JPH03281188A

JPH03281188A - 指に回転体を有するロボットの把持装置

Info

Publication number: JPH03281188A
Application number: JP7998790A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Nagata; 和之永田; Shinichi Washimi; 鷲見　新一
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-12-11

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、ロボットにおける把持装置に関するものであ
る。

従来の技術ロボットの把持装置は、人間の手の動きによく似た機能
を有し、物体を把持し、その物体を作業に合わせて操り
を行う自動装置として作られているが、その多くは開閉
専用型のハンドで、単につかむという機能しかなく、従
って把持物体を作業に合わせて持ち換えを行うためには
、把持した物体をいったん外部環境に置いて持ち換える
必要があった。しかし、極限作業環境のように整備され
ていない環境下では、外部環境は不確実な状態にあり、
把持物体を外部環境に置くと物体の置かれている状態が
変化するおそれがあり、そのような中での持ち換え操作
は困難になるのを免れなかった。さらには、ドライバ、
鉛筆のように長細い物体を縦に置く場合や底面が平面で
ない場合には把持物体を外部環境に置く動作自体が幾何
学的に困難となるのを免れなかった。

また、作業環境が狭あいな空間ではロボットのアームを
十分に動かすことができないので、このような空間での
作業は一般的に困難とされていた。

このため、上記開閉専用のものに代って、近年、把持物
体を能動的に操ることができる多指ハンドが開発されて
いるが、この多指ハンドは機構が大変複雑であり、その
制御はいまだ確立されておらず、かつこれら多指ハンド
の多くはワイヤー駆動型となっており、ワイヤーを通す
蛇管から大きな摩擦を受ける。実作業において、この摩
擦の影響は無視できないものとなっており、プログラム
で多指ハンドを制御した場合作業エラーの第一の原因と
なっている。この摩擦の影響は指の姿勢によっても変化
するため、多指ハンドでの作業は一層困難なものとなる
。

このことから、さらに最近、ハンドの指が前後にも動く
ロボットハンドが開発され、このハンドを使うとロボッ
トのアームを動かすことなくナツトなどは比較的簡単に
回すことができるが、このハンドでは把持物体の把持姿
勢を自由に変えることはできず、同じくロボットのアー
ムを動かすことなく筒の中から長い棒状のものを引き出
すことはできない。

また、ハンドの指にスライダを設け、そのスライダを前
後に移動させることで把持物体の把持姿勢を変えること
ができるハンドも開発されているが、このものはスライ
ダのストロークが小さいため把持姿勢の変化はごくわず
かなものにすぎないし、また、ロボットのアームを動か
すことなくネ＝３ジを回すことは不可能であり、同じく筒の中から長い棒
状のものを引き出すこともできない。

他方、ロボットが物体を把持する場合、物体の置かれて
いる環境の制約を受けるため、把持した姿勢が必ずしも
作業上望ましい状態であるとは限らない。また、作業実
行中にエラーが生じて把持姿勢が変わってしまい、作業
の続行を不可能にすることもある。さらに、物体を把持
したものの、このままでは障害物を回避できないという
状況も生じうるなど多くの問題がある。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような従来のロボットのハンドリング装
置のもつ欠点を克服し、簡単かつ自在に把持物体を持ち
換え、目的に合った把持姿勢にとることが可能なハンド
リング装置を提供することを目的としてなされＩこもの
である。

課題を解決するための手段本発明者らは、前記の好ましい性質を有するハンドリン
グ装置を開発するために種々研究を重ねた結果、ハンド
リング装置の指先に回転機構を設け、その回転体を駆動
することにより、物体を把持したまま作業しやすい姿勢
に持ち換えたり、ロボットのアームを動かすことなくネ
ジを回したり、筒の中から長い物体を引き出したり、あ
る拘束面に沿って物体を移動させるなどの簡単な作業を
遂行でき、その目的を達成しうろことを見出し、この知
見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、先端内面を対向して開閉する一対
の指部を有し、かつ指部に握力検出部を備えたハンドリ
ング装置において、これら指部の先端内面には互いに対
向して各別に正逆回動可能の回転体が付設されているロ
ボットの把持装置を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の把持装置の１例を図面により説明すると、第１
図、第２図に示すように、全体は把持基部１１この把持
基部の先端に突設された指部２，２、各指部２，２先端
に付設された回転部３．３で構成されている。

この指部２，２は、基部１内に設けられた開閉用モータ
４のビニオン５を図において上下から挟んでかみ合わさ
れ、それぞれ左右に移動する２個１組のラック６．６に
連なるスプラインナツト７．７の先端に固着されている
とともに、指部２，２の基底部は基部内に横設されたボ
ールスプライン８に係合されているため、これら指部２
，２は常に一定状態を保って左右（こ移動し開閉が行わ
れる。なお、この指の開閉機構としては、モータの回転
を歯車を介してボールネジを回し、ポールネジ軸上を直
線移動するナツトに直結した指を開閉する方法、モータ
の回転をビニオン、ラックによって直線運動に変換して
ラックに直結した指を開閉する方法、ソレノイドあるい
はモータの回転をビニオン、ラック等により直線運動に
変換してロッドを前後させ、ロッドの先端に直結した平
行リンクを回転させることにより指を動かす方法等によ
るものであってもよい。

上記指部２，２は、その２個所に変形可能の握力検出部
９．９が設けられ、この部分に歪ゲージ１０．１０が接
着剤で貼着されている。この歪ゲージにより歪を計測す
ることによって指に加わる力が計測できる。この力を指
の開閉用モータ４にフィードバックすることにより、ハ
ンドの握力を力制御することができるようになっており
、いわゆる感覚付きハンドに形成されている。

次に、回転部３，３は第３図の拡大図に明らかなように
、回転体１１を回転するための回転体アクチュエータ１
２、回転角を検出するためのエンコーダ１３、及び実際
に把持物体と接触し物体に回転運動を与えるターンテー
ブル１１により構成される。エンコーダの信号はＦ／Ｖ
変換器を用いることにより回転角速度も検出できる。タ
ーンテーブルはエンコーダの信号を超音波モータにフィ
ードバックすることにより、位置制御あるいは速度制御
でコントロールされる。なお、上記回転体アクチュエー
タ１２は、この実施例においては超音波モータ、すなわ
ち圧電素子よりなるステータに円板状のロータが圧設さ
れ、圧電素子に交流を印加して発生する超音波振動によ
りロータが回転されるモータが採用されている。

なお、第１図、第３図において、１５は導線を示す。ま
た、前記モータ４にはエンコーダが取り付けられており
、モータの回転角及び回転角速度が検出できるようにな
っており、エンコーダの信号をモータにフィードバック
することにより、ハンドの開閉を位置制御又は速度制御
でコントロールできるようになっている。

発明の作用、効果本発明の把持装置は、上記の構成より成り、第４図、第
５図、第６図に示すように使用される。

また、第４図に示すように左右の指の回転体１１゜１１
を同方向、同速度で駆動すると、ターンテーブルを介し
て把持物体ａは回転体の回転軸回りに回転することとな
り、その結果、把持物体ａの把持姿勢を変えることがで
きる。また、この場合、外部環境の拘束面を利用すると
、その拘束面に沿った運動を生成することができる。例
えば、テーブル上に置かれたブロックを回転体周縁部で
把持し、回転体ＩＩ、ＩＩを同方向、同速度で駆動する
と、ブロックはブロックと接している部分の回転体円周
を方向に力をうけるためロボットはアームを動かすことな
く、このブロックをテーブル上で直線的に動かすことが
できる。

また、第５図に示すように長い筒の中に入った棒状の物
すを指部２，２でつかみ、同様に回転体１１゜１１を駆
動すると、ロボットはアームを動かすことなく、この棒
すを筒から引き出すことができる。

従来の方法でこのような動作を行わせるためには２本の
アームが必要であった。

さらに、第６図に示すように把持物体Ｃを回転体周縁部
で把持し、回転体１１．１１を反対方向、同速度で駆動
する。この把持物体Ｃは回転体の回転軸と直交する軸回
りにモーメントをうけることになり、その結果ロボット
のアームを動かすことなくネジ等を回すことができる。

また、握力制御することにより断面形状がだ円形のもの
や、角のあるものも回転させることができる。

以上のように、本発明装置は、指部の先端に取り付けら
れた回転体を回転させることにより、簡単に把持物体を
作業しやすい姿勢に持ち換えることができ、エラーリカ
バリー、障害物回避にも適用できる。

また、狭い空間で作業する場合、ロボットのアームを十
分に動かすことができないので作業効率が低下したり、
あるいは作業できないという状況が生じうる。このよう
な状況でも、本グリッパはロボットのアームを動かすこ
となく作業を実行できるので、ロボットの作業効率を大
幅に向上させることができ、ロボットに新たな機能を付
加することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の１例の正面図、第２図は第１図
Ａ−Ａ位置における一部断面側面図、第３図は回転部の
拡大図、第４図、第５図、第６図はそれぞれ把持物体を
保持する状態を示す説明図である。 ■・・・基部、２・・・指部、３・・・回転部、４・・
・開閉用モータ、５・・・ピニオン、６・・・ラック、
７・・・スプラインナツト、８・・・ボールスプライン
、９・・・握力検出部、ＩＯ・・・歪ゲージ、１１・・
・回転体、１２・・・回転体アクチュエータ、１３・・・エンコーダ、ａ、ｂ、ｃ・・・把持物体

Claims

【特許請求の範囲】

１　先端内面を対向して開閉する一対の指部を有し、か
つ指部に握力検出部を備えた把持装置において、これら
指部の先端内面には互いに対向して各別に正逆回動可能
の回転体が付設されているロボットの把持装置。