JPH01183386A - ロボットハンド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） 本発明は、対象物のバネ定数が未知である場合にもその
対象物を安定して素早く把持することのできるロボット
ハンド装置に関する。

〈従来の技術〉 ロボットフィンガーを開閉させて対象物を把持するロボ
ットハント装置では、従来、ロボットフィンガーの開閉
速度を決定する制御ゲインを、把持させようとする対象
物の硬さ、即ちバネ定数に応じて予め一定値に設定して
おく固定ゲイン方式が主流となっている。

第５図及び第６図は、この様な固定ゲイン方式のロボッ
トハンド装置に対象物を把持させた際のステップ応答を
測定した特性図（横軸は時間、縦軸はダラムで表した把
持力）である。

第５図（ａ）は、バネ定数の小さいスポンジに合わせて
制御ゲインを調整したロボットハンド装置に、そのスポ
ンジを把持させた場合のステップ応答特性図で、この場
合には素早く対象物を一定の把持力で把持し得る。しか
しこの同じロボットハンド装置に、バネ定数の大きい分
銅を把持させた場合には、第５図（ｂ）に示す如く大き
くオーバーシュートするとともに振動し、最悪の場合に
は発散してしまう。

一方、バネ定数の大きい分銅に合わせて制御ゲインを調
整したロボットハンド装置では１分銅を把持させた場合
には、第６図（ａ）の様に素早く対象物を一定の把持力
で把持することができるが、バネ定数の小さいスポンジ
を把持させた場合には、第６図（ｂ）の様に安定ではあ
るが収束が遅い。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述の様に従来の固定ゲイン方式のロボットハンド装置
では、制御ゲインをその都度調整しない限り、バネ定数
の異なる種々の対象物を同じ様に安定して素早く把持す
ることは不可能である。

本発明は、上記問題点を解決すべく、対象物のバネ定数
に応じて制御ゲインを自動的に調整して、バネ定数が未
知の場合でもその対象物を安定してしかも素早く把持す
ることのできるロボットハンド装置を提供することを目
的とする。

く課題を解決するための手段〉 その手段として次の様な構成要素を備えたことを特徴と
する。

即ち、対象物を把持した際の把持力を検出し得るロボッ
トフィンガーを備えたロボットハンドと、上記ロボット
フィンガーの現在の把持力と目標把持力との差を算出す
る差分器と、上記ロボットフィンガーの開閉度と把持力
とから対象物のバネ定数を求めて制御ゲインを決定する
とともに、該決定された制御ゲインを上記差分器の算出
した差に乗じて上記ロボットフィンガーの開閉速度を決
定するゲイン調整装置と、上記ゲイン調整装置により決
定された制御ゲインと開閉速度に基づいて上記ロボット
フィンガーを開閉させる駆動装置である。

（作用〉 上記構成のロボットハンド装置では、ロボットフィンガ
ーの現在の把持力と開閉度をフィードバックさせること
により、把持する対象物のバネ定数に応じた開閉速度で
その対象物を把持する。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明のロボットハント装置の構成図である
。

図で示す様にこのロボットハンド装置は、ロボットハン
トｌと、差分器２と、ゲイン調整装置・３と、駆動袋ｇ
！１４とより構成されている。

上記ロボットハンドｌは、対象物Ｏを把持した際の把持
力を検出し得るロボットフィンガー１１を備えたもので
ある。

上記差分器２は、上記ロボットフィンガー１１の現在の
把持力と目標把持力との差を算出するものである。

又上記ゲイン調整装置３は、上記ロボットフィンガー１
１の開閉度と把持力とから対象物Ｏのバネ定数を求めて
、該バネ定数に応じた制御ゲインＧを決定するとともに
、該制御ゲインＧを、上記差分器２の算出した差に乗じ
て上記ロボットフィンガー１１の開閉速度を決定するも
のである。

更に上記駆動装置４は、上記ゲイン調整装２１３からの
指令、即ちゲイン調整装置ａ３により決定された制御ゲ
インＧと開閉速度に基づいて上記ロボットフィンガー１
１を開閉させるものである。

従って上記構成のロボットハンド装置は、ロボットフィ
ンガー１１の開閉度と現在の把持力をフィードバックす
ることにより、対象物のバネ定数に応じた開閉速度でそ
の対象物を安定してしかも素早く把持することになる。

第２図は、上記ロボットハンド装置の具体例を示す構成
図である。

図で示す様にロボットハンド１には、対象ｖＲＯを把持
するロボットフィンガー１１が設けられている。このロ
ボットフィンガー１１は、後述のパルスモータ４３を回
転させ、カップリング５を介してボールネジ６を回転さ
せることにより開閉する。

又このロボットフィンガー１１には、把持力を検出する
為の歪ゲージ、７が取付けられている。この歪ゲージ７
の歪量は、歪測定器８で電圧に変換された後、Ａ／Ｄコ
ンバータ９てディジタル信号に変換される。

差分器２は、コンピュータから構成されるもので、その
コンピュータは、後述のゲイン調整装置３を構成するコ
ンピュータ３１と共用とされている。

ゲイン調整装、数３は、コンピュータ３１と、アップダ
ウンカウンタ３２とから構成されている。コンピュータ
３１は、後述の様に制御ゲインＧとロボットフィンガー
１１の開閉速度を算出して、ロボットハンド装置の把持
動作を制御する。アップダウンカウンタ３２は、後述の
パルスジェネレータ４１から、ロボットフィンガー１１
が閉じる方向に動作するパルスを受けた時にアップカウ
ント、開く方向に動作するパルスを受けた時にダウンカ
ウントする。そしてこのアップダウンカウンタ３２によ
り。

ロボットフィンガー１１の開閉度が上記コンピュータ３
１ヘフイートバツクされ得る。

又駆動装置４は、パルスジェネレータ４１と、パルスモ
ータドライバ４２と、パルスモータ４３とから構成され
ている。パルスジェネレータ４１は、上記コンピュータ
３１から指令を受けてその指令通りのパルスを生成し、
パルスモータドライバ４２は、上記パルスジェネレータ
４１からのパルスを受けて、パルスモータ４３を作動さ
せる。

次にロボットハンド装置の把持動作を制御する為の上記
コンピュータ３１の動作を、第３図のフローチャートに
沿って説明する。

先ず駆動装置４をスタートさせる（Ｓ−１）。

次いでＡ／Ｄコンバータ９からロボットフィンガー１１
の歪量ε（１）をコンピュータ３１に入力する（Ｓ−２
）とともに、アップダウンカウンタ３２からロボットフ
ィンガー１１の移動量χ（１）を入力する（Ｓ−３）。

次いで下記の式により対象物Ｏのバネ定数Ｋを計算する
（Ｓ−４）。

Ｋ＝Ａ・ε（ｔ）／（Ｂ・χ（１）−ε（ｔ））（Ａ、
Ｂは定数） 次いで経験により作成したバネ定数にと制御ゲインＧと
の関係のテーブル（コンピュータ３１内に格納）を用い
て制御ゲインＧを決定する（Ｓ−５）。

次いでロボットフィンガー１１の現在の把持力Ｒと目標
把持力Ｆとの差Ｅを計算する（Ｓ−６）。

次いで上記Ｓ−６で求めた差Ｅに、Ｓ−５で求めた制御
ゲインＧを乗じて、パルスモータ４３のスピードＭＳ、
即ちロボットフィンガー１１の開閉速度を決定し、パル
スジェネレータ４１へ送出する（Ｓ−７）、パルスジェ
ネレータ４１は上記スピードＭＳをパルスに変換して、
パルスモータドライバ４２へ送出する。これによりパル
スモータ４３を作動させて、ロボットフィンガーｌｌを
開又は閉方向へ駆動する。

そしてこのロボットフィンガー１１の新たな歪量ε（１
）及び開閉度をゲイン調整装Ｍ３にフィードバックして
、上記Ｓ−２〜７のステップを繰返すことにより、ロボ
ットフィンガー１１は、対象物Ｏのバネ定数に応じた開
閉速度と最適な目標把持力Ｆで、安定して素早くその対
象物０を把持することができる。

第４図は、上記ロボットハンド装置によりバネ定数の小
さいスポンジを把持させた場合（ａ）と、バネ定数の大
きい分銅を把持させた場合（ｂ）のステップ応答を測定
した特性図である。

この図からも、上記ロボットハンド装置では、対象物０
のバネ定数の大小に拘らず、制御ゲインＧが自動的に調
整されて、その対象物０を安定して素早く把持し得るこ
とが確認される。

（発明の効果） 以上述べた様に本発明のロボットハンド装置によれば、
制御ゲインが対象物のバネ定数に応じて自動的に調整さ
れる為に、バネ定数の大小に拘らず、しかもそのバネ定
数つまり硬さが未知である場合でもその対象物を安定し
てしかも素早く把持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のロボットハンド装置の構成図、 第２図は１本発明の具体例を示す構成図。 第３図は、コンピュータの動作を示すフローチャート。 第４図（ａ）、（ｂ）は、本発明のロボットハンド装置
のステップ応答を測定した特性図、第５図（ａ）、（ｂ
）は、従来例におけるステップ応答を示す特性図、 第６図（ａ）、（ｂ）は、従来例における他のステップ
応答を示す特性図である。 ｌ・・・ロボットハント。 １１−・・ロボットフィンガー。 ２・・・差分器。 ３・・・ゲイン調整装置。 ４・・・駆動装置。 Ｏ・・・対象物。 石３図 （ａ） ギＩ （ｂ） ７＃め〃防Ｖス〜！Ｉ 第４図 （ａ） ヴＩ （ｂ） Ｍ、を汐りタス４合７グ 第５因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボットフィンガーを開閉させて対象物を把持するロボ
   ットハンド装置において、 対象物を把持した際の把持力を検出し得るロボットフィ
   ンガーを備えたロボットハンドと、前記ロボットフィン
   ガーの現在の把持力と目標把持力との差を算出する差分
   器と、 前記ロボットフィンガーの開閉度と把持力とから対象物
   のバネ定数を求めて制御ゲインを決定するとともに、該
   決定された制御ゲインを、前記差分器の算出した差に乗
   じて前記ロボットフィンガーの開閉速度を決定するゲイ
   ン調整装置と、前記ゲイン調整装置により決定された制
   御ゲインと開閉速度に基づいて前記ロボットフィンガー
   を開閉させる駆動装置とを備えたことを特徴とするロボ
   ットハンド装置。