WO1996009144A1

WO1996009144A1 - Manipulateur maitre/esclave et son procede de commande

Info

Publication number: WO1996009144A1
Application number: PCT/JP1995/001864
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Yoshinada; Kenji Okamura; Kunikazu Yanagi
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1996-03-28
Also published as: US5949686A; EP0816020A4; KR970706108A; EP0816020A1

Description

P

- 1一明細害マスタスレーブマニピュレー夕及びその制御方法技術分野

本発明はマスタスレーブマニピュレータ及びその制御方法に係り、特に、マス夕マニピュレータとスレーブマニピュレー夕間の指令伝達系に好適なマスタスレーブマニピュレータ及びその制御方法に関する。背景技術

マスタスレーブマニピュレータは、オペレータがマスタマニピュレータ（以下、マスタという）を動作させることにより、スレーブマニピュレータ（以下、スレーブという）を追従動作できるため、近年注目されつつある。このマスタスレーブマニピュレータには、図 1 9 A及び図 1 9 Bに示すように、マスタ 1 とスレーブ 2 と形状が相似でない非相似構造のものがある。非相似構造のマスタスレーブマニピュレータは、作業内容やオペレータの希望に応じて、マスタ 1 とスレーブ 2 との構造及び諸元を適宜選択できるため、各種作業に対応できるという利点がある。

ところが、上記非相似構造のマスタスレーブマニピュレータは、図 1 9 A及び図 1 9 Bに示すように、マスタ 1 の先端 1 1 の動作領域 Aと、スレーブ 2の先端 2 1 の動作領域 Bとが、非相似となる埸合が殆どである。故に、図 1 9 Cに示すように、動作領域 Aを相似拡大した領域 A ' と、動作領域 Bとを対応づけると、境界が一致せずに一部の領域がはみ出す。このような動作領域 A、 Bを持つマス夕スレーブマニピュレータには、次のような不都合がある。

( 1 ) 領域 A a , A b (斜線ハッチング部）のように、スレーブ 2の先端 2 1 が到達できない領域では、マスタ 1 を動作させてもスレーブ 2が追従しない。

( 2 ) 領域 B a , B b (縦線ハッチング部）のように、マスタ 1 の先端 1 1 が到達できない領域へは、マスタ 1 に追従するスレーブ 2の先端 2 1 もまた、到達できない。即ち、スレーブ 2の先端 2 1 は、本来の動作領域 Bのうち、領域 B a , B bを除いた領域でしか動作できない。

また、設計者の設定次第では、次のような不都合も起こりうる。

( 3 ) 各種理由によりスレーブ 2の先端 2 1 に動作禁止領域 B B (なお、動作領域 B +動作禁止領域 B B -スレーブ可動領域、とする。）を設定しても、この領域 B Bにマスタ 1の先端 1 1 の動作領域 Aが重なる場合、マスタ 1を動作させると、スレーブ 2の先端 2 1が動作禁止領域 B Bにあるにも係わらず、スレーブ 2が動作する。

即ち、マスタ 1 とスレーブ 2との共通動作領域が狭くなり、このため作業能力が低下し、操作性が悪化し、また危険が増加するなどの不都合を生ずる。

勿論、マスタ 1の各自由度の動作量 1、 β 2と、スレーブ 2の各自由度の動作量 0 1、 0 2とを、 1対 1に対応させることにより、動作領域 Α全体と動作領域 B全体とを応させ、上記共通動作領域を最大にさせることはできる。ところが、マスタ 1 とスレーブ 2との自由度の具体的な対応関係は、線形対応レベルまでであり、これと言った意味付けのある対応関係を施していない（例えば、日本特開平 2 - 1 4 5 2 7 2号）。

ここで、線形対応させた場合の不都合を具体的に述べる。例えば図 1 9 A及び図 1 9 Bでの線形対応は、図 2 O A及び図 2 0 Bに示すように、マスタ 1 の第 1 軸の動作量（例えば、回転動作量） /3 1 に対してスレーブ 2の第 1軸の動作量（例えば、回転動作量） θ 1を線形対応させ、かつマスタ 1の第 2軸の回転動作量 ;3 2に対してスレーブ 2の第 2軸の回転動作量 0 2を線形対応させている。ところがこのような単純な対応では、図 2 1 A及び図 2 1 Bに示すように、マス夕 1 の先端 1 1を円弧 M l、 M 2に沿って動かしたときに、スレーブ 2の先端 2 1 は円弧 S l、 S 2に沿って動くので、マスタ 1の先端 1 1の動作方向と異なる方向になる。すなわち、スレーブ 2の動作領域 Bの全域において、オペレータに操作上の違和感を与えるようになる。別の従来技術となるマスタスレーブマニピュレータについて、指令伝達系を図 2 2〜図 2 6 Bを参照して説明する。図 2 2の指令伝達系は、操作用のマスタ 1 から作業用のスレーブ 2への間に、第 2比較器 1 3、ゲイン乗算器 1 4及びァクチユエ一夕 1 5をこの順に揷入するとともに、スレーブ 2から第 2比絞器 1 3へ帰還回路を設けて構成され、マスタ 1の姿勢にスレーブ 2が追従して動くように制御を行う。

そのため、マスタ 1 の姿勢情報（例えば、角度検出器 1 aで検出した角度） 0 mと、スレーブ 2の姿勢情報（例えば、角度検出器 2 aで検出した角度） 0 sを第 2比較器 1 3で比較して、偏差 σを求める。この偏差ひに対しゲイン乗算器 1 4でゲイン Gを施し、この結果をスレーブ 2のァクチユエ一夕 1 5へ入力して、偏差 σをとする方向にスレーブ 2を駆動する。つまり、姿勢情報 0 sが姿勢情報 0 mに一致するように制御される。これを次の（ 1 ) 式で表すこととする。

Θ s→ 6 · · · ( 1 )

すなわち、図 2 2の指令伝達系では、図 2 4 A及び図 2 4 Bに示すように、スレーブ 2は、マスタ 1 と一定の対応姿勢及び拡大比となるように制御される。しかるに、実際のマニビュレータ作業では、操作者の要求に応じてマスタ 1 とスレーブ 2の対応関係を、例えば次のように調整できると便利なことが多い。

図 2 5 A及び図 2 5 Bに示すように、マスタ 1 とスレーブ 2の先端の対応位置を移動できれば、スレーブ 2の先端位置に係わらず、作業者は最も操作し易いマスタ 1の先端位匿でマスタ 1を操作でき、操作時の負担軽減や安全作業に寄与できる。

また、図 2 6 A及び図 2 6 Bに示すように、マスタ 1先端に対するスレーブ 2 先端の対応位置領域の拡大比を変更できれば、高速動作を行うときは大きな拡大比に、また微細動作を行うときは小さな拡大比に変更できるので、より幅広い作業を行うことができる。

そこで上記 2例のマスタ 1 とスレーブ 2との対応位置移動や拡大比変更を行うものとして、図 2 3の指令伝達系がある。これは、図 2 2の指令伝達系に対し、マスタ 1から第 2比較器 1 3までの間に、第 1比較器 7 a、拡大比乗算器 1 6及び加算器 7 bをこの順で挿入し、さらに第 1比較器 7 aと加算器 7 bに対して、基準姿勢情報 0moを入力可能としたものである。この指令伝達系では、加算器 7 bが出力する変更姿勢情報 0mlに対し、姿勢情報 0 sがー致するように制御される。これを次の（ 2 ) 式で表すこととする。

Θ s→ β ml · · · ( 2 )

なお、変更姿勢情報 0mlは、図 2 3の第 1比較器 7 a、拡大比乗算器 1 6及び加算器 7 bから分かる通り、次の（ 3 ) 式で示される。

Θ ml= (0 m— 0mo) x r + Θ mo · · · ( 3 )

ここで、 rは拡大比である。すなわち、 " 0 m= 0 s = 0mo" なる基準姿勢情報 0 moを与えることにより、拡大比 rを自在に変更することができる。

しかしながら、図 2 3の指令伝達系におけるマスタ 1 とスレーブ 2の拡大比 r の変更は、 ' Θ s = 0mo" なる基準姿勢情報 0moを設定できるまで、変更姿勢情報 Θ mlが変動してスレーブ 2が動くため、安全上好ましくない。またマスタ 1 とスレーブ 2とをそれぞれ任意の姿勢に合わせるには（すなわち、対応位置を移動させるには）、基準姿勢情報 0moと拡大比 rを共に調整しなければならないなど、幾つかの問題点がある。

図 2 7は、バイラテラル式マスタスレーブマニピュレータ指令伝達系の図であつて、マスタは、姿勢 · 力検出器 1 cとァクチユエ一夕 1 bとを備え、スレーブは、姿勢 ' 力検出器 2 cとァクチユエ一夕 2 bとを備えている。マスタ 1 とスレーブ 2との間には、マスタ追従指令値演算部 3 1 と反力算出演算部 3 2 とを備えた、例えばマイコンなどでなる制御手段 3 0 Aが備えられる。マスタ追従指令値演算部 3 1 は、姿勢 · 力検出器 1 cからマスタ 1の姿勢 0m3と操作力 Fmoとを入力すると共に、姿勢 · 力検出器 2 cからスレーブ 2の姿勢 0 S3を入力し、これらから指令 yを演算し、この指令 yをァクチユエ一夕 2 bに出力する。ァクチユエ一夕 2 bは、この指令 yに則してスレーブ 2を作動させる。これにより、操作者がマスタ 1を操作すると、スレーブ 2がマスタ 1に追従動作する。他方、反力算出演算部 3 2は、姿勢 ·力検出器 2 cからスレーブ 2の負荷 F X を入力し、これに所定の倍率を施した反力指令値 y m をァクチユエ一夕 1 bに出力する。ここで、負荷 F Xは、スレーブ 2及びァタツチメン卜の自重と、スレーブ 2が外部に与える力との加算値である。ァクチユエ一夕 1 bは、反力指令値 y m に則した R力をマスタ 1 に与える。例えば大きな負荷 F Xを発生するマスタスレーブマニピュレータでは、その負荷 F xの数^ ~〜数百分の 1程度の反力がマス夕 1 に返され、操作者はこの反力によってスレーブ 2の負荷状態を体感しつつ、作業できる。ュニラテラル式は、上記構成から、ァクチユエ一夕 l bと反力算出演算部 3 2 とを省いたものであり、操作者が負荷状態を体感できない。

しかしながら、かかる従来のマニピュレータによれば、人力よりも大きな作業力で作業できるものの、次のような問題がある。図 2 8は自走旋回式マスタスレーブマニピュレータの図であって、スレーブ 2先端に、アタッチメントとしてグラインダ 1 8を装着している。マニピュレータは、大きな作業力を発揮できるように作られているので、大きな負荷を軽々と捉える反面、微小な負荷では、作業者が感じられない程度にしか、作業者に伝えられないことが多い。従って、ヮーク 1 9表面を精密切削するとき、操作者は、バイラテラル式では小さな反力しか得られず、またュニラテラル式では反力が得られないため、作業力を微調整して精密切削するというような細かい作業ができないという問題がある。

このような作業は、グラインダ作業ばかりでなく、壊れ物の把持作業などでも見られる。すなわち、従来のマニピュレータによれば、引張力、押し付け力、把持力など、作業力の微調整が必要とされる作業に対しては、好適に使用できないという問題がある。発明の開示

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためになされたもので、マスタとスレーブとの動作領域全体を 1対 1に対応させて共通動作領域を最大化させるとともに、この状態においてもオペレータに'操作上の違和感を与えないマス夕スレーブマニピュレータ及びその制御方法を提供することを目的とする。また、マスタスレーブマニピュレ一夕の対応位移動や拡大比変更を行うとき、スレーブを静止させたまま安全に、対応位置移動や拡大比変更を行うことができることを目的とする。さらに、引張力、押し付け力、把持力などの作業力の上限値を設定することにより、例えばグラインダ作業や壊れ物の把持作業などに対しても好適に使用できることを目的とする。

本発明に係るマスタスレーブマニピュレー夕の制御方法の第 1の発明は、マス夕とスレーブとの先端の動作領域が非相似であるマスタスレーブマニピュレータの制御方法において、予め、

手順 1 ；一方の動作領域の限界面となる閉曲面上に複数代表点を設定し、手順 2 ；他方の動作領域の限界面となる閉曲面上に手順 1の複数代表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、

手順 3 ；—方の動作領域の内部に複数代表点を設定し、

手順 4 ；他方の動作領域の内部に手順 3の複数代表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、

手順 5 ；手順 1及び手順 3の複数代表点のそれぞれに一方のマニピュレータ先端が位置した際のマニピュレータ各自由度の動作量をそれぞれ求めるとともに、手順 2及び手順 4の複数目標点のそれぞれに他方のマニピュレータ先端が位圊した際のマニピュレー夕各自由度の動作量をそれぞれ求め、

手順 6 ；前記手順 5の一方の動作量の組と、他方の動作量の組との対応関係を求め、

マスタを動作させてスレーブを動作させるとき、

マスタ動作時のマスタの動作量を前記対応関係に基づきスレーブの動作量に変換し、スレーブの動作量に基づきスレーブを動作させることを特徴とする。

また、前記複数目標点の分布を不均等設定してもよい。

さらに、前記不均等設定の複数目標点を複数組設けると共に、複数組の各組ごとの対応関係をそれぞれ求め、マスタを動作させてスレーブを動作させるとき、予め複数組の対応関係の中から使用すべき対応関係を選出してもよい。

かかる第 1の発明によれば、先ず、手順 1及び手順 2によって両動作領域（例えば、本発明に係る図 1の A及び B ) の限界面上の互いの複数代表点と複数目標点とを対応させている。これにより、動作領域 Bの全域が、動作領域 Aの全域に 1対 1 に対応する動作領域となり、無駄な領域が無くなる。次に、手順 3及び手順 4によって動作領域内部における互いの複数代表点と複数目標点とを対応させたため、スレーブの動作方向がマスタの動作方向に追従一致するように対応関係を定めることが可能となる。

ところで、第 1発明によれば、動作領域 B (すなわち、共通動作領域、以下同じ）の内部に、例えば微速で高精度な動作を実現したい、又はマスタの先端の移動速度に対するスレーブの先端の移動速度を先端位置に応じて変化させたい、等の意味付けを付した領域や動作方向を設定することができる。

すなわち、例えば各目標点の分布を均等設定することにより、動作領域 Bの大部分の領域において、上述の "スレーブの動作方向がマスタの動作方向に追従一致するようになる" 性質をほぼ一様に得ることができる。これに対し、故意にある領域やある動作方向における各目標点の分布を、他の領域や他の動作方向における各目標点の分布と比較して、不均等設定する場合、これらある領域やある動作方向が、上記各種の意味付けが付された領域や動作方向となり得る。

これら意味付けを付した領域の確保方法のみを抽出した構成が、複数目標点の分布の不均等設定である。このような不均等設定に基づく対応関係を複数備えることにより、要求に応じた選出が可能になる。

ところで手順 1〜手順 6は、分かり易くするための番号であって、時系列的な順番として限定したものではない。従って、手順としては、上記記載の番号順でもよいが、 3、 4、 1、 2、 5、 6の順でも、 1、 3、 2、 4、 5、 6の順でも、 1、 3、 4、 2、 5、 6の順でも、 3、 1、 2、 4、 5、 6の順でも、 3、 1 、 4、 2、 5、 6の順でもよい。また図 6のフローチャートの順のようにしてもよい。 C / 4 一 8 — すなわち、図 6の手順は、一方のマニピュレータの動作領域の限界面上及び内部にそれぞれ複数代表点を設定し（ステップ 6 1 ) 、各複数代表点に一方のマ二ピュレー夕の先端が位置した際の該一方のマニピュレ一夕の各自由度の動作量を求める（ステップ 6 2 ) 。次に、他方のマニピュレータの動作領域の限界面上及び内部に、前記複数代表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し（ステップ 6 3 ) 、各複数目標点に他方のマニピュレータの先端が位置した際の他方のマニピュレー夕の各自由度の動作量を求める（ステップ 6 4 ) 。そして、一方のマニピュレー夕の各自由度の動作量の組と、他方のマニピュレー夕の各自由度の動作量の組の対応関係を求める（ステップ 6 5 ) 。そこで、マスタマニピュレータを動作させたとき（ステップ 6 6 ) 、先ず、マスタマニピュレータの各自由度の動作量を検出し（ステップ 6 7 ) 、検出した各値を、前記対応関係に基づき、スレーブマニビュレー夕の各自由度の動作量に変換し（ステップ 6 8 ) 、変換した各値に基づきスレーブマニピュレータの各自由度を動作させる（ステップ 6 9 ) 。なお、対応関係を複数設定した埸合（ステップ 7 1 ) 、使用に際しては、先ず、対応関係を予め選出し（ステップ 7 1 ) 、その後、ステップ 6 6〜ステップ 6 9をこの順で行つてもよい。

なお、 "限界面上" 及び "閉曲面上" の "面" は、マスタスレーブマニピユレ一夕が二次元動作のものならば "線" と読み替えるものとする。すなわち、 "限界面" には三次元動作のマスタスレーブマニピュレー夕の動作領域外周面の他、二次元動作のマスタスレーブマニピュレー夕の動作領域外周線も含まれる。

マスタスレーブマニピュレー夕の制御方法の第 2の発明は、マスタとスレーブとの対応位置移動及び拡大比変更が自在で、マスタとスレーブとからの動作信号を第 2比較器で比較することにより、スレーブをマス夕に追従動作させることを達成してなるマスタスレーブマニピュレー夕の制御方法において、

対応位置移動時又は拡大比変更時、

マスタを操作してスレーブの先端を目標位置に移動させ、

その後、第 2比較器へのマスタからの動作信号を遮断するとともに、前記マスタからの動作信号に代わって、遮断時のスレーブの動作信号を第 2比較器に入力させ、

前記入力中に、マスタの先端を所望位 Sに移動し、また拡大比を変更することを特徴とする。

かかる構成の作用について、一例となる図 8を参照して説明する。すなわち、対応位置移動時や拡大比変更時、

ステップ 1 0 1 ：マスタを操作してスレーブ先端を目標位匿に移動させる。これにより、スレーブの位置を決定する。

ステップ 1 0 2 ：その後、第 2比較器へのマス夕からの動作信号を遮断するとともに、マスタからの動作信号に代わって遮断時のスレーブの動作信号を第 2比較器に入力させる。これにより、スレーブは、遮断時のスレーブの動作信号を目標値として動作する。ところが、遮断時のスレーブの動作信号は固定値となるから、スレーブは、遮断時のスレーブの姿勢を維持し铳ける。すなわち、スレーブは静止し続ける。

ステップ 1 0 3 ：そして上記入力中に（スレーブが静止中に）、スレーブの目標位置に対応する位 Sにマスタ先端を移動し（従ってマスタとスレーブとの先端位置に相対移動が生ずる）、また拡大比を変更する。

なお、対応位置移動及び拡大比変更のいずれか一方を行うときは、下記となることは言うまでもなく、制御方法の第 2の発明は、これら個々め場合も含むものとする。

すなわち、対応位置移動のみを行うときは、

マスタを操作してスレーブ先端を目標位置に移動させ、

その後、第 2比絞器へのマスタからの動作信号を遮断するとともに、このマスタからの動作信号に代わって、遮断時のスレーブの動作信号を第 2比較器に入力させ、

そして入力中に（スレーブが静止中に）、マスタ先端を所望位置に移動する。他方、拡大比変更のみを行うときは、マスタの操作を停止し、

その後、第 2比較器へのマス夕からの動作信号を遮断するとともに、このマスタからの動作信号に代わって、遮断時のスレーブの動作信号を第 2比較器に入力させ、

そして入力中に（スレーブが静止中に）、マスタを操作することなく、拡大比を変更する。

次に、本発明に係るマスタスレーブマニピュレータの第 1の発明は、マスタの動作量 Sに基づくマスタの先端の動作領域と、スレーブの動作量 0に基づくスレーブの先端の動作領域とが非相似であるマスタスレーブマニピュレータにおいて制御手段と、

動作量を検出し、動作量 /3を制御手段に入力するマスタ動作量検出手段と、制御手段からスレーブの動作量 0を入力し、動作量 0に基づきスレーブを動作させるスレーブ動作手段とを備え、

前記制御手段は、

予め、一方の動作領域の限界面となる閉曲面上に設定した複数代表点と、閉曲面上の複数代表点ごとに対応すベく他方の動作領域の限界面となる閉曲面上に設定した複数目標点とを一致させるとともに、

一方の動作領域の内部に予め設定した複数代表点と、動作領域内部の複数代表点ごとに対応すべく他方の動作領域の内部に予め設定した複数目標点とを一致させて、

一方の各自由度動作量と他方の各自由度勦作量との対応関係を記憶し、

マスタの動作時、マスタ動作量検出手段から得られた動作量 3を前記対応関係に基づき動作量0に変換し、動作量 0をスレーブ動作手段に入力する制御手段であることを特徴とする。

また、前記制御手段が予め記憶する対応関係は、分布を不均等設定してなる複数目標点に基づく対応関係でもよい。さらに、前記制御手段は、分布の不均等設定の程度が異なる複数対応関係を記憶し、別途備えた選出指令発信手段からの指令に基づき、複数対応関係の中から所望の対応関係を選出可能とする制御手段でもよい。

かかるマスタスレーブマニピュレータの第 1の発明は、上記制御方法の第 1の発明の装置としての具現化例である。従って、上記制御方法と同様な作用が得られる。

マスタスレーブマニピュレータの第 2の発明は、マスタとスレーブとからの動作信号を第 2比較器で比較することにより、スレーブをマスタに追従動作させることを達成してなるマスタスレーブマニピュレータにおいて、

マスタから第 2比較器への間に、第 1比較器、拡大比乗算器及び加算器をこの順で挿入し、

マスタから分岐して第 1比較器に接続させる回路中に、第 1開閉スィッチ及び第 1サンプルホールド器をこの順で直列接続し、

スレーブから分岐して加算器に接続させる回路中に、第 2開閉スィッチ及び第 2 サンプルホールド器をこの順で直列接続したことを特徴とする。

また、第 2サンプルホールド器から分岐して、第 1開閉スィッチと第 1サンプルホールド器との間に接続させる回路中に、第 3開閉スィツチを挿入してもよいかかる構成は、制御方法の第 2の発明を装置として具現化した例であり、この方法の発明に準ずる作用が得られる。要点は次の通りである。

方法の第 2発明における "第 2比絞器へのマスタからの動作信号を遮断する" は、第 1開閉スィツチ（以下、第 1 スィッチという）及び第 1比較器で行う。すなわち、第 1 スィッチを閉じると、第 1比較器ではマス夕からの 2つの同じ値の動作信号が比較されるので、その偏差は？ Tとなる。従って、マスタはスレーブを動作させることなく、自在に操作できる。また拡大比は拡大比乗算器で前記零の偏差に乗算されるから、拡大比乗算器から加算器への出力は棼である。従って、拡大比を自在に変更できる。また、方法の第 2発明における "マスタからの動作信号に代わって遮断時のスレーブの動作信号を第 2比較器に入力させ" は、第 2 サンプルホールド器（以下、第 2ホールド器という）、第 2開閉スィッチ（以下、第 2 スィッチという）及び加算器で行う。

すなわち、第 1 スィッチを閉じ、同時或いはその後、第 2スィッチも閉じる。これにより、スレーブの移動を防止する。その後直ちに第 2スィッチを開く（なお、上記第 1 スィツチを閉じた後、第 2 スィツチを一瞬だけ閉じてもよい）。これにより、マスタからの動作信号を遮断した時のスレーブの動作信号を、第 2ホ一ルド器に記慷できる。この記憶動作信号は加算器に出力されるが、前述のとおり、拡大比乗算器から加算器への出力は零であるから、この記慷動作信号だけが、第 2比較器にスレーブの動作目標値として入力される。第 2比較器は、この動作目標値とスレーブの現在の動作信号を比較し、その偏差がとなるようにスレーブを動作させようとする。しかし、この動作目標値が第 2ホールド器で記憶された一定値であるので、スレーブは、前記動作目標値に基づく姿勢を維持し続けることになる。 '

すなわち、マスタの動作に係りなく、スレーブは静止し铳ける。従って、前記 "マスタがスレーブを動作させることなく自在に操作できる" ことと相まって、スレーブを静止したまま、対応位 Sを自在に、かつ安全に移動できる。

対応位匱移動や拡大比変更の完了後は、第 1 スィッチを開く（すなわち、両スイッチが開く）ことにより、更新された対応位置移動や拡大比変更に基づき、スレーブをマスタに追従動作させることができる。

また、第 3開閉スィッチ（以下、第 3 スィッチという）を備えることにより、機能が追加される。すなわち、従来技術の図 2 2における一定の対応姿勢及び拡大比の状態に戻したい場合があれば、先ず、第 1 スィッチを閉じ、それと同時或いはその後に第 2スィッチを閉じる。その後直ちに第 2スィッチを開き、次いで拡大比 rを " r = l " とする。その後、第 1 スィッチを開き（すなわち、全スィツチを開いた状態）、その後一瞬、第 3 スィッチを閉じることにより、従来技術における図 1 3の状態に戻すことができる。

マスタスレーブマニピュレータの第 3の発明は、マスタを操作すると、スレーブが追従動作するマスタスレーブマニピュレータにおいて、

マスタの操作から想定されるスレーブの作業力 Fmと、予め定めたスレーブの作業力の上限値 F oとを比較し、

Fmく F oのときは、作業力 Fmで、他方、 Fm≥ F oのときは、作業力 F oで、スレーブを動作させる制御手段を備えてなることを特徴とする。

また、制御手段は、さらに、 Fm< F oのときは、作業力 Fmに則した力をマスタに返し、他方、 Fm≥ F oのときは、所定力 F cをマスタに返すとしてもよい。また、制御手段は、さらに、 Fm≥ F oのときは、報知手段により報知するとしてもよい。

かかる構成による作用について、本発明の一実施例となる図 1 4を参照して説明する。制御手段には、予め作業内容に応じたスレーブの作業力の上限値 F oが入力される（ステップ 1 5 1 ) 。そこで制御手段は、マスタの操作から想定されるスレーブの作業力 Fmを算出又は入力し（ステップ 1 5 2 ) 、作業力 Fmと上限値 F oとを比較する（ステップ 1 5 3 ) 。比較結果が F m< F oであるときは、作業力 Fmでスレーブ 2を動作させる（ステップ 1 5 4 ) 。この場合、スレーブはマスタに追従動作する。他方、 Fm≥ F oであるときは、作業力 F oでスレーブを動作させる（ステップ 1 5 5 ) 。この場合、マスタからの操作力 Fmは無効とされ、スレーブは上限値 F oなる作業力を維持して動作する。

また、バイラテラル式として、両作業力 Fm、 F oを比較し制御することにより、操作者はスレーブの両作業力 Fm、 F oをマスタから体感しつつ作業することができる。さらに、報知手段、例えば警告灯や警報器などを備えることにより、ュニラテラル式であっても、操作者は F m≥ F 0の状態を感知できるため、バイラテラル式と同様の作業を実施できる。必要に応じて、この報知手段をバイラテラル式に使用してもよい。図面の簡単な説明

図 1 は本発明の第 1実施例に係るマスタスレーブ装置の模式図、

図 2 Aは第 1実施例に係る動作領域 Aにおけるマスタの直交格子を示す図、図 2 Bは第 1実施例に係る動作領域 Bにおけるスレーブの直交格子を示す図、図 3 A及び図 3 Bは第 1実施例の効果を示す図であって、図 3 Aはマスタの動作軌跡を示す図、図 3 Bはスレーブの動作軌跡を示す図、

図 4は第 1実施例をベースとする例におけるスレーブの動作軌跡を示す図、図 5は図 4 と別の例におけるスレーブの動作軌跡を示す図、

図 6は本発明の第 1実施例に係るマスタスレーブマニピュレー夕の制御方法例のフローチヤ一卜、

図 7は第 1実施例を適用した自走式マニピュレー夕の側面図、

図 8は本発明の第 2実施例に係る対応位置移動及び拡大比変更のフローチヤ一卜図 9は第 2実施例に係る指令伝達系の説明図、

図 1 0は図 9の指令伝達系に座標変換器を挿入した例の説明図、

図 1 1 は第 2実施例に係る通常動作時のフローチャート、

図 1 2は第 2実施例に係る対応位 S移動時や拡大比変更時のフローチヤ一ト、図 1 3は第 2実施例に係る一定の対応姿勢及び拡大比の関係に戻すときのフローチャート、

図 1 4は本発明の第 3実施例に係る制御用フローチヤ一卜、

図 1 5は第 3実施例に係る指令伝達系の説明図、

図 1 6 Α、図 1 6 Β及び図 1 6 Cは第 3実施例に係る作業力と指令との関係を示す図であって、図 1 6 Αは作業力 f (W) よりも小さな作業力 F s での下向き作業の図、図 1 6 Bは作業力 f (W) よりも大きな作業力 F s での下向き作業の図、図 1 6 Cは上向き作業の図、

図 1 7は第 3実施例をベースとする例の指令伝達系の説明図、

図 1 8は第 3実施例をベースとする他の例の指令伝達系の説明図、図 1 9 A、図 1 9 B及び図 1 9 Cは従来技術に係る非相似構造のマスタスレーブマニピュレータを説明する図であって、図 1 9 Aはマスタとその動作領域とを示す図、図 1 9 Bはスレーブとその動作領域とを示す図、図 1 9 Cはマスタの動作領域を相似拡大した領域とスレーブの動作領域とを直接対応づける場合を示す図図 2 0 A及び図 2 0 Bは図 1 9 A及び図 1 9 Bのマスタスレーブマニピュレータにおける動作量の線形対応を説明する図表であって、図 2 O Aはマスタとスレーブとの第 1腕の動作量 /8 1、 0 1の線形対応図、図 2 0 Bはマスタとスレーブとの第 2腕の動作量 3 2、 0 2の線形対応図、

図 2 1 A及び図 2 1 Bは従来技術に係る動作 Sの線形対応における動作軌跡であつて、図 2 1 Aはマスタの動作軌跡を示す図、図 2 1 Bはスレーブの動作軌跡を示す図、

図 2 2は従来技術に係る一定の対応姿勢及び拡大比の指令伝達系の説明図、図 2 3は従来技術に係る対応位置移動や拡大比変更の指令伝達系の説明図、図 2 4 A及び図 2 4 Bは従来技術に係るマニピュレータ間の通常対応時を示す図であって、図 2 4 Aはマスタの説明図、図 2 4 Bはスレーブの説明図、図 2 5 A及び図 2 5 Bは従来技術に係るマニピュレータ間の対応位置移動時の図であって、図 2 5 Aはマスタの説明図、図 2 5 Bはスレーブの説明図、図 2 6 A及び図 2 6 Bは従来技術に係るマニピュレータ間の拡大比変更時の図であって、図 2 6 Aはマスタの説明図、図 2 6 Bはスレーブの説明図、

図 2 7は従来技術に係るバイラテラル式マスタスレーブマニピュレー夕の指令伝達系の説明図、

図 2 8は従来技術に係る自走旋回式マスタスレーブマニピュレータの側面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明に係るマスタスレーブマニピュレータ及びその制御方法について、好ましい実施例を添付図面に従って以下に詳述する。

第 1実施例は、図 7に示す自走式マニピュレータに適用した例であり、有効性が確認されている。この自走式マニピュレータは、下部走行体 2 5に上部旋回体

2 0を旋回自在に備え、上部旋回体 2 0にマスタ 1 とスレーブ 2 とを備えている。マスタ 1 とスレーブ 2は、共に 2つの 4節リンクを連結したものである。オペレー夕がマスタ 1 の先端 1 1を前後 ·上下方向に動作させたとき、例えばマイコンなどでなる制御手段 3でのバイラテラル制御やュニラテラル制御を介し、スレーブ 2 の先端 2 1を、前後，上下方向に追従動作させる構成となっている。

図 1 は、マスタ 1 とスレーブ 2 とのリンク機構を模式化し、マスタ 1 のマス夕動作量検出手段 4 ( 4 1、 4 2 ) と、スレーブ動作手段 5 ( 5 1、 5 2 ) と、選出指令発信手段 6とを、制御手段 3に接続した図である。本実施例では、マスタ動作量検出手段 4 1 は、マスタ 1の第 1関節に設けた回転エンコーダであり、マスタ動作量検出手段 4 2は、マスタ 1の第 2関節に設けた回転ェンコーダである。また、スレーブ動作手段 5 1 は、スレーブ 2の第 1関節に設けた回転モータであり、スレーブ動作手段 5 2は、スレーブ 2の第 2関節に設けた回転モータである。

マスタ 1 とスレーブ 2の実際諸元を次に示す。マスタ 1の第 1腕の長さは 2 1

3 m mであり、その動作量 ;8 1の範囲は、水平左向きを 0度として ± 3 0度である。またマスタ 1の第 2腕の長さは 4 4 3 m mであり、その動作量 β 2の範囲は、鉛直上向きを 0度として一 5度〜 + 2 5度である。他方、スレーブ 2 の第 1腕の長さは 1 1 6 5 m mであり、その動作量 θ 1の範囲は、鉛直上向きを 0度として一 2 6度〜 + 6 1度である。またスレーブ 2の第 2腕の長さは 1 4 7 5 m mであり、その動作量 0 2の範囲は、水平左向きを 0度として一 4 4 . 5度〜 + 7 1 度である。

このように上記自走式マニピュレータは、マスタ 1 とスレーブ 2 との諸元が異なり、マスタ 1 の先端 1 1の動作領域 Aと、スレーブ 2 の先端 2 1 の動作領域 B とが非相似となっている。そこで、動作領域 A、 B全体を 1対 1 に対応させるた P

一 1 7 — め、かつ動作領域 A、 B内部のマスタ 1 とスレーブ 2の追従動作におけるォペレ一夕の操作上の遠和感を解消するため、次の手順で、マスタ 1 とスレーブ 2との動作量; 3、 0の対応関係を求めた。

図 2 A及び図 2 Bを参照して説明する。

( i ) 動作領域 Aの限界線となる閉曲線 A 1上に、マスタ 1の 2自由度によって生ずる節点と、各辺の等分割点とをマスタ 1の複数代表点として設定する。

( ii ) 次に、動作領域 Bの限界線となる閉曲線 B 1上に、前記（ i ) で設定した各代表点ごとに対応すべき目標点をほぼ均等に定め、これらをスレーブ 2の複数目標点として設定する。

( iii ) 動作領域 Aの内部に直交格子 A 2を設定し、幾つかの交点をマスタ 1の複数代表点として設定する。

( iv ) 動作領域 Bの内部にも直交格子 B 2を設定し、前記（Si ) で設定した各代表点ごとに対応すべき目棵交点をほぼ均等に定め、これらをスレーブ 2の複数目標点として設定する。

( V ) 前記（ i ) 及び（S ) で定めた複数代表点のそれぞれにマスタ 1の先端が位置した際におけるマスタ 1の動作量 1、 yS 2を、それぞれ求める。同様に、前記（ii ) 及び（iv ) で定めた複数目標点のそれぞれにスレーブ 2の先端が位置した際におけるスレーブ 2の動作量 0 1、 0 2を、それぞれ求める。

( vi ) マスタ 1 の動作量 /S 1 , β 2の組と、スレーブ 2の動作量 0 1、 0 2の組との対応関係を求める。

なお、求めた対応関係に対し、直交格子 A 2上の任意の位置にマスタ 1の先端が位置した際におけるマスタ 1 の動作量 J5 1、 /3 2を代入し、それらの各値 0 1 、 0 2 に相当するスレーブ 2の先端 2 1 の軌跡 B 3 (図 3 B参照）が、直交格子 B 2と比較して不自然に曲がらないことを確認する必要がある。このとき仮に、スレーブ 2の軌跡 B 3が不自然に曲がるときは、各代表点や各目標点の位置、数、設定分布などを各種変更し、上記（ i ) 〜（vi ) を繰り返すことにより、新たな対応関係を求めるのがよい。本自走式マニピュレー夕の上記諸元における上記対応関係の具体的例を述べる。すなわち、（ i ) 及び（ii ) の複数代表点及び目標点を 2 2点ずつ設定し、また（¾i) 及び（iv) の複数代表点及び目標点を 2 3点ずつ設定し、 4次多項式を用い、各動作量 /9 1 、 /9 2から動作量 0 1 、 0 2への対応関係を求めたところ、次の（ 4 ) Sび（ 5 ) 式を得た ( 4 ) 式は、動作量 5 1 , 0 2と動作量 0 1の全範囲において、各動作量 1 β 2 に対応する動作量 0 1への変換を可能とする 1 5項式でなる多項式である ( 5 ) 式は、動作量 yS 1、 2 と動作量 0 2の全範囲において、各動作量； 3 1 β 2に対応する動作量 0 2への変換を可能とする 1 5項式でなる多項式である。

θ , = 8. 6 4 9 8 6 - 3. 6 4 0 8 8 e "' * ^

- 1 1 3 0 9 0 e— ¹ * レ + 2. 1 0 2 0 2 e "⁴* ²

- 5 2 2 2 5 0 e ~" * ^ * y + 2. 6 6 3 2 9 e—³* レ ²

一 2 7 9 9 8 5 e ^_6* w ³ + 9. 1 9 8 6 8 e—^eネ ² * v - 7 6 2 7 1 4 e ^_7 * M * i^ ² + 2. 9 1 4 2 9 e ^-e* i ³ + 5 1 3 1 3 9 e -* * ^ ⁴ — 5. 3 7 7 5 1 e "⁸* ³ * v 一 2 3 5 8 6 0 e一 ^e * ² * ² — 6. 6 3 4 2 5 e -⁸木〃木 ³ 一 2 6 6 2 2 6 e一⁸ 木 ⁴ · · · ( 4 )

Θ 1 2. 7 9 4 + 4. 7 8 6 8 5 e一²

― 4. 3 4 9 7 3 e一¹ * ー 9. 8 3 6 4 3 e—⁴

- 2. 4 2 9 0 0 e ^_ * ^ * i^ - l . 4 0 3 9 5 e * v

+ 2. 0 ^Λ 4 ' 6 8 6 e "^e* ^ ³ -一 44. ， 7 1' 1…3 9 e——' ⁶ * ² * レ + 1. 3 3 1 7 3 e '⁵* ^ * ² 一 6. 9 7 8 3 8 e— ⁸木 ³ 一 2. 5 4 8 3 4 e -¹⁰ * + 2. 8 0 1 7 6 e ⁸ * ^ ³ * v - 2. 9 9 4 9 0 e _^e* ² * v ² + 1. 9 5 4 2 2 e一 i 0 * μ * v + 9. 6 4 0 1 8 e •⁸ * レ 4 • · · ( 5 ) = ~ 2 1 3 * cos(^S ,) - 4 4 3 * sin(^ ₂) + 2 8 9. 9 3 ( 6 ) v = - 2 1 3 * sin(/3 ,)+ 4 4 3 *cos(^ ₂)- 4 3 6. 2 7 · · ( 7 ) なお、（ 4 ) 式、（ 5 ) 式における " e " は、 " 1 0 " を示す。また両式における ' " とは、マスタ検出手段 4 2の位置を基準としたマスタ 1 の先端 1 1 の左右位置及び上下位置（単位 mm) に対応した座標値である。

すなわち、図 1を参照して説明すれば、制御手段 3は、予め上記対応関係〔（ 4 ) 〜（ 7 ) 式〕を記慷している。そこで、オペレータがマスタ 1を動作させると、制御手段 3はマスタ動作量検出手段 4 1、 4 2から動作量 β 1、 ^ 2を入力し、（ 4 ) 〜（ 7 ) 式により動作量 0 1、 0 2をリアルタイムに算出し、これらをスレーブ動作手段 5 1、 5 2 に出力する。スレーブ動作手段 5 1、 5 2は動作量 0 1、 0 2に基づきスレーブ 2を動作させる。

本実施例の効果を示す図 3 Α及び図 3 Bにおいて、図 3 Aは、説明を分かり易くするため、マスタ 1の先端 1 1を図示上下左右方向へ動作させたときの動作軌跡 A 3を示し、図 3 Bは、前記マスタ 1 の動作軌跡 A 3に追従動作したスレーブ 2の先端 2 1 の動作軌跡 B 3を示す。

図 3 Bから分かるように、動作軌跡 B 3が動作領域 Bの全域でほぼ一様である。また、動作領域 Bの閉曲線 B 1付近を除く大部分の領域において、マスタ 1 の先端 1 1 と、スレーブ 2の先端 2 1 との運動方向及び位置が、ほぼ一致していることが分かる。すなわち、動作領域 Bの大部分の領域において、マスタ 1の先端 1 1を図示上下左右に直線動作させると、スレーブ 2の先端 2 1 も図示上下左右にほぼ直線に近い動作をする。勿論、先端 1 1を斜めに直線動作させると、先端 2 1 も同方向（斜め）へほぼ直線に近い動作をする。すなわち、オペレータは、スレーブ 2の動作領域 Bの大部分の領域において、操作上の違和感を覚えなくなる。なお、動作領域 Bの閉曲線 B 1付近においては、上記大部分の領域と異なり、マスタ 1 とスレーブ 2との運動方向及び位置は一致しなくなる。すなわち、動作領域 Aの閉曲線 A 1付近で、マスタ 1の先端 1 1を直線動作させると、スレーブ 2の先端 2 1 は動作領域 Bの閉曲線 B 1に沿って円弧に近い動作をする。以上第 1実施例について詳述したが、第 1実施例をベースとする例を、以下に説明する。

第 1例：第 1実施例の対応関係は、動作量が 2自由度のマニピュレー夕について求めたものであるが、直動軸を含むものであってもよく、また 3自由度又はそれ以上でもよい。また 3次元動作のものでも適用できる。 3次元動作のマスタスレーブマニピュレータであれば、例えば、先ず、第 3次元軸上に複数代表点を予め設定する。次に、各代表点ごとの 2次元の動作面を求める。次に、各動作面において、上記（ i ) 〜（vi ) に基づき各対応関係を求める。そして、これら各対応関係が第 3次元軸に応じて連続的に切り変わるようにして、 3次元動作における一通りの対応関係を求めればよい。

第 2例：制御手段 3は、対応関係を（ 4 ) 〜（ 7 ) 式で記憶するのではなく、動作量 J3 1、 β 2 と、これらに対応する動作量 0 1、 0 2を直接記憶してもよい。この場合、動作量 0 1、 0 2は、動作量 S 1、 2を上記式に代入し、予め求めた値であることは言うまでもない。すなわち、図 1において、オペレータがマス夕 1を動作させたとき、マスタ動作量検出手段 4が動作量 /3 1、 S 2を検出する。制御手段 3は、この動作量 1、 /3 2を入力し、これらに対応する動作量 0 1、 0 2を抽出し、この動作量 0 1、 0 2をスレーブ動作手段 5 ( 5 1、 5 2 ) へ出力する。このようにすると、演算時間を短縮できる。

第 3例：上記（Si ) 及び（iv ) での複数代表点及び複数目標点は、直交格子の交点に設定したが、交点以外の点を代表点および目樣点に選んでもよい。得られる結果は、第 1実施例と同じである。

第 4例：第 1実施例は、図 3 Bに示した通り、スレーブ 2の先端 2 1 の動作方向と位置とが、動作領域 Bの大部分の領域において、マスタ 1の先端 1 1の動作方向と位置とにほぼ一致している。しかし、厳密には、図 3 Bに示すように、動作領域 Bの上下方向の動作範囲が左右方向の動作範囲よりも広いため、斜め動作の際には、方向や移動量はマスタ 1 と一致しなくなる。また、第 1実施例で述べたように、動作領域 Bの閉曲線 B 1付近では、マスタ 1 とスレーブ 2との動作方向と位置とが一致しなくなる。

これらの不一致は、両動作領域 A、 Bが非相似であるから必然的に生ずる問題であるが、これを利用して各種態様を準備することができる。すなわち、ある領域やある動作方向における上記（ii ) 及び（iv ) での複数目標点の分布を、他の領域や他の動作方向での複数目標点の分布に対し、不均等設定する例である。この例では、図 4及び図 5に示すスレーブ 2の動作軌跡を備えたマスタスレーブマニピユレ一夕を、提供することができる。

図 4 は、図示中央及び上部の閉曲線を含んだ領域において、スレーブ 2の勦作をマスタ 1の動作に完全相似化させようとしたスレーブ 2の動作軌跡の図である。この埸合、そのしわ寄せは図示下部の領域ゃ閉曲線上に現れ、これら領域ゃ閉曲線上では、スレーブ 2の動作方向や位置は、マスタ 1 に対応しなくなる。図 5は、図示中央及び下部の閉曲線を含んだ領域において、スレーブ 2の左右方向と上下方向とに一定の比率を持たせつつ、マスタ 1の動作方向に一致させようとしたスレーブ 2の動作軌跡の図である。前記一定の比率を持たせるために、上下方向の移動量の方を、左右方向の移動量より大きくしてある。かかる場合、そのしわ寄せは図示上部の領域や動作方向に現れ、これら領域ゃ閉曲線上では、スレーブ 2の動作方向や位置は、マスタ 1 に対応しなくなる。

このように、動作領域 Bにおいて、用途に応じて必要な意味付けを付加した領域や動作方向を実現することができる。なお、意味付けとは、例えば使用頻度が高い場合、又は高精度動作が要求される場合に有効である、ということである。なお、動作領域 Bの内部における異なる意味付けの領域や動作方向に基づく対応関係を複数準備し、オペレータが選出指令発信手段 6 (図 1参照）によって制御手段 3に使用する対応関係を選択使用するようにしてもよい。

次に、本発明に係る第 2実施例について、添付図面に従って詳述する。

図 9 において、本実施例の指令伝達系は、マスタ 1 から第 2比較器 1 3 までの間に、第 1比皎器 7 a、拡大比乗算器 1 6及び加算器 7 bをこの順で挿入してある。マスタ 1から分岐して第 1比較器 7 aに接続する回路を設け、この回路中に、第 1 スィッチ 8 a及び第 1サンプルホールド器 9 a (以下、第 1ホールド器 9 aという）をこの順で直列接続している。かつ、スレーブ 2から分岐して、加算器 7 b に接铳させる回路を設け、この回路中に、第 2 スィッチ 8 b及び第 2ホールド器 9 bをこの順で直列接続した。また、第 2ホールド器 9 bから分岐して、第 1 スィッチ 8 aと第 1ホールド器 9 aとに接続する回路を設け、この回路中に第 3スィッチ 8 cを挿入して構成したものである。すなわち、指令伝達系は、加算器 7 bが出力する変更姿勢情報 0m2に対し、姿勢情報 0 sがー致するように制御される。これを次の（ 8 ) 式で表すこととする。

Θ s→ Θ m2 · · · ( 8 )

また、変更姿勢情報 0m2は、図 9の第 1比較器 7 a、拡大比乗算器 1 6及び加算器 7 bから分かる通り、次の（ 8 ) 式で示される。

Θ m2= ( 0 m - 0 mo) x r + 0 so · · · ( 9 )

なお、（ 9 ) 式におけるは、第 1ホールド器 9 aに記憶された基準姿勢情報であり、他方 0 soは第 2ホールド器 9 bに記憶された基準姿勢情報である。いずれも、第 1 スィッチ 8 a及び第 2スィッチ 8 bを閉じることにより更新され、開くことにより一定値となる。

図 9は、両マニピュレー夕の通常動作状態を示し、全スィッチ 8 a、 8 b、 8 cが開いている。従って、（ 9 ) 式における基準姿勢情報 0 mo、 0 soは、一定値、すなわち、第 1 スィッチ 8 a及び第 2スィッチ 8 bを開く直前に両サンプルホ一ルド器 9 a、 9 bが入力した姿勢情報 0 m、 Θ s (旧値）である。

かかる通常動作状態を図 1 1 のフローを参照して説明する。先ず前述の通り、全スィッチ 8 a、 8 b、 8 cは開いている（ステップ 1 1 1 ) 。そこで、マスタ 1を操作する（ステップ 1 1 2 ) 。このマスタ 1 の操作により、第 1比較器 7 a には、角度検出器 1 aからマスタ 1の現在の姿勢角度 0 mと、第 1 ホールド器 9 aから前記基準姿勢情報 0 moが入力する。第 1比較器 7 aはこれらの偏差（ Θ m 一 0mo) を算出する。そしてこの結果に対し、拡大比乗算器 1 6は拡大比 rを乗算し〔（ 0 m— 0mo) x r〕、その結果が加算器 7 bに入力する。この加算器 7 bには、第 2ホールド器 9 bから前記基準姿勢情報 0 soが入力している。このため、これらが加算〔（ 0 m— 0mo) x r + 0 so〕され、その結果 0 m2が第 2比較器 1 3に入力する。第 2比較器 1 3には、角度検出器 2 aからスレーブ 2の現在の姿勢情報 0 sが入力している。このため、第 2比絞器 1 3はこれらを比較して偏差ひ <：= 6m2- Θ s ) を求める（ステップ 1 1 3 ) 。この偏差 σにゲイン乗算器 1 4でゲイン Gを施して、ァクチユエ一夕 1 5の入力とし、偏差ひをとする方向にスレーブ 2を駆動する（ステップ 1 1 4 ) 。これにより、両マニピユレ一夕は通常動作する。

次に、対応位置移動時や拡大比変更時を、図 1 2のフローを参照して説明する。先ず、上記図 9の通常勳作状態において、マスタ 1を操作してスレーブ 2先端を目標位置に移動させる（ステップ 1 2 1 ) 。移動完了後（すなわち、停止後）、マスタ 1を操作せず、第 1 スィッチ 8 aを閉じると共に、同時或いはその後、第 2 スィッチ 8 bも閉じる。本例では、第 1 スィッチ 8 a及び第 2スィッチ 8 b を同時に閉じている（ステップ 1 2 2 ) 。第 1 スィッチ 8 aを閉じると、第 1 ホールド器 9 aにこれまで記億されていた基準姿勢情報 e mo (旧値）は、現在入力している姿勢情報 0 mに更新される。従って基準姿勢情報 0 moは、姿勢情報 0 m と常に等しくなり（ 0nio= 0 m) 、第 1比較器 7 aでの算出偏差はとなる。つまり、マスタ 1先端を所望位置へ移動しても（すなわち、マスタ 1をどのような姿勢にしても）、また拡大比乗算器 1 6における拡大比 rをどのような値に変更しても、加算器 7 bへの出力は雰であるから、スレーブ 2の姿勢に影響を与えることがない。他方、第 2スィッチ 8 bを閉じると、第 2ホールド器 9 bにこれまで記憶されていた基準姿勢情報 0 so (旧値）は、現在入力されている姿勢情報 0 sに更新される。

そこで直ちに第 2スィッチ 8 bを開く（ステップ 1 2 3 ) 。なお、前記第 1 スイッチ 8 aを閉じた後、第 2 スィッチ 8 bを一瞬だけ閉じてもよい。第 2 スイツチ 8 bを開くと、次に第 2スィッチ 8 bを閉じるまでの間、第 2ホールド器 9 b に記慷された基準姿勢情報 0 soは、スレーブ 2先端の目標位置における姿勢情報 Θ sのままとなる。従って、スレーブ 2先端の目標位置における姿勢を維持し続ける。これらは、（ 1 0 ) 式で表される。

Θ m2= Θ m - Gmo x τ + Θ so= θ - θ ) x τ + θ so

= 9 so · · · ( 1 0 )

つまり、 " 0 m2= 0 so (—定値） " となる。次いで、マスタ 1を所望姿勢とし (マスタ 1先端を所望位 Sとし）、及びまたは、拡大比 rを所望値に変更する (ステップ 1 2 4 ) 。この間、スレーブ 2は静止し続ける。以上により、対応位臛移動や拡大比変更を完了する。

ちなみに、上記更新された対応位 S移動や拡大比変更に基づく通常動作を行うときは、第 1 スィッチ 8 aを開けばよい。第 2スィッチ 8 bは既に開いているので、第 1 スィッチ 8 aを開くことにより、通常動作状態となるから、更新された対応位置移動や拡大比変更に基づき、通常動作を行うことができる。

なお、マスタ 1 とスレーブ 2との対応位置や拡大比を、図 2 2の一定の対応姿勢及び拡大比の関係に戻すときを、図 1 3のフローを参照して説明する。先ず、上記通常動作状態（全スィッチ 8 a、 8 b、 8 cを開いた伏態）において、第 1 スィッチ 8 aを閉じ、それと同時或いはその後に第 2 スィッチ 8 bを閉じ、その後直ちに第 2スィッチ 8 bを開く（ステップ 1 3 1 ) 。すると、両サンプルホールド器 9 a、 9 bの基準姿勢情報 0mo、 0 soが更新され、前述の通り、加算器 7 bの出力は一定値 0 so 〔= (0 - θπι) x r + Θ so) となり、マスタ 1をどのように操作しても、また拡大比 rをどのような値としても、スレーブ 2の姿勢に影響を与えることがない。

そこで次に拡大比 rを " r == l " とする（ステップ 1 3 2 ) 。次に、第 1 スィツチ 8 aを開いた後、第 3 スィッチ 8 cを一瞬閉じる（ステップ 1 3 3 ) 。これにより、第 1 ホールド器 9 aに記慷された基準姿勢情報 0 moは、マスタ 1 からの姿勢情報 0 mに影響を受けること無く、第 2ホールド器 9 bに記憶された基準姿勢情報 0 soに更新される（0mo= 0 so) 。これにより、前記（ 1 0 ) 式の変更姿勢情報 0m2は、

Θ m2= ( Θ - θΐαο) r + Θ so= ( θ τη - Θ so) x I + θ so= Θ m すなわち、 " 01112= 0111" となり、図2 2 と同一の関係となる。

なお、第 2実施例では、説明を容易にするため、動作軸を 1組の場合としたのであるが、複数の動作軸を有するマスタ 1 とスレーブ 2についても位置情報をべクトル置と考えれば、同様の扱いができる。また、上記実施例では対応位匿移動や拡大比変更を姿勢情報（角度 0 m、 Θ s ) で処理したが、マスタ 1 とスレーブ 2の先端位置を直交座標により処理する場合は、図 1 0の指令伝達系に示すように、座標変換器 1 0 a、 1 0 c及び逆座標変換器 1 0 bを挿入すればよい。

以上説明したように、第 2実施例によれば、スレーブマニピュレータを静止させたまま安全に、両マニピュレータの対応位置移動や拡大比変更を行える。しかも、調整を別の座標系について行う埸合も、座標変換器を挿入するだけでよい。次に、本発明に係わる第 3実施例について、図面を参照して説明する。

図 1 5は本実施例の指令伝達系を示す図である。制御手段 3 0は、例えばマイコンなどの制御器であり、マスタ追従指令値演算部 3 1、反力算出演算部 3 2、作業力調整指令値演算部 3 3、小値選択部 3 4、スレーブ自重記憶部 3 5、スレーブ自重落下阻止指令演算部 3 5 1 、スレーブ自重落下分作業力算出部 3 5 2及び加算点 3 6 1、 3 6 2からなる。さらに制御手段 3 0は、外部に、各種作業内容ごとのスレーブ 2の作業力の上限値 F 0を入力するための上限値設定器 1 7を備えている。

マスタ追従指令値演算部 3 1 は、姿勢 · 力検出器 1 cからマスタ 1 の姿勢 0m3 と操作力 Fraoとを入力すると共に、姿勢 ·力検出器 2 cからスレーブ 2の姿勢 0 s3を入力し、前記の "マスタ 1の操作に基づき想定されるスレーブ 2の作業力 F m" に相当する指令 y 1を算出し、これを小値選択部 3 4に出力する。作業力調整指令値演算部 3 3は、上限値設定器 1 7でマニュアル入力された上限値 F 0と共に、加算点 3 6 2から作業力 F sを入力し、作業力 F sを上限値 F oに近づけるための指令 y 2を算出し、これを小値選択部 3 4に出力する。反力算出演算部 3 2は、加算点 3 6 2から作業力 F sを入力し、これに所定の倍率を施した反力指令値 y m を生成し、これをァクチユエータ 1 bに出力する。ァクチユエ一夕 1 bは反力指令値 y m に則した反力をマスタ 1 に与える。つまり、本実施例はバイラテラル式となっている。小値選択部 3 4は、前記指令 y 1 と指令 y 2とを比較し、いずれか小さい方を指令 yとして加算点 3 6 1 に出力する。スレーブ自重記慷部 3 5は、スレーブ 2 とグラインダ 1 8 などのアタッチメン卜との自重を予め記慎し、これをスレーブ自重落下阻止指令演算部 3 5 1 と、スレーブ自重落下分作業力算出部 3 5 2とに出力する。

スレーブ自重落下阻止指令演算部 3 5 1 は、スレーブ自重記憶部 3 5からの記億自重と、姿勢 ·力検出器 2 cからのスレーブ 2の姿勢 0 S3とを入力し、スレーブ 2の姿勢 0 S3ごとのスレーブ自重落下阻止指令 y (W) を算出し、これを加算点 3 6 1 に出力する。スレーブ自重落下分作業力算出部 3 5 2は、スレーブ自重記慷部 3 5からの記馕自重と、姿勢 · 力検出器 2 cからのスレーブ 2 の姿勢 0 s3とを入力し、スレーブ 2の姿勢 0 s3ごとのスレーブ自重落下分作業力 f (W) を算出し、これを加算点 3 6 2に出力する。

加算点 3 6 1 は、小値選択部 3 4からの指令 y ( y 1及び y 2のいずれか小さい方）と、スレーブ自重落下阻止指令演算部 3 5 1からのスレーブ自重落下阻止出力指令 y (W) とを入力し、指令 y x C = y + y ( ) 〕を算出し、これをァクチユエ一夕 2 bに出力する。ァクチユエ一夕 2 bは、指令 y x に従ってスレーブ 2 を動作させる。加算点 3 6 2は、スレーブ自重落下分作業力算出部 3 5 2からのスレーブ自重落下分作業力 f (W) と、姿勢 ·力検出器 2 cからのスレーブ 2の負荷 F Xとを入力し、作業力 F s [ = f (W) - F x ) を算出し、これを作業力調整指令値演算部 3 3と反力算出演算部 3 2とに出力する。スレーブ 2の負荷 F Xは、外力及び重力によって、スレーブ 2が外界から受ける負荷であるから、逆の値 ( - F x ) は、スレーブ 2が外部及び重力に対して及ぼす力である。従って、これに自重落下分作業力 f (W) を加えた作業力 F sは、スレーブ 2 の外部に対する実際作業力となる。なお、スレーブ 2の負荷 F Xはスレーブ 2及びァタツチメン卜の自重による負荷を含んでおり、その寄与重はスレーブ 2の姿勢 Ss3に依存する。そのため、同じく姿勢 0 S3に依存する自重落下分作業力 f (W) との差を F s として、この F s と上限値 F oとを比較すれば、姿勢変化による影響を除去できるため、正確な制御が行える。つまり、作業力調整指令値演算部 3 3が出力する指令 y 2は、スレーブ 2及びアタッチメントの自重を含まない実際の作業力 F sの上限値 F oに基づく指令となっている。

上記構成における小値選択部 3 4の作用を、図 1 6 A〜図 1 6 Cを参照して説明する。位置 Pll, P 12, P13は、マスタ 1からの指令に基づくスレーブ 2の作業力が？！である状態を示す。従って、 "Frao= Fm= 0 " である。つまり、マス夕追従指令値演算部 3 1の出力指令 y 1 は " y 1 = 0 " となる。また " y 1 < y 2 " であるから、小値選択部 3 4は、指令 yとして、指令 y 1を選択し、これを加算点 3 6 1 に出力する。加算点 3 6 1 は、指令 y X 〔 = y + y (W) = 0 + y ( ) = y (W) 〕、すなわち "yx = y (W) " をァクチユエ一夕 2 bに出力する。ここで指令 y 1 は作業力 F sに対応するから、 "F s = 0 " である。従って、作業力 F s ( = f (W) - F x) より、 " F X = f (W) " となる。言い換えれば、指令 yx は、図示する通り、負荷 F xに対応する。すなわち、 Fm= 0であるときは、スレーブ 2は作業力 Fm (= 0 ) で動作する（空間で停止又は空間を静かに移勳する）。

位置 P21, P22, P23は、マスタ 1から入力される作業力 Fmが、上限値 F o と一致している状態を示す。従って、 "Fm= F 0 " である。この場合、 " y l ≥ y 2 " であるから、小値選択部 3 4は、指令 yとして、指令 y 2を選択しなければならない。そこで加算点 3 6 1は、指令 y X 〔 = y 2 + y (W) 〕をァクチュエータ 2 bに出力する。指令 y 2は F oに対応するから、 "F s = F o " となる。すなわち、小値選択により、 Fm= F oのときは、スレーブ 2は作業力 F oで動作する。

位置 P31. P32, P33は、マスタ 1から入力される作業力 Fmが上限値 F oよりも小さい状態を示す。従って、 "Fmく F 0 " である。この場合、 "y l < y 2 " であるから、小値選択部 3 4は、指令 yとして、指令 y 1を選択しなければならない。そこで加算点 3 6 1 は、指令 y X [= y 1 + y (W) 〕をァクチユエ一タ 2 bに出力する。指令 y 1 は作業力 Fmに対応するから、 " F s = F m" となる。すなわち、 Fmく F oのときは、スレーブ 2は作業力 F mで動作する。

位置 P41, P42. P43は、マスタ 1から入力される作業力 Fmが上限値 F oよりも大きい状態を示す。従って、 "Fm〉 F o " である。この場合、 " y l 〉 y 2 " であるから、小値選択部 3 4は、指令 yとして、指令 y 2を選択しなければならない。そこで加算点 3 6 1 は、指令 yx C = y 2 + y (W) 〕をァクチユエ一タ 2 bに出力する。指令 y 2は F 0に対応するから、 "F s = F o " となる。すなわち、 Fm> F oのときは、スレーブ 2は作業力 F oで動作する。つまりこの場合は、マスタ 1での操作力 Fmをいくら大きくしても、その操作は無効とされ、スレーブ 2は作業力 F o (上限値）を維持してスレーブ 2を動作させる。

以上のように、制御手段 3 0は、マスタ 1の操作から想定されるスレーブ 2の作業力 Fmと、予め定めたスレーブ 2の作業力の上限値 F oとを比絞し、 Fm< F oのときは作業力 F mで、他方 F m≥ F oのときは作業力 F oでスレーブ 2を動作させる。

以上第 3実施例について詳述したが、本実施例をベースとする例について説明する。

第 1例：第 3実施例では、図 1 6 A及び図 1 6 Bの下向き作業と、図 1 6 じの上向き作業とを同時説明したが、図から明らかなように、両作業における作業力 F sは互いに反対向きである。つまり、正負で異なる。従って、マニピュレータで両作業を共に実施可能とするときは、さらに、例えば左右方向も前後方向も（例えば図 2 8のマニビュレータは上下左右前後動作が可能である）、さらにまた多方向についても第 3実施例のように実施可能とするときは、例えば、ある方向を基準として、符号変換器で他の方向を前記基準の方向に変更することなどで対処できる。第 2例：第 3実施例は、次のように単に言い換えても構成できる（実質同一とする）。すなわち、マスタ 1を操作すると、スレーブ 2が追従動作するマスタスレーブマニピュレータにおいて、

マスタ 1から入力される負荷 F xm 〔= f (w) _ F m〕を入力し、予め定めた負荷上限値 F xo C = f (w) 一 F o〕と比較し、

F xm > F xoのときは、負荷 F xmで、他方、 F xm≤ F xoのときは、負荷上限値 F xo で、スレーブ 2を追従動作させる制御手段 3 0を備えてなるマスタスレーブマ二ピユレータである。

第 3例：第 3実施例はバイラテラル式であるが、ァクチユエ一夕 1 bと反カ算出演算部 3 2とを省くと、ュニラテラル式となる。これでもよい。

第 4例：第 3実施例を図 1 7の指令伝達系のバイラテラル式としてもよい。すなわち、反力算出演算部 3 2に上限値設定器 1 7からの上限値 F oを入力し、 F m < F oのときは、作業力 F mに則した力をマスタ 1 に返し、他方、 F m≥ F o のときは、所定力 F cをマスタ 1 に返してもよい。なお、所定力 F cとは、 F m ≥ F 0の状態を操作者に知らしめる力ならば、その形態を問わない。例えば反力の急激な増加、振動、さらに作業力 F 0自体に則した力でもよい。

第 5例：図 1 8の指令伝達系のようにしてもよい。すなわち、上記第 3実施例からァクチユエ一夕 1 bと反力算出演算部 3 2 とを省いて、ュニラテラル式とする。この反力算出演算部 3 2に代わって表示選択信号演算部 3 2 1を設け、表示選択信号演算部 3 2 1 の出力を、例えば表示器及びノ又は警報機などの報知手段 1 2に接続することにより、操作者に、 F s ≥ F 0なる伏態を表示及びノ又は警告を発することができる。これにより、ュニラテラル式であっても、操作者は F s ≥ F oなる状態を感知できる。なお、この報知手段 1 2はバイラテラル式に使用してもよいことは言うまでもない。

第 6例：第 3実施例は、 1軸のマスタスレーブマニピュレータについて述べたが、 2軸や 3軸等の多軸においても同様に適用できる。また、上記第 1実施例のように、姿勢 0 s3、 0 m3を入力するのではなく、両マニピュレータ先端や各軸部の位座標を入力してもよい。この場合、上記各指令伝達系には、座標変換器や逆座標変換器を挿入すればよい。

第 7例：第 3実施例は、説明を容易にするため、 1次元動作のマスタスレーブマニピュレー夕について述べたが、例えば図 2 8のような 2次元以上で動作可能なマニピュレータでは、次のようにも構成できる。図 2 8において、仮に図示 Y 方向の作業力 F s力^ 第 3実施例に基づき、その上限値 F oとなり、かつ他方の図示 X方向の作業力 F sがその上限値 F oに未達であって、それでもさらにマスタ 1を Y方向へ押し付けたとき、 Y方向への余分な操作力（F m— F o ) を X方向へ逃がす構成とすることができる。これにより、 Y方向の作業力を調整しつつ、 X方向に移動する作業を効率よく行うことができる。

以上の第 3実施例及びその応用例により、マスタスレーブマニピュレー夕がュニラテラル式であれ、バイラテラル式であれ、操作者のマスタの操作力に係わらず、スレーブの作業力が上限値を越えることがなく、また上限値を維持できるようにもなる。このため、グラインダ作業や壌れ物の把持作業などのように、引張力、押し付け力、把持力など作業力に上限値が必要な作業に対し、好適に、かつ自動的に作業力の調整を行うことができる。

また、報知手段 1 2を加設することにより、制御手段 3 0は、 F s ≥ F 0の状態を操作者に報知することができ、例えばュニラテラル式にこの報知手段 1 2を加設すれば、バイラテラル式と同様、作業力の上限値を把握しつつ、マニピユレ一夕操作を行うことができる。産業上の利用可能性

本発明は、マスタとスレーブの共通動作領域が大きくて操作上の違和感がなく、またマスタとスレーブの対応位移動や拡大比変更ができ、しかも作業力の調整が可能なマスタスレーブマニピュレータ及びその制御方法として有用である。

Claims

請求の範囲

1. マスタとスレーブとの先端の動作領域が非相似であるマスタスレーブマニピュレー夕の制御方法において、

予め、

手順 1 ；—方の動作領域（A) の限界面となる閉曲面（A1)上に複数代表点を設定し手順 2 ；他方の動作領域（B) の限界面となる閉曲面（B1)上に前記手順 1の複数代表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、

手順 3 ；前記一方の動作領域（A) の内部に複数代表点を設定し、

手順 4 ；前記他方の動作領域（B) の内部に前記手順 3の複数代表点ごとに対応すべき複数目標点を設定し、

手順 5 ；前記手順 1及び手順 3の複数代表点のそれぞれに一方のマニピュレータ先端（11)が位置した際のマニビュレータ各自由度の動作量（ /31. /32)をそれぞれ求めるとともに、前記手順 2及び手順 4の複数目標点のそれぞれに他方のマニピュレータ先端（21)が位 Bした際のマニピュレータ各自由度の動作 S( 01， 02)をそれぞれ求め、

手順 6 ；前記手順 5の一方の動作量（ S 1, /32)の組と、他方の動作量（ 01, 02) の組との対応関係を求め、

前記マスタ（1) を動作させて前記スレーブ（2) を動作させるとき、

マスタ動作時のマスタ（1) の動作量（ /S 1. ;32)を前記対応関係に基づき前記スレーブ（2) の動作量（ 01, 02)に変換し、前記スレーブ（2) の動作量（ θ 1, 02)に基づき前記スレーブ（2) を動作させることを特徵とするマスタスレーブマ二ビュレー夕の制御方法。

2. 請求の範囲 1記載のマスタスレーブマニピュレー夕の制御方法において、前記複数目標点の分布を不均等設定したことを特徴とする。

3 . 請求の範囲 2記載のマスタスレーブマニピュレー夕の制御方法において、前記不均等設定の複数目標点を複数組設けると共に、前記複数組の各組ごとの対応関係をそれぞれ求め、

前記マスタ（1 ) を動作させて前記スレーブ（2) を動作させるとき、予め前記複数組の対応関係の中から使用すべき対応関係を選出することを特徴とする。

4 . マスタとスレーブとの対応位置移動及び拡大比変更が自在で、前記マスタと前記スレーブとからの動作信号を第 2比校器で比絞することにより、前記スレーブを前記マスタに追従動作させることを達成してなるマスタスレーブマニピユレ一夕の制御方法において、

対応位置移動時又は拡大比変更時、

前記マスタ（1 ) を操作して前記スレーブ（2) の先端を目標位置に移動させ、その後、前記第 2比絞器（13)への前記マスタ（1 ) からの動作信号を遮断するとともに、前記マスタ（1 ) からの動作信号に代わって、遮断時の前記スレーブ（2) の動作信号を前記第 2比較器（13)に入力させ、

前記入力中に、前記マスタ（1 ) の先端を所望位置に移動し、また拡大比を変更することを特徴とするマスタスレーブマニビュレー夕の制御方法。

5 . マスタの動作量; 3に基づくマスタの先端の動作領域と、スレーブの動作量 0 に基づくスレーブの先端の動作領域とが非相似であるマスタスレーブマニピユレ一夕において、

制御手段（3) と、

前記動作量 3を検出し、前記動作量 ^を前記制御手段（3) に入力するマスタ動作量検出手段（4 ) と、

前記制御手段（3) から前記スレーブ（2) の動作量 0を入力し、前記動作量 0に基づき前記スレーブ（2) を動作させるスレーブ動作手段（5) とを備え、

前記制御手段（3) は、予め、一方の動作領域（A) の限界面となる閉曲面（A1 )上に設定した複数代表点と、前記閉曲面（A1 )上の複数代表点ごとに対応すべく他方の動作領域（B) の限界面となる閉曲面（B 1 )上に設定した複数目標点とを一致させるとともに、

一方の動作領域（A) の内部に予め設定した複数代表点と、前記動作領域内部の複数代表点ごとに対応すべく他方の動作領域（B) の内部に予め設定した複数目標点とを一致させて、

一方の各自由度動作量（ S l, 2)と他方の各自由度動作量（ 0 1 , 0 2)との対応関係を記憶し、

前記マスタ（1 ) の動作時、前記マスタ動作量検出手段（4) から得られた動作量 /3 を前記対応関係に基づき前記動作量 0に変換し、前記動作量 0を前記スレーブ動作手段（5) に入力する制御手段（3) であることを特徴とするマスタスレーブマ二ピユレ一夕。

6 . 請求の範囲 5記載のマスタスレーブマニピュレータにおいて、

前記制御手段（3) が予め記億する前記対応関係は、分布を不均等設定してなる複数目標点に基づく対応関係であることを特徴とする。

7 . 請求の範囲 6記載のマスタスレーブマニピュレータにおいて、

前記制御手段（3) は、前記分布の不均等設定の程度が異なる複数対応関係を記憶し、別途備えた選出指令発信手段（6) からの指令に基づき、前記複数対応関係の中から所望の対応関係を選出可能とする制御手段であることを特徴とする。

8 . マスタとスレーブとからの動作信号を第 2比較器で比較することにより、前記スレーブを前記マスタに追従動作させることを達成してなるマスタスレーブマニピユレ一夕において、

前記マスタ（1 ) から前記第 2比較器（13)への間に、第 1比較器（7a)、拡大比乗算器（16)及び加算器（7b)をこの順で挿入し、前記マスタ（1) から分岐して前記第 1比較器（7a)に接続させる回路中に、第 1開閉スィツチ（8a)及び第 1サンプルホールド器（9a)をこの順で直列接続し、前記スレーブ（2) から分岐して前記加算器（7b)に接铳させる回路中に、第 2開閉スィッチ（8b)及び第 2サンプルホールド器（9b)をこの順で直列接続したことを特徵とするマスタスレーブマニピュレータ。

9. 請求の範囲 8記載のマスタスレーブマニピュレータにおいて、

前記第 2サンプルホールド器（9b)から分岐して、前記第 1開閉スィツチ（8a)と前記第 1サンプルホールド器（9a)との間に接続させる回路中に、第 3開閉スィッチ (8c)を挿入してなることを特徴とする。

1 0. マスタを操作すると、スレーブが追従動作するマスタスレーブマニピユレ一夕において、

前記マスタ（1) の操作から想定される前記スレーブ（2) の作業力 Fmと、予め定めた前記スレーブ（2) の作業力の上限値 F 0とを比較し、

Fm< F oのときは、作業力 F mで、他方、

Fm≥ F oのときは、作業力 F oで、

前記スレーブ（2) を動作させる制御手段（30)を備えてなることを特徴とするマス夕スレーブマ二ピユレ一夕。

1 1. 請求の範囲 1 0記載のマスタスレーブマニピュレータにおいて、前記制御手段（30)は、さらに、

Fm< F oのときは、作業力 F mに則した力を前記マスタ（1) に返し、他方、 Fm≥ F oのときは、所定力 F cを前記マスタ（1) に返すことを特徴とする。

1 2. 請求の範囲 1 0及び 1 1のいずれかに記載のマスタスレーブマニピユレ一夕において、前記制御手段（30)は、さらに、 Fm≥ F oのときは、報知手段（12)により報知することを特徴とする。