JPH05123987A - 把持装置 - Google Patents
把持装置Info
- Publication number
- JPH05123987A JPH05123987A JP28800791A JP28800791A JPH05123987A JP H05123987 A JPH05123987 A JP H05123987A JP 28800791 A JP28800791 A JP 28800791A JP 28800791 A JP28800791 A JP 28800791A JP H05123987 A JPH05123987 A JP H05123987A
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- Japan
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- gripping
- contact position
- grip
- unit
- electric signal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 物体を把持部の中心で安定的に把持する。
【構成】 力覚センサ４は物体を把持する把持部５に作
用する機械的な力を電気信号に変換して出力する。接触
位置演算部制御部１４は、力覚センサから出力される電
気信号に基づいて把持対象物体と把持部５との接触位置
を推定し、把持部５の中心位置とのずれ量を演算する。
また、制御部１０は、前記接触位置演算部１４で算出さ
れたずれ量に基づいて把持部５の中心を接触位置と一致
させるよう制御する。
用する機械的な力を電気信号に変換して出力する。接触
位置演算部制御部１４は、力覚センサから出力される電
気信号に基づいて把持対象物体と把持部５との接触位置
を推定し、把持部５の中心位置とのずれ量を演算する。
また、制御部１０は、前記接触位置演算部１４で算出さ
れたずれ量に基づいて把持部５の中心を接触位置と一致
させるよう制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットハンド等に用
いられる把持装置に係り、より詳細には物体の把持状態
を検出する力覚センサを用いた把持装置に関する。
いられる把持装置に係り、より詳細には物体の把持状態
を検出する力覚センサを用いた把持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の指先部分により物体を把持するロ
ボットハンドには、指先に加わる力を検出する機構を有
するものがある。この指先に加わる力を検出するセンサ
は力覚センサと呼ばれ、平行バネと歪みゲージを用いる
ものや、圧力検出素子を利用したもの、特開昭６０−２
２１２８７に開示されたものなどが知られている。
ボットハンドには、指先に加わる力を検出する機構を有
するものがある。この指先に加わる力を検出するセンサ
は力覚センサと呼ばれ、平行バネと歪みゲージを用いる
ものや、圧力検出素子を利用したもの、特開昭６０−２
２１２８７に開示されたものなどが知られている。
【０００３】力覚センサは、一般的には把持した物体か
らロボットハンドの指先が受ける反力に基づいて、物体
の把持状態を検出する。
らロボットハンドの指先が受ける反力に基づいて、物体
の把持状態を検出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような装置により
安定的かつ確実に物体を把持するためには、ロボットハ
ンドの把持部分の中心で物体を把持することが必要とな
る。なぜなら、把持部分の中心からずれた位置で物体を
把持した場合には、把持部分の物体を挟もうとする力を
有効に働かせることが出来ず、また、把持される物体も
傾いた状態など不正常な状態で把持されることが生じ、
例えば部品の取り付けなどの以後の作業に支障をきたす
場合があるからである。したがって、力覚センサを有す
る把持装置においては当該力覚センサにより得られた情
報に基づき適切な制御を行うことが重要である。
安定的かつ確実に物体を把持するためには、ロボットハ
ンドの把持部分の中心で物体を把持することが必要とな
る。なぜなら、把持部分の中心からずれた位置で物体を
把持した場合には、把持部分の物体を挟もうとする力を
有効に働かせることが出来ず、また、把持される物体も
傾いた状態など不正常な状態で把持されることが生じ、
例えば部品の取り付けなどの以後の作業に支障をきたす
場合があるからである。したがって、力覚センサを有す
る把持装置においては当該力覚センサにより得られた情
報に基づき適切な制御を行うことが重要である。
【０００５】本発明の目的は、力覚センサにより得られ
た情報から物体の現実の把持位置と把持部分の中心との
ずれ量を演算し、また、この演算結果に基づいて把持位
置を修正する機能を有する把持装置を提供することにあ
る。
た情報から物体の現実の把持位置と把持部分の中心との
ずれ量を演算し、また、この演算結果に基づいて把持位
置を修正する機能を有する把持装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、把持対象物体に接触して当
該物体を把持する把持部と、この把持部に作用する機械
的な力を電気信号に変換して出力する力覚センサと、を
有する把持装置において、前記力覚センサから出力され
る電気信号に基づいて前記把持部と物体との接触位置を
推定する接触位置演算部を有するよう構成される。
に、請求項１記載の発明は、把持対象物体に接触して当
該物体を把持する把持部と、この把持部に作用する機械
的な力を電気信号に変換して出力する力覚センサと、を
有する把持装置において、前記力覚センサから出力され
る電気信号に基づいて前記把持部と物体との接触位置を
推定する接触位置演算部を有するよう構成される。
【０００７】また、請求項２記載の発明は、把持対象物
体に接触して当該物体を把持する把持部と、この把持部
に作用する機械的な力を電気信号に変換して出力する力
覚センサと、を有する把持装置において、前記から出力
される電気信号に基づいて前記把持部と物体との接触位
置を推定する接触位置演算部と、前記接触位置演算部で
算出された推定値に基づいて前記把持部の中心位置を前
記接触位置と一致させるよう前記把持部の把持位置を制
御する制御部と、を有するよう構成される。
体に接触して当該物体を把持する把持部と、この把持部
に作用する機械的な力を電気信号に変換して出力する力
覚センサと、を有する把持装置において、前記から出力
される電気信号に基づいて前記把持部と物体との接触位
置を推定する接触位置演算部と、前記接触位置演算部で
算出された推定値に基づいて前記把持部の中心位置を前
記接触位置と一致させるよう前記把持部の把持位置を制
御する制御部と、を有するよう構成される。
【０００８】
【作用】請求項１記載の発明によれば、力覚センサは把
持部に作用する機械的な力、具体的には物体の把持方向
の力及び３軸方向のモーメントを電気信号に変換して出
力する。接触位置演算部は、力覚センサから出力される
電気信号に基づいて前記把持部と物体との接触位置を推
定し、把持部分の中心とのずれ量を計算する。
持部に作用する機械的な力、具体的には物体の把持方向
の力及び３軸方向のモーメントを電気信号に変換して出
力する。接触位置演算部は、力覚センサから出力される
電気信号に基づいて前記把持部と物体との接触位置を推
定し、把持部分の中心とのずれ量を計算する。
【０００９】また、請求項２記載の発明によれば、制御
部は前記接触位置演算部で算出された推定値に基づいて
把持部分の中心を演算された接触位置と一致させるよう
把持部の把持位置を制御する。
部は前記接触位置演算部で算出された推定値に基づいて
把持部分の中心を演算された接触位置と一致させるよう
把持部の把持位置を制御する。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 ［Ｉ］把持装置の全体構成 図１に、本発明に係る把持装置の全体構成を示す。把持
装置は、オペレータ又は他のシステム等から目的物の位
置や把持動作の命令を入力するコマンド入力部５０と、
前記コマンド又は力覚センサにより得られた信号に基づ
いて把持部５の移動目標値を決める演算部１０と、前記
動作目標値に基づきアーム機構部３０及びハンド機構部
２０のサーボ制御を行う制御部４０と、前記制御部４０
により移動制御されるアーム機構部３０と、前記アーム
機構部３０先端に設けられ、前記制御部４０により動作
制御されるハンド機構部２０と、から構成される。
明する。 ［Ｉ］把持装置の全体構成 図１に、本発明に係る把持装置の全体構成を示す。把持
装置は、オペレータ又は他のシステム等から目的物の位
置や把持動作の命令を入力するコマンド入力部５０と、
前記コマンド又は力覚センサにより得られた信号に基づ
いて把持部５の移動目標値を決める演算部１０と、前記
動作目標値に基づきアーム機構部３０及びハンド機構部
２０のサーボ制御を行う制御部４０と、前記制御部４０
により移動制御されるアーム機構部３０と、前記アーム
機構部３０先端に設けられ、前記制御部４０により動作
制御されるハンド機構部２０と、から構成される。
【００１１】次に、演算部１０の動作を説明する。演算
部１０は、動作目標値演算部１１と、動作目標値指令部
１２と、比較部１３と、接触位置演算部１４と、から成
っている。動作目標値演算部１１は、コマンド入力部５
０からのコマンドに基づいて、目標物までのアーム機構
部３０及びハンド機構部２０の移動量を演算する。動作
目標値指令部１２は、演算された移動量をそれぞれアー
ム機構部３０及びハンド機構部２０のサーボ制御部４
１、４２へ入力し、アーム機構部３０及びハンド機構部
２０のサーボ制御が行われる。
部１０は、動作目標値演算部１１と、動作目標値指令部
１２と、比較部１３と、接触位置演算部１４と、から成
っている。動作目標値演算部１１は、コマンド入力部５
０からのコマンドに基づいて、目標物までのアーム機構
部３０及びハンド機構部２０の移動量を演算する。動作
目標値指令部１２は、演算された移動量をそれぞれアー
ム機構部３０及びハンド機構部２０のサーボ制御部４
１、４２へ入力し、アーム機構部３０及びハンド機構部
２０のサーボ制御が行われる。
【００１２】また、接触位置演算部１４は、力覚センサ
４により得られた信号を基にして、後に述べる方法で把
持部５内での目的物と把持部５との接触位置を演算す
る。比較部１３は、この接触位置と把持部５の中心部と
が一致しているか否か判断し、その結果を動作目標値指
令部１２へ入力する。動作目標値指令部１２はこの比較
結果に基づき、新たな動作目標値を制御部４０へ送り、
アーム機構部３０及びハンド機構部２０の移動を行わせ
る。
４により得られた信号を基にして、後に述べる方法で把
持部５内での目的物と把持部５との接触位置を演算す
る。比較部１３は、この接触位置と把持部５の中心部と
が一致しているか否か判断し、その結果を動作目標値指
令部１２へ入力する。動作目標値指令部１２はこの比較
結果に基づき、新たな動作目標値を制御部４０へ送り、
アーム機構部３０及びハンド機構部２０の移動を行わせ
る。
【００１３】次に、把持装置のハンド部分の動作を説明
する。図２及び図３に力覚センサを有する把持装置のハ
ンド部分の一例を示す。図２は当該ハンド部分の正面図
であり、図３は側面図である。図において、アーム１及
びハンド部２はいずれも制御部４０により移動、物体の
把持、その他の動作の制御が行われる。指部３はハンド
部２により相互に接近及び離隔する方向に開閉され、そ
の先端に設けられた把持部５が、両側から挟むようにし
て物体を把持する。
する。図２及び図３に力覚センサを有する把持装置のハ
ンド部分の一例を示す。図２は当該ハンド部分の正面図
であり、図３は側面図である。図において、アーム１及
びハンド部２はいずれも制御部４０により移動、物体の
把持、その他の動作の制御が行われる。指部３はハンド
部２により相互に接近及び離隔する方向に開閉され、そ
の先端に設けられた把持部５が、両側から挟むようにし
て物体を把持する。
【００１４】指部３と、把持部５との間には、力覚セン
サ４が設けられている。力覚センサ４は、把持した物体
から把持部５が受ける反力に基づいて把持方向（図２の
Ｚ軸方向）の力Ｆ及びＸ、Ｙ軸方向のモーメントＭｘ、
Ｍｙを検出する。接触位置演算部５０は、これら力Ｆ、
モーメントＭｘ、Ｍｙから物体と把持部５との接触位置
（以下、単に接触位置という。）を推定する。
サ４が設けられている。力覚センサ４は、把持した物体
から把持部５が受ける反力に基づいて把持方向（図２の
Ｚ軸方向）の力Ｆ及びＸ、Ｙ軸方向のモーメントＭｘ、
Ｍｙを検出する。接触位置演算部５０は、これら力Ｆ、
モーメントＭｘ、Ｍｙから物体と把持部５との接触位置
（以下、単に接触位置という。）を推定する。
【００１５】すなわち、接触位置は、把持部５の把持面
のどの部分で物体と接触し、物体を支えているかを示し
ており、把持面に平行な平面（図３のＸ−Ｙ平面）上の
１点の座標として与えられる。
のどの部分で物体と接触し、物体を支えているかを示し
ており、把持面に平行な平面（図３のＸ−Ｙ平面）上の
１点の座標として与えられる。
【００１６】［II］接触位置の推定方法 この接触位置の推定方法について図４に基づいて説明す
る。図４は、把持部の中心位置と接触位置との関係を示
す図である。図４において、Ｘ軸、Ｙ軸は図３に示す場
合と同一方向であり、座標系の原点Ｏは把持部５の中心
である。また、Ｐ´点（Ｘ１、Ｙ１）は、物体の位置Ｐ
点（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）のＸ−Ｙ平面への投影点であ
る。よって、この場合はＰ´点が物体との接触位置とな
る。
る。図４は、把持部の中心位置と接触位置との関係を示
す図である。図４において、Ｘ軸、Ｙ軸は図３に示す場
合と同一方向であり、座標系の原点Ｏは把持部５の中心
である。また、Ｐ´点（Ｘ１、Ｙ１）は、物体の位置Ｐ
点（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）のＸ−Ｙ平面への投影点であ
る。よって、この場合はＰ´点が物体との接触位置とな
る。
【００１７】原点Ｏを中心として物体位置Ｐ点の方向の
合成モーメントをＭとすれば、
合成モーメントをＭとすれば、
【００１８】
【数１】 と表せる。ここで、原点ＯからＰ´点までの距離をｒと
するとＺ軸まわりのモーメントＭは、
するとＺ軸まわりのモーメントＭは、
【００１９】
【数２】 と表わされるので、距離ｒは、
【００２０】
【数３】 により求めることができる。また、モーメントＭｘ、Ｍ
ｙの符号の正負からＰ´点がどの領域（Ｘ−Ｙ平面上の
第１〜第４象限のいずれか）にあるかがわかる（図４参
照）。さらに、ＭｘとＭｙの比から、
ｙの符号の正負からＰ´点がどの領域（Ｘ−Ｙ平面上の
第１〜第４象限のいずれか）にあるかがわかる（図４参
照）。さらに、ＭｘとＭｙの比から、
【００２１】
【数４】 よりＰ´点の方向が決定できる。したがって、距離ｒと
θにより接触位置、すなわち、Ｐ´点の座標（Ｘ１、Ｙ
１）を、
θにより接触位置、すなわち、Ｐ´点の座標（Ｘ１、Ｙ
１）を、
【００２２】
【数５】 として求めることができる。よって、原点Ｏと接触位置
とのずれ量に基づいて、把持部５の中心を接触位置と一
致させるようアーム１およびハンド部２を制御すること
により、把持部５の中心で安定的に物体を把持すること
が可能となる。
とのずれ量に基づいて、把持部５の中心を接触位置と一
致させるようアーム１およびハンド部２を制御すること
により、把持部５の中心で安定的に物体を把持すること
が可能となる。
【００２３】［III ］把持動作の制御の流れ 次に、以上の制御の流れを図５に示す把持装置の動作フ
ローチャートに基づいて説明する。演算部１０は、オペ
レータ又は他のシステム等からのコマンド入力を受け
（ステップ１００）、その内容を解析して目的物までの
動作量である動作目標値を決定する（ステップ１１
０）。
ローチャートに基づいて説明する。演算部１０は、オペ
レータ又は他のシステム等からのコマンド入力を受け
（ステップ１００）、その内容を解析して目的物までの
動作量である動作目標値を決定する（ステップ１１
０）。
【００２４】次に、決定された目標値にしたがってアー
ム１を把持位置へと移動する（ステップ１２０）。この
動作は、アーム機構部３０のサーボ制御により行われ
る。次に、ハンド部２が、目的物の把持を行う（ステッ
プ１３０）。この動作は、ハンド機構部２０のサーボ制
御により行われる。次に、ハンド機構部２０に設けられ
た力覚センサ４が、センサ信号を出力する（ステップ１
４０）。
ム１を把持位置へと移動する（ステップ１２０）。この
動作は、アーム機構部３０のサーボ制御により行われ
る。次に、ハンド部２が、目的物の把持を行う（ステッ
プ１３０）。この動作は、ハンド機構部２０のサーボ制
御により行われる。次に、ハンド機構部２０に設けられ
た力覚センサ４が、センサ信号を出力する（ステップ１
４０）。
【００２５】出力されたセンサ信号は、接触位置演算部
１４に入力され、物体と把持部５との接触位置を計算す
る（ステップ１５０）。この接触位置の値は、比較部１
３へ入力され、把持部５の中心位置と同一であるか否か
が判断される（ステップ１６０）。ここで、接触位置と
把持部５の中心位置が一致している場合は、把持動作を
終了する（ステップ２００）。一方、接触位置が把持部
５の中心と一致していない場合は、把持している物体を
一時解放する（ステップ１７０）。
１４に入力され、物体と把持部５との接触位置を計算す
る（ステップ１５０）。この接触位置の値は、比較部１
３へ入力され、把持部５の中心位置と同一であるか否か
が判断される（ステップ１６０）。ここで、接触位置と
把持部５の中心位置が一致している場合は、把持動作を
終了する（ステップ２００）。一方、接触位置が把持部
５の中心と一致していない場合は、把持している物体を
一時解放する（ステップ１７０）。
【００２６】次に、把持部５の中心を接触位置と一致さ
せるようにアーム機構部３０を制御してアーム１を移動
する（ステップ１８０）。上記のように、物体の接触位
置が把持部５の中心から（Ｘ１、Ｙ１）だけずれていた
場合には、アーム１への動作指令値は、現在位置からの
相対移動量で（＋Ｘ１、＋Ｙ１）とすればよい。
せるようにアーム機構部３０を制御してアーム１を移動
する（ステップ１８０）。上記のように、物体の接触位
置が把持部５の中心から（Ｘ１、Ｙ１）だけずれていた
場合には、アーム１への動作指令値は、現在位置からの
相対移動量で（＋Ｘ１、＋Ｙ１）とすればよい。
【００２７】そして、ハンド機構部２０の制御により再
度物体の把持動作を行い（ステップ１９０）、把持動作
を終了する（ステップ２００）。なお、把持動作の終了
後は、物体の目的位置への移動、配置などの動作が行わ
れる。
度物体の把持動作を行い（ステップ１９０）、把持動作
を終了する（ステップ２００）。なお、把持動作の終了
後は、物体の目的位置への移動、配置などの動作が行わ
れる。
【００２８】また、把持する物体によっては慎重を期す
べく、接触位置の検出からアームの移動までの動作（ス
テップ１６０〜ステップ１９０）を複数回繰り返すよう
に構成してもよい。
べく、接触位置の検出からアームの移動までの動作（ス
テップ１６０〜ステップ１９０）を複数回繰り返すよう
に構成してもよい。
【００２９】また、以上は図２、図３に示すように把持
部の背面に力覚センサを設けた把持装置を例示して説明
したが、本発明の適用はこのような構成の装置に限られ
るものではなく、物体を把持した時の力およびモーメン
トの情報が得られれば、他の方式の力覚センサを採用し
たものでも良い。また、ハンド機構部も２指で物体を把
持するものに限られない。
部の背面に力覚センサを設けた把持装置を例示して説明
したが、本発明の適用はこのような構成の装置に限られ
るものではなく、物体を把持した時の力およびモーメン
トの情報が得られれば、他の方式の力覚センサを採用し
たものでも良い。また、ハンド機構部も２指で物体を把
持するものに限られない。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、把持部
のどの部分で物体を把持しているかを検出し、把持部の
中心で物体を把持するように制御するので、物体を安定
的かつ確実に把持することができる。
のどの部分で物体を把持しているかを検出し、把持部の
中心で物体を把持するように制御するので、物体を安定
的かつ確実に把持することができる。
【図１】把持装置の構成図である。
【図２】把持装置のハンド部分の正面図である。
【図３】把持装置のハンド部分の側面図である。
【図４】把持部の中心位置と接触位置との関係を示す図
である。
である。
【図５】把持装置の動作フローチャートである。
１…アーム ２…ハンド部 ３…指部 ４…力覚センサ ５…把持部 １０…制御部 １１…動作目標値演算部 １２…動作目標値指令部 １３…比較部 ２０…ハンド機構部 ２１…アクチュエータ ３０…アーム機構部 ３１…アクチュエータ ４０…サーボ制御演算部 ５０…接触位置演算部 ６０…サーボ制御演算部 ７０…コマンド入力部
Claims (2)
- 【請求項１】 把持対象物体に接触して当該物体を把持
する把持部と、この把持部に作用する機械的な力を電気
信号に変換して出力する力覚センサと、を有する把持装
置において、 前記力覚センサから出力される電気信号に基づいて前記
把持部と物体との接触位置を推定する接触位置演算部を
有することを特徴とする把持装置。 - 【請求項２】 把持対象物体に接触して当該物体を把持
する把持部と、この把持部に作用する機械的な力を電気
信号に変換して出力する力覚センサと、を有する把持装
置において、 前記力覚センサから出力される電気信号に基づいて前記
把持部と物体との接触位置を推定する接触位置演算部
と、 前記接触位置演算部で算出された推定値に基づいて前記
把持部の中心位置を前記接触位置と一致させるよう前記
把持部の把持位置を制御する制御部と、 を有することを特徴とする把持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28800791A JPH05123987A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 把持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28800791A JPH05123987A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 把持装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05123987A true JPH05123987A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=17724602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28800791A Withdrawn JPH05123987A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 把持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05123987A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877390A (en) * | 1987-04-03 | 1989-10-31 | Werner & Pfleiderer Gmbh | Degassification device for a screw extruder which processes plastic material |
| WO1998033100A1 (fr) * | 1997-01-27 | 1998-07-30 | Fanuc Ltd | Procede et systeme de commande de robot |
| JP2014124711A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 軸状物品の移送方法 |
| CN113747678A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 绑定装置 |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP28800791A patent/JPH05123987A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877390A (en) * | 1987-04-03 | 1989-10-31 | Werner & Pfleiderer Gmbh | Degassification device for a screw extruder which processes plastic material |
| WO1998033100A1 (fr) * | 1997-01-27 | 1998-07-30 | Fanuc Ltd | Procede et systeme de commande de robot |
| US6140788A (en) * | 1997-01-27 | 2000-10-31 | Fanuc Ltd. | Method and system for controlling robot |
| JP2014124711A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 軸状物品の移送方法 |
| CN113747678A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 绑定装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |