JP4981472B2 - 光学縞発生部材制御装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学縞が発生する部材の動作を制御する装置および方法に関する。

ロボットアームなどの動作の制御を行う際には、ロボットアームにかかる荷重を検出する必要がある。従来技術によれば、荷重を検出するために、ロボットアームに応力検出センサを設置していた。そして、応力検出センサからの出力に基づき、ロボットアームを制御していた。応力検出センサとしては、例えば、圧電素子による応力センサ、ひずみゲージ、等が用いられていた。

特許文献１には、ビデオカメラ画像からロボットアームの可視画像を取得し、取得された可視画像に基づき、ロボットアームを制御する装置が開示されている。
特開平０４−３５２２０３

しかしながら、従来技術によれば、精度が要求される制御装置であるほど、応力センサは大きい構造となってしまう。更に、ロボットアームの接触子に、応力センサを設置しなくてはならず、装置の構成が煩雑になってしまっていた。

特許文献１には、ビデオカメラ画像に基づきロボットアームの制御を行う装置が開示されているが、ロボットアームの各部位における応力を算出するなどの精度が要求される応力検出に適用することは、困難である。

上記課題を鑑み、本発明は、光学縞部材を押圧手段として用いる装置において、簡単な構成で、押圧手段に発生している応力を段階的に検出することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、被押圧部材を押圧する第一の光学縞部材と、当該第一の光学縞部材が前記被押圧部材を押圧する際の反力により撓むことによって接触する第二の光学縞部材とを有する押圧手段と、前記第一の光学縞部材と前記第二の光学縞部材との接触により発生する光学縞を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき、前記光学縞が発生している前記押圧手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、光学縞部材を押圧手段として用いる装置において、簡単な構成で、押圧手段に発生している応力を段階的に検出することが出来る。

（第一の実施形態）
図１は、本実施形態における被作業物体の把持制御を行う把持装置の構成図である。被作業物体とは、例えば、ロボットアームなどによる組み立て作業の際に把持される製品の一部品である。本実施形態では、ロボットアームの作業は、把持作業すなわち押圧動作になるので、被作業物体は、被押圧部材となる。ただし、押圧以外の作業にも適用は可能であり、本発明は押圧動作の制御に限定されるものではない。

把持部材１０１は、被作業物体を把持する部材である。以下に、図２に基づき、把持部材１０１の具体的な構成について、説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施形態における把持部材１０１を用いた把持機構および把持機構の一部を示す図である。

図２（ａ）は、本実施形態における把持機構を示す図である。図２（ｂ）は、本実施形態における把持機構の側面を示す図である。図２（ａ），（ｂ）に示すように、接触子２０２は被作業物体を把持する際に、被作業物体に接触し、把持するための部材である。

図２（ｃ）は、本実施形態における動作中の把持機構を示す図である。図２（ｄ）は、本実施形態における動作中の把持機構を示す図である。図２（ｃ），（ｄ）に示すように、把持部材１０１が、方向２０１に移動することにより、被作業物体を把持することが出来る。図示されているように、図２（ｃ）では、把持部材１０１が並進方向で把持動作し、図２（ｄ）では、回転方向で把持動作している。いずれの方向でも把持を行うことは可能である。把持部材１０１は、アクチュエータなどの駆動モータに接続され、駆動モータが駆動することにより、方向２０１へ移動することが出来る。

光学縞発生部１０２は、把持部材１０１が被把持物体を把持するときの反力による応力歪みに応じて、光学縞を発生させる。応力ひずみ光学縞発生部１０２は、光学縞を発生させるために、例えば、光学弾性部材を有する。光学弾性部材は、透明なガラスやアクリル等の部材を２枚の偏光板の間に配置することにより作成することが出来る部材である。光学弾性部材に外力を加えると、反力による応力が発生した部分に応力に応じた歪みが生じ分子構造が変化する。分子構造が変化するため、歪みが発生している部分に光を照射すると、複屈折が生じる。どのように複屈折するかは、応力の大きさに依存する。従って、部材の部位に応じて応力の大きさは変化するため、光学弾性部材に荷重を負荷した場合、複数の複屈折が生じ、光学縞の縞模様が発生する。発生した光学縞のうち、同じ色の縞にはほぼ同じ応力が発生しているとみなせるため、発生した縞模様から応力分布を算出することも可能である。また、光学縞の色と応力は対応しているため、光学縞の色を検出し、応力を算出することも出来る。

また、光学縞の密度が大きい領域は、応力の変化が大きい領域であることを示す。光学弾性部材に発生する光学縞は、光弾性縞と呼ばれる。図２（ａ）に示すように、被作業部材を把持する際の接触子２０２として光学弾性部材を用いれば、被作業部材を把持する際の反力によって、光学縞が接触子２０２に発生する。

また、光学縞発生部１０２は、応力に応じた光学縞として光干渉縞（ニュートン縞）を発生させてもよい。レンズと平面ガラス板を組み合わせた微小な隙間を作り、白色光を照射することにより、光干渉縞を発生させることが出来る。反力による応力に応じて、微小な隙間の幅が変化し、光干渉縞も変化する。

また、金属等の光を透過しない材料に適用するために、その表面に光弾性皮膜を貼付して応力に応じた光学縞を発生させることが出来る。

また、その他に、応力に応じた光学縞を発生させることが出来るものであれば、どのような部材を用いてもよい。

光学縞を発生させる部材は、一般的に被作業部材に接触する接触子２０２に用いる。しかし、応力負荷がかかる箇所であれば、把持装置のいずれの箇所であってもかまわない。

光学縞取得部１０３は、光学縞を検出する検出手段として機能し、光学縞発生部１０２で発生した光学縞を検出し、光学縞のデータを取得する。光学縞取得部１０３は、可視光用の光検出センサを用いる。図２（ａ）で示すように、光検出センサは、光を発生させる光発生装置２０３と、ＣＣＤ素子により可視光を検出することができるＣＣＤセンサ２０４とから構成される。光発生装置２０３から発生した光は、接触子２０２を透過し、ＣＣＤセンサ２０４により検出される。光学縞を検出するためには、被作業物体に入射する光と、作業物体を透過する光との波長および方向を揃える必要があるので、偏光板を設置する。偏光子２０５と検光子２０６とは、本実施形態における偏光板である。

図２（ｅ）は、偏光板と一体化した接触子２０２を示す図である。本実施形態における把持装置では、図２に示すような把持機構について説明した。図２（ａ）では、偏光版として偏光子２０５と検光子２０６とを用いた。しかし、例えば、図２（ｅ）に示すように、偏光子２０５と検光子２０６とで挟まれた接触子２０２を用いた把持機構を用いてもよい。図２（ｅ）のように、接触子２０２と偏光版を一体化することにより、図２における偏光子２０５と検光子２０６とを設置する必要がなくなり、把持装置を小型化することが出来る。

また、光の検出精度が落ちてしまうが、光学縞取得部１０３として、一般的なビデオカメラを用いることも可能である。

把持部材駆動部１０４は、把持部材１０１を駆動させるための駆動手段である。把持部材駆動部１０４は、駆動モータおよび駆動ギヤを有する。外部から制御指示を受け、駆動モータを駆動させ、把持部材１０１を駆動させる。

制御部１０５は、光学縞取得部１０３で取得した光学縞のデータに基づき、把持部材駆動部１０４を制御する。制御部１０５は、ＣＰＵ、駆動制御プログラムおよびデータ解析プログラムが格納されたＲＡＭなどから構成される。

把持部材駆動部１０４を制御する際には、まず、ＣＰＵは、駆動制御プログラムをＲＡＭから読み出す。そして、駆動制御プログラムに従い、所定の動作（例えば、被作業部材を把持するなど）を達成するために、把持部材駆動部１０４に駆動信号を送信する。

一方で、ＣＰＵは、データ解析プログラムをＲＡＭから読み出す。そして、データ解析プログラムで光学縞のデータを解析する。解析の結果、例えば、把持部材１０１に発生している応力が、あらかじめ設定された許容値よりも大きい場合、把持部材駆動部１０４に送信する駆動信号を停止させる。把持部材駆動部１０４の制御は、上述した他の方法もあるが、その他の制御方法については、後述する。

図３は、本実施形態における把持動作の制御処理を示すフローチャートである。

図３を用いて、本実施形態における把持動作の制御処理を説明する。図３の各処理は、図１の把持装置の各構成部が、動作することにより達成される。

（ステップ３０１）ステップ３０１では、光学縞取得部１０３が、光学縞発生部１０２に発生している光学縞の光学縞のデータを取得する。

（ステップ３０２）ステップ３０２では、制御部１０５が、把持部材を駆動させるための駆動量を算出する。本実施形態では、把持動作のために把持部材１０１の駆動量を、光学縞に基づき算出する。光学縞発生部１０２に発生している光学縞から、把持部材１０１の駆動量を算出する方法を説明する。

図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）は、それぞれ本実施形態における接触子２０２に発生する光学縞を示した図である。制御部１０５は、接触子２０２が図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のいずれの状態であるかを判別し、駆動量を算出する。

図４（ａ）は、接触子２０２に光学縞が発生していない状態を示す図である。光学縞が発生していない状態は、接触子２０２は被作業部材に接触しておらず、接触子２０２には応力が発生していないことを示す。この状態の場合、把持部材１０１が把持方向に駆動するように、駆動量を算出する。

図４（ｂ）は、接触子２０２に光学縞が発生している状態を示す図である。光学縞が発生している状態は、接触子２０２が被作業部材に接触し、把持部材１０１が被作業部材を把持している。この状態の場合、把持が完了しているため、把持部材１０１が駆動する必要はなく、駆動量を０とする。

図４（ｃ）は、接触子２０２の端部４０２周辺に、光学縞が多く発生している状態を示す図である。光学縞が端部４０２の周辺に発生している場合、応力が端部４０２周辺に集中して発生していることを示す。つまり、被作業部材を端部４０２のみで把持するなど、いわゆる片当たりの状態であり、適切に把持されていないことを表している。この状態の場合、把持をやり直す必要があるため、把持方向と逆方向に把持部材１０１が駆動するように、駆動量を算出する。

図４（ｄ）は、接触子２０２に光学縞が多く発生している状態を示す図である。

光学縞が多く発生している状態は、接触子２０２に過剰な応力が発生していることを表している。この状態の場合、把持力を緩める必要があるため、把持方向と逆方向に把持部材１０１が駆動するように、駆動量を算出する。

図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のいずれの状態であるかの判別は、光学縞取得部１０３で取得された光学縞の画像データに対して、画像処理を行うことによりなされる。具体的には、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）それぞれの状態の光学縞の特徴的なパターン形状を求めておく。そして、画像データから光学縞のパターン形状を抽出し、抽出されたパターン形状とあらかじめ求められているパターン形状との類似度を算出する。最後に、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のなかで、最も類似度が高い状態を現在の状態とみなす。

尚、画像データからパターン形状を抽出する方法については、様々な方法が提案されているため、ここでは説明を省略する。

また、パターン形状の検出の際、処理の高速化のために所定の特定領域の画像のみを用いて、状態判別を行ってもよい。

（ステップ３０３）ステップ３０３では、制御部１０５が、把持部材１０１を駆動させるか否かの判断を行う。ステップ３０２において算出された駆動量が０である場合、把持動作を終了させるため、停止処理を行う。駆動量が０でない場合、把持部材１０１を駆動させるため、ステップ３０４に進む。

（ステップ３０４）ステップ３０４では、制御部１０５が把持部材駆動部１０４にステップ３０３で算出された駆動量に基づく駆動指示を送信し、把持部材駆動部１０４に把持部材１０１を駆動させる。駆動後、接触子２０２の状態が変化するため、再び、ステップ３０１へ戻り、光学縞取得を行う。

以上、ステップ３０１からステップ３０４までの処理により、光学縞に基づく把持制御を行うことが出来る。本実施形態では、把持力の反力に応じて光学縞が発生する部材を用いるため、把持状態を判別するために把持部材１０１の接触子に、応力検知センサなどを設ける必要がない。従って、本実施形態の把持装置によれば、把持部材１０１を簡素化することが出来る。また、光学縞が発生する部材と、一般的なビデオカメラを用いることで本装置を構築することが出来るため、応力検知センサなどを用いた装置よりも、装置構築のコストを下げることが出来る。

また、上記ステップ３０２の処理では、接触子に発生した光学縞の画像データを２次元データとして取得し、画像処理を行ったが、この処理を簡素化してもよい。例えば、図４（ｂ）に示すような所定のライン領域４０３を設定する。そして、光学縞取得部１０３として２次元ライン領域の可視光を撮像する可視光ラインセンサ用いて、ライン領域４０３のみの可視光データを取得する。そして、ライン領域４０３の可視光データのデータ処理を行い、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のいずれの状態であるかを判別する。データ処理の対象が、２次元の画像データから１次元のラインデータになるため、処理を高速化することが出来る。また、処理をより高速化するために、所定のポイント４０４を設定し、所定のポイントの可視光を撮像する可視光ポイントセンサを用いて、同様に処理してもよい。また、ライン領域もしくはポイント以外の領域を用いて、同様に処理してもよい。

また、上記ステップ３０２の処理では、光学縞の画像データに対して画像処理を行い、接触子２０２が図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のいずれの状態であるのかを判別した。しかし、状態の判別を行わず、光学縞の画像データから、接触子に発生している応力の応力分布を算出し、算出された応力分布に基づき駆動量を算出してもよい。光学縞の画像データから応力を算出するためには、応力と光学縞のパターン形状もしくは色との対応関係を示す対応情報が必要である。例えば、把持部材１０１を用いた応力試験を行い、試験より得られた実験データから応力と光学縞のパターン形状もしくは色との対応情報を求めることが出来る。また、有限要素法を用いた数値計算により、応力と光学縞のパターン形状もしくは色との対応関係を求めてもよい。前述したように、同じ色の光学縞には、ほぼ同じ応力が発生しているとみなすことが出来る。よって、同じ色の領域にラインを引くことによって、光学縞による応力線を引くことにより、応力分布を求めることが出来る。応力分布を用いると、接触子２０２の所定の領域における応力を詳細に算出することが可能であるため、より精度の良く、応力に基づいた把持制御を行うことが出来る。

以上説明したように、本実施形態における押圧装置によれば、押圧の反力に応じて発生した光学縞を利用することにより、接触型の圧力センサなどを用いた把持装置に比べ、装置の構成を簡素化することが出来る。

（第二の実施形態）
本実施形態では、被作業部材および把持部材１０１とをビデオカメラなどで撮像し、撮像した画像に基づき把持装置の制御を行う。

図５は、本実施形態における把持装置の構成を示す図である。装置の構成は、第一の実施形態における図１の装置構成とほぼ同じである。図１の構成と異なる点は、相対位置検出部５０１を有することである。

相対位置検出部５０１は、把持部材１０１と被作業部材とを撮像する可視画像の撮像装置である。相対位置検出部５０１は、可視画像を撮像するこが出来るビデオカメラなどを有し、把持部材１０１と被作業部材とを撮像する。撮像された可視画像は、制御部１０５に送信される。

制御部１０５は、第一実施形態における制御部１０５とほぼ同じ機能を有し、ＣＰＵ、駆動制御プログラムおよびデータ解析プログラムが格納されたＲＡＭなどから構成される。

異なる点は、光学縞取得部１０３で取得した光学縞のデータと、相対位置検出部で撮像された可視画像とに基づき、把持部材駆動部１０４を制御することである。

図６は、本実施形態における把持装置の構成を示す図である。図６の構成は、図５の装置の構成と同様に、図２（ａ）の構成とほぼ同じである。異なる点は、相対位置検出部５０１として機能するビデオカメラ６０１を有することである。

図７は、本実施形態の把持制御の流れを示すフローチャートである。図７の処理も、図３の処理とほぼ同じ処理であり、図５の把持装置の各構成部が動作することにより、達成される。

（ステップ７０１）ステップ７０１では、図３のステップ３０１と同様に、光学縞取得部１０３が、光学縞発生部１０２に発生している光学縞の光学縞のデータを取得する。

（ステップ７０２）ステップ７０２では、相対位置検出部５０１が、把持部材１０１と被作業物体とを撮像し、可視画像を取得する。

（ステップ７０３）ステップ７０３では、制御部１０５が、把持部材を駆動させるための駆動量を算出する。本実施形態では、把持動作のために把持部材１０１の駆動量を、光学縞および相対位置検出部５０１から取得した可視画像に基づき算出する。以下に、光学縞発生部１０２に発生している光学縞および相対位置検出部５０１から取得した可視画像に基づき、把持部材１０１の駆動量を算出する方法を説明する。

制御部１０５は、相対位置検出部５０１で撮像された可視画像のデータを解析することにより、接触子２０２と被作業物体との距離を算出する。算出された距離があらかじめ設定された値よりも大きい場合、接触子２０２と被作業物体とは十分に離れているとみなすことができるので、光学縞データの解析を行わずに、把持部材１０１を把持する方向に駆動する駆動量を算出する。

一方、接触子２０２と被作業物体との距離が小さい場合、接触子２０２の光学縞データを用いて、第一の実施形態と同様の方法で把持部材１０１の駆動量を算出する。

以上のように、相対位置検出部５０１で検出された可視画像も駆動量の制御の際に用いることで、より適切な駆動量を算出することが出来る。また、相対位置検出部５０１から取得された可視画像を用いた制御方法として、他の方法を用いてもよい。

（ステップ７０４およびステップ７０５）ステップ７０４およびステップ７０５は、図３のステップ３０３およびステップ３０４と同様の処理を行う。

尚、本実施形態では、相対位置検出部５０１としてビデオカメラ６０１を用いて、把持部材１０１と被作業物体の可視画像を取得した。しかし、光学縞取得部１０３として機能するＣＣＤセンサ２０４を用いて、把持部材１０１と被作業物体の可視画像を取得してもよい。ＣＣＤセンサ２０４を用いることにより、ビデオカメラ６０１を設置する必要がなくなり、把持装置を簡素化することが出来る。

また、高精度に駆動量を算出する方法として、複数のＣＣＤセンサ２０４および光発生装置２０３を用いてもよい。

図８は、光学縞取得部１０３として機能するＣＣＤセンサ２０４および光発生装置２０３を一対、設置した装置を示す図である。図８に示すように、複数のＣＣＤセンサ２０４および光発生装置２０３を設置することにより、少なくとも２方向から光学縞を検出し、複数の光学縞データを取得することが出来る。複数の光学縞データを用いれば、立体的な応力分布を算出することが出来、より高精度に把持部材１０１の駆動量を算出することが出来る。

以上、本実施形態によれば、光学縞データ以外の可視データまたは、複数の光学縞データを用いて、把持部材１０１を制御することによって、より高精度の制御を行うことが出来る。

（第三の実施形態）
本実施形態における装置の構成および制御方法は、第一の実施形態および第二の実施形態と同様である。第一の実施形態および第二の実施形態と異なる点は、被作業物体と接触する接触子２０２の構造が異なることである。

図９は、本実施形態における接触子２０２の形状を示した図である。

作業物体との接触点９０１は、接触子が把持などの押圧動作を行う際に作業物体と接触する点である。第一の切りかけ部９０２および第二の切りかけ部９０３は、接触子２０２に設けられた切りかけ部である。

接触子２０２は、作業物体との接触点９０１から上方向に第一の切りかけ部を有している。図から分かるように、第一の切りかけ部を境にして、接触子２０２の太さは、太くなる。また、接触子２０２の太さは、第二の切りかけ部を境にして、更に太くなる。このような構造の接触子２０２を用いることによって、例えば、接触子２０２が、作業物体の接触点９０１から所定値以下の荷重を受けた場合、第一の切りかけ部９０２付近が撓み、第一の切りかけ部９０２付近に光学縞が発生する。また、接触子２０２に、所定値以上の荷重がかった場合、第二の切りかけ部９０３が撓み、第二の切りかけ部９０３付近に光学縞が発生する。よって、光学縞取得部１０３は、第一の切りかけ部９０２および第二の切りかけ部９０３から光学縞を検出することによって、接触子２０２に生じている荷重を段階的に評価することが出来る。

図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、複数の梁部を設けた接触子２０２を示す図である。

図１０（ａ）は、複数の梁部を設けた接触子２０２が被作業に接触している状態を示す図である。

第一の接触点１００１は、接触子２０２が被作業物体と接触している点である。第一の梁部１００２は、接触子２０２に設けられ、荷重によって撓む梁部である。同様に、第二の針部１００３は、接触子２０２に設けられ、荷重によって撓む梁部である。第二の接触点１００４は、第一の梁部１００２が撓んだときに、第一の梁部１００２と第二の梁部１００３とが接触する点である。第三の接触点は、第二の梁部１００３が撓んだときに、第二の梁部１００３と接触する点である。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の接触子２０２を斜めから見た斜視図である。梁部は破損しやすいため、図１０（ｂ）に示すように、厚みを持たせた構造にすることにより、装置の安全度を向上させることが出来る。

図１０（ｃ）は、接触子２０２が被作業物体を押圧し、第一の梁部１００２が撓んでいる状態を示す図である。

図１０（ｄ）は、第一の針部１００２が撓み、第二の梁部１００３と第二の接触点１００４で接触していることを示す図である。第一の梁部１００２は、図１０（ｃ）に示すように撓んでいき、所定値以上の荷重がかかると、第二の接触点１００４に接触する。第一の梁部１００２が第二の接触点１００４に接触すると、第二の接触点１００４には、荷重による光学縞が発生する。同様に、更に荷重がかかると、第二の梁部１００３が撓み、第二の梁部１００３は第三の接触点１００５に接触する。第三の接触点１００５に接触すると、第三の接触点には光学縞が発生する。

以上のように、図１０（ａ）に示す接触子２０２を用いて押圧し、梁部の接触点を光学縞取得部１０３で検出することにより、段階的に接触子２０２にかかる荷重を算出することが出来る。

図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、Ｌ字形状の接触子２０２が被作業物体に接触している状態を示す図である。接触点１１０１は、接触子２０２と被作業物体とが接触する点である。

図１１（ｂ）は、接触点１１０１に対して垂直方向に荷重をかけて、垂直方向の反力が生じている状態を示す図である。

図１１（ｃ）は、接触点１１０１に対して左斜めに荷重をかけて、斜め方向の反力が生じている状態を示す図である。

図１１（ｄ）は、接触点１１０１に対して右斜めに荷重をかけて、斜め方向の反力が生じている状態を示す図である。
図１１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、接触子２０２は、Ｌ字形状の接触子である。Ｌ字形状の接触子は、反力の方向に応じて発生する光学縞は特徴的に変化することが知られている。

従って、第一の実施形態で説明した方法により、光学縞の特徴的なパターンを検出することにより、接触点にかかる荷重方向を算出することが出来る。

被作業物体に対して押圧する場合、被作業物体と接触子が滑るか否かを検出することは重要である。ここで、反力Ｆと接触点１１０１のなす角度（以下、接触力角度）をα（図１１（ｂ）では、α＝９０°）、接触子２０２と被作業物体との摩擦係数をμとすると、接触子２０２が滑り出す条件は、
Ｆ×ｃｏｓ（α）＜Ｆ×ｓｉｎ（α）×μ
である。この式を、更に整理すると
１＜μｔａｎ（α）
ゆえに摩擦係数と接触力角度がわかれば、滑り出すか否かを判定することが出来る。従って、光学縞取得部１０３が光学縞を検出し、検出された光学縞のデータに基づき、制御部１０５は反力を算出し、押圧装置は接触子２０２の滑り出す条件を算出することが出来る。よって、本実施形態によれば、接触子２０２を滑らせるか、もしくは接触子２０２が滑り出すことを防止するように、把持部材１０１を制御することが出来る。

図１２（ａ）は、Ｌ字形状の接触子２０２が被作業物体に接触している状態を示す図である。

図１２（ｂ）は、接触子２０２と被作業物体との接触を示す図である。接触点１２０１は、接触子２０２と被作業物体とが接触している接触点を示す図である。梁部材１２０２は、接触子２０２の接触部分に設置された梁形状の部材である。梁部材１２０２も、接触子２０２と同様に、応力に応じて光学縞を発生する部材から構成される。接触子１２０１は、被作業部材との接触面に複数の梁部材１２０２を有しているため、被作業物体と接触する梁部材１２０２のみに光学縞が派生する。図１２（ｂ）のように梁部材１２０２を有さずとも、接触子２０２に発生する光学縞から、接触点の位置を算出することは可能である。しかし、図１２（ｂ）のように、接触子２０２の接触面に複数の梁部材１２０２を配置することによって、より高精度に接触点の位置を算出することが出来る。

第一の実施形態における被作業物体の把持制御を行う把持装置の構成図 第一の実施形態における把持機構を示す図 第一の実施形態における把持動作の制御処理の流れを示す図 第一の実施形態における接触子２０２に発生する光学縞を示す図 第二の実施形態における把持装置の構成を示す図 第二の実施形態における把持機構の構成を示す図 第二の実施形態における把持動作の制御処理の流れを示す図 第二の実施形態におけるＣＣＤセンサと光発生装置を一対設置した装置を示す図 第三の実施形態における切りかけ部を有する接触子を示す図 第三の実施形態における複数の梁部を有する接触子を示す図 第三の実施形態におけるＬ字形状の接触子が被作業物体に接触している状態を示す図 第三の実施形態におけるＬ字形状の接触子が被作業物体に接触している状態を示す図

Claims (10)

1. 被押圧部材を押圧する第一の光学縞部材と、当該第一の光学縞部材が前記被押圧部材を押圧する際の反力により撓むことによって接触する第二の光学縞部材とを有する押圧手段と、
   前記第一の光学縞部材と前記第二の光学縞部材との接触により発生する光学縞を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づき、前記光学縞が発生している前記押圧手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする光学縞発生部材制御装置。
2. 前記検出された光学縞と応力との対応情報を取得する取得手段と、
   前記検出された光学縞と前記取得された対応情報とに基づき、前記光学縞が発生している押圧手段に発生している応力の応力分布を算出する算出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記算出された応力分布に基づき、前記光学縞が発生している部材の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の光学縞発生部材制御装置。
3. 前記制御手段は、前記算出された応力分布のなかに、あらかじめ設定された許容値よりも大きい応力が発生している場合、前記押圧手段の押圧を低くすることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の光学縞発生部材制御装置。
4. 前記検出手段はラインセンサであり、ラインセンサで検出することができるライン領域の光学縞を検出し、
   前記算出手段は、前記検出されたライン領域の光学縞に基づき、前記光学縞が発生している部材の応力を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学縞発生部材制御装置。
5. 前記被押圧部材と前記押圧手段との相対位置を検出する第二の検出手段を有し、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果と前記第二の検出手段の検出結果とに基づき、前記押圧手段の押圧を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学縞発生部材制御装置。
6. 前記検出手段は、前記光学縞の画像を取得し、
   前記検出手段が取得した画像から所定の領域を抽出する領域抽出手段を有し、
   前記抽出された領域の光学縞から、前記押圧手段の応力分布を算出する算出手段とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学縞発生部材制御装置。
7. 前記被押圧部材と前記押圧手段との摩擦係数に基づき、前記被押圧部材が前記押圧手段に対して滑り出す条件を推定する滑り出し条件算出手段と、
   前記制御手段は、前記算出された条件と前記検出手段の検出結果とに基づき、前記被押圧部材と前記押圧手段との滑りを制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学縞発生部材制御装置。
8. 前記検出手段は、前記押圧手段の少なくとも２方向から光学縞を検出し、
   前記算出手段は、前記検出された少なくとも２方向からの光学縞と前記取得された対応情報とに基づき、前記押圧手段に発生している応力の応力分布を算出する算出手段を制御することを特徴とする請求項６に記載の光学縞発生部材制御装置。
9. 被押圧部材を押圧する第一の光学縞部材と、当該第一の光学縞部材が前記被押圧部材を押圧する際の反力により撓むことによって接触する第二の光学縞部材とを有する押圧手段を制御する光学縞発生部材制御方法であって、
   検出手段が、前記第一の光学縞部材と前記第二の光学縞部材との接触により発生する光学縞を検出する検出工程と、
   制御手段が、前記検出手段の検出結果に基づき、前記光学縞が発生している前記押圧手段の動作を制御する制御工程と、を有することを特徴とする光学縞発生部材制御方法。
10. コンピュータを、
    被押圧部材を押圧する第一の光学縞部材と、当該第一の光学縞部材が前記被押圧部材を押圧する際の反力により撓むことによって接触する第二の光学縞部材とを有する押圧手段を制御する光学縞発生部材制御装置であって、
    前記第一の光学縞部材と前記第二の光学縞部材との接触により発生する光学縞を検出する検出手段と、
    前記検出手段の検出結果に基づき、前記光学縞が発生している前記押圧手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする光学縞発生部材制御装置として機能させるためのプログラム。

Images