本発明は、操作体の動作範囲と被操作体の動作範囲とが異なるシステム間において力覚フィードバックを行う操作方法および操作装置に関する。 The present invention relates to an operation method and an operation device that perform force feedback between systems in which the operating range of an operating body and the operating range of an operated body are different.
人間の持つ感覚のなかで、機械と人間、若しくは遠隔地に存在する人間と人間との間を結ぶ重要な感覚として、視覚，聴覚，触覚が挙げられる。視覚や聴覚に対応する画像や音声の処理技術は、情報通信工学の発展とともにインターフェースとして急速に広まり、産業の基盤技術として欠かせないものとなっている。例えば、写真，テレビ，電話，蓄音機等の発明により、視覚や聴覚に関する情報の伝送や、保存や、再生が可能となり、さらにはビデオカメラやテレビにより、視覚および聴覚情報の放送も可能になった。これは、あたかも人間が持つ視覚や聴覚が、時間と空間を越えたように感じさせることと等価であるといえる。現在では、そうした視覚や聴覚情報の解析や加工を取り扱うディジタル信号処理技術の開発も、日々進歩している。 Among human senses, visual, auditory, and tactile sensations are important senses that connect machines and humans, or humans and humans that exist in remote places. Image and sound processing technologies that correspond to vision and hearing are rapidly spreading as interfaces with the development of information and communication engineering, and are indispensable as industrial basic technologies. For example, the invention of photography, television, telephones, phonographs, etc. enabled the transmission, storage, and playback of information related to vision and hearing, and the broadcasting of vision and hearing information was also possible using video cameras and televisions. . This is equivalent to making the human sense of vision and hearing transcend time and space. Currently, the development of digital signal processing technology that handles the analysis and processing of such visual and auditory information is progressing day by day.
一方、感覚情報の一つを担う触覚情報は、視覚や聴覚の情報に次ぐ新たなマルチメディア情報として、これを抽出したり、保存したり、加工したり、伝送したり、人工的に再現したりする技術の開発が求められている。これに対して、マスタシステムとスレーブシステムとによるロボットシステム間の遠隔操作や、動かしている位置とその位置での各種情報を触覚を介して表示するようなハプティック（触覚）ディスプレイは、触覚情報を扱う技術として多くの研究が行なわれている。 On the other hand, tactile information, which is one of sensory information, is extracted, stored, processed, transmitted, and artificially reproduced as new multimedia information after visual and auditory information. Development of such technology is required. On the other hand, remote operation between the robot system by the master system and the slave system, and the haptic display that displays the moving position and various information at the position through the tactile sense, the tactile information is displayed. A lot of research has been done on the technology to be handled.
しかしながら、上述した視覚や聴覚に関する情報は受動的で、単方向性の感覚情報であるのに対し、触覚情報は実世界における「作用・反作用の法則」に束縛される双方向性の感覚情報であり、しかも接触対象である環境に能動的に接触することで、初めてその情報が得られるので、モデルベースやヴァーチャルリアリティを応用した触覚情報の再現は行なわれているものの、実世界における触覚情報の取得は困難である。実世界ハプティクスは、このような実世界における触覚情報の抽出や再現を扱う学問領域であり、実世界における遠隔地からのバイラテラル力覚フィードバックやマルチラテラル（多方向）触覚伝送技術などが開発されている。 However, the visual and auditory information described above is passive and unidirectional sensory information, whereas tactile information is bidirectional sensory information that is bound by the “law of action and reaction” in the real world. Yes, the information can be obtained for the first time by actively touching the environment that is the object of contact, so the haptic information is reproduced using the model base and virtual reality, but the haptic information in the real world has been reproduced. Acquisition is difficult. Real-world haptics is an academic field that deals with the extraction and reproduction of tactile information in the real world. Bilateral force feedback and multilateral (multi-directional) tactile transmission technology from remote locations in the real world have been developed. ing.
こうした実世界におけるバイラテラル力覚フィードバックの実現に際しては、例えば非特許文献１，２に開示されるように、主に「透明性」の向上を目的として研究が進められてきた。「透明性」には空間透明性と時間透明性の２種類があり、そのうち空間透明性は触覚の再現可能な自由度に相当するため、多自由度力覚フィードバックの効率の良い統合が望まれる。一方、時間透明性は、その再現する触覚情報の周波数帯域に相当するため、触覚情報の直流成分から高周波成分までの時間遅れのない伝達が求められる。 In order to realize such bilateral force feedback in the real world, for example, as disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2, research has been conducted mainly for the purpose of improving “transparency”. There are two types of “transparency”: spatial transparency and temporal transparency, of which spatial transparency corresponds to the degree of freedom of tactile reproducibility, so efficient integration of multi-degree-of-freedom force feedback is desired. . On the other hand, since the time transparency corresponds to the frequency band of the tactile information to be reproduced, transmission without time delay from the direct current component to the high frequency component of the tactile information is required.
多自由度で広帯域な実世界環境からの力覚フィードバックを実現するためには、ロバスト性を失わずに制御剛性をゼロにするための加速度制御が不可欠であり、非特許文献３で開示されるような外乱オブザーバによる実現手法が広く用いられている。特に非特許文献４では、外乱オブザーバを用いることで、広帯域の力覚情報を力覚センサレスで取得できることが示されており、外乱オブザーバのさらなる広帯域化について多くの研究がなされている。 In order to achieve force feedback from a real-world environment with multiple degrees of freedom and wide bandwidth, acceleration control is required to make the control stiffness zero without losing robustness, which is disclosed in Non-Patent Document 3. Such a realization method using a disturbance observer is widely used. In particular, Non-Patent Document 4 shows that wide-range force information can be acquired without using a force sensor by using a disturbance observer, and many studies have been made on further widening the disturbance observer.
さらに、バイラテラル制御は、遠隔操作や遠隔医療などに応用され、特に鉗子ロボットや宇宙空間での作業用ロボットなどの研究が行われている。このように、実世界の触覚伝送は今後の人間支援のために必要不可欠なものである。しかし、これらのバイラテラル制御の多くは同一のマスタ・スレーブシステムを持つものであり、これまでに異なった移動範囲を持つロボット同士のバイラテラル制御はほとんど研究されていない。このように従来の手法は、そのほとんどが同構造あるいは同動作範囲のシステムを用いたものであるため、拡張性，操作性向上に限界があった。
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、動作範囲が異なる操作体と非操作体との間で力覚フィードバックを得ながら操作を行う操作方法および操作装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an operation method and an operation device that perform an operation while obtaining force feedback between an operation body and a non-operation body having different operation ranges. It is in.
上記課題を解決するために、本発明における操作方法は、動作範囲が異なる操作体と被操作体とを用い、前記操作体により前記被操作体を操作する操作方法において、前記被操作体の動作中に、当該被操作体が受ける時系列な力の触覚情報を取得し、前記取得した前記触覚情報を時間領域で解析処理し、前記解析処理結果から前記接触情報を前記操作体にフィードバックすることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an operation method according to the present invention is an operation method in which an operating body and an operated body having different operating ranges are used, and the operated body is operated by the operating body. Acquiring time-series force tactile information received by the object to be operated, analyzing the acquired tactile information in a time domain, and feeding back the contact information to the operation object from the analysis processing result. It is characterized by.
また、前記被操作体が移動体であり、前記移動体の移動中に、当該移動体が受ける時系列な力の触覚情報を取得し、前記取得した前記触覚情報を時間領域で解析処理し、前記解析処理結果から前記接触情報を前記操作体にフィードバックすることを特徴とする。 Further, the object to be operated is a moving body, and during the movement of the moving body, the tactile information of time series force received by the moving body is acquired, and the acquired tactile information is analyzed in the time domain, The contact information is fed back to the operating body from the analysis processing result.
この場合、前記操作体により前記被操作体を遠隔操作することができる。 In this case, the operated body can be remotely operated by the operating body.
また、前記被操作体が無限に動作可能である。 Further, the operated object can be operated infinitely.
さらに、前記動作範囲の異なる操作体と被操作体との間のバイラテラル制御において、次元を変化させるスケーリングを行うことを特徴とする。 Furthermore, in bilateral control between the operating body and the operated body having different operation ranges, scaling for changing dimensions is performed.
また、前記操作体と被操作体との機構および動作範囲の違いを補償する。 Further, the difference in mechanism and operation range between the operating body and the operated body is compensated.
上記方法に対応するように、本発明における操作装置は、動作範囲が異なる操作体と被操作体とを用い、前記操作体により前記被操作体を操作する操作装置において、前記被操作体の動作中に、当該被操作体が受ける時系列な力の触覚情報を取得する手段と、前記取得した前記触覚情報を時間領域で解析処理する処理手段と、前記解析処理結果から前記接触情報を前記操作体にフィードバックする力覚フィードバック手段とを備えることを特徴とする。 Corresponding to the above method, the operating device according to the present invention uses an operating body and an operated body having different operating ranges, and the operating device operates the operated body by the operating body. Means for acquiring tactile information of time-series force received by the operated object, processing means for analyzing the acquired tactile information in a time domain, and operating the contact information from the analysis processing result. And force feedback means for feeding back to the body.
また、前記被操作体が移動体であり、前記移動体の移動中に、当該移動体が受ける時系列な力の触覚情報を取得する手段と、前記取得した前記触覚情報を時間領域で解析処理する処理手段とを備え、前記解析処理結果から前記接触情報を前記操作体にフィードバックする力覚フィードバック手段とを備えることを特徴とする。 Further, the operated body is a moving body, and means for acquiring tactile information of time-series force received by the moving body during the movement of the moving body, and an analysis process of the acquired tactile information in a time domain And a force feedback means for feeding back the contact information to the operating body from the result of the analysis process.
この場合、前記操作体により前記被操作体を遠隔操作することが好ましい。 In this case, it is preferable that the operated body is remotely operated by the operating body.
また、前記被操作体が無限に動作可能な移動手段を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said to-be-operated body is provided with the moving means which can operate | move infinitely.
さらに、前記動作範囲の異なる操作体と被操作体との間のバイラテラル制御手段と、次元を変化させる次元スケーリング手段とを備える。 Further, bilateral control means between the operating body and the operated body having different motion ranges, and dimension scaling means for changing dimensions are provided.
また、前記操作体と被操作体との機構および動作範囲の違いを補償する手段を備える。 Further, there is provided means for compensating for a difference in mechanism and operation range between the operating body and the operated body.
上記請求項１の方法および請求項７の装置によれば、異なる動作範囲を有する操作体と被操作体のシステムにおいて、力覚フィードバックを得ながら操作を行うことができ、動作範囲の異なる操作体と被操作体との間で、直感的な操作が可能となる。 According to the method of claim 1 and the apparatus of claim 7, in the system of the operating body and the operated body having different operation ranges, the operation body can be operated while obtaining force feedback, and the operating bodies have different operation ranges. Intuitive operation is possible between the control object and the object to be operated.
上記請求項２の方法および請求項８の装置によれば、動作範囲が有限な操作体と動作範囲が無限な移動体のシステムにおいて、力覚フィードバックを得ながら、直感的な操作を行うことができる。 According to the method of claim 2 and the apparatus of claim 8, an intuitive operation can be performed while obtaining force feedback in a system of an operating body having a limited operating range and a moving body having an infinite operating range. it can.
上記請求項３の方法および請求項９の装置によれば、異なる動作範囲を有する操作体と被操作体のシステムにおいて、遠隔操作が可能となる。 According to the method of claim 3 and the apparatus of claim 9, remote operation is possible in a system of an operating body and an operated body having different operating ranges.
上記請求項４の方法および請求項１０の装置によれば、被操作体の動作範囲を無限に拡張することができる。 According to the method of claim 4 and the apparatus of claim 10, the operating range of the operated object can be expanded infinitely.
上記請求項５の方法および請求項１１の装置によれば、バイラテラル制御によって双方向伝達される情報に次元スケーリングというスケーリングファクタを導入することにより、動作の違いである操作体の位置変化と被操作体の速度変化などといった異なる次元間で同期を取ることが可能になり、被操作体の動作範囲を無限に拡張することができる。 According to the method of claim 5 and the apparatus of claim 11, by introducing a scaling factor called dimensional scaling to information transmitted bi-directionally by bilateral control, the position change of the operating body, which is a difference in operation, and the object to be subjected to. It becomes possible to synchronize between different dimensions such as the speed change of the operating body, and the operation range of the operated body can be expanded infinitely.
上記請求項６の方法および請求項１２の装置によれば、双方の動作範囲の違いを補償することができ、機構によらず遠隔操作の動作範囲を拡張することができ、将来のユビキタス触覚情報伝送社会の実現における基本的手法が得られる。 According to the method of claim 6 and the apparatus of claim 12, it is possible to compensate for the difference between the operating ranges of both, extend the operating range of the remote operation regardless of the mechanism, and future ubiquitous haptic information A basic method for realizing a transmission society is obtained.
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below do not limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, all the configurations described below are not necessarily essential requirements of the present invention.
これまでに電話やラジオ，テレビといったマルチメディアが広く普及しており、さらには、近年のインターネットや携帯電話の世界的な広まりにより必要な情報をいつでもどこでも取得することができるようになった。これらのコミュニケーションツールは遠隔地の人と人をつなぐためのものであり、これらの多くは人間の視聴覚情報をやり取りするものである。 So far, multimedia such as telephone, radio, and television has been widely used, and moreover, it has become possible to obtain necessary information anytime and anywhere due to the recent spread of the Internet and mobile phones worldwide. These communication tools are for connecting people in remote places, and many of them are for exchanging audiovisual information of human beings.
これらの視聴覚にあわせ、第３のマルチメディアとして触覚が注目されており、以下に、異なった動作範囲を持つロボット同士のバイラテラル制御を可能とする新規な発明の実施例について説明する。 Tactile sensation is attracting attention as the third multimedia in accordance with these audiovisual senses, and an embodiment of a novel invention that enables bilateral control between robots having different motion ranges will be described below.
図１は、本発明の好適な実施例１を示し、移動可能なハプティックデバイスを用いて感覚フィードバックを行うモバイルハプトの概略説明図である。同図に示すように、モバイルハプトは操作体であるジョイスティック１０と非操作体であるモバイルロボット１１で構成され、このモバイルロボット１１は移動体である。 FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a mobile hapto which shows a preferred embodiment 1 of the present invention and performs sensory feedback using a movable haptic device. As shown in the figure, the mobile hapto includes a joystick 10 that is an operating body and a mobile robot 11 that is a non-operating body, and the mobile robot 11 is a moving body.
本発明では移動可能なハプティックデバイスを用いて感覚フィードバックを行うモバイルハプトという概念を提案する。モバイルハプトはジョイスティック１０とモバイルロボット１１で構成されている。モバイルハプトが実装されれば、ジョイスティック１０の操作杆１０Ｌを操作することで、遠隔地の移動ロボットの取得した触覚情報がフィードバックされる。このため、危険な場所での作業や移動に時間がかかる場所での作業を効率的に行うことができる。 The present invention proposes a concept of mobile hapto that performs sensory feedback using a movable haptic device. The mobile hapto is composed of a joystick 10 and a mobile robot 11. If the mobile hapto is implemented, the haptic information acquired by the remote mobile robot is fed back by operating the operation stick 10L of the joystick 10. For this reason, work in a dangerous place and work in a place that takes time can be efficiently performed.
モバイルハプトにおいてモバイルロボット１１の移動範囲は無限大であり、ジョイスティック１０の操作杆１０Ｌは人間が操作するため可動域が限られてしまう。この移動範囲の異なるシステム間でバイラテラル力覚フィードバックを実現するために、新しく次元スケーリングバイラテラル制御という手法を提案する。 In the mobile hapto, the movement range of the mobile robot 11 is infinite, and the operating range of the operation rod 10L of the joystick 10 is limited by a human being. In order to realize bilateral force feedback between systems with different movement ranges, we propose a new technique called dimensional scaling bilateral control.
この制御ではバイラテラル制御系の中で微分や積分を行うスケーリングを導入するものである。この次元スケーリングバイラテラル制御手段１００を用い、モバイルハプトを実現することによって、これまでの視聴覚情報中心のコミュニケーションから、視聴触覚のマルチメディアコミュニケーションを提示することが可能となる。また、テレビジョンやラジオに触覚情報を付加することで新しい遠隔操作技術やテレハプティクスが可能となる。 This control introduces scaling that performs differentiation and integration in a bilateral control system. By realizing mobile hapto using this dimension scaling bilateral control means 100, it is possible to present audiovisual tactile multimedia communication from conventional audiovisual information-centric communication. In addition, new tactile information and telehaptics can be added by adding tactile information to television and radio.
下記の表１に前記モバイルロボット１１の各パラメータの定義を示す。 Table 1 below shows the definition of each parameter of the mobile robot 11.
なお、上記表１の「移動ロボット」は、モバイルロボット１１である。 The “mobile robot” in Table 1 is the mobile robot 11.
まず、モバイルロボット１１の動作および制御について説明すると、図１および図２に示すように、モバイルロボット１１は、接触環境である路面に当接する移動手段としての左右駆動輪１２Ａ，１２Ｂと、この駆動輪１２Ａ，１２Ｂにそれぞれ回転力を付与する駆動源としてのモータ１３Ａ，１３Ｂとを備え、これらの駆動輪１２Ａ，１２Ｂとモータ１３Ａ，１３Ｂにより、モバイルロボット１１を路面上に走行駆動させるアクチュエータ１４を構成している。本実施例で使用するモータ１３Ａ，１３Ｂは、モータドライバ１５からの数値制御信号により作動し、減速機構を設けることなく駆動輪１２Ａ，１２Ｂを直接駆動するダイレクトドライブ形式のサーボモータであるが、他の形式の駆動源を用いてもよい。モータドライバ１５は、移動体制御手段６から出力される左右のトルク指令信号を、それぞれ電流制御信号に変換してモータ１３Ａ，１３Ｂに供給するドライバ本来の機能の他に、各モータ１３Ａ，１３Ｂひいては各駆動輪１２Ａ，１２Ｂの各回転位置を監視し、それぞれの位置応答信号を移動体制御手段６に出力する検知手段１６としての機能をも備えている。なお、駆動輪１２Ａ，１２Ｂは、モバイルロボット１１の本体１１Ｂの右側および左側にそれぞれ設けられる。 First, the operation and control of the mobile robot 11 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the mobile robot 11 includes left and right drive wheels 12A and 12B as moving means that abuts against a road surface that is a contact environment, and this drive. Motors 13A and 13B are provided as drive sources for applying rotational force to the wheels 12A and 12B, respectively, and an actuator 14 that drives the mobile robot 11 to travel on the road surface by these drive wheels 12A and 12B and the motors 13A and 13B. It is composed. The motors 13A and 13B used in this embodiment are direct drive type servo motors that are operated by numerical control signals from the motor driver 15 and directly drive the drive wheels 12A and 12B without providing a speed reduction mechanism. A drive source of the form may be used. The motor driver 15 converts the left and right torque command signals output from the moving body control means 6 into current control signals and supplies them to the motors 13A and 13B. It also has a function as a detecting means 16 that monitors each rotational position of each drive wheel 12A, 12B and outputs a respective position response signal to the moving body control means 6. The drive wheels 12A and 12B are provided on the right side and the left side of the main body 11B of the mobile robot 11, respectively.
前記移動体制御手段６は、モバイルロボット１１を速度制御するもので、より具体的には、モバイルロボット１１の並進モードと回転モードにおける速度を制御するものであり、前記検知手段１６から出力される左右の駆動輪１２Ａ，１２Ｂの各位置応答信号から、並進モードと回転モードの各速度応答値を算出し、各駆動輪１２Ａ，１２Ｂの位置応答信号をそれぞれの速度応答値に変換する手段として擬似微分器を採用し、また、左右の各速度応答値を並進モードと回転モードの各速度応答値に変換する手段として、あらゆる物理的なパラメータにおける実世界の関節空間から仮想的な態様空間への変換を可能にする２次のQuarry（クオリー）行列を用いた変換器を採用することができる。 The moving body control means 6 controls the speed of the mobile robot 11, more specifically, controls the speed of the mobile robot 11 in the translation mode and the rotation mode, and is output from the detection means 16. As a means for calculating the speed response values of the translation mode and the rotation mode from the position response signals of the left and right drive wheels 12A, 12B, and converting the position response signals of the drive wheels 12A, 12B to the respective speed response values. Using a differentiator, and as a means to convert left and right velocity response values into translation mode and rotation mode velocity response values, from real world joint space to virtual aspect space in all physical parameters A converter using a second-order Quarry matrix that enables conversion can be employed.
また、前記移動体制御手段６は、アクチュエータ１４への指令値として与えられる並進モードの速度指令値から、算出された並進モードの速度応答値を差し引いた値に、並進モードの速度制御比例ゲインを掛け合わせることで、並進モードの加速度参照値を求め、また、同じくアクチュエータ１４への指令値として与えられる回転モードの速度指令値から、算出された回転モードの速度応答値を差し引いた値に、回転モードの速度制御比例ゲインを掛け合わせることで、回転モードの加速度参照値を求め、これらの並進モードと回転モードの各加速度参照値から、左右のモータ１３Ａ，１３Ｂに対するトルク参照値を算出するもので、並進モードと回転モードの各加速度参照値を、左右のモータ１３Ａ，１３Ｂに対するトルク参照値に変換する手段として、クオリー行列の逆行列を用いた逆変換器を採用することができる。このクオリー行列の逆行列は、仮想的な態様空間から実世界の関節空間への変換を可能にするものである。 In addition, the moving body control means 6 sets the translation mode speed control proportional gain to a value obtained by subtracting the calculated translation mode speed response value from the translation mode speed command value given as a command value to the actuator 14. By multiplying, the acceleration reference value of the translation mode is obtained, and the rotation mode speed command value given as the command value to the actuator 14 is also subtracted from the calculated rotation mode speed response value. By multiplying the speed control proportional gain of the mode, the acceleration reference value of the rotation mode is obtained, and the torque reference value for the left and right motors 13A, 13B is calculated from the acceleration reference values of the translation mode and the rotation mode. The acceleration reference values in the translation mode and the rotation mode are converted into torque reference values for the left and right motors 13A and 13B. As a means, it is possible to adopt the inverse converter using the inverse matrix of Quarry matrix. The inverse matrix of the query matrix enables conversion from a virtual aspect space to a real-world joint space.
そして、上述したように移動体制御手段６により、指令値として与えられた並進モードと回転モードの各速度指令値に、並進モードと回転モードの各速度応答値がそれぞれ追従するような速度制御が、モバイルロボット１１に対して行なわれる。なお、移動体制御手段６によってアクチュエータ１４を速度制御するのではなく、アクチュエータ１４を位置制御，加速度制御，トルク制御，または力制御する構成であってもよい。 As described above, the moving body control means 6 performs speed control such that each speed response value in the translation mode and the rotation mode follows each speed command value in the translation mode and the rotation mode given as the command values. This is performed for the mobile robot 11. The actuator 14 may be configured to perform position control, acceleration control, torque control, or force control instead of speed control of the actuator 14 by the moving body control means 6.
さらに、移動体制御手段６は、左右の駆動輪１２Ａ，１２Ｂに加わる外乱トルクを推定する外乱オブザーバ１７，１８を備え、これらの外乱オブザーバ１７，１８で算出された各推定外乱トルク値から、並進モードと回転モードの各推定外乱値を算出し、また、左右の駆動輪１２Ａ，１２Ｂに加わる反力トルクを推定する反力オブザーバ１９，２０を備え、これらの反力オブザーバ１９，２０で算出された各推定反力トルク値から、並進モードと回転モードの各推定反力値を算出する。 Furthermore, the moving body control means 6 includes disturbance observers 17 and 18 for estimating disturbance torque applied to the left and right drive wheels 12A and 12B, and translates from the estimated disturbance torque values calculated by these disturbance observers 17 and 18. The estimated disturbance values of the mode and the rotation mode are calculated, and the reaction force observers 19 and 20 for estimating the reaction force torque applied to the left and right drive wheels 12A and 12B are provided, which are calculated by these reaction force observers 19 and 20. From the estimated reaction force torque values, the estimated reaction force values in the translation mode and the rotation mode are calculated.
外乱オブザーバ１７，１８および反力オブザーバ１９，２０は、左右のモータ１３Ａ，１３Ｂに対応してそれぞれ組み込まれており、左右の駆動輪１２Ａ，１２Ｂにおける外乱および反力を推定し、センサを設けることなく、モータ１３Ａ，１３Ｂが外部（環境Ｅ）から受ける外乱および反力を検出することができ、モバイルロボット１１自体が路面や障害物などから受ける力を、力覚センサなしで得ることができる。また、本実施例における移動体制御手段６は、何れの物理的なパラメータでも、クオリー行列による変換機能によって、並進モードと回転モードのそれぞれで独立した速度制御系を構成することができる。また、外乱についても同様のクオリー行列を用いることで、移動体に加わる並進モードの外乱と回転モードの外乱にそれぞれ分解することが可能になる。 Disturbance observers 17 and 18 and reaction force observers 19 and 20 are incorporated corresponding to the left and right motors 13A and 13B, respectively, and estimate the disturbance and reaction force in the left and right drive wheels 12A and 12B, and provide sensors. In addition, the disturbance and reaction force received from the outside (environment E) by the motors 13A and 13B can be detected, and the force received by the mobile robot 11 itself from the road surface or obstacles can be obtained without a force sensor. Moreover, the mobile body control means 6 in a present Example can comprise the independent speed control system in each of translation mode and rotation mode by the conversion function by a quarry matrix with any physical parameter. In addition, by using a similar queuing matrix for disturbance, it is possible to resolve the disturbance into a translation mode disturbance and a rotation mode disturbance applied to the moving body.
また、上述した移動体制御手段６による速度制御系では、モバイルロボット１１の位置情報を、モータドライバ１５からの位置応答信号により移動体制御手段６が算出している。この場合、計時手段の時間カウントを利用して、ある時間における力と位置を特定する触覚情報を取得する構成であってもよい。 Further, in the speed control system by the moving body control means 6 described above, the moving body control means 6 calculates the position information of the mobile robot 11 from the position response signal from the motor driver 15. In this case, the configuration may be such that the tactile information for specifying the force and position at a certain time is acquired by using the time count of the time measuring means.
一方、ジョイスティックは、２個のダイレクトドライブモータを備え、それらモータ１とモータ２は直交するように配置され、そのモータ１とモータ２は一方が並進用、他方が回転用である。 On the other hand, the joystick includes two direct drive motors, and the motor 1 and the motor 2 are arranged so as to be orthogonal to each other. One of the motor 1 and the motor 2 is for translation and the other is for rotation.
図３に、ジョイスティック１０のモータ１のブロック線図を示す。操作体制御手段７は外乱オブザーバ２３，２４と反力オブザーバ２５，２６を備え、それら外乱オブザーバ２３，２４と反力オブザーバ２５，２６は、モータ１とモータ２に対応してそれぞれ設けられ、これらモータ１とモータ２はモータドライバ２１を介してジョイスティック制御手段７に接続されている。なお、以下の説明で、図や数式以外では、１階の微分を「・」，２階の微分を「・・」として便宜上あらわし、対応する記号の後に併記する。また、別に推定値をあらわす「＾」を、対応する記号の前に併記する。ここで、加速度指令θ・・J1ref，外乱オブザーバ２３で推定される外乱トルクτ＾J1dis，モータ１の慣性モーメントをＪnJ1とすると、モータ１へのトルク指令τJ1refは下記の数１となる。FIG. 3 shows a block diagram of the motor 1 of the joystick 10. The operating body control means 7 includes disturbance observers 23 and 24 and reaction force observers 25 and 26. These disturbance observers 23 and 24 and reaction force observers 25 and 26 are provided corresponding to the motor 1 and the motor 2, respectively. The motor 1 and the motor 2 are connected to the joystick control means 7 via the motor driver 21. In the following description, except for figures and mathematical expressions, the first-order differential is represented as “•” and the second-order differential is represented as “••” for convenience, and written after the corresponding symbol. In addition, “^” representing an estimated value is additionally written before the corresponding symbol. Here,assuming that the acceleration command θ ··J1ref , the disturbance torque τ ^J1dis estimated by the disturbance observer 23, and the inertia moment of the motor 1 as JnJ1 , the torque command τJ1ref to the motor 1 is given by It becomes.
同様に、モータ２では加速度指令θ・・J2ref、外乱オブザーバ２４で推定される外乱トルクτ＾J2dis、モータ２の慣性モーメントをＪnJ2とすると、モータ２へのトルク指令τJ2refは下記の数２となる。Similarly,assuming that the motor 2 has an acceleration command θ ··J2ref , a disturbance torque τ ^J2dis estimated by the disturbance observer 24, and the inertia moment of the motor 2 is JnJ2 , the torque command τJ2ref to the motor 2 is Equation 2 is obtained.
このように、外乱オブザーバ２３，２４で推定された外乱トルクをフィードバックすることでロバストな加速度制御系である力覚フィードバック手段１０１を構築する。また、操作者Ａがジョイスティック１０に与える反力τ＾J1extは、反力推定オブザーバ２５により推定する。In this way, the force feedback means 101 that is a robust acceleration control system is constructed by feeding back the disturbance torque estimated by the disturbance observers 23 and 24. The reaction force τ ^J1ext that the operator A applies to the joystick 10 is estimated by the reaction force estimation observer 25.
次に、図１および図２で説明したモバイルロボット１１の制御を行うために、等価慣性行列を求めることを考える。図１に示すように各々のパラメータが定められたとき、運動エネルギー関数は、下記の数３により表される。 Next, it is considered that an equivalent inertia matrix is obtained in order to control the mobile robot 11 described with reference to FIGS. When each parameter is determined as shown in FIG. 1, the kinetic energy function is expressed by the following equation (3).
上記数３の右辺第１項は並進運動エネルギー，第２項は車体における回転エネルギー，第３項は駆動輪における回転エネルギーである。数３より等価慣性行列Ｍθは以下の数４となる。 The first term on the right side of Equation 3 is translational kinetic energy, the second term is rotational energy in the vehicle body, and the third term is rotational energy in the drive wheels. From Equation 3, the equivalent inertia matrix Mθ is given by Equation 4 below.
等価慣性行列Ｍθ，左右駆動輪の加速度参照値θ・・Rref，θ・・Lrefは、下記の数５によって左右駆動輪１２Ａ，１２ＢのトルクτL，τRに変換される。The equivalent inertia matrix Mθ and the acceleration reference values θ ··Rref and θ ··Lref of the left and right drive wheels are converted into torques τL and τR of the left and right drive wheels 12A and 12B by the following equation (5).
上記の等価慣性行列Ｍθを用いてモバイルロボット１１の加速度制御系である前記移動体制御手段６の一部を構成する。 A part of the moving body control means 6 which is an acceleration control system of the mobile robot 11 is configured using the above-described equivalent inertia matrix Mθ.
図４にモバイルロボット１１の加速度制御系のブロック線図を示す。この制御系は、指令値として並進モード加速参照値ｘ・・ref及び回転モード加速度参照値φ・・refを与える。これにより、加速度指令に対応した力と位置の応答が得られる。図４中「Ｑ2」は２次のQuarry行列であり、下記の数６のように表される。FIG. 4 shows a block diagram of the acceleration control system of the mobile robot 11. This control system gives a translation mode acceleration reference value x ··ref and a rotation mode acceleration reference value φ ··ref as command values. Thereby, a response of force and position corresponding to the acceleration command is obtained. In FIG. 4, “Q2 ” is a quadratic Quarry matrix, which is expressed as the following Equation 6.
上記数６のQuarry行列を用いることで、あらゆるパラメータは実世界の関節空間からモード空間へと変換することができる。 By using the Quarry matrix of Equation 6, all parameters can be converted from a joint space in the real world to a mode space.
左右駆動輪位置応答θLres，θRresから並進モード位置応答ｘres及び回転モード位置応答φresへの変換は、下記の数７に示すようにQuarry行列Ｑ2によって行われる。The conversion from the left and right drive wheel position responses θLres and θRres to the translation mode position response xres and the rotation mode position response φres is performed by the Quarry matrix Q2 as shown in the following equation (7).
また、反力推定オブザーバから推定された左右駆動輪の反力トルクτ＾Lext
，τ＾Rextについても同様にQuarry行列Ｑ2を用いて並進モード反力τtraextと回転モード反力τrotextに変換することができ、下記の数８のように表される。Also, the reaction torque τ ^Lext of the left and right drive wheels estimated from the reaction force estimation observer
, Τ ^Rext can be similarly converted into a translational mode reaction force τtraext and a rotation mode reaction force τrotext using the Quarry matrix Q2, and is expressed as the following Expression 8.
一方で、モード空間から関節空間への逆変換についてはQuarry逆行列Ｑ2-1によって下記の数９に示すように実現される。On the other hand, the inverse transformation from the mode space to the joint space is realized by the Quarry inverse matrix Q2−1 as shown in Equation 9 below.
上記数９において、θL・・ref，θR・・refは左右駆動輪１２Ａ，１２Ｂの加速度参照値である。このように変換された左右駆動輪１２Ａ，１２Ｂの加速度参照値θL・・ref，θR・・refと等価慣性行列Ｍθの積をとることで各モータのトルク指令となる。In Equation 9, θL · ·ref and θR ··ref are acceleration reference values of the left and right drive wheels 12A and 12B. A torque command for each motor is obtained by taking the product of the acceleration reference values θL · ·ref , θR ··ref and equivalent inertia matrix Mθ for the left and right drive wheels 12A and 12B thus converted.
図５に本発明で提案する次元スケーリングバイラテラル制御手段１００のブロック線図を示す。次元スケーリングバイラテラルとは次元の異なるデバイス間でバイラテラル制御を行うことである。この制御では、並進モードおよび回転モード上で独立して制御を行い、被操作体であるモバイルロボット１１の操作を行う。また、Quarry行列を用いることで和のモードで力制御−差のモードで位置制御をそれぞれ行う。このときのパラメータを下記の表２に示す。
FIG. 5 shows a block diagram of the dimension scaling bilateral control means 100 proposed in the present invention. Dimensional scaling bilateral is bilateral control between devices of different dimensions. In this control, the control is performed independently in the translation mode and the rotation mode, and the mobile robot 11 that is the operation target is operated. Further, by using the Quarry matrix, position control is performed in the force control-difference mode in the sum mode. The parameters at this time are shown in Table 2 below.
本実施例では、ハプティックデバイスとしてジョイスティック１０とモバイルロボット１１を用いる。このとき、ジョイスティック１０は人間が操作を行うため動作範囲が有限であるが、モバイルロボット１１は無限に動作が可能である。このため、モバイルロボット１１をジョイスティック１０と同じ次元で制御を行うと動作範囲が限られてしまう。そこで、ジョイスティック１０とモバイルロボット１１の間の次元をスケーリングする方法を提案する。並進モードのトルク参照値は下記の数１０となる。 In this embodiment, a joystick 10 and a mobile robot 11 are used as haptic devices. At this time, the operation range of the joystick 10 is limited because it is operated by a human, but the mobile robot 11 can operate infinitely. For this reason, if the mobile robot 11 is controlled in the same dimension as the joystick 10, the operation range is limited. Therefore, a method for scaling the dimension between the joystick 10 and the mobile robot 11 is proposed. The torque reference value in the translation mode is expressed by the following formula 10.
並進モードの位置偏差はモバイルロボット１１の位置を微分して得た速度とジョイスティック１０の位置から下記の数１１として計算される。 The position deviation in the translation mode is calculated as the following formula 11 from the speed obtained by differentiating the position of the mobile robot 11 and the position of the joystick 10.
同様に回転モードのトルク参照値は位置偏差は下記の数１２および数１３で計算できる。 Similarly, the position deviation of the torque reference value in the rotation mode can be calculated by the following equations (12) and (13).
これら得られた位置とトルクを加速度に統一すると以下の数１４〜数１７のようになる。 When the obtained position and torque are unified into acceleration, the following equations 14 to 17 are obtained.
制御器によりＱ2-1を用いて逆変換を行って下記の数１８および数１９に示すようにジョイスティック１０とモバイルロボット１１の加速度参照値を求める。なお、上述した計算は制御器により行われる。The controller performs inverse transformation using Q2−1 to obtain acceleration reference values of the joystick 10 and the mobile robot 11 as shown in the following equations 18 and 19. The calculation described above is performed by a controller.
ここでモバイルロボット１１の次元をあわせるため、ｓｘ・・ref，ｓφ・・refの積分を行い加速度参照値を算出する。これらの算出は、有限なジョイスティック１０の有限な操作範囲を移動範囲が無限なモバイルロボット１１の被操作動作に変換する次元スケーリング手段１０２により行われ、次元の異なる加速度参照値がジョイスティック１０とモバイルロボット１１に入力される。Here, in order to match the dimensions of the mobile robot 11, the acceleration reference value is calculated by integrating sx ··ref and sφ ··ref . These calculations are performed by the dimension scaling means 102 that converts the finite operation range of the finite joystick 10 into the operated operation of the mobile robot 11 with an infinite movement range, and acceleration reference values of different dimensions are obtained from the joystick 10 and the mobile robot. 11 is input.
次に、実験結果について説明する。 Next, experimental results will be described.
図６は実験の様子を示す説明図であり、モバイルロボット１１を壁に衝突させる実験と悪路を走行する実験を行い、有用性の確認を行った。実験のシステム構成を図７に示す。モバイルロボット１１とジョイスティック１０はRT-Linuxで制御される。パソコン同士はLANで接続され、独自のプロトコルであるNUTPによって通信を行う。NUTPによってモバイルロボット１１とジョイスティック１０の反力および位置を相互に送信する。この送信のためにモバイルロボット１１とジョイスティック１０とはネットワークケーブルにより接続されている。なお、ケーブルを用いずに無線により遠隔操作することもできる。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the state of the experiment. An experiment for causing the mobile robot 11 to collide with a wall and an experiment for traveling on a rough road were performed, and its usefulness was confirmed. The experimental system configuration is shown in FIG. The mobile robot 11 and joystick 10 are controlled by RT-Linux. Computers are connected via LAN and communicate using NUTP, a unique protocol. The reaction force and position of the mobile robot 11 and the joystick 10 are mutually transmitted by NUTP. For this transmission, the mobile robot 11 and the joystick 10 are connected by a network cable. Note that remote control can be performed wirelessly without using a cable.
まず、モバイルロボット１１を壁に衝突させる実験を行った。モバイルロボット１１の初期位置に壁を設置する。そして、ジョイスティック１０から前後に移動する推進指令を送り、壁に衝突させる。このときの実験結果を図８および図９に示す。図８はジョイスティック１０の実験結果であり、図８(a)は角度応答、図８(b)は角速度応答、図８(c)は反力である。同様に、図９はモバイルロボット１１の実験結果であり、図９(a)は位置応答、図９(b)は速度応答、図９(c)は反力である。反力は波形が反転した状態で形はほぼ一致している。壁に衝突した際のモバイルロボット１１の振動はジョイスティック１０の角速度情報および角度情報からフィードバックされていることがわかる。また、モバイルロボット１１の速度とジョイスティック１０の角度の波形がある程度一致しており所望の制御が達成されていること確認できる。 First, an experiment was performed in which the mobile robot 11 collided with a wall. A wall is set at the initial position of the mobile robot 11. And the propulsion command which moves back and forth is sent from the joystick 10, and it collides with a wall. The experimental results at this time are shown in FIGS. FIG. 8 shows the experimental results of the joystick 10. FIG. 8A shows the angular response, FIG. 8B shows the angular velocity response, and FIG. 8C shows the reaction force. Similarly, FIG. 9 shows the experimental results of the mobile robot 11, FIG. 9A shows the position response, FIG. 9B shows the speed response, and FIG. 9C shows the reaction force. The reaction force is almost identical in shape with the waveform reversed. It can be seen that the vibration of the mobile robot 11 when colliding with the wall is fed back from the angular velocity information and angle information of the joystick 10. In addition, the speed of the mobile robot 11 and the waveform of the angle of the joystick 10 are matched to some extent, so that it can be confirmed that the desired control is achieved.
次に、悪路を走行する実験を行った。この実験では、走行する路面に凹凸の波板（図示せず）を置き、その上を走行した。先の実験と同様に、初期位置に波板を置き、ジョイスティック１０から推進指令を送り走行した。図１０はジョイスティック１０の実験結果である。図１０(a)は角度応答、図１０(b)は角速度応答、図１０(c)は反力である。同様に、図１１はモバイルロボット１１の実験結果である。図１１(a)は位置応答、図１１(b)は速度応答、図１１(c)は反力である。また、モバイルロボット１１の振動はジョイスティック１０の角速度に反映されており、モバイルロボット１１の速度とジョイスティック１０の角度もある程度一致する結果となった。この実験において、細かな振動でもジョイスティック１０にフィードバックがなされていることが明らかとなった。 Next, an experiment was conducted on a rough road. In this experiment, an uneven corrugated plate (not shown) was placed on the traveling road surface, and the vehicle traveled thereon. As in the previous experiment, a corrugated plate was placed at the initial position, and a propulsion command was sent from the joystick 10 to run. FIG. 10 shows the experimental results of the joystick 10. 10A shows the angular response, FIG. 10B shows the angular velocity response, and FIG. 10C shows the reaction force. Similarly, FIG. 11 shows experimental results of the mobile robot 11. FIG. 11A shows the position response, FIG. 11B shows the speed response, and FIG. 11C shows the reaction force. In addition, the vibration of the mobile robot 11 is reflected in the angular velocity of the joystick 10, and the speed of the mobile robot 11 and the angle of the joystick 10 are matched to some extent. In this experiment, it became clear that feedback was made to the joystick 10 even with fine vibrations.
以上のように、本発明では、異なる動作領域を持つロボット同士でのバイラテラル制御の新しい方法として次元スケーリングバイラテラル制御系を提案し、ジョイスティック１０とモバイルロボット１１との間でのモバイルハプトを実現した。これにより、リアルタイムの実世界触覚伝送を可能にした。本発明により、新しい遠隔医療や遠隔操作技術の向上だけでなく、あらゆる実世界触覚情報をフィードバック可能なハプティックデバイスの実現に応用できる。 As described above, in the present invention, a dimension scaling bilateral control system is proposed as a new method of bilateral control between robots having different motion areas, and a mobile hapto between the joystick 10 and the mobile robot 11 is realized. did. This enabled real-time real-world tactile transmission. The present invention can be applied not only to the improvement of new telemedicine and remote control technology, but also to the realization of a haptic device capable of feeding back all real-world tactile information.
そして、バイラテラル制御によって双方向伝達される情報に次元スケーリングという新しいスケーリングファクタを導入することにより、ジョイスティック１０の位置変化とモバイルロボット１１の速度変化という異なる次元間で同期をとることが可能になり、結果として双方の動作範囲の違いを補償することができる。 Then, by introducing a new scaling factor called dimensional scaling to information transmitted bidirectionally by bilateral control, it becomes possible to synchronize between different dimensions such as the position change of the joystick 10 and the speed change of the mobile robot 11. As a result, it is possible to compensate for the difference between the two operating ranges.
本実施例では、これまでに実現できなかった異なる動作範囲を有するマスタ・スレーブシステムのようなハプティックデバイス間で鋭敏な力覚フィードバックを得ることができ、次元スケーリングを含むバイラテラル制御系の構成を実現した。これにより、例えばジョイスティック１０と移動ロボットであるモバイルロボット１１によって構成されるモバイルハプトのようなシステムにおいて直感的な遠隔操作が可能になる。さらには、ハプティックデバイスの機構によらず遠隔操作の動作範囲を拡張することができ、将来のユビキタス触覚情報伝送社会の実現における基本的手法となりうる。 In this embodiment, it is possible to obtain sensitive force feedback between haptic devices such as master / slave systems having different operating ranges that could not be realized so far, and the configuration of a bilateral control system including dimensional scaling is achieved. It was realized. Thereby, for example, an intuitive remote operation can be performed in a system such as a mobile hapto configured by the joystick 10 and the mobile robot 11 which is a mobile robot. Furthermore, the range of remote operation can be expanded regardless of the haptic device mechanism, and this can be a basic method for realizing a future ubiquitous tactile information transmission society.
以上のように本実施例では、動作範囲が異なる操作体たるジョイスティック１０と被操作体たるモバイルロボット１１とを用い、ジョイスティック１０によりモバイルロボット１１を操作する操作方法において、モバイルロボット１１の動作中に、当該モバイルロボット１１が受ける時系列な力の触覚情報を取得し、前記取得した前記触覚情報を時間領域で解析処理し、前記解析処理結果から前記力の接触情報をジョイスティック１０にフィードバックし、また、動作範囲が異なるジョイスティック１０とモバイルロボット１１とを用い、ジョイスティック１０によりモバイルロボット１１を操作する操作装置において、モバイルロボット１１の動作中に、当該モバイルロボット１１が受ける時系列な力の触覚情報を取得する手段たる移動体制御手段６と、前記取得した前記触覚情報を時間領域で解析処理する処理手段たるバイラテラル制御手段１００と、前記解析処理結果から前記力の接触情報をジョイスティック１０にフィードバックする力覚フィードバック手段１０２とを備えるから、異なる動作範囲を有するジョイスティック１０とモバイルロボット１１のシステムにおいて、力覚フィードバックを得ながら操作を行うことができ、動作範囲の異なるジョイスティック１０とモバイルロボット１１との間で、直感的な操作が可能となる。 As described above, in this embodiment, in the operation method in which the joystick 10 as the operating body and the mobile robot 11 as the operated body having different operating ranges are used and the mobile robot 11 is operated by the joystick 10, the mobile robot 11 is operating. Acquiring time-series force tactile information received by the mobile robot 11, analyzing the acquired tactile information in a time domain, feeding back the force contact information to the joystick 10 from the analysis result, and In an operating device that uses a joystick 10 and a mobile robot 11 that have different operation ranges and operates the mobile robot 11 with the joystick 10, tactile information on time-series forces received by the mobile robot 11 during the operation of the mobile robot 11 is obtained. A moving object as a means of acquisition Control means 6, bilateral control means 100 as processing means for analyzing the acquired tactile information in the time domain, force sense feedback means 102 for feeding back the contact information of the force to the joystick 10 from the analysis processing result, Therefore, in the system of the joystick 10 and the mobile robot 11 having different operation ranges, the operation can be performed while obtaining force feedback, and the joystick 10 and the mobile robot 11 having different operation ranges can be operated intuitively. Operation becomes possible.
また、被操作体たるモバイルロボット１１が無限に動作可能な移動手段たる左右駆動輪１２Ａ，１２Ｂを備えるから、異なる動作範囲を有するジョイスティック１０とモバイルロボット１１のシステムにおいて、遠隔操作が可能となる。 In addition, since the mobile robot 11 as the operation target includes the left and right drive wheels 12A and 12B as the moving means capable of operating indefinitely, the joystick 10 and the mobile robot 11 having different operation ranges can be remotely operated.
さらに、前記動作範囲の異なるジョイスティック１０とモバイルロボット１１との間のバイラテラル制御手段１００と、次元を変化させる次元スケーリング手段１０２とを備えるから、バイラテラル制御によって双方向伝達される情報に次元スケーリングというスケーリングファクタを導入することにより、動作の違いであるジョイスティック１０の操作杆１０Ｌの位置変化とモバイルロボット１１の速度変化などといった異なる次元間で同期をとることが可能になり、モバイルロボット１１の動作範囲を無限に拡張することができる。 Further, since the bilateral control means 100 between the joystick 10 and the mobile robot 11 having different operation ranges and the dimension scaling means 102 for changing the dimension are provided, the dimension scaling is performed to the information transmitted bidirectionally by the bilateral control. By introducing the scaling factor, it becomes possible to synchronize between different dimensions such as a change in the position of the operating rod 10L of the joystick 10 and a change in the speed of the mobile robot 11, which are differences in operation. The range can be expanded indefinitely.
また、ジョイスティック１０とモバイルロボット１１との機構および動作範囲の違いを補償する手段を備えるから、双方の動作範囲の違いを補償することができ、機構によらず遠隔操作の動作範囲を拡張することができ、将来のユビキタス触覚情報伝送社会の実現における基本的手法が得られる。 In addition, since a means for compensating for the difference in the mechanism and operation range between the joystick 10 and the mobile robot 11 is provided, the difference in the operation range of both can be compensated, and the operation range of remote operation can be extended regardless of the mechanism. And a basic method for realizing a future ubiquitous tactile information transmission society.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、操作体はジョイスティックに限らず各種タイプのものを用いることができる。また、被操作体は、モバイルロボット以外にも、鉗子ロボットや宇宙空間での作業用ロボットなど各種のものに適用可能である。さらに、移動手段は車輪に限らず、移動体を無限に移動可能とするものなら無限軌道などでもよい。 In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation implementation is possible in the range of the summary of this invention. For example, the operating body is not limited to a joystick, and various types can be used. In addition to the mobile robot, the object to be operated can be applied to various devices such as a forceps robot and a working robot in outer space. Further, the moving means is not limited to wheels, but may be an endless track as long as the moving body can move infinitely.
上記実施例で提示した操作方法および操作装置により、これまでに実現できなかった異なる動作範囲を有するマスタ・スレーブシステムのようなハプティックデバイス間で鋭敏な力覚フィードバックを得ることをでき、次元スケーリングを含むバイラテラル制御系の構成を実現している。これにより、例えばジョイスティックと移動ロボットによって構成されるモバイルハプトのようなシステムにおいて直感的な遠隔操作が可能になる。さらには、ハプティックデバイスの機構によらず遠隔操作の動作範囲を拡張することができ、将来のユビキタス触覚情報伝送社会の実現に利用可能である。 With the operation method and operation device presented in the above embodiment, it is possible to obtain sensitive force feedback between haptic devices such as a master / slave system having different operation ranges that could not be realized so far, and dimensional scaling can be achieved. Including the bilateral control system configuration. This enables intuitive remote operation in a system such as a mobile hapto configured by, for example, a joystick and a mobile robot. Furthermore, the operation range of remote control can be expanded regardless of the haptic device mechanism, and can be used to realize a future ubiquitous tactile information transmission society.
１ モータ（並進モード用）
２ モータ（回転モード用）
６ 移動体制御手段
７ 操作体制御手段
１０ ジョイスティック（操作体）
１１ モバイルロボット（被操作体・移動体）
１００ 次元スケーリング制御手段
１０１ 力覚フィードバック手段
１０２ 次元スケーリング手段1 Motor (for translation mode)
2 Motor (for rotation mode)
6 Moving body control means 7 Operating body control means 10 Joystick (operating body)
11 Mobile robot (operated body / moving body)
100 dimensional scaling control means 101 haptic feedback means 102 dimensional scaling means
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