JP3095265B2 - 把持装置及び把持方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、組立作業に用いられる
把持装置に関する。

【０００２】近年、組立ラインの自動化が進むに伴い、
ラインへのロボット導入が盛んに行われており、自動精
密組立を実現するためにロボットにおける把持装置に対
して極めて高い精度が要求されている。そのため、短い
教示時間で高精度の把持を行う必要がある。

【０００３】

【従来の技術】従来、組立ラインで使用されるロボット
は、その把持装置のフィンガーにより対象物を把持し、
目的位置まで移動させる。ロボットには、多関節型、直
交型、スカラ型等があり、把持装置の位置決めを把持装
置に固定されている触覚センサの値に基づいて行い対象
物を把持する。

【０００４】図５に、従来の多関節型ロボットの一例の
斜視図を示す。図５の多関節型ロボットは、６自由度多
関節型のもので、先端にフィンガー３２を有する把持装
置３０が設けられたものである。図５のθ１〜θ６は、
ロボットの各関節の角度を示す。

【０００５】このロボットの制御方法は、例えば特開平
２−７１９８６号に示される。簡単に説明すると（詳細
は後述する）、把持する対象物と同形状の模擬対象物を
用意し、フィンガー３２が模擬対象物７を把持したとき
の、各関節の角度θ１₁ ，θ２₁ ，…θ６₁ （以下ｆθ
₁ と記す。）を教示する。該把持装置３０を測定装置３
４に交換して、ロボットの該各関節の角度をｆθ₁ とし
て該測定装置に固定されている接触センサの値を求め、
次に対象物に対して該接触センサ値におけるロボットの
各関節の角度ｆθ₂ （θ１₂ 〜θ６₂ ）を教示する。そ
して、該測定装置（３４）を把持装置３０に交換して、
ロボットの各関節値をｆθ₂ で制御して該フィンガーを
駆動し対象物を把持するものである。

【０００６】ここで、図６（Ａ）に、従来の把持装置の
概念図を示す。図６（Ａ）において、把持装置３０は、
機構部３１に２本のフィンガー３２が設けられ、このフ
ィンガー３２が矢印方向に、開閉することにより対象物
３３を把持する。図６（Ｂ）には、測定装置の概念図を
示す。３５は、測定装置に固定された接触センサを示
す。

【０００７】また、触覚センサ３６は、図６（Ｃ）に示
すように、先端に接触部３７が設けられたロッド３８が
２つのベアリング３９ａ，３９ｂにより支持される。ロ
ッド３８にはコイル４０が巻回され、該コイル４０部分
が差動回路４１内に位置する。ロッド３８は、末端に取
り付けられているバネ４２より、押し出されている。こ
の触覚センサ３６はロッド３８が矢印方向に移動して対
象物３３に接触部３７が接触したときに、その移動量を
コイル４０により差動回路４１で検出する。すなわち、
この移動量で対象物３３の位置を検出するものである。

【０００８】次に、このような把持装置３０による制御
方法を、図７に示す従来の把持を行う工程図により詳細
に説明する。図７において、まず、対象物３３と同形状
の模擬対象物３３ａを用意し、作業者が目視で教示（ロ
ボット作業内容に関する情報を記憶させること）作業を
行い、該模擬対象物３３ａをフィンガー３２により精度
良く把持させる（図７（Ａ））。この時のロボットの６
関節のそれぞれの各関節値（角度）をｆθ₁ （θ１₁ 〜
θ６₁ 、図５参照）とする。

【０００９】続いて、把持装置３０と測定装置３４とを
交換し（図７（Ｂ））、ロボットの関節値を前述の関節
値ｆθ₁ に設定する。そして、模擬対象物３３ａとの位
置を触覚センサ３４により検出して、この触覚値をＥと
する（図７（Ｃ））。

【００１０】そこで、実際の組立てラインにおいて、測
定装置３０を取り付けた状態で対象物３３に対する触覚
値がＥになるようにロボットの制御を行い（図７
（Ｄ））、この時のロボットの各関節の値をｆθ₂ （θ
１₂ 〜θ６₂ ）とする。そこで、測定装置３０を把持装
置に交換する（図７（Ｅ））。そして、該関節の値ｆθ
₂ となるように制御して対象物３３を把持させることに
より、該対象物３３をフィンガー３２により高精度に把
持することができるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の把持方
法において対象物を高精度に把持することができるが、
図７（Ｂ），（Ｅ）で示すように、把持装置と測定装置
を交換しなければならず、教示時間、作業時間を要する
という問題がある。

【００１２】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、教示時間、作業時間の短縮を図る把持装置を提
供することを目的とする。

【００１３】上記課題は、対象物を把持するためにロボ
ットに取り付けられる把持装置において、所定数のフィ
ンガーと、該各フィンガーを駆動する機構部と、該各フ
ィンガーの先端に位置し、前記対象物までの位置を検出
する検出部が設けられた接触手段を有すると共に、該接
触手段を、該対象物と同形状の模擬対象物に接触して位
置検出する際には可変状態とし、該対象物を把持する際
には固定状態とする固定制御手段を有する把持部と、を
含み、該把持部（４）の該固定制御手段（１０）は、該
接触手段（５，６）の一部が挿入された容器（１１ａ，
１１ｂ）内で、流体（１４）を充満状態及び非充満状態
にして該接触手段（５，６）を可変、固定させる構成と
することにより解決される。

【００１４】この場合、図１に本発明方法の原理説明図
を示す。まず、第１の工程では、前記フィンガーに設け
られた接触手段を可変状態にして、前記対象物と同形状
の模擬対象物までの該接触手段の移動量および前記ロボ
ットの各関節の回転量を検出する。第２の工程では、該
対象物に対して、該把持装置を、該接触手段の移動量
が、該模擬対象物に対する該移動量と一致し、かつ、前
記ロボットの各関節の回転量が該模擬対象物（１６ｂ）
に対する該回転量と一致するように、位置決めをする。
そして、第３の工程では、該接触手段を固定状態にし
て、該接触手段により該対象物を把持する。

【００１５】

【作用】上述のように、機構部により駆動されるフィン
ガーの先端に把持部を設けている。この把持部は、検出
部が設けられた接触手段と、該接触手段を可変、固定す
る固定制御部とを有する。

【００１６】そして、固定制御部により接触手段を可変
状態にして模擬対象物に対する該接触手段の移動量を検
出し、該接触手段により対象物を把持するものである。

【００１７】このように、接触手段にセンサ機能と把持
機能を持たせることにより、ハンドとセンサを交換する
必要がなく、教示時間、組立作業時間の短縮が可能とな
る。

【００１８】

【実施例】図２に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図２（Ａ）は把持装置の概念図、図２（Ｂ）は接触手段
の構成図である。

【００１９】図２（Ａ）の把持装置１は、ロボット（図
示せず）に取り付けられるもので、フィンガーを駆動制
御する機構部２に、例えばフィンガー３が６本（図面上
は２本）取り付けられる。そして、各フィンガー３の先
端には把持部４がそれぞれ取り付けられ、ロッド５の先
端に形成されている接触子６が表出している。このロッ
ド５及び接触子６により接触手段を構成する。

【００２０】また、図２（Ｂ）において、接触手段４
は、接触子６が形成されたロッド５が２つのベアリング
７ａ，７ｂにより矢印方向に移動可能に支持されてい
る。ロッド５の中央部分にはコイル８が巻回されてお
り、該コイル８部分が検出部である差動回路９内に位置
する。すなわち、差動回路９内のコイル８の位置により
ロッド５の移動量が検出される。そして、ロッド５の一
部の後端が固定制御手段１０内に位置する。この固定制
御手段１０は、ロッド５を可変又は固定させる２つのモ
ードを有する。

【００２１】ここで、図３に、図２における固定制御手
段の構成図を示す。図３において、固定制御手段１０
は、第１の容器１１ａと第２の容器１１ｂとが連通管１
２によって連通しており、該連通管１２に弁１３が設け
られる。また、第１の容器１１ａには、ロッド５の後端
が挿入されていると共に流体（例えば水）１４が充満さ
れる。第２の容器１１ｂには流体１４が非充満状態で注
入されており、上方に排気口１５が形成される。

【００２２】この固定制御手段１０は、弁１３が閉じて
いる状態では、第１の容器１１ａ内は流体１４が充満状
態であることから、ロッド５は該流体１４により固定さ
れる。

【００２３】一方、弁１３が開放状態では、第２の容器
１１ｂの上方に存在する気体により該流体１４は流動可
能状態となって、ロッド５がフリーとなり水平方向に移
動することができるようになる。このように、弁１３が
閉じた状態は固定モードとなり、弁１３が開放した状態
は可変モードとなる。

【００２４】なお、固定制御手段１０は、図３において
流体を使用した場合を示しているが、図示はしないが、
ロッド５の一部分に押圧力を加えたり緩めたりする、い
わゆるブレーキ手段により該ロッド５を開放又は固定さ
せてもよい。

【００２５】次に、図４に本発明の把持方法を説明する
ための図を示し、上述の把持装置１の動作について図２
と共に説明する。

【００２６】まず、手順１において、対象物１６ａと同
形状の模擬対象物１６ｂを用意し、把持部４の固定制御
手段１０の弁１３を開放状態の可変モードとする。この
模擬対象物１６ｂに対して、作業者が目視で教示作業を
行いながら、各フィンガーの把持部４の接触子６を該模
擬対象物１６ｂに当接させて、ロッド５の移動量Ｅ₀ を
差動回路９より求める（図４（Ａ））。すなわち、把持
部４にセンサとしての機能を持たせたものでセンサの値
をＥ₀ とする。このときのロボットの各関節値をｆθ₁
（θ１₁ 〜θ６₁ 、図５参照）とする。

【００２７】続いて、手順２では、実際の組立ラインに
おいて、機構部２により、前記模擬対象物１６ｂにより
得たロボットの各関節の角度ｆθ₁ とセンサの値Ｅ₀ と
でロボットを駆動制御する。この駆動制御は、前述のよ
うに特開平２−７１９８６号に示される方法で行われ
る。そして、手順３では、把持部４における固定制御手
段１０の弁１３を閉じて固定モードとし、６つの接触子
６により対象物１６ａを把持するものである（図４
（Ｂ））。

【００２８】このように、模擬対象物１６ｂによって得
られたデータにより余り精度よく置かれていない対象物
１６ａを高精度に把持できることは従来と同様である
が、上述のように把持部４において把持機能とセンサ機
能とを一体化させていることから、ハンドとセンサを交
換する必要がなく、教示時間や組立作業時間が短縮され
るものである。

【００２９】なお、上記実施例では多関節型のロボット
の場合を示したが、直交型、スカラ型等、いかなる型の
ロボットについても適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、接触手段
を可変、固定させて把持部に把持機能とセンサ機能とを
一体化させることにより、教示時間、組立作業時間を短
縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】図２における固定制御手段の構成図である。

【図４】本発明の把持方法を説明するための図である。

【図５】従来の多関節型ロボットの一例の斜視図であ
る。

【図６】従来の把持装置の概念図である。

【図７】従来の把持を行う工程図である。

【符号の説明】

１ 把持装置 ２ 機構部 ３ ハンド ４ 把持部 ５ ロッド ６ 接触子 ７ａ，７ｂ ベアリング ８ コイル ９ 差動回路 １０ 固定制御手段 １６ａ 対象物 １６ｂ 模擬対象物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 13/08 B25J 15/08 B25J 19/00 B25J 9/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物（１６ａ）を把持するためにロボ
   ットに取り付けられる把持装置において、 所定数のフィンガー（３）と、 該各フィンガー（３）を駆動する機構部（２）と、 該各フィンガーの先端に位置し、前記対象物（１６ａ）
   までの位置を検出する検出部（９）が設けられた接触手
   段（５，６）を有すると共に、該接触手段（５，６）
   を、該対象物（１６ａ）と同形状の模擬対象物（１６
   ｂ）に接触して位置検出する際には可変状態とし、該対
   象物（１６ａ）を把持する際には固定状態とする固定制
   御手段（１０）を有する把持部（４）と、を含み、 該把持部（４）の該固定制御手段（１０）は、該接触手
   段（５，６）の一部が挿入された容器（１１ａ，１１
   ｂ）内で、流体（１４）を充満状態及び非充満状態にし
   て該接触手段（５，６）を可変、固定させる ことを特徴
   とすることを特徴とする把持装置。
2. 【請求項２】 ロボットに取り付けられた把持装置
   （１）の複数のフィンガー（３）部分により対象物（１
   ６ａ）を把持する把持方法において、 前記フィンガー（３）部分に設けられた接触手段（５，
   ６）の一部が挿入された容器（１１ａ，１１ｂ）内で、
   流体（１４）を非充満状態にすることによって該接触手
   段（５，６）を可変状態にして、前記対象物（１６ａ）
   と同形状の模擬対象物（１６ｂ）までの該接触手段
   （５，６）の移動量および前記ロボットの各関節の回転
   量を検出する工程と、 該対象物（１６ａ）に対して、前記把持装置を該接触手
   段（５，６）の移動量が該模擬対象物（１６ｂ）に対す
   る該移動量と一致し、かつ、前記ロボットの各関節の回
   転量が該模擬対象物（１６ｂ）に対する該回転量と一致
   するように、位置決めする工程と、該流体（１４）を充満状態にすることによって 該接触手
   段（５，６）を固定状態にして、該接触手段（５，６）
   により該対象物（１６ａ）を把持する工程と、 を含むことを特徴とする把持方法。