(57)【要約】【課題】力センサを用いることなくアドミタンス制御を行うことができ、スレーブロボットの特性を可変にすることができるマスタースレーブ装置を提供する。【解決手段】マスターロボットとスレーブロボットとを備えたマスタースレーブ装置である。マスタースレーブ装置のコントローラ４１，４２は、それぞれ、入力される関節角度又は関節角速度とＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃ（ＱＦＴ適用手段）の出力値とに基づいてマスターロボット及びスレーブロボットに加わる操作外力を推定する外乱オブザーバ４１ａ，４２ａと、推定された操作外力とアドミタンス特性とに基づき、関節の目標位置を算出する目標位置算出手段４１ｂ，４２ｂと、ＱＦＴ適用手段の出力値に、ヤコビアン行列を用いて関節トルクを算出する関節トルク算出手段４１ｄ，４２ｄと、を備える。【選択図】図２
2017071012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスターロボットとスレーブロボットとを備えたマスタースレーブ装置であって、
前記マスターロボットを制御するマスターコントローラと、前記スレーブロボットを制御するスレーブコントローラとを備え、
前記マスターコントローラ及び前記スレーブコントローラは、それぞれ、外乱オブザーバと、目標位置算出手段と、ＱＦＴ適用手段と、関節トルク算出手段と、を備え、
前記外乱オブザーバは、前記マスターコントローラ及び前記スレーブコントローラにそれぞれ入力される関節角度又は関節角速度と前記ＱＦＴ適用手段の出力値とに基づいて前記マスターロボット及び前記スレーブロボットに加わる操作外力を推定し、
前記目標位置算出手段は、推定された前記操作外力とアドミタンス特性とに基づき、関節の目標位置を算出し、
前記関節トルク算出手段は、前記ＱＦＴ適用手段の出力値に、ヤコビアン行列を用いて関節トルクを算出することを特徴とするマスタースレーブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタースレーブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から比較的小出力のマスターロボットを操作者が操ることによって、少なくとも電気的に接続された比較的大出力のスレーブロボットを操縦するマスタースレーブシステムが知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載されたマスタースレーブシステムは、操作者に、まるでスレーブロボットを直接持っているかのような直観的な操縦を可能とせしめ、なおかつスレーブロボット側に力センサを必要としないマスタースレーブシステムを提供することを課題としている。
【０００３】
上記のマスタースレーブシステムは、バイラテラル制御されるマスタースレーブシステムであり、以下の各構成を備えている。すなわち、マスターロボットをアドミッタンス型の力覚提示装置とし、マスターロボットの変位を検出するマスター変位センサと、スレーブロボットの変位を検出するスレーブ変位センサと、マスターロボットを駆動するマスターアクチュエータと、スレーブロボットを駆動するスレーブアクチュエータと、操作者がマスターロボットに加える操作力を検出する操作力センサの各構成である（特許請求の範囲、請求項１等を参照）。
【０００４】
また、マスター側シリンダとスレーブ側シリンダをチューブで連通させたバイラテラル位置・力伝達装置及びリハビリテーションロボットが開示されている（下記特許文献２を参照）。この装置及びロボットは、以下の各構成を備えることを特徴としている。
【０００５】
すなわち、マスター側のシリンダとスレーブ側のシリンダの各圧縮部をチューブで連通させるとともに、マスター側のシリンダの圧縮力帰還部とスレーブ側のシリンダの圧縮力帰還部をチューブにより連通させてなる圧力伝達手段と、この圧力伝達手段の各シリンダの各圧縮部間の圧力差を検出する第１の圧力検出手段と、前記圧力伝達手段の各シリンダの各圧縮力帰還部間の圧力差を検出する第２の圧力検出手段と、前記圧力伝達手段のマスター側シリンダのピストンロッドの変位を検出する第１の変位センサと、前記圧力伝達手段のスレーブ側シリンダのピストンロッドの変位を検出する第２の変位センサの各構成である（特許請求の範囲、請求項１等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１８９４４５号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５４０１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のマスタースレーブシステムは、例えば、段落００３４、００４７、００５２等に記載されているように、マスター操作力に基づきスレーブ駆動力を発生させる技術であるアドミタンス型制御を開示している。しかしながら、アドミタンス型制御では、比較的高価な力センサを用いる必要があるため、コストが上昇し、ホームリハビリテーションのような在宅訓練へのマスタースレーブシステムの適用を困難にしている。
【０００８】
特許文献２のバイラテラル位置・力伝達装置及びリハビリテーションロボットは、マスターとスレーブの力と変位情報に基づき、マスターの特性をモータ制御により可変にすることは可能である。しかし、スレーブ側にはアクチュエータがなく、スレーブ側の特性を可変にすることはできない。また、特許文献２の装置及びロボットは、圧力センサを用いているため、特許文献１と同様の課題がある。
【０００９】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、力センサを用いることなくアドミタンス制御を行うことができ、スレーブ側の特性を可変にすることができるマスタースレーブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明のマスタースレーブ装置は、マスターロボットとスレーブロボットとを備えたマスタースレーブ装置であって、前記マスターロボットを制御するマスターコントローラと、前記スレーブロボットを制御するスレーブコントローラとを備え、前記マスターコントローラ及び前記スレーブコントローラは、それぞれ、外乱オブザーバと、目標位置算出手段と、ＱＦＴ適用手段と、関節トルク算出手段と、を備え、前記外乱オブザーバは、前記マスターコントローラ及び前記スレーブコントローラにそれぞれ入力される関節角度又は関節角速度と前記ＱＦＴ適用手段の出力値とに基づいて前記マスターロボット及び前記スレーブロボットに加わる操作外力を推定し、前記目標位置算出手段は、推定された前記操作外力とアドミタンス特性とに基づき、関節の目標位置を算出し、前記関節トルク算出手段は、前記ＱＦＴ適用手段の出力値に、ヤコビアン行列を用いて関節トルクを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマスタースレーブ装置によれば、外乱オブザーバが関節角度又は関節角速度とＱＦＴ適用手段の出力値とに基づいて各ロボットに加わる操作外力を推定し、目標位置算出手段が推定された操作外力とアドミタンス特性とに基づき、関節の目標位置を算出する。したがって、力センサを用いることなくアドミタンス制御を行うことができ、スレーブロボットの特性を可変にすることができるマスタースレーブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るマスタースレーブ装置の全体構成図である。
【図２】図１に示すリアルタイムコントローラのブロック図である。
【図３】外乱オブザーバの性能を示すグラフである。
【図４】アドミタンス制御の性能を示すグラフである。
【図５】パラメトリックな不確かさを持つモデルを示すボード線図である。
【図６】ＱＦＴバウンドとループ整形の結果を示すグラフである。
【図７】外乱除去の仕様と結果を示すグラフである。
【図８】目標値追従の仕様と結果を示すグラフである。
【図９Ａ】スレーブロボットが無負荷のときのマスタースレーブ装置の性能結果を示すグラフであり、ｘ、ｙ、ｚ方向の変位を示すグラフである。
【図９Ｂ】スレーブロボットが無負荷のときのマスタースレーブ装置の性能結果を示すグラフであり、ｘ、ｙ、ｚ方向の力を示すグラフである。
【図１０Ａ】スレーブロボットが把持されたときのマスタースレーブ装置の性能結果を示すグラフであり、ｘ、ｙ、ｚ方向の変位を示すグラフである。
【図１０Ｂ】スレーブロボットが把持されたときのマスタースレーブ装置の性能結果を示すグラフであり、ｘ、ｙ、ｚ方向の力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のマスタースレーブ装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るマスタースレーブ装置１０の全体構成図である。本実施形態のマスタースレーブ装置１０は、例えば、脳卒中で方麻痺のある患者に対する機能回復のためのフィンガーリハビリテーションシステムとして用いることができる装置である。
【００１５】
マスタースレーブ装置１０は、大別して、機械系、表示系、制御系から構成されている。マスタースレーブ装置１０は、機械系としてマスターロボット１とスレーブロボット２を備え、表示系としてモニター３を備え、制御系としてリアルタイムコントローラ４を備えている。
【００１６】
マスターロボット１及びスレーブロボット２は、それぞれ３軸のロボットであり、各関節にサーボモータとエンコーダが装着され、関接角度を計測しながら、関節トルクを制御系から指令することができる。マスターロボット１及びスレーブロボット２は、例えば、3D Systems Corporation社製のGeomagic Phantom Omni等の２台の力覚ロボットによって構成することができる。
【００１７】
図２は、図１に示すリアルタイムコントローラ４のブロック図である。
【００１８】
リアルタイムコントローラ４は、例えば、リアルタイムＯＳを有するコントローラによって構成することができる。リアルタイムコントローラ４は、マスターロボット１を制御するマスターコントローラ４１と、スレーブロボット２を制御するスレーブコントローラ４２とを備える。マスターコントローラ４１及びスレーブコントローラ４２は、それぞれ、外乱オブザーバ４１ａ，４２ａと、目標位置算出手段４１ｂ，４２ｂと、ＱＦＴ適用手段としてのＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃと、関節トルク算出手段４１ｄ，４２ｄと、を備える。
【００１９】
なお、外乱オブザーバ４１ａ，４２ａ、目標位置算出手段４１ｂ，４２ｂ、ＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃ、及び、関節トルク算出手段４１ｄ，４２ｄは、例えば、半導体メモリやＣＰＵ等の複数の半導体電子部品によって構成することができる。
【００２０】
リアルタイムコントローラ４は、図２に示す制御系を、例えば１ｍｓｅｃ程度の高速にリアルタイム制御することが可能である。また、リアルタイムコントローラ４は、図１に示すように、リアルタイム制御を行う際のマスターロボット１及びスレーブロボット２の変位や力情報をモニター３に出力して表示させる。これにより、例えばリハビリテーションの被験者とマスタースレーブ装置１０の操作者は、リハビリテーションの状況を確認することができる。
【００２１】
フィンガーリハビリテーションプログラムにおいて、被験者の指は、スレーブロボット２の先端のエンドエフェクタに装着され、マスタースレーブ装置１０の操作者は、マスターロボット１の先端のエンドエフェクタを把持して操作する。そして、図２に示す制御系による制御によって、スレーブロボット２の先端変位はマスターロボット１の先端変位に正確に追従し、スレーブロボット２の反力をマスターロボット１に正確に反映することが可能になる。その結果、マスタースレーブ装置１０の操作者は、リハビリテーションの被験者の状態を時々刻々精密に確認しながら、リハビリ操作を行うことができる。
【００２２】
本実施形態のマスタースレーブ装置１０の制御系は、図２に示すように、ＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃと、ＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃ以外のアドミタンスコントローラから構成される。マスタースレーブ制御に関しては、バイラテラルスキームのリアルタイムコントローラ４が用いられており、マスターロボット１へスレーブロボット２の反力を正確に戻すことができる。また、反力推定のために、外乱オブザーバ４１ａ，４２ａが用いられている。
【００２３】
上記の構成により、本実施形態のマスタースレーブ装置１０は、以下の特徴を有している。第１に、患者の状況に応じて適切なアドミタンス（粘性力、ばね力）を付与可能にしたことである。第２に、アドミタンス制御を構築するときに通常必要となる反力情報を外乱オブザーバ４１ａ，４２ａによりソフトセンシングしたことである。第３に、ソフトセンシングにより発生するモデル化誤差に対してＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃを適用し、ロバスト安定性を向上させたことである。
【００２４】
上記の特徴により、本実施形態のマスタースレーブ装置１０は、力センサを用いることなくアドミタンス制御を行うことができ、スレーブロボット２の特性を可変にすることができるマスタースレーブ装置１０を提供することができる。これにより、低コストな遠隔リハビリテーションを実現できる。また、マスタースレーブ装置１０の制御系は、マスターロボット１とスレーブロボット２との間で正確な位置のトラッキングと反力リフレクションを可能にする。
【００２５】
以下、本実施形態のマスタースレーブ装置１０のアドミタンスコントローラと、ＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃと、マスタースレーブ制御の効果について、それぞれ詳細に説明する。
【００２６】
（アドミタンスコントローラ）
本実施形態のマスタースレーブ装置１０において、マスターロボット１及びスレーブロボット２の数学モデルは、それぞれ、以下の式（１）及び（２）によって表すことができる。
【００２７】
【数１】
2017071012.tif 000003
【００２８】
【数２】
2017071012.tif 000004
【００２９】
上記式（１）及び（２）において、Ｍは慣性モーメント、Ｂは粘性摩擦係数、Ｄはクーロン摩擦項、ｇは重力項、ＪＴはヤコビアン行列の転置、τはサーボモータによる関節トルク、ｑは関節角度、ｆはエンドエフェクタにかかる外力である。下付き文字ｍ、ｓは、それぞれ、マスターロボット１とスレーブロボット２とを表す。
【００３０】
粘性摩擦とクーロン摩擦が小さいと仮定すると、制御器は以下の式（３）及び（４）によって表すことができる。
【００３１】
【数３】
2017071012.tif 000005
【００３２】
【数４】
2017071012.tif 000006
【００３３】
上記式（３）及び（４）において、Ｋｑｆｔ（ｓ）はＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃ、ｇハット（ｇの上に記号＾）は重力補償項である。作業空間におけるエンドエフェクタの位置pm=[pmx pmy pmz]T、ps=[psx psy psz]Tは、順キネマテックスを用いて、以下の式（５）及び（６）のように計算できる。なお、下記式（５）及び（６）において、ＦＫは順キネマテックスを表す関数である。
【００３４】
【数５】
2017071012.tif 000007
【００３５】
【数６】
2017071012.tif 000008
【００３６】
位置の目標値pmr=[pmrx pmry pmrz]T、psr=[psrx psry psrz]Tは、操作外力とアドミタンス動特性を用いて、以下の式（７）及び（８）のように導出できる。なお、下記式（７）及び（８）において、Ｄａｄｍ、Ｋａｄｍは、それぞれ、アドミタンス制御の粘性定数とばね定数である。
【００３７】
【数７】
2017071012.tif 000009
【００３８】
【数８】
2017071012.tif 000010
【００３９】
操作外力ｆｍハット（ｆｍのｆの上に記号＾）、ｆｓハット（ｆｓのｆの上に記号＾）は、外乱オブザーバ４１ａ，４２ａを用いて、以下の式（９）及び（１０）のように推定することができる。なお、下記式（９）及び（１０）において、Ｔｄｏは外乱オブザーバの時定数、ｆｕｍ、ｆｕｓはＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃの出力である。
【００４０】
【数９】
2017071012.tif 000011
【００４１】
【数１０】
2017071012.tif 000012
【００４２】
図３は、縦軸を操作外力（Force[N]）、横軸を時間(Time[s])として、外乱オブザーバ４１ａ，４２ａの性能を示すグラフである。図３において、実線は外乱オブザーバ４１ａ，４２ａによる操作外力の推定結果であり、破線は力センサによる操作外力の測定結果である。図３に示すように、外乱オブザーバ４１ａ，４２ａによる操作外力の推定結果は、力センサによる操作外力の測定結果に近似しており、操作外力の推定が良好に行われていることが分かる。
【００４３】
図４は、縦軸を操作外力（Force[N]）、横軸を変位(Displacement[m])として、アドミタンス制御の性能を示すグラフである。図４から、所望のアドミタンス動特性（粘性やばね）が実現されていることが分かる。
【００４４】
（ＱＦＴコントローラ）
フィードバックコントローラであるＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃに関しては、ロバスト安定性、外乱除去、目標値追従を狙って、定量フィードバック理論（QFT: quantitative feedback theory）に基づいて設計する。ＱＦＴでは、ニコルス線図上で開ループ伝達関数をインターラクティブに設計することが可能である。
【００４５】
図５は、パラメトリックな不確かさを持つモデルを示すボード線図である。このモデルは、システム同定などの手法を用いて導出可能である。これに対して、閉ループ系が満足すべき制御仕様を以下の式（１１）及び（１２）のように定める。なお、下記式（１１）及び（１２）において、Ｌは開ループ伝達関数、Ｗｄは外乱除去に関する重み、Ｆはアドミタンス動特性、Ｗｒｕ、Ｗｒｌは、それぞれ、目標値追従に関する上下限の重みである。
【００４６】
【数１１】
2017071012.tif 000013
【００４７】
【数１２】
2017071012.tif 000014
【００４８】
図６は、ＱＦＴバウンドとループ整形の結果である。ＱＦＴバウンドは、パラメトリックな不確かさと制御仕様から計算されている。ニコルス線図上での開ループ伝達関数は、ＱＦＴバウンドを取り囲むように整形されており、制御仕様を満足していることが分かる。
【００４９】
図７は、感度関数（実線）と外乱除去の重み（破線）を示すグラフである。図８は、パラメトリックな不確かさを持つ閉ループ伝達関数（実線）と目標値追従の上下限の重み（破線）を示すグラフである。図７及び図８から、制御仕様を満足していることが分かる。
【００５０】
最終的なＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃは、以下の式（１３）のようになる。
【００５１】
【数１３】
2017071012.tif 000015
【００５２】
（マスタースレーブ制御の効果）
マスタースレーブ装置１０において、スレーブロボット２の位置は、マスターロボット１の位置を正確に追従する必要がある。これは、アドミタンス動特性Ｄａｄｍ、Ｋａｄｍを適切に選定することで、（Ｐｍｒ−Ｐｓｒ）→０が可能になる。次に、マスタースレーブ装置１０のマスターロボット１とスレーブロボット２の力の関係に関して、スレーブロボット２の反力は、マスターロボット１に正確に戻す必要がある。これは、ＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃのゲインを増加させることで、（ｆｍ−ｆｓ）→０が可能になる。
【００５３】
図９Ａ及び図９Ｂは、スレーブロボット２が無負荷のときのマスタースレーブ装置１０の性能の実験結果である。図９Ａは、ｘ、ｙ、ｚ方向の変位についての結果であり、図９Ｂは、ｘ、ｙ、ｚ方向の力についての結果である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、スレーブロボット２が把持されたときのマスタースレーブ装置１０の性能の実験結果である。図１０Ａは、ｘ、ｙ、ｚ方向の変位についての結果であり、図１０Ｂは、ｘ、ｙ、ｚ方向の力についての結果である。
【００５４】
図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、及び図１０Ｂにおいて、破線はマスターロボット１の特性を示し、実線はスレーブロボット２の特性を示している。これらの結果から、マスターロボット１とスレーブロボット２との間で、位置の追従と力のリフレクションに関して、制御系が所望の良好な特性を示していることが確認できる。
【００５５】
本実施形態のマスタースレーブ装置１０をリハビリテーションプログラムに使用するときには、リハビリテーションの被験者の麻痺部は、スレーブロボット２の先端のエンドエフェクタに装着され、療法士等の操作者は、マスターロボット１の先端のエンドエフェクタを把持して操作する。その結果、スレーブロボット２の先端変位は、マスターロボット１の先端変位に正確に追従し、かつ、スレーブロボット２の反力は、マスターロボット１側に正確にリフレクションが可能である。
【００５６】
その結果、療法士等の操作者は、被験者の状態を時々刻々精密に確認しながら、リハビリ操作を行うことができる。これにより、被験者は自宅に、操作者は医療機関に居ながらにして、遠隔リハビリテーションを行うことができ、被験者の通院の煩わしさを解消させ、リハビリの頻度を向上させることが期待できる。
【００５７】
例えば、前記特許文献１に記載された従来のマスタースレーブシステムは、比較的高価な力センサを用いる必要があるため、コストが上昇し、ホームリハビリテーションのような在宅訓練へのマスタースレーブシステムの適用が困難である。また、前記特許文献２に記載された従来のバイラテラル位置・力伝達装置及びリハビリテーションロボットは、前記特許文献１と同様に、力センサを用いる必要があるだけでなく、スレーブ側の特性を可変にすることはできない。
【００５８】
特許文献２の装置及びロボットにおいて上記の課題が発生する理由は、以下のとおりである。第１に、マスターとスレーブ間で対照的なバイラテラル系を組んでいないために、マスターとスレーブの両者で所望の動特性となるようにアドミタンスの付与ができないことである。第２に、スレーブ側に制御可能なアクチュエータがなく、制御自由度が低いことである。第３に、圧力センサを用いているためにコストが高いことである。さらに、マスターとスレーブ間を油圧配管で結合する必要があり、遠隔リハビリテーションのようなアプリケーションに適用すること自体が困難である。
【００５９】
これに対し、本実施形態のマスタースレーブ装置１０は、マスターロボット１とスレーブロボット２とを備えている。マスタースレーブ装置１０は、さらに、マスターロボット１を制御するマスターコントローラ４１と、スレーブロボット２を制御するスレーブコントローラ４２とを備えている。そして、マスターコントローラ４１及びスレーブコントローラ４２は、それぞれ、外乱オブザーバ４１ａ，４２ａと、目標位置算出手段４１ｂ，４２ｂと、ＱＦＴ適用手段としてのＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃと、関節トルク算出手段４１ｄ，４２ｄと、を備えている。
【００６０】
上記外乱オブザーバ４１ａ，４２ａは、マスターコントローラ４１及びスレーブコントローラ４２にそれぞれ入力される関節角度又は関節角速度とＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃ（ＱＦＴ適用手段）の出力値とに基づいてマスターロボット１及びスレーブロボット２に加わる操作外力を推定する。また、上記目標位置算出手段４１ｂ，４２ｂは、推定された操作外力とアドミタンス特性とに基づき、関節の目標位置を算出する。そして、上記関節トルク算出手段４１ｄ，４２ｄは、ＱＦＴコントローラ４１ｃ，４２ｃ（ＱＦＴ適用手段）の出力値に、ヤコビアン行列を用いて関節トルクを算出する。
【００６１】
したがって、本実施形態のマスタースレーブ装置１０によれば、力センサを用いることなくアドミタンス制御を行うことができ、スレーブ側の特性を可変にすることができるマスタースレーブ装置１０を提供することができる。これにより、マスタースレーブ装置１０のコスト上昇を抑制し、ホームリハビリテーションのような在宅訓練へのマスタースレーブシステムの適用を促進することができる。また、マスターロボット１とスレーブロボット２の力と変位情報に基づき、マスターロボット１の特性をモータ制御により可変にすることができる。
【００６２】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００６３】
例えば、上述の実施形態では、マスタースレーブ装置がマスターロボットとスレーブロボットとして、３軸のロボットを２台使用する例を説明した。しかし、マスタースレーブ装置の制御系において、ロボットの軸数は重要ではなく、例えば、１軸から６軸までの任意の自由度のロボットを採用することができる。
【００６４】
また、上述の実施形態では、マスタースレーブ装置を遠隔リハビリテーションに適用する例を想定したが、被験者と操作者が近い場所、例えば、同じ医療機関の訓練場所で捜査してもよい。また、被験者が健常手にてマスターロボットを操作し、自己リハビリテーションに使用してもよい。
【００６５】
また、マスターロボットのアドミタンス特性と、スレーブロボットのアドミタンス特性とは同一でなくてもよく、患者の状態に応じて、スレーブロボットを積極的にアシスト特性からレジスト特性に変更してもよい。また、治療の状態に応じてマスターロボットの動特性の感度を上昇させ、患者の状態が操作者により容易に認識することができるようにしてもよい。
【００６６】
また、ＱＦＴコントローラに代えて、ロバスト制御器であるＨ無限大制御器を使用してフィードバックコントローラを設計してもよい。
【００６７】
また、外乱オブザーバへの入力として、今回関節角度から順キネマテックスにより作業空間の位置を算出し、微分することで導出する例を説明したが、エンドエフェクタ先端に取り付けた加速度センサの信号を積分して、速度情報を算出してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１    マスターロボット
２    スレーブロボット
１０  マスタースレーブ装置
４１  マスターコントローラ
４１ａ  外乱オブザーバ
４１ｂ  目標位置算出手段
４１ｃ  ＱＦＴコントローラ（ＱＦＴ適用手段）
４１ｄ  関節トルク算出手段
４２  スレーブコントローラ
４２ａ  外乱オブザーバ
４２ｂ  目標位置算出手段
４２ｃ  ＱＦＴコントローラ（ＱＦＴ適用手段）
４２ｄ  関節トルク算出手段
【図１】
2017071012.tif 000016
【図２】
2017071012.tif 000017
【図３】
2017071012.tif 000018
【図４】
2017071012.tif 000019
【図５】
2017071012.tif 000020
【図６】
2017071012.tif 000021
【図７】
2017071012.tif 000022
【図８】
2017071012.tif 000023
【図９Ａ】
2017071012.tif 000024
【図９Ｂ】
2017071012.tif 000025
【図１０Ａ】
2017071012.tif 000026
【図１０Ｂ】
2017071012.tif 000027