described above, the master device and the like according to the present invention have been described based on one embodiment. However, the above embodiments of the present invention are for facilitating understanding of the present invention, and do not limit the present invention. . The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
[0059]
In the above embodiment, the master device is a master-slave device including a master operated by an operator and a slave that operates according to the operation of the master by the operator, wherein the slave contacts an object. A master-slave device in which the torque t1 applied to the master by the operation of the operator is determined, and the slave is controlled so that the torque t3 applied to the slave follows a torque t2 corresponding to the torque t1; However, the present invention is not limited to this. For example, it may be used as the master of a master-slave device controlled by a normal bilateral control system such as a symmetrical type, a reverse feed type, and a force feedback type.
[0060]
However, while maintaining the advantages of the bilateral control method, which can present force and tactile sensation to the master operator, the disadvantages of the bilateral control method, for example, the complexity of the control system and the resulting increase in cost, oscillation, and phase In the embodiment described above, it is possible to avoid the occurrence of delay and the difficulty of control of realizing an appropriate control system in consideration of the necessity of compensating for the inertial force and frictional force of the slave device, and the like. Is more desirable.
[0061]
In other words, in terms of presenting a force sense and a tactile sense to the operator of the master, which is positioned as an advantage of the bilateral control method, the torque t3 applied to the slave follows the torque t2 corresponding to the torque t1 applied to the master by the operator. By controlling the slave to make it possible, force sense and tactile sense can be presented to the master operator, that is, the reaction force received from the object by the master operator when the slave comes into contact with the object can be received as a force sensation.
[0062]
Further, regarding the complexity of the control system, which is a disadvantage of the bilateral control system, and the costs associated therewith, the torque t1 applied to the master by the operator is determined, and the torque t3 applied to the slave is determined by the torque t1. By a simple control procedure in which the slave is controlled so as to follow the torque t2, simplification of the control system and cost reduction can be achieved. In particular, even when the slave is in contact with an object, the state of the slave can be changed. The control of realizing an appropriate control system that takes into account the occurrence of oscillations and phase delays due to the need to continuously control the master by feedback, and the need to compensate for the inertial force and frictional force of the slave device, etc. Difficulty can also be avoided.
[0063]
Further, in the above-described embodiment, a unilateral control method has been described as an example of a control method in a state where the slave is not in contact with an object, but a bilateral control method may be used. That is, the master device is a master-slave device including a master operated by an operator and a slave that operates according to the operation of the master by the operator, and in a state where the slave is not in contact with an object. In a state in which the slave is in contact with an object, a torque t1 applied to the master by the operation of the operator is obtained, and a torque t3 applied to the slave is converted to the torque t1. The master may be used as the master of a master-slave device in which the slave is controlled to follow the corresponding torque t2, or may operate according to the master operated by an operator and the operation of the master by the operator. A master-slave device having a slave that is not in contact with an object In the state, the control is performed by a normal bilateral control method. When the slave is in contact with an object, a torque t1 applied to the master by the operation of the operator is obtained, and the torque t3 applied to the slave is determined by the torque t3. The master may be used as the master of a master-slave device in which the slave is controlled to follow a torque t2 corresponding to t1.
[0064]
Further, in the above embodiment, the master device is a master-slave device including a master operated by an operator and a slave that operates according to the operation of the master by the operator, wherein the slave is an object. In the contact state, a torque t1 applied to the master by the operation of the operator is obtained, and the slave is controlled so that a torque t3 applied to the slave follows a torque t2 corresponding to the torque t1, and the slave is controlled. The master-slave device that determines that the slave is in contact with the object when the torque t3 applied to the master exceeds a predetermined value is used as the master, but the present invention is not limited to this. . The method of determining that the slave is in contact with the object may be, for example, a method that focuses on the angle between the slave and the object, or a method that uses a sensor that senses the contact state.
[0065]
However, since the torque t3 is also acquired in steps S18 and S20 described above, by determining the presence or absence of contact based on the magnitude of the torque, the acquisition means can be shared by both. The above embodiment is more desirable. Further, the above-described embodiment is more preferable in that it is not necessary to prepare a special sensor for detecting a contact, and it is possible to perform a design in consideration of the inertia force and frictional force of the system.
[0066]
Further, in the above embodiment, the master device is a master-slave device including a master operated by an operator and a slave that operates according to the operation of the master by the operator, wherein the slave is an object. In the contact state, while holding the master operated by the operator, the torque t1 applied to the master by the operation of the operator is obtained, and the torque t3 applied to the slave is determined according to the torque t1. The angle control member is used as the master of a master-slave device in which the slave is controlled to follow the torque t2, and the angle control member forms an angle between the second arm and the third arm for holding the master. It was decided to hold. That is, the master-slave device according to the above embodiment holds the master operated by the operator by the holding force of the clutch as an example of the angle control member when the slave is in contact with the object. However, the present invention is not limited to this.
[0067]
However, the master is held by the holding force of the clutch provided in the master, and a similar operation state is created between the master and the slave, that is, a state in which both the master and the slave are almost stopped, and the master of the force sense and the tactile sense is generated. The above-described embodiment is more preferable in that a visual sensation can be presented to the master operator in addition to the presentation to the operator.
[0068]
Further, in the above-described embodiment, the angle control member is a clutch, but is not limited to this. For example, an actuator such as a motor may be used.
However, since the clutch has a high holding force, the above-described embodiment is more preferable in that this feature can be utilized in configuring a master device, and further, cost reduction can be realized.
[0069]
Further, the angle control member may be an ultrasonic motor.
In this case, the master device is used as the master of a master-slave device controlled by a normal bilateral control method such as a symmetric type, a force reverse type, and a force feedback type. In the state where the slave is not in contact, the control is performed by a normal bilateral control method. In the state where the slave is in contact with the object, the torque t1 applied to the master by the operation of the operator is obtained, and the torque applied to the slave is determined. In addition to being able to be used as an actuator for changing the angle between arms when used as the master of a master-slave device in which the slave is controlled so that t3 follows a torque t2 corresponding to the torque t1, The advantage is that the high holding power of the ultrasonic motor can be used in configuring the master device. That. Furthermore, when the ultrasonic motor is of a traveling wave type, by utilizing the feature that the holding torque becomes extremely small when a standing wave is generated in the ultrasonic motor, the state in which the slave is not in contact with an object is used. There is an advantage that the control method can be not only a bilateral control method but also a unilateral control method without changing hardware.
[0070]
Further, in the above embodiment, the master device has an urging member for urging the second arm and the third arm, and operates the master operated by the operator and the operation of the master by the operator. A master-slave device having a slave that operates in accordance with the condition, wherein in a state where the slave is in contact with an object, the master-slave device holds the master operated by the operator and expands and contracts by a torque applied to the master. A master-slave device in which a torque t1 applied to the master is determined by detecting an expansion / contraction amount of an elastic element to be applied, and the slave is controlled so that a torque t3 applied to the slave follows a torque t2 corresponding to the torque t1. And the biasing member is used as the elastic element. That is, the master-slave device according to the above-described embodiment is configured such that, when the slave is in contact with an object, the master is held by the holding force of the clutch connected to the master, and the torque is applied to the master by the operation of the operator. Although the torsion spring as an example of the urging member that expands and contracts is used as the elastic element and the amount of expansion and contraction of the torsion spring is detected to obtain the torque, the invention is not limited to this. For example, a strain gauge may be provided in place of the urging member, and the torque may be obtained by this.
[0071]
However, not only the angle but also the torque can be obtained using the angle detecting member, and the above-described embodiment is more preferable in that a special torque detecting member such as a strain gauge is not required.
[0072]
Further, in the above-described embodiment, the torsion spring has been described as an example of the urging member. However, if the element is an elastic element, for example, a coil spring, a torque spring, or a leaf spring or a notch of various shapes may be used. Metal or the like. Further, a case where the urging member is not provided and another member itself includes the elastic element may be used.
[0073]
Further, in the above embodiment, the angle control member for controlling the angle between the predetermined reference direction and the second arm is provided at the first joint, but is not limited to this. Absent.
[0074]
As described above, in FIG. 4, if one of three angles of ∠CAB, ∠ACD, ∠CDB, ∠ABD, ∠OAC, and ∠OAB is determined, ∠CAB, ∠ACD, Since ∠CDB, ∠ABD, ∠OAC, ∠OAB are all determined, for example, an angle control member for controlling an angle between a predetermined reference direction and the first arm is provided at the first joint. It may be that.
[0075]
In the above embodiment, the predetermined reference direction is the direction of the fifth arm. However, the present invention is not limited to this. Further, the master device may not have the fifth arm, and may be configured such that, for example, the base member and the first joint are directly connected.
[0076]
Further, in the above embodiment, the quadrilateral connecting the first joint, the second joint, the third joint, and the fourth joint is a parallelogram, but is not limited thereto. It may be a square other than the shape.
However, the above embodiment is more preferable in that the master device can have a simple configuration.
[0077]
Further, in the above embodiment, each arm is connected to the other arm via each end, but the present invention is not limited to this, and each arm is connected via a portion other than the end. It may be good.
[0078]
Further, in the above embodiment, the slave has a configuration similar to that of the master, but is not limited to this.
[0079]
Further, in the above embodiment, the number of motors included in the slave is two, but the present invention is not limited to this.
[0080]
Further, the slave may not be an actual thing but a virtual thing on a computer, that is, a virtual thing that can be seen through a display. The operator operates the master, and the slave on the computer operates in response to this. As a means for the operator to interact with the computer, not only video (vision) and sound (hearing) but also force and tactile sensation on the computer are used. The present invention can be applied when receiving from a slave or the like.
[0081]
<<<< Specific usage of master device >>>>
Next, a specific method of using the above-described master device 102 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a specific usage of the master device 102.
[0082]
First, a plurality of master devices 102 are prepared, and the plurality of master devices 102 are mounted on a hand. Master device 102 has
[0083]
The operator operates the master device 102 by bending the finger inserted into the
[0084]
As described above, in this example, since a plurality of master devices are used side by side, the above-described physical interference is more likely to occur. Therefore, in this example, the above-described effect, that is, the effect of realizing a master device or the like having an angle control member at an ideal position for avoiding a problem due to physical interference is more effectively exhibited. It becomes.
[0085]
Further, in this example, since a plurality of master devices are mounted on the hand, and each master device is operated by each finger of the hand, an angle control member is provided at a location separated from the base member of the master device. Then, the own weight of the angle control member is directly applied to the finger. In such a case, in addition to the above-described deterioration in stability, there is a disadvantage that the operation of bending the finger is difficult.
[0086]
Therefore, in this example, in addition to the effect described above, that is, in addition to the effect of realizing a master device or the like having an angle control member at an ideal position to avoid a problem due to deterioration of stability or physical interference, The effect of realizing a master device or the like having an angle control member at an ideal position for avoiding the difficulty of bending the finger is exhibited.
[0087]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the master apparatus and the master-slave apparatus which provided the angle control member in the ideal position which avoids the problem by deterioration of stability, physical interference, etc. can be implement | achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a configuration of a master device 102.
FIG. 2 is an overall view of a master-slave device according to the present embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the master-slave device.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of a configuration of a master device 102.
FIG. 5 is a diagram for explaining a specific usage of the master device 102.
[Explanation of symbols]
32 Master
38 t1 / t2 converter
40 Hold command section
42 Switching command section
44 slave
50 Motor control unit
50a angle control unit
50b torque control unit
52 objects
76 Control device
78 t1 calculator
80 t3 calculator
102 Master device
104 First arm
106 Second arm
108 Third arm
110 4th arm
112 Fifth Arm
114 First Joint
116 2nd joint
118 Third Joint
120 4th joint
122 Base member
124 free end
125 finger insertion part
127 gloves
126 First potentiometer
128 Second potentiometer
130 First torsion spring
132 Second torsion spring
134 First clutch
136 Second clutch
202 Slave device
204 First arm
206 Second arm
208 Third arm
210 4th arm
212 Fifth Arm
214 First Joint
216 Second joint
218 Third Joint
220 4th joint
222 base member
224 free end
226 First potentiometer
228 Second potentiometer
230 first torsion spring
232 Second torsion spring
234 First motor
236 Second motor
Claims (12)
前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、
前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、
前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、
前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、
前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置において、
前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタ装置。A first arm, a second arm, a third arm, a fourth arm, a first joint, a second joint, a third joint, a fourth joint, and a base member,
The first joint is at a position closest to the base member among the four joints,
The first arm is connected to the first joint and the second joint,
The second arm is connected to the first joint and the third joint,
The third arm is connected to the third joint and the fourth joint,
The master device, wherein the fourth arm is connected to the second joint and the fourth joint, and has a free end on a side opposite to the fourth joint when viewed from the second joint.
A master device, wherein an angle control member for controlling an angle formed between the second arm and the third arm is provided at the third joint.
前記第一関節、前記第二関節、前記第三関節、前記第四関節を結ぶ四角形は、平行四辺形であることを特徴とするマスタ装置。The master device according to claim 1,
A master device, wherein a rectangle connecting the first joint, the second joint, the third joint, and the fourth joint is a parallelogram.
所定の基準方向と前記第二アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第一関節に設けられていることを特徴とするマスタ装置。In the master device according to claim 1 or 2,
A master device, wherein an angle control member for controlling an angle between a predetermined reference direction and the second arm is provided at the first joint.
該マスタ装置は複数並べて使用されることを特徴とするマスタ装置。The master device according to claim 1, wherein
A master device, wherein a plurality of the master devices are used side by side.
複数の該マスタ装置が手に装着され、各々の該マスタ装置は、前記手の各々の指により操作されることを特徴とするマスタ装置。The master device according to claim 4,
A master device, wherein a plurality of the master devices are mounted on a hand, and each of the master devices is operated by each finger of the hand.
該マスタ装置は、
操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、
の前記マスタとして用いられることを特徴とするマスタ装置。The master device according to any one of claims 1 to 5,
The master device is
A master-slave device including a master operated by an operator and a slave that operates in accordance with the operation of the master by the operator, and in a state where the slave is in contact with an object, the master operates according to the operation of the operator. A master-slave device for determining a torque t1 applied to the master and controlling the slave such that a torque t3 applied to the slave follows a torque t2 corresponding to the torque t1;
A master device used as the master.
該マスタ装置は、
操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御され、前記スレーブにかかるトルクt3が所定の値を超えているときに前記スレーブが物体と接触している状態と判定するマスタスレーブ装置、
の前記マスタとして用いられることを特徴とするマスタ装置。The master device according to claim 6,
The master device is
A master-slave device including a master operated by an operator and a slave that operates in accordance with the operation of the master by the operator, and in a state where the slave is in contact with an object, the master operates according to the operation of the operator. When the torque t1 applied to the master is determined, the slave is controlled so that the torque t3 applied to the slave follows a torque t2 corresponding to the torque t1, and the torque t3 applied to the slave exceeds a predetermined value. A master-slave device that determines that the slave is in contact with an object,
A master device used as the master.
該マスタ装置は、
操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者により操作される前記マスタを保持するとともに、前記操作者の操作により前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、
の前記マスタとして用いられ、
前記マスタの前記保持のために、前記角度制御部材が、前記第二アームと前記第三アームの成す角を保持することを特徴とするマスタ装置。In the master device according to claim 6 or 7,
The master device is
A master-slave device having a master operated by an operator and a slave that operates in accordance with the operation of the master by the operator, wherein the slave is operated by the operator when the slave is in contact with an object. A master that holds the master and obtains a torque t1 applied to the master by an operation of the operator, and controls the slave such that a torque t3 applied to the slave follows a torque t2 corresponding to the torque t1. Slave device,
Used as the master of
The master device, wherein the angle control member holds an angle formed by the second arm and the third arm for the holding of the master.
該マスタ装置は、前記第二アームと前記第三アームとを付勢するための付勢部材を有し、
操作者により操作されるマスタと前記操作者による前記マスタの操作に応じて動作するスレーブとを有するマスタスレーブ装置であって、前記スレーブが物体と接触している状態では、前記操作者により操作される前記マスタを保持するとともに、前記マスタに加えられるトルクにより伸縮する弾性要素の伸縮量を検出することにより前記マスタに加えられるトルクt1を求め、前記スレーブにかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブが制御されるマスタスレーブ装置、
の前記マスタとして使用され、
前記付勢部材は、前記弾性要素として用いられることを特徴とするマスタ装置。The master device according to claim 8,
The master device has an urging member for urging the second arm and the third arm,
A master-slave device having a master operated by an operator and a slave that operates in accordance with the operation of the master by the operator, wherein the slave is operated by the operator when the slave is in contact with an object. A torque t1 applied to the master is determined by detecting the amount of expansion and contraction of an elastic element that expands and contracts by the torque applied to the master, and a torque t3 applied to the slave is determined according to the torque t1. A master-slave device in which the slave is controlled to follow the torque t2,
Used as the master of
The master device according to claim 1, wherein the urging member is used as the elastic element.
前記角度制御部材はクラッチであることを特徴とするマスタ装置。In the master device according to claim 8 or 9,
The master device, wherein the angle control member is a clutch.
前記角度制御部材は超音波モータであることを特徴とするマスタ装置。In the master device according to claim 8 or 9,
The said angle control member is an ultrasonic motor, The master apparatus characterized by the above-mentioned.
第一アームと、第二アームと、第三アームと、第四アームと、第一関節と、第二関節と、第三関節と、第四関節と、ベース部材と、を有し、
前記第一関節は、前記四つの関節のうち、最も前記ベース部材に近い位置にあり、
前記第一アームは、前記第一関節と前記第二関節とに連結され、
前記第二アームは、前記第一関節と前記第三関節とに連結され、
前記第三アームは、前記第三関節と前記第四関節とに連結され、
前記第四アームは、前記第二関節と前記第四関節とに連結され、かつ、前記第二関節から見て、前記第四関節とは反対側に自由端を備えるマスタ装置と、
前記操作者による前記マスタ装置の操作に応じて動作するスレーブ装置とを有し、
前記スレーブ装置が物体と接触している状態では、前記操作者の操作により前記マスタ装置に加えられるトルクt1を求め、前記スレーブ装置にかかるトルクt3が該トルクt1に応じたトルクt2へ追従するよう前記スレーブ装置が制御されるマスタスレーブ装置において、
前記第二アームと前記第三アームの成す角を制御するための角度制御部材が、前記第三関節に設けられていることを特徴とするマスタスレーブ装置。Operated by the operator,
A first arm, a second arm, a third arm, a fourth arm, a first joint, a second joint, a third joint, a fourth joint, and a base member,
The first joint is at a position closest to the base member among the four joints,
The first arm is connected to the first joint and the second joint,
The second arm is connected to the first joint and the third joint,
The third arm is connected to the third joint and the fourth joint,
A master device, wherein the fourth arm is connected to the second joint and the fourth joint, and has a free end on a side opposite to the fourth joint when viewed from the second joint,
A slave device that operates according to the operation of the master device by the operator,
In a state where the slave device is in contact with an object, a torque t1 applied to the master device by the operation of the operator is obtained, and a torque t3 applied to the slave device follows a torque t2 corresponding to the torque t1. In a master slave device in which the slave device is controlled,
A master-slave device, wherein an angle control member for controlling an angle formed by the second arm and the third arm is provided at the third joint.
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