JPH0248190A - 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、ロボットフィンガーを移動させることにより
その開閉度を変えて対象物を把持するロボットハンド装
置に関する。

〈従来の技術〉 この種のロボットハンド装置ては、従来より、ロボット
フィンガーの移動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剛性に応して予め一定値に設定し
ておく固定ゲイン方式か主流となっている。

この様な固定ゲイン方式のロボッ１へハント装置か対象
物を把持する場合には、対象物の剛性を同定し、その剛
性に応した補償を行わないと、安定した素早い把持動作
か実現されない。

第５図及び第６図は、剛性に応した補償を行わない従来
の固定ゲイン方式のロボットハンド装置か対象物を把持
した際の把持力の時間変化を測定した特性図である。

第５図（ａ）は、剛性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か、そのスポンジ
を把持した場合の特性図て、この場合には素早く、一定
の把持力て対象物を把持し得る。しかしこの回し制御ゲ
インに調整されたロボットハンド装置か、剛性の大きい
分銅を把持した場合には、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、剛性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か、その分銅を把持した場合には
、第６図（ａ）の様に素早く、定の把持力て対象物を把
持することができるが、この同しロボットハンド装置か
剛性の小さいスポンジを把持した場合には、第６図（ｂ
）の様に安定てはあるか収束か遅くなる。

〈発明か解決しようとする課題〉 上述の様に従来のロボットハンド装置ては、剛性の異な
る種々の対象物を回し様に安定した動作て素早く把持す
ることは不可能てあった。

本発明は、上記問題点を解決すべく、対象物の剛性が未
知の場合てもその対象物を安定した動作て素早く把持す
ることのてきるロボットハンド装置を提供することを目
的とする。

く課題を解決するだめの手段〉 上記目的を達成する為に、本発明のロボットハンド装置
ては次の様な構成とした。

即ち、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移動距離
と把持力とから対象物の剛性を求める手段と、その検出
された対象物の剛性に基づいて上記ロボットフィンガー
の目標把持力を目標移動距離に変換する手段と、その変
換されたロボットフィンガーの目標移動距離と現在の移
動距離との位置偏差を求める手段と、その位置偏差に制
御ゲインを乗じて上記ロボットフィンガーの移動速度を
決定する手段と、その決定された移動速度て上記ロボッ
トフィンガーを移動させる駆動装置とを備える。

〈作用〉 上記構成のロボットハンド装置では、対象物の剛性を求
めてフィードバックし、この剛性に基づいて、その対象
物を所定の目標把持力て把持する為のロボットフィンガ
ーの目標移動距離を求める。そしてこの目標移動距離と
現在の移動距離との位置偏差に応した速度てロボットフ
ィンガーを移動させる。

〈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、本発明に係るロボットハンド装置の構成を示
すフロック図である。

図て示す様にこのロボットハンド装置は、把持力を検出
し得るロボットフィンガー１を備えたロボットハンド２
と、ロボットフィンガー１（以下単にフィンカー１と呼
ぶ）の移動距離と把持力とから対象物３の剛性を求める
剛性検出器４と、その検出された対象物３の剛性に基づ
いて所定の目標把持力を目標移動距離に変換する目標値
変換器５と、その変換されたフィンガーｌの目標移動距
離と現在の移動距離との位置偏差を求める差分器６と、
その位置偏差に所定の制御ゲインを乗じてフィンガーｌ
の移動速度を決定するゲイン乗算器７と、その決定され
た移動速度でフィンガー１を移動させる駆動装置８とを
備えている。

上記構成のロボットハンド装置ては、対象物３の剛性を
求めてフィードバックし、この剛性に基づいて、その対
象物３を所定の目標把持力て把持する為のフィンガー１
の目標移動距離を求める。

即ち、剛性の小さい対象物３てあれば目標移動距離は大
きくなり、剛性の大きい対象物３てあれば小さくなる。

そしてこの目標移動距離と現在の移動距離との位置偏差
に応じた速度てフィンガーｌを移動させることになる。

第２図は、上記ロボットハンド装置の概略構成図である
。

図で示す様にロボットハンド２には、対象物３を把持す
るフィンガーｌか設けられている。このフィンガー１は
、後述のパルスモータを回転させ、カップリンク９を介
してホールネジ１０を回転させることにより移動し、固
定部材１１との間て対象物３を把杓する。又このフィン
カー１には、把持力を検出する為の歪ケージ］２か取付
けられている。このフィンカーｌの把持力に対応した歪
ケージ１２の歪部は、歪測定器１３て電圧に変換された
後、Ａ／Ｄコンバータ１４てティシタル信叶に変換され
る。

剛性検出器４と、目標値変換器５と、差分器６と、ゲイ
ン乗算器７とは一つのコンピュータ１５て構成され、剛
性検出器４には上記Ａ／Ｄコンバータ１４からのフィン
カー１の把持力に対応したゲインタル信号か入力される
。又］−１標値変換器５て変換される所定の１−１標把
持力の値と、ゲイン乗算器７て用いられる所定の制御ゲ
インの値は、コンピュータ１５内に予め記憶されている
。

駆動装置８は、アップタウンカウンタ１６と、パルスジ
ェネレータ１７と、パルスモータトライバ１８と、パル
スモータ１９とから構成されている。アップタウンカウ
ンタ１６は、パルスジェネレータ１７より、フィンカー
ｌか閉しる方向に移動するパルスを受けた時にアップカ
ウント、開く方向に移動するパルスを受けた時にタウン
カウントする。そしてこのアップタウンカウンタ１６に
より、フィンカーｌの移動距離か上記コンピュータ内の
差分器６ヘフイートハツクされる。又パルスジェネレー
タ１７は、上記コンピュータ１５内のゲイン乗算器７に
より決定されたフィンカーｌの移動速度に応したパルス
を生成し、パルスモータトライバ１８は、パルスジェネ
レータ１７からのパルスを受けて、パルスモータ１９を
作動させる。

次に上記ロボットハンド装置の把持動作を制御する為の
コンピュータ１５の動作を、第３図のフローチャートに
基づいて説明する。

先ず駆動装置８をスタートさせて（Ｓ−１）フィンカー
ｌを閉しる方向に移動させ、フィンカー１の把持力Ｆか
止（Ｆ＞Ｏ）となった瞬間を原点として、フィンカー１
の移動距＃Ｘ−０とする（Ｓ−２）。

次いて対象物３の剛性ＫをＫ。と仮定する（Ｓ−３）。

このＫ。の値は、予め適当に設定される。

次いて対象物３の剛性Ｋ（初めはに＝Ｋｏ）と、予め設
定された目標把持力Ｒとより、フィンカー１の原点から
の１１標移動距離ｘＲを下記の式１に基づいて算出する
（Ｓ−４）。

Ｘ　Ｒ−（ａ　十Ｋ　）　Ｒ／　ｂ　Ｋ　　　（式１）
（ａ、ｂは定数） 次いて位置偏差ＸＥ−ＸＲ−Ｘを算出する（Ｓ−５）。

初めは移動距離Ｘ＝ＯであるからＸＰニーＸＲとなる。

次いて、算出された位置偏差ｘＥに、予め設定された制
御ゲインＧを乗じて、フィンカーｌの移動速度となるモ
ータスピードＭＳを決定しく５−６）、パルスジェネレ
ータ１７へ送出する。

これにより、決定されたモータスピードＭＳてパルスモ
ータ１９が回転して、フィンカーｌか閉しる方向へ移動
する。それとともに把持力Ｆか増加する。

そしてアップタウンカウンタ１６からのフィンカー１の
現在の移動距離Ｘと、Ａ／Ｄコンバータ９からのフィン
ガー１の現在の把持力Ｆとをコンピュータ１５へ入力し
く５−７）　、フィンカーｌの歪量ε（ｔ）　−Ｆ／ｃ
　（ｃは定数）として、下記の式２に基づいて対象物３
の剛性を算出する（Ｓ−Ｓ）。

Ｋ＝ｄ　−ｅ（ｔ）　／　（ｅ−Ｘ（ｔ）　−ｅ（ｔ）
　）（ｄ、ｅは定数）　　　　（式２） そしてステップＳ−４に戻り、ステップＳ−８て算出さ
れた剛性の値を用いて、新たにＩＩ標移動距＃ｘＲを算
出する。つまり上記ステップ８４〜８を繰返すことによ
り、フィンガーｌの把持力Ｆは素早く目標把持力Ｒに達
し、フィンカー１は安定した動作で素早く対象物３を把
持することかてきる。

第４図は、上記ロボットハンド装置か、剛性の小さいス
ポンジを把持した場合（ａ）と、剛性の大きい分銅を把
持した場合（ｂ）の、把持力の時間変化を測定した特性
図である。図で示す様にフィンカー１の把持力Ｆは、目
標把持力Ｒに素早く達し、しかもオーバーシュートや振
動を起こすこともない。

〈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、
対象物の剛性か未知である場合にも、剛性の大小に拘ら
ずその対象物を安定した動作で素早く把持することがて
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を示すブ
ロック図、 第２図は、実施例の概略構成図、 第３図は、実施例における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、実施例における特性図、 第５図（ａ）、（ｂ）及び第６図（ａ）、（ｂ）は、従
来例における特性図である。 ｌ・・・ロボットフィンガー ２・・・ロボットハンド、３・・・対象物。 ４・・・剛性検出器、　　５・・・目標値変換器。 ６・・・差分器。 ８・・・駆動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボットフィンガーを移動させることによりその開閉度
   を変えて対象物を把持するロボットハンド装置において
   、 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移動距離と把持力とから対象
   物の剛性を求める手段と、 該検出された対象物の剛性に基づいて、前記ロボットフ
   ィンガーの目標把持力を目標移動距離に変換する手段と
   、 該変換されたロボットフィンガーの目標移動距離と現在
   の移動距離との位置偏差を求める手段と、 該位置偏差に制御ゲインを乗じて前記ロボットフィンガ
   ーの移動速度を決定する手段と、該決定された移動速度
   で前記ロボットフィンガーを移動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。