JP3202456B2 - ハンド機構の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットハンド機構の
フィンガに把持動作を行わせるためのハンド機構の制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットのハンド機構において
は、図１１に示す様に、把持動作の完了あるいは失敗は
フィンガのワーク接触面に荷重センサーを取り付けた
り、フィンガにひずみゲージや近接センサーを取り付け
たりして、それらの出力を用いて判別するようにされて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例においては、フィンガに荷重センサー、ひずみゲ
ージ、近接センサー等を取り付けているため、コストが
かかり、場所をとり、出力信号の増幅器も必要となり、
その結果装置そのものが大規模になり、複雑にもなり実
用性が低いという問題点があった。また、ひずみゲージ
そのものも信頼性の高いものがないといった問題点もあ
った。

【０００４】また、上記の問題点とは別に以下の様な問
題点もあった。すなわち、従来のロボットハンド機構に
おいては、フィンガの把持力制御を行う場合、目標の把
持力と、その把持力をどちら方向に発生させるのかを外
部から設定する必要があった。より詳しく言えば、例え
ば図１２に示す様に、把持力制御か位置決め制御かの判
別データ、位置決め制御のためのデータである目標位置
のデータと目標速度のデータ、把持力制御のためのデー
タである目標把持力のデータと把持力を発生させる方向
のデータの合計５つのデータを制御装置に対して外部か
ら入力しなければならなかった。そのため、制御装置内
にこれらの多数のデータを記憶するスペースが必要とな
り、制御装置内の記憶エリアが効率よく活用されないと
いう問題点があった。また、把持力を発生させる方向の
データを入力するにあたっては、どちらが＋方向で、ど
ちらが−方向かという判断が紛らわしいという問題点も
あった。

【０００５】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その第１の目的は、フィンガにセン
サー等を取り付けることなく、把持の成功、失敗を判断
することができるハンド機構の制御装置を提供すること
である。また、本発明の第２の目的は、外部から入力す
るデータ数を減少させることができるハンド機構の制御
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明のハンド機構の制御装置
は、フィンガを移動させるための駆動源と、該駆動源の
駆動力を前記フィンガに伝達するための伝達手段と、前
記フィンガの現在位置を検出するための位置検出手段と
を備えるロボットハンド機構を制御するためのハンド機
構の制御装置であって、前記フィンガがワークを把持す
るための第１の目標位置を設定する第１の目標位置設定
手段と、前記フィンガの把持力を所定の把持力に維持し
た状態で、前記第１の目標位置に向けて前記フィンガを
移動させるべく前記駆動源を制御する把持力制御手段
と、前記位置検出手段の出力に基づいて、前記フィンガ
の移動速度を検出する速度検出手段と、該速度検出手段
により、前記所定の把持力に維持された前記フィンガの
移動速度ゼロになったことが検出された後に、前記フィ
ンガの現在位置と前記第１の目標位置とを比較して、前
記フィンガが前記ワークを把持したか否かを判定する把
持判定手段とを具備することを特徴としている。

【０００７】また、この発明に係わるハンド機構の制御
装置において、前記第１の目標位置は、前記フィンガの
進行方向に向けて前記ワークの輪郭の内側にはいった位
置であることを特徴としている。また、この発明に係わ
るハンド機構の制御装置において、前記フィンガに前記
所定の把持力を発生させるための把持力データを設定す
る把持力設定手段を更に具備することを特徴としてい
る。

【０００８】また、この発明に係わるハンド機構の制御
装置において、前記把持力制御手段は、前記フィンガの
現在位置と前記第１の目標位置とを比較して、前記フィ
ンガをどちらの方向へ移動させるかを判定する方向判定
手段を備えることを特徴としている。また、この発明に
係わるハンド機構の制御装置において、前記ワークの輪
郭の外側に位置する第２の目標位置に前記フィンガを位
置決めする様に前記駆動手段を制御する位置決め制御手
段であって、前記位置検出手段の出力に基づいて前記フ
ィンガの現在位置と前記第２の目標位置との位置誤差を
検出する位置誤差検出回路と、前記速度検出手段の出力
に基づいて前記フィンガの現在の移動速度と所定の目標
移動速度との誤差を検出する速度誤差検出回路とを備え
る位置決め制御手段を更に具備することを特徴としてい
る。

【０００９】また、この発明に係わるハンド機構の制御
装置において、前記位置決め制御手段は、前記第２の目
標位置と前記所定の目標移動速度とを設定する第２の設
定手段を更に備えることを特徴としている。また、この
発明に係わるハンド機構の制御装置において、前記駆動
源が前記把持力制御手段により制御されている状態と、
前記駆動源が前記位置決め制御手段により制御されてい
る状態とを切り換えるための切り換え手段を更に具備す
ることを特徴としている。

【００１０】また、この発明に係わるハンド機構の制御
装置において、前記位置検出手段は、前記駆動源に連結
されたエンコーダであることを特徴としている。また、
この発明に係わるハンド機構の制御装置において、前記
駆動源はサーボモータであることを特徴としている。ま
た、この発明に係わるハンド機構の制御装置において、
前記ロボットハンドがロボットにより移動される時に、
前記フィンガの現在位置と前記第１の目標位置との比較
を所定時間毎に実行することを特徴としている。

【００１１】

【作用】以上の様に、この発明に係わるハンド機構の制
御装置は構成されているので、フィンガが一定把持力を
維持して移動する場合に、フィンガの停止位置と第１の
目標位置とを比較して、停止位置が第１の目標位置を通
り越している場合には把持を失敗したと判断し、停止位
置が第１の目標位置の手前である場合には、フィンガが
ワークに当接して止まったものとみなして把持を成功し
たと判断することにより、フィンガに特別なセンサ等を
設けずに把持の成否を判断することができる。

【００１２】また、フィンガの現在位置と目標位置とを
比較して、フィンガの進むべき方向を判定する方向判定
手段を備えることにより、外部からフィンガの進行方向
を入力する必要がなくなり、制御装置に入力するデータ
量を減少させることができる。また、ハンド機構がロボ
ットにより移動される時に、フィンガの現在位置と第１
の目標位置との比較を所定時間毎に繰り返すことによ
り、ハンドがワークを取り落としていないことを監視す
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について詳細
に説明する。 ＜システム構成＞図１は一実施例の対象となるロボット
ハンドとその制御装置の展開例を示している。

【００１４】同図における１１はロボットハンド機構で
あり、１２は前記ロボットハンド機構１１に含まれ、実
際にワークを把持するフィンガであり、１３はロボット
ハンド機構１１を制御するコントローラである。１４は
ロボットハンド機構を備える組立作業用ロボットであ
り、１５はその組立作業用ロボット１４を制御するコン
トローラである。１６はロボットハンド機構１１を制御
するコントローラ１３と接続されており、ロボットハン
ド機構１１を動作させるための目標位置、目標速度及び
把持動作などのデータをロボットハンド機構のコントロ
ーラ１３の教示データテーブルに登録するための、或は
直接ロボットハンド機構１１を動作させることのできる
教示装置であり、１７、１８はそれぞれのコントローラ
のインタフェースである。

【００１５】図２はロボットハンド機構を示す図であ
る。図２において、１０１はサーボモータ、１０２はサ
ーボモータ１０１に連結された位置検出用のパルスエン
コーダ、１０３はサーボモータの回転出力軸に取り付け
られたタイミングプーリ、１０４はタイミングベルト、
１０５はプーリ１０３の反対側に位置するタイミングプ
ーリ、１０６は左右両ネジの切られているボールネジで
ある。１０７と１０８は直線ガイドであり、１０９，１
１０はボールネジ１０６のためのナット（不図示）が取
り付けられた可動部であるところのフィンガ部、１１
１、１１２はフィンガ部と固定フレーム１１３に別々に
付けられたフィンガ用のストッパーである。１１５はフ
ィンガ部の原点位置出しをするための原点センサであ
る。１１４はロボットハンド機構部全体を産業用ロボッ
ト先端に取り付けるための取り付けフランジである。

【００１６】このロボットハンド機構の動作は、サーボ
モータ１０１の回転出力を、タイミングプーリ１０３と
タイミングベルト１０４とタイミングプーリ１０５に伝
達し、ボールネジ１０６を回転させる。これにより、フ
ィンガ部１０９、１１０は離れる方向や近づく方向に直
線移動することができ、この２つのフィンガによりワー
クを把持できるものである。また、サーボモータ１０１
に取り付けられたパルスエンコーダ１０２によって、フ
ィンガ部１０９、１１０の位置は検出できるようになっ
ている。また、フィンガ部１０９、１１０の位置原点
は、原点センサ１１５を基準にして設定できるようにな
っている。フィンガ部１０９と１１０は離れる方向に移
動したとき、フィンガ１０９がフレーム１１３に接触す
る前に、フィンガ１１０のストッパー１１２とフレーム
１１３のストッパー１１１が接触するようになってい
る。

【００１７】＜全体動作＞次に、ロボットハンド機構１
１、ロボットハンド機構のコントローラ１３、組立作業
用ロボット１４及び組立作業用ロボットのコントローラ
１５の全体の動作を説明する。まず、組立作業用ロボッ
トコントローラ１５は、ロボットハンド機構１１が目標
とするワークを把持するために、組立作業用ロボット１
４を動作させる。次に、組立作業用コントローラ１５
は、入出力インタフェース１７より、実際にフィンガ１
２が目標とするワークを把持するための動作信号パター
ンを出力する。

【００１８】この動作信号パターンを図３に示す。本実
施例では、図４に示すように、８通りのパターンが用意
されている。各パターンの構成は、図３に示すように、
全体で４ビットからなり、動作の開始を示す「開始ビッ
ト」（図４において、丸に斜線を付した記号で示す）
と、３ビットの動作種別ビットからなる。本実施例にお
いては、動作種別ビットの種類にかかわらず、開始ビッ
トが「０」のときは動作を開始しない。また、開始ビッ
トが「１」のときは動作種別ビットによって設定された
動作、例えば、図７においてｎ＝０，１，２，…７で示
された動作が実行可能となる。

【００１９】図４にフィンガに対する８通りの動作指令
を例示する。３ビットの動作種別ビットが動作パターン
ｎの値を決定する。ｎ＝０〜ｎ＝７までの８通りの動作
パターンを設定している。例えば、ｎ＝０のパターンは
「原点出し」動作を示し、ｎ＝１のパターンを有する動
作は、位置Ｘ₁ へ速度Ｖ₁ で移動するというものであ
る。

【００２０】ｎ＝２のパターンを有する動作は、ワーク
を把持する場合のものであり、現在のフィンガの位置
（待機位置）から、目標位置Ｘ₂ の方向に向かってフィ
ンガを動作させ、ワークを把持するというものである。
そして目標位置Ｘ₂ を把持基準位置として、現在位置と
比較して把持完了、失敗を判断する。ｎ＝３以後のデー
タもｎ＝１，２と同様である。

【００２１】なお、ポイントデータ数を増やすためにビ
ット数をさらに増やしてもよい。図４のテーブルは、検
索読み出しが可能なように、コントローラ１３内のＲＡ
Ｍに記憶される。ロボットハンド機構コントローラ１３
は、入出力インタフェース１８よりその信号パターンを
入力し、予め教示装置１６によりロボットハンド機構コ
ントローラ１３内の教示データテーブルに記録されてい
る目標位置、目標速度、及び把持動作などのデータに対
応した信号パターンと同一のものを選択して、フィンガ
１２にそのデータに示された動作を開始させ、位置決め
動作及びワーク把持動作を行う。

【００２２】次に、フィンガ１２が実際に目標とする位
置決め動作及びワーク把持動作をしたら、ロボットハン
ド機構コントローラ１３は、入出力インタフェース１８
より組立作業用ロボットコントローラ１５に対して、動
作完了信号を出力し、入出力インタフェース１７よりそ
の完了信号を取り込んだ組立作業用コントローラ１５
は、組立作業用ロボット１４の次の動作を開始する。

【００２３】＜教示装置＞図５はロボットハンド機構用
教示装置１６の操作パネルの一例を示す。６１はフィン
ガ１２の現在値及び教示データ表示部であり、６２はフ
ィンガ１２の動作完了時にロボットハンド機構コントロ
ーラ１３から取り込まれた現在値が表示され、６３にお
けるＰｏｉｎｔ１，２，…２^n-1 −１はフィンガ１２の
動作すべきポイント名であり、前述したビットパターン
ｎ＝１，２，３，…７（４ビットの場合）にそれぞれ対
応している。

【００２４】６４は教示作業のときに、現在教示できる
データの箇所を表わしている。６５は教示データを直接
打ち込むテンキー、６６は教示作業を行うときに位置成
分、速度成分、把持成分を直接選択するキー、６７は６
４を上下左右に移動させるときに使うキー、６８は教示
したそれぞれのデータを確定するための登録キーであ
る。

【００２５】図６は、教示装置の画面表示の例を示す。
（ａ）は位置決め動作指令の場合、（ｂ）は把持動作指
令の場合を示している。１行目には現在位置、２行目以
後にポイントデータが表示されている（Ｐｏｉｎｔ１，
Ｐｏｉｎｔ２，…）。データの成分は、目標位置、目標
速度、把持である。

【００２６】（ａ）の場合、目標位置＋００１０．００
で目標速度１００％で位置決め動作を行うことを意味し
ている。（ｂ）の場合、現在位置から目標位置＋００１
５．００の方向へ向かって把持動差を行わせることを意
味している。把持の項目の“ＮＯ”、“ＹＥＳ”が把持
動作を行うか行わないかの判別のためのデータを表わし
ている。この場合“ＮＯ”の表示で位置決め動作、“Ｙ
ＥＳ”で把持動作を行う。把持動作を行う場合の目標位
置データは、把持動作を行うためのフィンガの移動すべ
き方向を判断する基準値の役目と、把持動作の完了或は
把持動作の失敗を判別する基準値の役目の２つの役目を
兼ね備えている。

【００２７】把持動作での目標速度の項目は未設定であ
る。なぜならば、把持動作では把持力を所定値となる様
に制御するため速度を指定しても意味がないからであ
る。なお、他の把持データの設定の仕方としては、直接
把持力データを設定することもできる。これは把持の項
目に、位置決め制御の場合“０”を設定し、把持力制御
の場合“０”以外で、フィンガに目標とする所定の把持
力を発生させることのできる把持力データ（例えば３ｋ
ｇｆの把持力を望むならば、それに対応するような数値
データ（絶対値データ））を設定する仕方が考えられ
る。

【００２８】また、上記の例では、各データをポイント
データとして取り扱っているが、これを動作プログラム
形式で記述することも可能である。また、教示装置とし
てはパソコンなどでもよい。その場合は、表示形式など
にはこだわらない。図７は、ハンドメカ機構の把持力制
御方法に関する制御ブロック図である。図７は、位置決
め制御ループ（図中実線の枠で示す）と把持力制御ルー
プ（図中破線の枠で示す）という２つのループからな
る。位置決め制御ループは「準備位置」にフィンガを位
置決めするループで、把持力制御ループは準備位置にフ
ィンガが置かれた後にフィンガが発生する把持力を制御
するループである。

【００２９】位置決め制御 まず、位置決め制御ループについて説明する。図におけ
る、指令位置レジスタ１は、目標指令位置を記憶するレ
ジスタである。この指令位値レジスタ１からの目標指令
位置は加算器２へ出力される。加算器２は、目標指令位
置と、フィンガの現在位置との位置偏差を求めて、位置
ループゲイン乗算器３へ出力する。位置ループゲイン乗
算器３は、位置偏差に所定の制御ゲインを乗じて目標速
度を演算し加算器４へ出力する。加算器４は、入力され
てきた目標移動速度と、フィンガの現在移動速度との速
度偏差を求めて、速度ループゲイン乗算器５へ出力す
る。速度ループゲイン乗算器５は、入力されてきた速度
偏差に所定の制御ゲインを乗じて、目標指令電流を加算
器７へ出力する。加算器７は、入力されてきた目標指令
電流と、現在サーボモータ１０１に出力されている現在
指令電流との電流偏差を求めて、これをトルクアンプ８
へ出力する。トルクアンプ８は、入力されてきた電流偏
差を増幅し、指令電流とし、サーボモータ１０１へ出力
する。サーボモータ１０１は、入力されてきた指令電流
により駆動され、トルクを発生してハンドメカ機構のフ
ィンガ１０９、１１０を開閉させ位置決めを行う。エン
コーダ１０２はフィンガ部の現在位置を検出するため
に、サーボモータ１０１の回転に対応した信号を現在位
置カウンタ２０４へ出力し、その現在位置カウンタ２０
４はエンコーダ１０２からの信号により現在位置を算出
して、現在位置とする。また、現在位置カウンタ２０４
の出力を微分器１３を通して現在速度としている。これ
らが従来通りの位置決め制御ループである。

【００３０】把持力制御 次に、フィンガ部が実際に対象ワークを把持するための
動作が以下のように行われる。フィンガを上記の位置制
御により、ワークを把持するための待機位置（この待機
位置とは、対象ワークの寸法に対して多少余裕がある位
置、すなわち、そこに位置決めされた時に対象ワークと
フィンガとの間にある程度の間隔があるような位置であ
る。）に位置決めした後、ループ切換スイッチ６を位置
決め制御ループ側（図中ｂ位置）から把持力制御ループ
（ａ位置）へ切換える。

【００３１】そして、指令把持力１４がセットされ、把
持力／トルク演算部１５へ出力される。このとき、方向
判定回路２０には、現在位置と目標位置である指令位置
が入力され、フィンガーをどちらの方向へ駆動すべきか
を判断する。そして、その方向性を把持力／トルク演算
部１５へ出力する。

【００３２】把持力／トルク演算部１５には、指令把持
力に対するトルク（電流）値への変換関数があり、指令
把持力を入力すると、それに必要なトルク（電流）値を
方向判定回路２０からの出力結果を考慮して演算し、指
令トルク（電流）値として出力する。一般に、サーボモ
ータは指令電流値に対して、比例的にトルクが発生し、
当然トルクとそれによって発生する力は比例的な関係上
にあるから、指令電流値に対して発生してくる力という
ものは、常に比例的な関係にある。よって簡単な変換関
数が把持力／トルク演算部１５には用意されている。

【００３３】指令把持力が把持力／トルク演算部１５へ
入力されると、前記変換関数によりトルク（電流）値に
変換されて、指令値としてループ切換スイッチ６を通し
て加算器７へ出力される。そして、電流制御ループ（ト
ルクアンプ８から演算器７へ戻るループ）によって電流
定値制御を行い、サーボモータ１０１に一定のトルクを
発生させ、ハンドメカ機構を動作させ、フィンガ１０
９、１１０を対象に接触させる。

【００３４】指令把持力に応じてハンドメカ機構のフィ
ンガ部が、対象ワークに対して把持する方向に動作し始
めたら。今度は、微分器１３の出力である現在速度を速
度監視器１６において速度監視する。そして、現在速度
が速度＝０（速度＝０ということは、フィンガがワーク
に接触しているか、または、移動限界位置やストッパま
で移動してしまっている場合）となった時点において、
把持確認器１８で把持動作が完了したか（フィンガが対
象ワークに対して目標とする把持力に達し把持した
か）、または、失敗したかを把持基準位置（外部より目
標位置として入力されている）１９と比較することによ
り判別している。

【００３５】なお、この実施例では把持力指示という形
式にしたが、電流定値制御であるから、はじめから目標
となる把持力に対する指令電流値を直接、電流制御ルー
プに入力する方法や、或はトルクという形で指示する方
法などがある。図８は制御装置のハード構成図を示して
いる。２０１は制御を実現する中央処理装置（ＣＰＵ）
であり、２０２はＣＰＵ２０１とバス結合され、一連の
制御処理アルゴリズムのプログラム及びマンマシンイン
タフェースプログラムを含む不揮発性のメモリ（ＲＯ
Ｍ）であり、２０３は教示データを記憶可能な電源バッ
クアップされたメモリ（ＲＡＭ）である。また、２０４
はサーボモータ１０１と連結されたパルスエンコーダ１
０２に接続され、サーボモータの現在位置を計数可能に
する現在値カウンタである。２０８は前記サーボモータ
とトルクアンプ２０９を通して接続されているＤ／Ａコ
ンバータであり、ＣＰＵ２０１の指示でアナログ電流値
をトルクアンプ２０９へ出力できるようになっている。
２０６は原点センサー１１５の情報や、外部Ｉ／Ｏ１１
６を介して入力されるハンドメカ機構の動作信号パター
ンや、ハンドメカ機構の動作終了信号などの情報をＣＰ
Ｕ２０１へ取り込むためのＩ／Ｏのインタフェースであ
る。また、２１１は外部の教示装置２１２とＣＰＵを結
ぶ通信用インタフェースである。前記２０２、２０３、
２０４、２０６、２０８、２１１はすべてバス２１３に
よってＣＰＵ２０１と接続されている。

【００３６】図９は、フィンガの動作を説明するフロー
チャートである。フィンガに対する移動ポイント指定が
なされると（Ｓ−１）、そのポイントが原点出し動作な
のか、それともそれ以外なのかを判別する（Ｓ−２）。
原点出し動作要求ならば原点出しを開始し（Ｓ−３）、
終了したら原点出し完了を出力して終わる（Ｓ−４）。
原点出し動作以外を要求するものならば、それが把持動
作なのかそれとも位置決め動作なのかを判別する（Ｓ−
５）。

【００３７】ここで位置決め動作と判別されると、前回
動作が把持動作ならば制御ループを位置制御ループに切
り換える。そして、目標位置及び目標速度がセットさ
れ、通常の位置決め動作が始まり、動作が完了すると移
動完了を出力して終了する（Ｓ−５〜９）。把持動作と
判別されると、フィンガの現在位置とポイントデータの
目標位置（以下Ｐｏｂと記載）と比較する（Ｓ−１
０）。

【００３８】ここで現在位置の方が小さい場合は、ワー
クを外側から把持するものとしてフィンガが閉じる方向
に動作できるように目標把持力に正、或は負の方向性を
持たせる。本実施例では正とした（Ｓ−１１）。次に、
制御ループを位置制御ループから把持力制御ループへ切
換える（Ｓ−１２）。すると、フィンガが閉じる方向に
動作し始める。

【００３９】Δｔ時間での移動量が“０”になるまで今
の状態を維持し続ける（Ｓ−１３）。そしてΔｔ時間で
の移動量が“０”になったら、現在位置とＰｏｂを比較
する（Ｓ−１４）。ここで現在位置がＰｏｂより小さ
い、或は同じならば把持完了とみなして完了出力をする
（Ｓ−１５）。もし現在位置がＰｏｂより大きい場合
は、ワークを把持できていないものとして把持エラーを
出力する（Ｓ−１６）。

【００４０】把持完了出力或は把持エラ−出力をした
ら、フィンガ動作を終了する。把持完了とみなし、完了
出力をした後は、次のフィンガーの動作の指令がなされ
るまでの間、現在位置とＰｏｂの比較を一定時間毎に実
行し、例えば、搬送中（ロボットによるハンド機構の移
動）等のワークの取り落としを監視することもできる。
あるいは、同一動作の指令を再度搬送中に実行すること
によっても同様の結果が得られる。

【００４１】Ｓ−１０において、現在位置の方がＰｏｂ
よりも大きい場合は、ワークを内側から（例えば中空の
筒状のワーク）把持するものとしてフィンガを開く方向
に動作できるように、目標把持力に正、或は負の方向性
を持たせる。本実施例では負とした（Ｓ−１８）。次に
制御ループを位置制御ループから把持力制御ループへ切
換える（Ｓ−１９）。すると、フィンガが開く方向に動
作し始める。

【００４２】Δｔ時間での移動量が“０”になるまで今
の状態を維持し続ける（Ｓ−２０）。そしてΔｔ時間で
の移動量が“０”になったら、現在位置とＰｏｂを比較
する（Ｓ−２１）。ここで現在位置がＰｏｂより大き
い、或は同じならば把持完了とみなして完了出力をする
（Ｓ−１５）。もし現在位置がＰｏｂより小さい場合
は、ワークを把持できていないものとして把持エラーを
出力する（Ｓ−１６）。

【００４３】把持完了出力或は把持エラ−出力をした
ら、フィンガ動作を終了する。把持完了とみなし、完了
出力をした後は、次のフィンガーの動作の指令がなされ
るまでの間、現在位置とＰｏｂの比較を一定時間毎に実
行し、例えば、搬送中（ロボットによるハンド機構の移
動）等のワークの取り落としを監視することもできる。
あるいは、同一動作の指令を再度搬送中に実行すること
によっても同様の結果が得られる。

【００４４】本実施例で使用している位置に関する概念
は、フィンガが閉じる方向を正、開く方向を負としてい
る。Ｓ−５において、把持動作かそれとも位置決め動作
かは、指定されたポイントのポイントデータの目標把持
力に値がセットされているか、されていないかで容易に
判断可能である。例えば、位置決めの場合、“０”（教
示装置の画面上では“ＮＯ”、“０”など）、把持力動
作の場合、“０”以外のデータで“１”、“２”（教示
装置の画面上では“＋”、“−”または“ＣＬＯＳ
Ｅ”、“ＯＰＥＮ”または“ＹＥＳ”など）、この場合
は、目標把持力がポイントデータ毎には違わず同一で、
予めパラメ−タにして設定しておく（目標把持力、目標
トルク或は目標電流などという形式で）。

【００４５】ポイントデータ毎に変えたいような場合
は、目標とする把持力を直接ポイントデータ毎に設定す
る（形式は、目標把持力、目標トルク或は目標電流など
という形式で）。上記の説明は一例であり、要するに、
位置決め動作か把持動作かはポイントデータの目標把持
力のデータから判別すればよい。

【００４６】Ｓ−１０〜１１或は１８によって、現在位
置（ワークを把持する前のフィンガの待機位置）とＰｏ
ｂとを比較することによってワークを把持するためにフ
ィンガ動作しなければならない方向を判別している。図
１０で説明すると（ａ）に示す状態は、ワークを把持す
るためのフィンガが待機位置（２ａで示す位置）に位置
決めされている状態を示している。この位置を仮に１０
mmの位置とする（１ａで示す位置はフィンガの原点位
置）。

【００４７】次にこのワークを把持するためのポイント
データとして、Ｐｏｂに１７mmというデータ（４ａの位
置）が設定されているとすると、フィンガは現在位置よ
りも＋方向の位置へ移動しなければならない。そこで位
置決めの制御ループから把持力制御ループへ切換えられ
た時に、フィンガが＋方向へ移動できる様に、目標把持
力や目標トルク或は目標電流に正負の方向性を持たせ
る。ここでは正に設定することによって、モータはフィ
ンガを＋方向へ移動させることができるものとしてい
る。

【００４８】逆に、（ｂ）に示すように中空の円筒状の
ワークを把持する場合は、待機位置として、フィンガは
２ｂで示す位置に位置決めされる。次に、このワークを
把持するためのポイントデータとしてＰｏｂに５mmとい
うデータ（４ｂの位置）が設定されているとすると、フ
ィンガは現在位置よりも−方向の位置へ移動しなければ
ならない。そこで位置決め制御ループから把持力制御ル
ープへ切換えられた時に、フィンガが−方向へ移動でき
る様に、目標把持力や目標トルク或は目標電流に正負の
方向性を持たせる。ここでは負に設定することによって
モータはフィンガを−方向性へ移動させることができる
ものとしている。

【００４９】そしてフィンガが動作すべき方向性を含ん
だ目標把持力が設定されると、制御ループに切り換わ
り、把持動作が始められる。Ｓ−１３，２０では、制御
ループが切換えられた後も、カウンタは動作しているの
で、Δｔ時間での、その変化量を監視しながら、“０”
になるまで現状を保持している。Δｔ時間の間にフィン
ガが移動しないでカウンタの変化量が“０”になると、
現在位置とＰｏｂ（４ａ，４ｂ）を比較する（Ｓ−１４
或は２１）。フィンガが＋方向へ動作していた場合は、
現在位置（３ａ）がＰｏｂよりも小さければフィンガの
ワーク把持動作が完了したものとする。現在位置がＰｏ
ｂよりも大きければ、フィンガがワークを把持できなく
て、移動限界位置やストッパに達してしまったものとし
て、把持動作が失敗したと判断する。

【００５０】フィンガが−方向へ動作していた場合は、
現在位置（３ｂ）がＰｏｂよりも大きければフィンガの
ワーク把持動作が完了したものとする。現在位置がＰｏ
ｂよりも小さければフィンガがワークを把持できなく
て、移動限界位置やストッパに達してしまったものとし
て、把持動作が失敗したと判断する。把持動作を設定す
る場合、Ｐｏｂの設定値は、図１０（ａ）の場合にはワ
ークを把持した時のフィンガの位置よりもワークの内側
（大きな）の位置、かつ移動限界位置やストッパの位置
よりも外側（小さな）の位置とする。図１０（ｂ）の場
合には逆でワークを把持した時のフィンガの位置よりも
ワークの外側（小さな）の位置、かつ移動限界位置やス
トッパの位置よりも内側（大きな）の位置とする。ここ
で、位置が大きい、小さいと述べているが、これは予め
決められるモータの極性やメカの伝達系により変化す
る。

【００５１】つまり、把持動作の場合のＰｏｂの設定値
は、フィンガの移動すべき方向を判別するのと同時に、
把持動作の完了、或は把持動作の失敗を判別する２つの
基準値の意味を兼ね備えている。尚、本発明は、複数の
機器から構成されるシステムに適用しても１つの機器か
ら成る装置に適用しても良い。また、本発明は、システ
ム或は装置にプログラムを供給することによって達成さ
れる場合にも適用できることはいうまでもない。

【００５２】また、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で、上記実施例を修正または変形したものに適用可能
である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明のハンド機構
の制御装置によれば、フィンガが一定把持力を維持して
移動する場合に、フィンガの停止位置と第１の目標位置
とを比較して、停止位置が第１の目標位置を通り越して
いる場合には把持を失敗したと判断し、停止位置が第１
の目標位置の手前である場合には、フィンガがワークに
当接して止まったものとみなして把持を成功したと判断
することにより、フィンガに特別なセンサ等を設けずに
把持の成否を判断することができる。

【００５４】また、フィンガの現在位置と目標位置とを
比較して、フィンガの進むべき方向を判定する方向判定
手段を備えることにより、外部からフィンガの進行方向
を入力する必要がなくなり、制御装置に入力するデータ
量を減少させることができる。また、ハンド機構がロボ
ットにより移動される時に、フィンガの現在位置と第１
の目標位置との比較を所定時間毎に繰り返すことによ
り、ハンドがワークを取り落としていないことを監視す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の対象となるロボットハンドとその制
御装置の展開例を示した図である。

【図２】ロボットハンド機構を示す図である。

【図３】ワークを把持するための動作信号パターンを示
す図である。

【図４】フィンガに対する動作指令の例を示す図であ
る。

【図５】ロボットハンド機構用教示装置の操作パネルの
一例を示す図である。

【図６】教示装置の画面表示の例を示す図である。

【図７】ハンドメカ機構の把持力制御方法に関する制御
ブロック図である。

【図８】制御装置のハード構成図である。

【図９】フィンガの動作を説明するフローチャートであ
る。

【図１０】ワークの形状とフィンガの待機位置の関係を
示した図である。

【図１１】従来例を示す図である。

【図１２】従来例を示す図である。

【符号の説明】 １１ ロボットハンド機構 １２ フィンガ １３ コントローラ １４ 組立作業用ロボット １５ コントローラ １６ 教示装置 １７，１８ インタフェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−164589（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 3/00 - 3/10 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 B25J 15/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィンガを移動させるための駆動源と、
   該駆動源の駆動力を前記フィンガに伝達するための伝達
   手段と、前記フィンガの現在位置を検出するための位置
   検出手段とを備えるロボットハンド機構を制御するため
   のハンド機構の制御装置であって、 前記フィンガがワークを把持するための第１の目標位置
   を設定する第１の目標位置設定手段と、 前記フィンガの把持力を所定の把持力に維持した状態
   で、前記第１の目標位置に向けて前記フィンガを移動さ
   せるべく前記駆動源を制御する把持力制御手段と、 前記位置検出手段の出力に基づいて、前記フィンガの移
   動速度を検出する速度検出手段と、 該速度検出手段により、前記所定の把持力に維持された
   前記フィンガの移動速度ゼロになったことが検出された
   後に、前記フィンガの現在位置と前記第１の目標位置と
   を比較して、前記フィンガが前記ワークを把持したか否
   かを判定する把持判定手段とを具備することを特徴とす
   るハンド機構の制御装置。
2. 【請求項２】 前記第１の目標位置は、前記フィンガの
   進行方向に向けて前記ワークの輪郭の内側にはいった位
   置であることを特徴とする請求項１に記載のハンド機構
   の制御装置。
3. 【請求項３】 前記フィンガに前記所定の把持力を発生
   させるための把持力データを設定する把持力設定手段を
   更に具備することを特徴とする請求項１に記載のハンド
   機構の制御装置。
4. 【請求項４】 前記把持力制御手段は、前記フィンガの
   現在位置と前記第１の目標位置とを比較して、前記フィ
   ンガをどちらの方向へ移動させるかを判定する方向判定
   手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のハンド
   機構の制御装置。
5. 【請求項５】 前記ワークの輪郭の外側に位置する第２
   の目標位置に前記フィンガを位置決めする様に前記駆動
   手段を制御する位置決め制御手段であって、前記位置検
   出手段の出力に基づいて前記フィンガの現在位置と前記
   第２の目標位置との位置誤差を検出する位置誤差検出回
   路と、前記速度検出手段の出力に基づいて前記フィンガ
   の現在の移動速度と所定の目標移動速度との誤差を検出
   する速度誤差検出回路とを備える位置決め制御手段を更
   に具備することを特徴とする請求項１に記載のハンド機
   構の制御装置。
6. 【請求項６】 前記位置決め制御手段は、前記第２の目
   標位置と前記所定の目標移動速度とを設定する第２の設
   定手段を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の
   ハンド機構の制御装置。
7. 【請求項７】 前記駆動源が前記把持力制御手段により
   制御されている状態と、前記駆動源が前記位置決め制御
   手段により制御されている状態とを切り換えるための切
   り換え手段を更に具備することを特徴とする請求項５に
   記載のハンド機構の制御装置。
8. 【請求項８】 前記位置検出手段は、前記駆動源に連結
   されたエンコーダであることを特徴とする請求項１に記
   載のハンド機構の制御装置。
9. 【請求項９】 前記駆動源はサーボモータであることを
   特徴とする請求項１に記載のハンド機構の制御装置。
10. 【請求項１０】 前記ロボットハンドがロボットにより
    移動される時に、前記フィンガの現在位置と前記第１の
    目標位置との比較を所定時間毎に実行することを特徴と
    する請求項１に記載のハンド機構の制御装置。