JP2559943Y2 - Master-slave manipulator - Google Patents
Master-slave manipulatorInfo
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- JP2559943Y2 JP2559943Y2 JP1993002205U JP220593U JP2559943Y2 JP 2559943 Y2 JP2559943 Y2 JP 2559943Y2 JP 1993002205 U JP1993002205 U JP 1993002205U JP 220593 U JP220593 U JP 220593U JP 2559943 Y2 JP2559943 Y2 JP 2559943Y2
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- arm
- slave
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本考案はマスタスレーブマニピュ
レータの改良に関する。特に、スレーブアームと障害物
との接触又は接近を操作者が容易に判断でき、しかも、
小型化することができるマスタスレーブマニピュレータ
を提供することを目的とする改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a master-slave manipulator. In particular, the operator can easily determine the contact or approach between the slave arm and the obstacle, and
The present invention relates to an improvement for providing a master-slave manipulator that can be downsized.
【０００２】[0002]
【従来の技術】力フィードバック機能を有するマスタス
レーブマニピュレータには四つの種類がある。すなわ
ち、対称型と力逆送型と力帰還型と並列型とである。こ
れらは、いずれもスレーブアームの位置情報をマスタア
ーム側にフィードバックするのみでなく、スレーブアー
ムに加えられる力情報もマスタアーム側にフィードバッ
クする制御方式のマニピュレータであり、この制御方式
によりスレーブアームの正確な位置決めが可能になるば
かりでなく、スレーブアームに加わる力をマスタアーム
側で感じ取ることができるので、マニピュレータの操縦
性が向上される。2. Description of the Related Art There are four types of master-slave manipulators having a force feedback function. That is, there are a symmetric type, a force reverse feeding type, a force feedback type, and a parallel type. All of these are manipulators of a control system that not only feed back the position information of the slave arm to the master arm side, but also feed back the force information applied to the slave arm to the master arm side. In addition to accurate positioning, the force applied to the slave arm can be sensed on the master arm side, thereby improving the manipulability of the manipulator.
【０００３】力フィードバック機能を有する、従来技術
に係るマスタスレーブマニピュレータの一例を力逆送型
について、図４を参照して以下に説明する。An example of a master-slave manipulator according to the prior art having a force feedback function will be described below with reference to FIG.
【０００４】図４参照 図において、１はマスタアームであり、２はこのマスタ
アーム１を操作することによって動作するスレーブアー
ムである。３は上記のマスタアーム１の回転角度の検出
器であり、４は上記のスレーブアーム２の回転角度の検
出器である。上記の回転角度の検出器３・４には一般に
ポテンショメータやエンコーダが用いられる。３１は上
記の検出器３で検出した回転角度θ1 と検出器４で検出
した回転角度θ2 との差を増幅する演算増幅器である。
３２はこの演算増幅器３１の出力を増幅してスレーブア
ーム駆動手段３３に出力する増幅器である。スレーブア
ーム駆動手段３３には電動機や油圧アクチュエータが使
用される。３４はスレーブアームに設けられた力センサ
である。３５は、この力センサ３４の出力にもとづい
て、電動機３６を制御する制御手段である。上記の電動
機３６は、スレーブアーム２に加わった力に対応する反
抗力をマスタアーム１に印加するためのものである。Referring to FIG. 4, reference numeral 1 denotes a master arm, and reference numeral 2 denotes a slave arm which operates by operating the master arm 1. Reference numeral 3 denotes a detector for detecting the rotation angle of the master arm 1, and reference numeral 4 denotes a detector for detecting the rotation angle of the slave arm 2. Generally, potentiometers and encoders are used for the above-mentioned rotation angle detectors 3 and 4. An operational amplifier 31 amplifies the difference between the rotation angle θ 1 detected by the detector 3 and the rotation angle θ 2 detected by the detector 4.
An amplifier 32 amplifies the output of the operational amplifier 31 and outputs the amplified output to the slave arm driving means 33. An electric motor or a hydraulic actuator is used for the slave arm driving means 33. 34 is a force sensor provided on the slave arm. Reference numeral 35 denotes control means for controlling the electric motor 36 based on the output of the force sensor 34. The electric motor 36 is for applying a reaction force corresponding to the force applied to the slave arm 2 to the master arm 1.
【０００５】つぎに、上記の従来技術に係るマニピュレ
ータの動作について説明する。マスタアーム１の操作に
よって生じるマスタアーム１の回転角度θ1 が検出器３
によって検出され、この角度θ1 と検出器４によって検
出されたスレーブアーム２の回転角度θ2 とが比較さ
れ、その差が増幅されてスレーブアーム駆動手段３３に
入力される。スレーブアーム駆動手段３３は上記の両回
転角度の差にもとづいて、スレーブアーム２を駆動す
る。一方、スレーブアーム２に加えられた力は力センサ
３４によって検出され、その出力にもとづいて制御手段
３５が電動機３６を制御する。電動機３６はスレーブア
ーム２に加えられた力に対応した反抗力をマスタアーム
１に加える。したがって、マスタアーム側の操作者はス
レーブアーム２に加った力を感じ取ることができ、スレ
ーブアーム２が障害物に接触したときに操作者はこれを
知って適切な処置を取ることができる。Next, the operation of the above-described conventional manipulator will be described. The rotation angle θ 1 of the master arm 1 caused by the operation of the master arm 1
The angle θ 1 is compared with the rotation angle θ 2 of the slave arm 2 detected by the detector 4, and the difference is amplified and input to the slave arm driving means 33. The slave arm driving means 33 drives the slave arm 2 based on the difference between the two rotation angles. On the other hand, the force applied to the slave arm 2 is detected by the force sensor 34, and the control means 35 controls the electric motor 36 based on the output. The electric motor 36 applies a reaction force corresponding to the force applied to the slave arm 2 to the master arm 1. Therefore, the operator on the master arm side can sense the force applied to the slave arm 2, and when the slave arm 2 comes into contact with an obstacle, the operator can know this and take appropriate measures.
【０００６】[0006]
【考案が解決しようとする課題】ところが、従来技術に
係る力フィードバック型マスタスレーブマニピュレータ
においては、スレーブアームが障害物に接触又は接近し
たことを操作者に正確に伝達するために大きな力をマス
タアームに加える必要があり、その結果、マスタアーム
に設けられる電動機は大型にならざるを得ず、また、ス
レーブアームに加えられた力に対応する力を、マスタア
ームの電動機を制御して発生するための制御装置が必要
であり、マニピュレータが大型となり、また、設備費が
高価になると云う欠点がある。However, in the force-feedback type master-slave manipulator according to the prior art, a large force is applied to the master arm to accurately transmit to the operator that the slave arm has come into contact with or approached an obstacle. As a result, the motor provided on the master arm must be large, and a force corresponding to the force applied to the slave arm is generated by controlling the motor of the master arm. However, there is a drawback that the manipulator becomes large and the equipment cost becomes high.
【０００７】本考案の目的は、この欠点を解消すること
にあり、スレーブアームと障害物との接触又は接近を操
作者が容易に判断でき、しかも、小型化することができ
るマスタスレーブマニピュレータを提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate this drawback, and to provide a master-slave manipulator in which an operator can easily judge the contact or approach between a slave arm and an obstacle and can be downsized. Is to do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的は、マスタア
ームとスレーブアームとを有するマスタスレーブマニピ
ュレータにおいて、上記のマスタスレーブマニピュレー
タには、前記のスレーブアームに印加される力（Ｐ）
を、前記のスレーブアームの回転角度（θ）の時間微分
（ｄθ／ｄｔ）をもって除した値An object of the present invention is to provide a master-slave manipulator having a master arm and a slave arm, wherein the master-slave manipulator has a force (P) applied to the slave arm.
Is divided by the time derivative (dθ / dt) of the rotation angle (θ) of the slave arm.
【０００９】[0009]
【数３】 を演算し、この値(Equation 3) And calculate this value
【００１０】[0010]
【数４】 が所定の値より大きいことをもって障害物との接触と判
断して、前記のスレーブアームが障害物を検知する障害
物検知手段（５）が設けられており、前記のマスタアー
ムには、前記の障害物検知手段（５）が発する信号・指
令にもとづいて、マスタアームの関節を固定または固定
解除するロック手段（６）が設けられているマスタスレ
ーブマニピュレータによって達成される。(Equation 4) Is greater than a predetermined value, the obstacle detection means (5) is provided for determining that the slave arm has come into contact with the obstacle, and the slave arm detects the obstacle. The master arm includes the obstacle detection means (5). This is achieved by a master-slave manipulator provided with a lock means (6) for fixing or releasing the joint of the master arm based on a signal / command issued by the obstacle detection means (5).
【００１１】[0011]
【数４】 が所定の値より大きいことをもって障害物との接触と判
断するか、または、前記の障害物検知手段（５）がリミ
ットスイッチであると、障害物との接触又は接近検知に
効果的である。(Equation 4) Is larger than a predetermined value, it is determined that the vehicle is in contact with an obstacle, or if the obstacle detection means (5) is a limit switch, it is effective in detecting contact with or approaching an obstacle.
【００１２】[0012]
【作用】本考案に係るマスタスレーブマニピュレータに
おいては、スレーブアームが障害物を検知する障害物検
知手段が設けられているので、障害物との接触又は接近
を容易に判断することができ、また、障害物との接触又
は接近が検知されると、マスタアームの関節に設けられ
ている簡単なロック手段によってマスタアームの関節が
ロックされ、マスタアームが固定されるので、従来技術
におけるマスタアーム用電動機及びこの電動機用制御装
置が不要となり、従来技術に比べて小型化することが可
能であり、設備費も安価となる。In the master-slave manipulator according to the present invention, since the slave arm is provided with obstacle detecting means for detecting an obstacle, it is possible to easily determine contact or approach with an obstacle. When contact or approach with an obstacle is detected, the joint of the master arm is locked by simple locking means provided on the joint of the master arm, and the master arm is fixed. In addition, the control device for the electric motor is not required, and the size can be reduced as compared with the related art, and the equipment cost can be reduced.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面を参照して、本考案の３実施例に
係るユニラテラル制御されるマスタスレーブマニピュレ
ータについて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, a description will be given of a unilaterally controlled master-slave manipulator according to a third embodiment of the present invention.
【００１４】図１は本考案の第１実施例（請求項２に対
応）に係るマスタスレーブマニピュレータの構成説明図
である。本実施例は自由度１の油圧マニピュレータシス
テムである。FIG. 1 is an explanatory view of the configuration of a master-slave manipulator according to a first embodiment (corresponding to claim 2) of the present invention. This embodiment is a hydraulic manipulator system having one degree of freedom.
【００１５】図１参照 図において、１はマスタアームであり、２はこのマスタ
アーム１を操作することによって動作するスレーブアー
ムである。３は上記のマスタアーム１の回転角度の検出
器であり、４は上記のスレーブアーム２の回転角度の検
出器である。５は本考案の要旨に係る障害物検知手段で
あり、上記のスレーブアーム２に加わる圧力Ｐとスレー
ブアーム２の回転角度θを入力され、この回転角度θの
時間微分ｄθ／ｄｔをもって上記の圧力Ｐを除した値Referring to FIG. 1, reference numeral 1 denotes a master arm, and reference numeral 2 denotes a slave arm which operates by operating the master arm 1. Reference numeral 3 denotes a detector for detecting the rotation angle of the master arm 1, and reference numeral 4 denotes a detector for detecting the rotation angle of the slave arm 2. Reference numeral 5 denotes an obstacle detecting means according to the gist of the present invention, which receives the pressure P applied to the slave arm 2 and the rotation angle θ of the slave arm 2, and obtains the pressure differential by a time derivative dθ / dt of the rotation angle θ. Value obtained by dividing P
【００１６】[0016]
【数５】 を演算する演算手段である。６は本考案の要旨に係るロ
ック手段であり、上記の障害物検知手段５が出力する信
号にもとづいて、マスタアーム１の関節を固定または固
定解除するものである。このロック手段６は本実施例に
おいては、増幅器６１と電磁ブレーキ６２とよりなる。
７は一対の油圧アクチュエータであり、８は一方の端部
を一方の油圧アクチュエータのロッドに連結され、他方
の端部を他方の油圧アクチュエータのロッドに連結さ
れ、スレーブアーム２の関節に掛けられ、上記の一対の
油圧アクチュエータ７の圧力差をもってスレーブアーム
２に回転力を与えるチェーンである。９は上記の油圧ア
クチュエータ７のそれぞれに供給される油圧を計測する
圧力センサである。１０はこの圧力センサ９によって計
測された圧力の差を増幅し、スレーブアーム２に加わる
圧力Ｐとして上記の障害物検知手段５に出力する増幅器
である。１１は上記のマスタアーム１の回転角度とスレ
ーブアーム２の回転角度との差を増幅する演算増幅器で
ある。１２はこの演算増幅器の出力を増幅して、上記の
油圧アクチュエータ７のサーボ弁１３に出力する増幅器
である。１４は油圧アクチュエータ７に油圧を供給する
油圧ポンプである。(Equation 5) Is an arithmetic means for calculating. Reference numeral 6 denotes locking means according to the gist of the present invention, which locks or releases the joint of the master arm 1 based on the signal output from the obstacle detecting means 5. This locking means 6 comprises an amplifier 61 and an electromagnetic brake 62 in this embodiment.
7 is a pair of hydraulic actuators, 8 is connected at one end to the rod of one hydraulic actuator, the other end is connected to the rod of the other hydraulic actuator, is hung on the joint of the slave arm 2, A chain that applies a rotational force to the slave arm 2 based on the pressure difference between the pair of hydraulic actuators 7. Reference numeral 9 denotes a pressure sensor that measures the hydraulic pressure supplied to each of the hydraulic actuators 7. An amplifier 10 amplifies the difference between the pressures measured by the pressure sensor 9 and outputs the amplified pressure difference to the obstacle detecting means 5 as a pressure P applied to the slave arm 2. An operational amplifier 11 amplifies the difference between the rotation angle of the master arm 1 and the rotation angle of the slave arm 2. An amplifier 12 amplifies the output of the operational amplifier and outputs the amplified output to the servo valve 13 of the hydraulic actuator 7. Reference numeral 14 denotes a hydraulic pump that supplies a hydraulic pressure to the hydraulic actuator 7.
【００１７】つぎに、本実施例の動作について説明す
る。マスタアーム１の回転角度とスレーブアーム２の回
転角度とがそれぞれの回転角度検出器３・４によって検
出され、演算増幅器１１によって上記の両回転角度の差
が演算されて、増幅器１２を介してサーボ弁１３に入力
される。サーボ弁１３は一対の油圧アクチュエータ７の
それぞれに供給すべき油圧を調節し、この油圧がチェー
ン８を介してスレーブアーム２に回転力を与える。スレ
ーブアーム２が障害物に接触すると、一対の油圧アクチ
ュエータ７に供給される油圧の差が増加し、この圧力差
が増幅され、スレーブアーム２に印加された圧力Ｐとし
て障害物検知手段５に入力される。障害物検知手段５
は、この圧力Ｐをスレーブアームの回転角度θの時間微
分ｄθ／ｄｔで除した値Next, the operation of this embodiment will be described. The rotation angle of the master arm 1 and the rotation angle of the slave arm 2 are detected by the respective rotation angle detectors 3 and 4, and the difference between the two rotation angles is calculated by the operational amplifier 11. Input to the valve 13. The servo valve 13 adjusts the hydraulic pressure to be supplied to each of the pair of hydraulic actuators 7, and this hydraulic pressure gives a rotational force to the slave arm 2 via the chain 8. When the slave arm 2 comes into contact with the obstacle, the difference between the hydraulic pressures supplied to the pair of hydraulic actuators 7 increases, and this pressure difference is amplified and input to the obstacle detection means 5 as the pressure P applied to the slave arm 2. Is done. Obstacle detection means 5
Is the value obtained by dividing the pressure P by the time derivative dθ / dt of the rotation angle θ of the slave arm.
【００１８】[0018]
【数６】 を演算し、この値が所定の値より大きいと、障害物検知
手段５はロック信号をロック手段６に出力する。このロ
ック信号は増幅器６１によって増幅されて電磁ブレーキ
６２に与えられ、電磁ブレーキ６２はマスタアーム１の
関節を固定する。したがって操作者はスレーブアームが
障害物に接触したことを容易に知ることができる。操作
者が、障害物との接触を排除するよう操作すると、上記
の値(Equation 6) Is calculated, and if this value is larger than a predetermined value, the obstacle detection means 5 outputs a lock signal to the lock means 6. This lock signal is amplified by an amplifier 61 and applied to an electromagnetic brake 62, which fixes the joint of the master arm 1. Therefore, the operator can easily know that the slave arm has come into contact with the obstacle. If the operator operates to eliminate contact with obstacles,
【００１９】[0019]
【数７】 は減少するので、障害物検知手段５の出力信号によって
電磁ブレーキ６２がマスタアーム１の関節の固定を解除
し、通常の運転状態に戻る。従来技術におけるマスタア
ーム用電動機を用いず、電磁ブレーキを使用することに
よってマニピュレータを小型化することができる。(Equation 7) The electromagnetic brake 62 releases the fixation of the joint of the master arm 1 by the output signal of the obstacle detecting means 5 and returns to the normal operation state. The manipulator can be downsized by using an electromagnetic brake without using the electric motor for the master arm in the prior art.
【００２０】なお、上記のシステムを各関節に使用し
て、自由度を６とすることができる。The above system can be used for each joint to provide six degrees of freedom.
【００２１】図２は本考案の第２実施例（請求項２に対
応）に係るマスタスレーブマニピュレータの構成説明図
である。本実施例は自由度１の電動マニピュレータシス
テムである。FIG. 2 is an explanatory view of the configuration of a master-slave manipulator according to a second embodiment (corresponding to claim 2) of the present invention. This embodiment is an electric manipulator system having one degree of freedom.
【００２２】図２参照 図において、５は障害物検知手段であり、力センサ１５
によって検出され、増幅器１６によって増幅されたスレ
ーブアーム２に印加される力Ｐとスレーブアーム２の回
転角度検出器４によって検出されるスレーブアームの回
転角度θとを入力され、この回転角度θの時間微分ｄθ
／ｄｔをもって上記の力Ｐを除した値Referring to FIG. 2, reference numeral 5 denotes an obstacle detecting means.
The force P applied to the slave arm 2 detected by the amplifier 16 and amplified by the amplifier 16 and the rotation angle θ of the slave arm detected by the rotation angle detector 4 of the slave arm 2 are input. Differential dθ
The value obtained by dividing the above force P by / dt
【００２３】[0023]
【数８】 を演算する演算手段である。６はロック手段であり、本
実施例では継電器６３と、この継電器６３の動作によっ
て付勢されるソレノイド６４と、このソレノイド６４に
よって前進・後退するマスタ固定ピン６５とよりなる。
１７は演算増幅器１１の出力に応答して動作する電動機
用制御手段であり、１８はこの電動機用制御手段１７に
よって制御され、スレーブアーム２を回転駆動する電動
機である。その他の符号の説明は第１実施例の場合と同
一なので省略する。(Equation 8) Is an arithmetic means for calculating. Reference numeral 6 denotes a lock means. In this embodiment, the lock means 6 includes a relay 63, a solenoid 64 energized by the operation of the relay 63, and a master fixing pin 65 which moves forward and backward by the solenoid 64.
Reference numeral 17 denotes a motor control unit that operates in response to the output of the operational amplifier 11, and 18 denotes a motor that is controlled by the motor control unit 17 and drives the slave arm 2 to rotate. The description of the other reference numerals is the same as that of the first embodiment, and will not be repeated.
【００２４】つぎに本実施例の動作について説明する。
回転角度検出器３・４によって検出されたマスタアーム
１の回転角度とスレーブアーム２の回転角度との差が演
算増幅器１１によって演算・増幅され、この回転角度の
差に対応して制御手段１７により電動機１８が制御され
てスレーブアーム２が駆動される。スレーブアーム２が
障害物に接触すると、上記の値Next, the operation of this embodiment will be described.
The difference between the rotation angle of the master arm 1 and the rotation angle of the slave arm 2 detected by the rotation angle detectors 3 and 4 is calculated and amplified by the operational amplifier 11, and the control means 17 responds to the difference between the rotation angles. The electric motor 18 is controlled to drive the slave arm 2. When slave arm 2 touches an obstacle, the above value
【００２５】[0025]
【数９】 が増大して所定の値を超過し、障害物検知手段５がロッ
ク信号をロック手段６に出力する。このロック信号にも
とづいてソレノイド６４が付勢され、マスタ固定ピン６
５の先端が突出して、マスタアーム１の関節に設けられ
た歯車と噛み合い、マスタアーム１の関節を固定する。
操作者によって障害物との接触が排除されると(Equation 9) Increases to exceed a predetermined value, and the obstacle detection means 5 outputs a lock signal to the lock means 6. The solenoid 64 is energized based on this lock signal, and the master fixing pin 6
The tip of 5 protrudes and meshes with a gear provided at the joint of the master arm 1 to fix the joint of the master arm 1.
When contact with obstacles is eliminated by the operator
【００２６】[0026]
【数１０】 の値が減少して、上記の障害物検知手段５の出力信号に
よって上記のマスタ固定ピン６５の先端が後退し、マス
タアーム１の関節の固定が解除される。(Equation 10) Is decreased, the tip of the master fixing pin 65 is retracted by the output signal of the obstacle detection means 5, and the fixing of the joint of the master arm 1 is released.
【００２７】図３は本考案の第３実施例（請求項３に対
応）に係るマスタスレーブマニピュレータの構成説明図
である。本実施例は自由度１の空気圧マニピュレータシ
ステムである。FIG. 3 is an explanatory view of the configuration of a master-slave manipulator according to a third embodiment (corresponding to claim 3) of the present invention. This embodiment is a pneumatic manipulator system having one degree of freedom.
【００２８】図３参照 図において、５は障害物検知手段であり、本実施例では
接触式のリミットスイッチである。１９は、マスタアー
ム１の回転角度・スレーブアーム２の回転角度・リミッ
トスイッチ５の出力信号を入力されて、空気圧制御弁２
０・６６への制御信号を出力する制御手段である。６は
ロック手段であり、上記の空気圧制御弁６６と空気圧シ
リンダ６７とマスタ止めピン６８とスプリング６９とよ
りなる。空気圧シリンダ６７は空気圧制御弁６６によっ
て空気圧を制御される。マスタ止めピン６８は上記の空
気圧シリンダ６７のロッドの先端に設けられている。ス
プリング６９は、その反発力によって空気圧シリンダ６
７が減圧された後、ロッドを引き戻すためのものであ
る。２１はスレーブアーム２の関節に回転力を加える空
気圧アクチュエータである。２２は空気圧コンデンサで
ある。他の符号の説明は第１実施例と同一なので省略す
る。Referring to FIG. 3, reference numeral 5 denotes an obstacle detecting means, which in this embodiment is a contact type limit switch. Reference numeral 19 denotes a rotation angle of the master arm 1, a rotation angle of the slave arm 2, and an output signal of the limit switch 5.
It is a control means for outputting a control signal to 0.66. Reference numeral 6 denotes a locking means, which comprises the above-described pneumatic control valve 66, pneumatic cylinder 67, master stop pin 68, and spring 69. The air pressure of the pneumatic cylinder 67 is controlled by an air pressure control valve 66. The master retaining pin 68 is provided at the tip of the rod of the pneumatic cylinder 67. The spring 69 causes the pneumatic cylinder 6
7 is for pulling back the rod after the pressure is reduced. Reference numeral 21 denotes a pneumatic actuator that applies a rotational force to a joint of the slave arm 2. 22 is a pneumatic condenser. The description of the other reference numerals is the same as that of the first embodiment, and will not be repeated.
【００２９】つぎに本実施例の動作について説明する。
マスタアーム１の回転角度とスレーブアーム２の回転角
度との差にもとづいて、制御手段１９は空気圧制御弁２
０に制御信号を出力し、この制御信号にもとづいて空気
圧制御弁２０が空気圧アクチュエータ２１に与えられる
空気圧を制御し、空気圧アクチュエータ２１が、マスタ
アーム１の回転角度とスレーブアーム２の回転角度との
差に対応した回転力をスレーブアーム２に加える。障害
物検知手段（リミットスイッチ）５が障害物を検知する
と障害物検知手段５は検知信号を制御手段１９に出力す
る。制御手段１９は空気圧制御弁６６に制御信号を出力
し、空気圧制御弁６６は空気圧シリンダ６７に与えられ
る空気圧を増大し、マスタ止めピン６８が突出してマス
タアーム１の関節に設けられた歯車と噛み合い、マスタ
アーム１の関節を固定する。障害物との接触が排除され
ると、障害物検知手段（リミットスイッチ）５からの信
号を受けて制御手段１９が空気圧制御弁６６を制御し
て、空気圧シリンダ６７の空気圧を減少し、その結果、
マスタ止めピン６８が後退し、マスタアーム１の関節の
固定が解除される。Next, the operation of this embodiment will be described.
Based on the difference between the rotation angle of the master arm 1 and the rotation angle of the slave arm 2, the control means 19
0, a pneumatic control valve 20 controls pneumatic pressure applied to a pneumatic actuator 21 based on the control signal, and the pneumatic actuator 21 controls the rotation angle of the master arm 1 and the rotation angle of the slave arm 2. A rotational force corresponding to the difference is applied to the slave arm 2. When the obstacle detection means (limit switch) 5 detects an obstacle, the obstacle detection means 5 outputs a detection signal to the control means 19. The control means 19 outputs a control signal to the pneumatic control valve 66. The pneumatic control valve 66 increases the air pressure applied to the pneumatic cylinder 67, and the master retaining pin 68 protrudes and meshes with a gear provided at the joint of the master arm 1. Then, the joint of the master arm 1 is fixed. When the contact with the obstacle is eliminated, the control means 19 receives the signal from the obstacle detection means (limit switch) 5 and controls the pneumatic control valve 66 to reduce the air pressure of the pneumatic cylinder 67. As a result, ,
The master fixing pin 68 is retracted, and the fixing of the joint of the master arm 1 is released.
【００３０】なお障害物検知手段５として非接触式のリ
ミットスイッチ（近接リミットスイッチ）を使用するこ
ともでき、この場合は障害物検知手段５が障害物に接近
したとき、換言すれば障害物に接触（衝突）する直前
に、検知信号を制御手段１９に出力し、マスタアーム１
の関節をロック手段６で固定するので、制御応答性の遅
れにも対応することができ、制御機構が簡単になるほ
か、スレーブアーム等に障害物との衝突による無理な力
が働かず、マニピュレータが早期にがたつくのを防止す
ることができる長所がある。A non-contact type limit switch (proximity limit switch) can be used as the obstacle detecting means 5. In this case, when the obstacle detecting means 5 approaches the obstacle, in other words, when the obstacle detecting means 5 approaches the obstacle. Immediately before contact (collision), a detection signal is output to the control means 19 and the master arm 1
Is fixed by the lock means 6, it is possible to cope with a delay in control response, the control mechanism is simplified, and excessive force due to collision with an obstacle does not act on the slave arm or the like. Has the advantage that it can be prevented from rattling early.
【００３１】[0031]
【考案の効果】以上説明したとおり、本考案に係るマス
タスレーブマニピュレータにおいては、障害物を検知す
る障害物検知手段が設けられており、この障害物検知手
段が発する信号・指令にもとづいて、マスタアームの関
節を固定または固定解除するロック手段が設けられてお
り、上記の障害物検知手段は、スレーブアームに加わる
力Ｐをスレーブアームの回転角度θの時間微分ｄθ／ｄ
ｔで除した値As described above, in the master-slave manipulator according to the present invention, the obstacle detecting means for detecting an obstacle is provided. Lock means for fixing or releasing the joint of the arm is provided, and the obstacle detection means converts the force P applied to the slave arm into a time derivative dθ / d of the rotation angle θ of the slave arm.
Value divided by t
【００３２】[0032]
【数１１】 を演算する演算手段とされているので、従来技術におけ
るマスタアーム用電動機及びその制御装置が不要とな
り、簡単なロック手段を設けることでスレーブアームと
障害物との接触又は接近を操作者が容易に知ることがで
きる。[Equation 11] , The motor for the master arm and its control device in the prior art are not required, and the operator can easily contact or approach the slave arm and the obstacle by providing the simple locking means. You can know.
【００３３】したがって、本考案は、スレーブアームと
障害物との接触又は接近を操作者が容易に判断でき、し
かも、小型化することができるマスタスレーブマニピュ
レータを提供することができる。Therefore, the present invention can provide a master-slave manipulator that allows an operator to easily determine the contact or approach between the slave arm and an obstacle and to reduce the size.
【図１】本考案の第１実施例に係るマスタスレーブマニ
ピュレータの構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a master-slave manipulator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本考案の第２実施例に係るマスタスレーブマニ
ピュレータの構成説明図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a master-slave manipulator according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本考案の第３実施例に係るマスタスレーブマニ
ピュレータの構成説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration of a master-slave manipulator according to a third embodiment of the present invention.
【図４】従来技術に係るマスタスレーブマニピュレータ
の一例の構成説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration of an example of a master-slave manipulator according to the related art.
１ マスタアーム ２ スレーブアーム ３ マスタアームの回転角度検出器 ４ スレーブアームの回転角度検出器 ５ 障害物検知手段 ６ ロック手段 ７ 油圧アクチュエータ ８ チェーン ９ 圧力センサ １０ 増幅器 １１ 演算増幅器 １２ 増幅器 １３ サーボ弁 １４ 油圧ポンプ １５ 力センサ １６ 増幅器 １７ 電動機用制御手段 １８ 電動機 １９ 制御手段 ２０ 空気圧制御弁 ２１ 空気圧アクチュエータ ２２ 空気圧コンデンサ ３１ 演算増幅器 ３２ 増幅器 ３３ スレーブアーム駆動手段 ３４ 力センサ ３５ 制御手段 ３６ 電動機 ６１ 増幅器 ６２ 電磁ブレーキ ６３ 継電器 ６４ ソレノイド ６５ マスタ固定ピン ６６ 空気圧制御弁 ６７ 空気圧シリンダ ６８ マスタ止めピン ６９ スプリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Master arm 2 Slave arm 3 Master arm rotation angle detector 4 Slave arm rotation angle detector 5 Obstacle detecting means 6 Lock means 7 Hydraulic actuator 8 Chain 9 Pressure sensor 10 Amplifier 11 Operational amplifier 12 Amplifier 13 Servo valve 14 Hydraulic pressure Pump 15 Force sensor 16 Amplifier 17 Motor control means 18 Motor 19 Control means 20 Pneumatic control valve 21 Pneumatic actuator 22 Pneumatic capacitor 31 Operational amplifier 32 Amplifier 33 Slave arm drive means 34 Force sensor 35 Control means 36 Motor 61 Amplifier 62 Electromagnetic brake 63 Relay 64 Solenoid 65 Master fixing pin 66 Pneumatic control valve 67 Pneumatic cylinder 68 Master retaining pin 69 Spring
Claims (1)
るマスタスレーブマニピュレータにおいて、該マスタスレーブマニピュレータには、前記スレーブア
ームに印加される力（Ｐ）を、前記スレーブアームの回
転角度（θ）の時間微分（ｄθ／ｄｔ）をもって除した
値 【数１】 を演算し、該値 【数２】 が所定の値より大きいことをもって障害物との接触と判
断して、前記スレーブアームが障害物を検知する障害物
検知手段（５）が設けられてなり、 前記マスタアームには、前記障害物検知手段（５）が発
する信号・指令にもとづいて、マスタアームの関節を固
定または固定解除するロック手段（６）が設けられてな
ることを特徴とするマスタスレーブマニピュレータ。1. A master-slave manipulator having a master arm and a slave arm, wherein the master-slave manipulator has the slave arm.
The force (P) applied to the arm is controlled by the rotation of the slave arm.
Divided by the time derivative (dθ / dt) of the roll angle (θ)
Value [Equation 1] And calculate the value Is greater than the specified value, the
An obstacle for which the slave arm detects an obstacle
A detection means (5) is provided, and the master arm is provided with a lock means (6) for fixing or releasing the joint of the master arm based on a signal / command issued by the obstacle detection means (5). A master-slave manipulator characterized by being provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993002205U JP2559943Y2 (en) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | Master-slave manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993002205U JP2559943Y2 (en) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | Master-slave manipulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661481U JPH0661481U (en) | 1994-08-30 |
| JP2559943Y2 true JP2559943Y2 (en) | 1998-01-19 |
Family
ID=11522860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1993002205U Expired - Fee Related JP2559943Y2 (en) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | Master-slave manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2559943Y2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8700213B2 (en) * | 2007-03-01 | 2014-04-15 | Tokyo Institute Of Technology | Maneuvering system having inner force sense presenting function |
| JP2015036161A (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-23 | 国立大学法人富山大学 | Joint mechanism |
| JP5769209B2 (en) * | 2013-09-07 | 2015-08-26 | 国立大学法人東京工業大学 | Maneuvering system with haptic function |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56157980A (en) * | 1980-05-07 | 1981-12-05 | Daido Steel Co Ltd | Controller for manipulator |
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-
1993
- 1993-02-01 JP JP1993002205U patent/JP2559943Y2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0661481U (en) | 1994-08-30 |
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