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JPH0668685B2 - Remote control robot - Google Patents

Remote control robot

Info

Publication number
JPH0668685B2
JPH0668685B2 JP60248092A JP24809285A JPH0668685B2 JP H0668685 B2 JPH0668685 B2 JP H0668685B2 JP 60248092 A JP60248092 A JP 60248092A JP 24809285 A JP24809285 A JP 24809285A JP H0668685 B2 JPH0668685 B2 JP H0668685B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
arm
axis
remote control
robot
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60248092A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62108301A (en
Inventor
祐次郎 清水
重孝 穂坂
圭 石井
淳二 中山
Original Assignee
工業技術院長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 工業技術院長 filed Critical 工業技術院長
Priority to JP60248092A priority Critical patent/JPH0668685B2/en
Publication of JPS62108301A publication Critical patent/JPS62108301A/en
Publication of JPH0668685B2 publication Critical patent/JPH0668685B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Manipulator (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、極限作業ロボツト等の遠隔操作ロボツトに関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Field of Industrial Application> The present invention relates to a remote control robot such as an extreme work robot.

〈従来の技術〉 第3図に従来の遠隔操作ロボツトの構成を示すが、この
遠隔操作ロボツト01は、アーム02、移動脚部03及
びITVカメラアーム部04の主要駆動部を含んで構成
され、アーム02は第1乃至第6関節05,06,0
7,08,09,010を含んでいる。而して、この遠
隔操作ロボツト01は安全な基地側に設置された操作パ
ネル011を用いてのオペレータ012の指令に基づい
て悪環境下で所定の作業を人間に代わつて行なう。尚、
オペレータ012側からの指令信号は操作パネル011
側に設置された通信装置013からロボツト01側に設
置された通信装置014に供給される。
<Prior Art> FIG. 3 shows the configuration of a conventional remote control robot. The remote control robot 01 includes an arm 02, a movable leg 03, and a main drive unit of an ITV camera arm unit 04. The arm 02 has first to sixth joints 05, 06, 0
It contains 7,08,09,010. Thus, the remote control robot 01 performs a predetermined work on behalf of a human in a bad environment based on a command from the operator 012 using the operation panel 011 installed on the safe base side. still,
The command signal from the operator 012 side is the operation panel 011.
It is supplied from the communication device 013 installed on the side to the communication device 014 installed on the robot 01 side.

ところで、この種多関節のアーム02を有する遠隔操作
ロボツト01にあつては、各関節05,06,…,01
0の駆動系は、第4図に示す如くサブ・コンピユータ1
0、サーボアンプ20、サーボモータ30、タコジエネ
レータT30、位置検出器40及び負荷50にて構成さ
れ、これら構成機器は各関節05,06,…,010に
ついてほぼ共通している。したがつて、各関節05,0
6,…,010の駆動系のサブ・コンピユータ10、サ
ーボアンプ20、サーボモータ30等は実装上の問題か
ら1箇所にそれぞれ集められて制御ユニツト、アンプユ
ニツト、モータユニツト等としてユニツト化される。
By the way, in the case of the remote control robot 01 having this kind of articulated arm 02, each joint 05, 06, ..., 01
The drive system of 0 is the sub computer 1 as shown in FIG.
0, a servo amplifier 20, a servomotor 30, a tachogenerator T30, a position detector 40, and a load 50, and these components are almost common to each joint 05, 06, ..., 010. Therefore, each joint 05,0
The drive system sub-computer 10, the servo amplifier 20, the servo motor 30, etc. of 6, ..., 010 are gathered in one place due to mounting problems, and are unitized as a control unit, an amplifier unit, a motor unit, and the like.

〈発明が解決しようとする問題点〉 然るに、この種遠隔操作ロボツトは、前述の如く、高
温、多湿、放射線下等の人間にとつて悪環境の下で人間
に代わつて作業をするものであるため、これが作業中に
故障した場合、これの修理、回収が極めて困難であり、
したがつてこの種ロボツトに対しては高い信頼性が要求
される。
<Problems to be Solved by the Invention> However, as described above, this type of remote control robot works on behalf of human beings in a bad environment, such as high temperature, high humidity, and radiation. Therefore, if it breaks down during work, it is extremely difficult to repair and recover it,
Therefore, high reliability is required for this kind of robot.

しかしながら、従来の遠隔操作ロボツトでは、これの異
常又は故障がオペレータ又はロボツト自体の自己診断機
能によつて発見されても、当該ロボツトが異常動作しな
いようこれを停止させることができるだけで、その後の
処理はオペレータの判断に委ねられ、全ての場合にロボ
ツトの回収ができるとは限らなかつた。
However, in the conventional remote control robot, even if an abnormality or a failure of the remote control robot is detected by the operator or the self-diagnosis function of the robot itself, it can be stopped so that the robot does not operate abnormally, and the subsequent processing is performed. Was left to the discretion of the operator, and robots could not always be recovered in all cases.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は、作業中の故障による全機能の停止を防ぎ、最
低機能の維持を図つて最悪事態を回避することができる
遠隔操作ロボツトを提供するにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a remote control robot capable of preventing the suspension of all functions due to a failure during work and maintaining the minimum function to avoid the worst situation. To provide.

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成すべく本発明は、最低機能実行に必要な
軸数に対してアーム、移動脚部、カメラアーム部等の主
要駆動部の各々に冗長軸を少なくとも一軸設け、 各主要駆動部に対してコントローラ系、サーボアンプ
系、モータ系をそれぞれユニット化し、 n(nは自然数)軸に対応するユニットと(n+1)軸
に対応するユニット、及び(n+1)軸に対応するユニ
ットと(n+2)軸に対応するユニットをそれぞれ切換
えることにより各ユニット内の要素を切り換えて共用で
きるようにした切換機構を設けるとともに、 異常故障を検出して切換機構を制御し、異常故障を生じ
た駆動軸又はユニット内の要素を隔離する自己診断装置
を設けたことを特徴とする。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention provides a redundant shaft for each of the main drive units such as the arm, the movable leg unit, and the camera arm unit with respect to the number of shafts required to execute the minimum function. At least one axis is provided, and the controller system, the servo amplifier system, and the motor system are unitized for each main drive unit. A unit corresponding to the n (n is a natural number) axis, a unit corresponding to the (n + 1) axis, and (n + 1) ) A unit corresponding to the axis and a unit corresponding to the (n + 2) axis are switched to provide a switching mechanism that can switch and share the elements in each unit, and control the switching mechanism by detecting an abnormal failure. A self-diagnosis device is provided for isolating an element in the drive shaft or unit in which an abnormal failure has occurred.

〈作用〉 ユニツト内の要素に異常・故障が生じた場合、上記機構
によつてこれが検出され、その異常・故障を生じた要素
を回避すべく切換機構が作動され、残る健全要素が時分
割で共用され、二重,三重故障に対しても冗長軸は作動
不能にはなるが、ロボツトの最低機能維持運転は可能と
なる。
<Operation> When an abnormality / failure occurs in an element in the unit, this is detected by the above mechanism, the switching mechanism is operated to avoid the element causing the abnormality / failure, and the remaining sound elements are time-shared. The redundant shaft will be inoperable even if a double or triple failure occurs, but the robot's minimum function can be maintained.

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
が、ここでは第3図に示した遠隔操作ロボツト01のア
ーム(マニプレータ)02について実施した例について
述べる。
<Embodiment> An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, an example in which an arm (manipulator) 02 of a remote control robot 01 shown in FIG. 3 is implemented will be described.

第1図は本発明に係る遠隔操作ロボツトのアーム部の構
成図、第2図(a),(b),(c)は切換機構の一例を示す図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of an arm portion of a remote control robot according to the present invention, and FIGS. 2 (a), (b) and (c) are diagrams showing an example of a switching mechanism.

第3図に示す遠隔操作ロボツト01のアーム02の最低
機能条件を、例えば該アーム02を任意の位置及び方向
に移動、保持することができることと定義すると、この
条件を満たすためには、該アーム02の運動が5自由度
を有すればよい。これに対し、アーム02は実際には6
自由度(6軸)を有するので、最低機能条件に対して1
自由度の潜在冗長性を有しているとみなすことができ
る。
If the minimum functional condition of the arm 02 of the remote-controlled robot 01 shown in FIG. 3 is defined as, for example, that the arm 02 can be moved and held in any position and direction, in order to satisfy this condition, It is sufficient that the 02 movement has 5 degrees of freedom. On the other hand, the arm 02 is actually 6
It has 1 degree of freedom (6 axes) for minimum functional conditions.
It can be considered to have latent redundancy in degrees of freedom.

而して、アーム02の各関節05,06,…,010の
駆動系は第1図に示す如く構成される。例えば、第1関
節05の駆動系についてみるに、これはサブ・コンピユ
ータ10,サーボアンプ20,サーボモータ30,タコ
ジエネレータT30,負荷(アーム)40にて構成され
る。尚、他の関節05,06,…,010の駆動系も同
様に構成され、11,12,13,14,15はサブ・
コンピユータ、21,22,23,24,25はサーボ
アンプ、31,32,33,34,35はサーボモー
タ、T31,T32,T33,T34,T35はタコジ
エネレータ、41,42,43,44,45は負荷(ア
ーム)である。
The drive system for each joint 05, 06, ..., 010 of the arm 02 is constructed as shown in FIG. For example, looking at the drive system of the first joint 05, this is composed of a sub-computer 10, a servo amplifier 20, a servo motor 30, a tachogenerator T30, and a load (arm) 40. The drive systems of the other joints 05, 06, ..., 010 are also configured in the same manner, and 11, 12, 13, 14, and 15 are sub-systems.
Computers 21, 22, 23, 24, 25 are servo amplifiers, 31, 32, 33, 34, 35 are servomotors, T31, T32, T33, T34, T35 are tachogenerators, 41, 42, 43, 44, 45 are It is a load (arm).

ところで、上記各関節05,06,…,010の駆動系
の同一要素は第1図に示すようにユニツト化され、アー
ム用コントローラユニツト1,アーム用アンプユニツト
2,アーム用モータユニツト3及び負荷・位置検出器ユ
ニツト4が構成される。そして、各ユニツト1,2,3
内には、これらの中の各要素を切り換えて共用するため
の切換機構100,200,201,300及び各ユニ
ツト1,2,3内の異常・故障を検出して異常・故障を
生じた要素を隔離する機能を有する自己診断装置(BI
TE)150,250,350が設けられている。例え
ば、アーム用サーボアンプユニツト2の場合、これの切
換機構200は、第2図(a)に示す如く、更に切換機構
210,211,…にて構成され、これらはサーボアン
プ20,21,…が2軸ずつ共用できるように構成され
ている。例えば、切換機構210の内部構成を第2図
(b)に示すが、これの内部には切換スイツチS1,S
2,S3,S4が内蔵されており、例えば第1軸のサー
ボアンプ20に故障が生じた場合は、前記自己診断装置
(BITE)250の作動によつて切換スイツチが切換
作動され、第2軸のサーボアンプ21が共用されるバツ
クアツプシステムが構成される。これと同様に、切換機
構201も複数の切換機構220,221,…によつて
構成され、例えば切換機構220の内部には、第2図
(c)に示す如く切換スイツチS11,S12が内蔵され
ている。尚、第1図中の破線は、物理的結合関係を示
す。
By the way, the same elements of the drive system of each of the joints 05, 06, ..., 010 are unitized as shown in FIG. 1, and an arm controller unit 1, an arm amplifier unit 2, an arm motor unit 3 and a load. The position detector unit 4 is constructed. And each unit 1, 2, 3
Among the elements, the switching mechanism 100, 200, 201, 300 for switching and sharing each of these elements and the abnormality / failure in each unit 1, 2, 3 are detected Self-diagnosis device (BI
TE) 150, 250, 350 are provided. For example, in the case of the arm servo amplifier unit 2, the switching mechanism 200 of the arm servo amplifier unit 2 is further configured by switching mechanisms 210, 211, ... As shown in FIG. 2 (a), which are servo amplifiers 20, 21 ,. Are configured so that two axes can be shared. For example, the internal structure of the switching mechanism 210 is shown in FIG.
As shown in (b), the switching switches S1 and S are provided inside the switch.
2, S3, S4 are built in, and, for example, when a failure occurs in the servo amplifier 20 of the first axis, the changeover switch is operated by the operation of the self-diagnostic device (BITE) 250, and the second axis is operated. A backup system in which the servo amplifier 21 is shared is constructed. Similarly, the switching mechanism 201 is also constituted by a plurality of switching mechanisms 220, 221, ..., For example, inside the switching mechanism 220, FIG.
As shown in (c), switching switches S11 and S12 are built in. The broken line in FIG. 1 shows the physical connection relationship.

而して、各機器が正常に作動している場合は、切換機構
100,200,201,300は作動せず、従来通り
の制御が行なわれる。
Thus, when each device is operating normally, the switching mechanism 100, 200, 201, 300 does not operate, and the conventional control is performed.

ところで、各ユニツト1,2,3内に異常・故障が発生
すれば、これは各ユニツト1,2,3に設けた自己診断
装置(BITE)150,250,350によつて検出
されるが、ユニツト1,2,3のうちの1つに三重故障
が発生した場合、例えばアーム用アンプユニツト2内の
サーボアンプ20,21,…,25のうちの3台20,
21,22が故障した場合、第1関節駆動系は切換機構
200,201を働かせても最早駆動することができな
い。しかし、サーボアンプ21,22に対しては、サー
ボアンプ23を共用することができるから、第2及び第
3関節駆動系の制御は、時分割ではあるが、可能であ
る。即ち、一軸制御不可能であることは、最低機能に対
し冗長とみなすことにはなるが、システムダウンにはな
らない。尚、他の3台のサーボアンプ23,24,25
の組合せでも、二軸以上制御不能となることはない。
By the way, if an abnormality / failure occurs in each unit 1, 2, 3, this is detected by the self-diagnostic device (BITE) 150, 250, 350 provided in each unit 1, 2, 3. When a triple failure occurs in one of the units 1, 2, and 3, for example, three of the servo amplifiers 20, 21, ..., 25 in the arm amplifier unit 2, 20,
If 21, 22 fails, the first joint drive system can no longer be driven even if the switching mechanisms 200, 201 are activated. However, since the servo amplifier 23 can be shared by the servo amplifiers 21 and 22, the control of the second and third joint drive systems is possible, although it is time division. In other words, inability to control one axis is regarded as redundant for the minimum function, but the system does not go down. The other three servo amplifiers 23, 24, 25
Even with a combination of two or more axes, there is no possibility of losing control of two or more axes.

又、三重故障が他のユニツトにまたがつて発生した場
合、二重故障の発生した1つのユニツトで一軸制御不可
能なものが発生する場合があるが、他のユニツトでは切
換によつて全軸制御可能であるため、当該ロボツト01
の最低機能維持運転は可能である。
Also, if a triple fault occurs across other units, one unit with double fault may not be able to control one axis, but in other units, all axes may be switched by switching. Since it is controllable, the robot 01
The minimum function maintenance operation of is possible.

以上により、各ユニツト1,2,3内の三重故障に対し
ても最低維持運転が可能であることが明らかとなるが、
切換機構100,200,201,300及び自己診断
装置(BITE)150,250,350の故障率は本
体のそれに比し無視し得る程小さいことを前提とする。
From the above, it becomes clear that the minimum maintenance operation is possible even for triple failures in each unit 1, 2, 3.
It is premised that the failure rates of the switching mechanisms 100, 200, 201, 300 and the self-diagnosis devices (BITE) 150, 250, 350 are negligibly smaller than that of the main body.

〈発明の効果〉 信頼性を高めるためにむやみに冗長度を増すことは、ロ
ボツト本体の重量及びサイズの増大を招くが、本発明で
は最低機能維持運転を定義したため、現状の軸数の増加
と冗長機構の導入を最小限に抑え、且つロボツトの駆動
系に故障が発生しても、それが三重故障までであるなら
最低機構維持運転を可能ならしめ、以て当該遠隔操作ロ
ボツトの信頼性を著しく高めることができる。
<Effects of the Invention> To increase the redundancy unnecessarily in order to increase the reliability leads to an increase in the weight and size of the robot main body, but since the minimum function maintaining operation is defined in the present invention, an increase in the number of current axes is required. Minimize the introduction of redundant mechanism, and even if a failure occurs in the drive system of the robot, if it is up to a triple failure, the minimum mechanism maintenance operation will be possible, thereby improving the reliability of the remote control robot. It can be significantly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る遠隔操作ロボツトのアーム部の構
成図、第2図(a),(b),(c)はアーム用サーボアンプユニ
ツトの切換機構の一例を示す図、第3図は従来の遠隔操
作ロボツトを示す図、第4図は同遠隔操作ロボツトのシ
ステム構成図である。 図面中、 1はアーム用コントローラユニツト、 2はアーム用アンプユニット、 3はアーム用モータユニツト、 100,200,201,300は各ユニツト内の切換
機構、 150,250,350は各ユニツト内の自己診断装置
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an arm portion of a remote control robot according to the present invention, and FIGS. 2 (a), (b), and (c) are diagrams showing an example of a switching mechanism of an arm servo amplifier unit, and FIG. Is a diagram showing a conventional remote control robot, and FIG. 4 is a system configuration diagram of the remote control robot. In the drawings, 1 is a controller unit for arm, 2 is an amplifier unit for arm, 3 is a motor unit for arm, 100, 200, 201, 300 are switching mechanisms in each unit, and 150, 250, 350 are self-units in each unit. It is a diagnostic device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−189254(JP,A) 特開 昭58−145242(JP,A) 特開 昭58−60359(JP,A) 特開 昭59−117602(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) Reference JP-A-57-189254 (JP, A) JP-A-58-145242 (JP, A) JP-A-58-60359 (JP, A) JP-A-59- 117602 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】最低機能実行に必要な軸数に対してアー
ム、移動脚部、カメラアーム部等の主要駆動部の各々に
冗長軸を少なくとも一軸設け、 各主要駆動部に対してコントローラ系、サーボアンプ
系、モータ系をそれぞれユニット化し、 n(nは自然数)軸に対応するユニットと(n+1)軸
に対応するユニット、及び(n+1)軸に対応するユニ
ットと(n+2)軸に対応するユニットをそれぞれ切換
えることにより各ユニット内の要素を切り換えて共用で
きるようにした切換機構を設けるとともに、 異常故障を検出して切換機構を制御し、異常故障を生じ
た駆動軸又はユニット内の要素を隔離する自己診断装置
を設けたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
1. At least one redundant axis is provided for each of the main drive units such as an arm, a movable leg section, and a camera arm section for the number of axes required to execute the minimum function, and a controller system is provided for each main drive section. Servo amplifier system and motor system are unitized respectively, unit corresponding to n (n is a natural number) axis and unit corresponding to (n + 1) axis, unit corresponding to (n + 1) axis and unit corresponding to (n + 2) axis A switching mechanism is provided so that the elements in each unit can be shared by switching each element.In addition, an abnormal failure is detected and the switching mechanism is controlled to isolate the element in the drive shaft or unit where the abnormal failure has occurred. A remote-controlled robot characterized by being provided with a self-diagnosis device.
JP60248092A 1985-11-07 1985-11-07 Remote control robot Expired - Lifetime JPH0668685B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60248092A JPH0668685B2 (en) 1985-11-07 1985-11-07 Remote control robot

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Publication Number Publication Date
JPS62108301A JPS62108301A (en) 1987-05-19
JPH0668685B2 true JPH0668685B2 (en) 1994-08-31

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JP60248092A Expired - Lifetime JPH0668685B2 (en) 1985-11-07 1985-11-07 Remote control robot

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JPS62108301A (en) 1987-05-19

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