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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterhand und ein Verfahren zum Steuern einer Roboterhand.
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Bekannt ist eine Roboterhand, die Finger zum Greifen eines Werkstücks aufweist. Eine derartige herkömmliche Roboterhand wird durch Einstellen einer Greifkraft bedient, damit sie ein Werkstück mit einer vorher festgelegten konkreten Form oder aus einem vorher festgelegten konkreten Material greift. Wenn jedoch mit der herkömmlichen Roboterhand nicht festgelegte unterschiedliche Werkstücke gegriffen werden, könnte das Werkstück beschädigt werden, wenn die Greifkraft der Finger bezogen auf das Material des Werkstücks zu hoch ist. Wenn folglich die Greifkraft bezogen auf das Material des Werkstücks zu gering ist, könnte das Werkstück beim Greifen herunterfallen. Wie zuvor beschrieben ist, ist es bei der herkömmlichen Roboterhand schwierig, nicht festgelegte unterschiedliche Werkstücke mit einer zweckmäßigen Greifkraft zu greifen, ohne die der Art des Werkstücks entsprechende Greifkrafteinstellung zu ändern. Zur Umsetzung einer Steuerung derart, dass bei nicht festgelegten unterschiedlichen Werkstücken „ein hartes Werkstück fest gegriffen wird und ein weiches Werkstück mit einer sehr geringen Kraft gegriffen wird“, kann in der Roboterhand ein Drucksensor zum Erfassen einer Greifkraft vorgesehen sein, damit die Greifkraft angepasst wird. Durch die Bereitstellung eines Drucksensors steigen jedoch die Herstellungskosten. Andererseits ist ein Verfahren vorhanden, bei dem vorher ein Verformungsverhältnis eines Werkstücks erhalten wird, bei dem ein Verschiebungsbetrag eines Fingers und eine Greifkraft miteinander in Zusammenhang gebracht werden, und die Greifkraft des Fingers wird entsprechend dem Verformungsverhältnis gesteuert (siehe beispielsweise
JP 2018 - 069 381 A ). Weitere Hintergrundinformationen zum technischen Gebiet der Erfindung können den Dokumenten
DE 10 2019 107 854 B3 ,
DE 10 2019 107 848 A1 ,
DE 10 2014 000 638 A1 ,
DE 10 2011 119 784 A1 ,
DE 602 02 408 T2 und
JP 2021- 094 641 A entnommen werden.
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Zum Erhalten des wie zuvor beschriebenen Verformungsverhältnisses des Werkstücks ist im Vorfeld eine Vorbereitung notwendig.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Roboterhand und ein Steuerverfahren für eine Roboterhand bereitzustellen, die in der Lage ist, nicht festgelegte unterschiedliche Werkstücke mit einer zweckmäßigen Greifkraft über ein einfaches Verfahrens zu greifen, ohne die Greifkraft für jede Art zu ändern und einzustellen.
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Die vorstehende Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Erfindungsgemäß ist eine Roboterhand geschaffen, die Folgendes aufweist: einen Motor; Finger, die so eingerichtet sind, dass sie entsprechend einer Drehung des Motors ein Werkstück greifen; einen Kodierer, der so eingerichtet ist, dass er eine Rotationsstellung des Motors erfasst; sowie eine Steuerungseinrichtung, die so eingerichtet ist, dass sie ein Drehmoment des Motors derart steuert, dass die Finger das Werkstück der Rotationsstellung entsprechend greifen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Begrenzungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie einen Begrenzungsvorgang zum Begrenzen des Drehmoments auf kleiner gleich einen Drehmomentbegrenzungswert ausführt; eine Beurteilungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie während der Ausführung des Begrenzungsvorgangs beurteilt, dass die Finger das Werkstück berühren, wenn eine Veränderungsgeschwindigkeit der Rotationsstellung kleiner gleich einem Schwellenwert wird; eine Erhöhungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie einen Erhöhungsvorgang zum allmählichen Erhöhen des Drehmoments ausführt, damit es höher ist als der Drehmomentgrenzwert, nachdem die Finger das Werkstück berühren; eine Berechnungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie während der Ausführung des Erhöhungsvorgangs einen Bewegungsbetrag von einer Position, in der die Finger das Werkstück berühren, in eine aktuelle Position auf Grundlage der Rotationsstellung berechnet; sowie eine Aufrechterhaltungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie während der Ausführung des Erhöhungsvorgangs einen Aufrechterhaltungsvorgang ausführt zum Aufrechterhalten des Drehmoments, wenn das Drehmoment größer gleich einem oberen Grenzwert für das Drehmoment wird, der höher ist als der Drehmomentgrenzwert, oder des Drehmoments, wenn der Bewegungsbetrag größer gleich einem oberen Grenzwert für den Bewegungsbetrag wird.
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Die vorstehende Aufgabe wird zudem mit einem Verfahren zum Steuern einer Roboterhand gelöst, das Folgendes umfasst: Begrenzen eines Drehmoments eines Motors, der Finger antreibt, damit sie ein Werkstück greifen, auf kleiner gleich einen Drehmomentgrenzwert; Beurteilen, während der Ausführung des Begrenzungsvorgangs, dass die Finger das Werkstück berühren, wenn eine Veränderungsrate der Rotationsstellung des Motors kleiner gleich einem Schwellenwert wird; Ausführen eines Erhöhungsvorgangs zum allmählichen Erhöhen des Drehmoments, damit es höher ist als der Drehmomentgrenzwert, nachdem die Finger das Werkstück berühren; Berechnen, während der Ausführung des Erhöhungsvorgangs, eines Bewegungsbetrags aus einer Position, in der die Finger das Werkstück berühren, in eine aktuelle Position auf Grundlage der Rotationsstellung; und Ausführen eines Aufrechterhaltungsvorgangs, während der Ausführung des Erhöhungsvorgangs, zum Aufrechterhalten des Drehmoments, wenn das Drehmoment größer gleich einem oberen Grenzwert für das Drehmoment wird, der höher ist als der Drehmomentgrenzwert, oder des Drehmoments, wenn der Bewegungsbetrag größer gleich einem oberen Grenzwert für den Bewegungsbetrag wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Roboterhand und ein Steuerverfahren für eine Roboterhand bereitzustellen, die in der Lage ist, nicht festgelegte unterschiedliche Werkstücke mit einer zweckmäßigen Greifkraft über ein einfaches Verfahren zu greifen, ohne die Greifkraft für jede Art zu ändern und einzustellen.
- 1 ist eine vereinfachte Gestaltungsansicht einer Roboterhand;
- 2 ist eine Blockdarstellung, in der eine vereinfachte Gestaltung einer Steuerungseinrichtung für eine Roboterhand dargestellt ist;
- 3 ist ein Ablaufdiagramm, in dem ein Beispiel für eine Greifsteuerung dargestellt ist;
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, in dem ein Beispiel für einen Beschränkungsvorgang dargestellt ist;
- 5 ist ein Ablaufdiagramm, in dem ein Beispiel für einen Erhöhungsvorgang dargestellt ist;
- 6 ist ein Zeitdiagramm, in dem ein Übergang zwischen einer Fingerposition und einem Motordrehmoment beim Greifen eines weichen Werkstücks dargestellt ist; und
- 7 ist ein Zeitdiagramm, in dem der Übergang zwischen der Fingerposition und dem Motordrehmoment beim Greifen eines harten Werkstücks dargestellt ist.
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1 ist eine vereinfachte Gestaltungsansicht einer Roboterhand 1. Die Roboterhand 1 weist eine Steuerungseinrichtung 10, einen Kodierer 20, einen Motor 30, ein Antriebszahnrad 40, ein angetriebenes Zahnrad 50 und Finger 60 auf. Die Steuerungseinrichtung 10 steuert den Betrieb der gesamten Roboterhand 1. Der Motor 30 ist eine Antriebsquelle zum Öffnen und Schließen der Finger 60 und ist beispielsweise ein Schrittmotor oder ein bürstenloser Gleichstrommotor. Der Kodierer 20 ist an einem proximalen Ende einer sich drehenden Welle 32 des Motors 30 vorgesehen und erfasst eine Rotationsstellung des Motors 30 (einen Drehwinkel der sich drehenden Welle 32 des Motors 30). Der Kodierer 20 kann ein optischer oder ein magnetischer Kodierer sein. Das Antriebszahnrad 40 ist an einem distalen Ende der sich drehenden Welle 32 des Motors 30 vorgesehen und greift in das angetriebene Zahnrad 50 ein. Die Drehkraft des Motors 30 wird vom Antriebszahnrad 40 über die sich drehende Welle 32 auf das angetriebene Zahnrad 50 übertragen. Das angetriebene Zahnrad 50 weist eine im Wesentlichen halbkreisförmige Form auf und an einer bogenförmigen Außenumfangsfläche sind Zähne ausgebildet. Der Verzahnungsmechanismus zwischen dem Antriebszahnrad 40 und dem angetriebenen Zahnrad 50 ist beispielsweise ein Schneckengetriebe, kann jedoch auch ein Schraubenradgetriebe sein oder andere Zahnräder. Ein proximaler Endabschnitt des Fingers 60 ist am angetriebenen Zahnrad 50 befestigt. Es sind zwar nur zwei Paare aus dem angetriebenen Zahnrad 50 und dem Finger 60 in 1 dargestellt, jedoch können auch drei oder mehr Paare aus dem angetriebenen Zahnrad 50 und dem Finger 60 vorgesehen sein.
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Wenn sich der Motor 30 in der Vorwärtsrichtung dreht, schwenkt das angetriebene Zahnrad 50 in einer Richtung, die dem Eingriff in das Antriebszahnrad 40 entspricht, und die distalen Endabschnitte der Finger 60 nähern sich einander an. Wenn sich der Motor 30 in der umgekehrten Richtung dreht, schwenkt das angetriebene Zahnrad 50 in der entgegengesetzten Richtung, die der zuvor beschriebenen einen Richtung entgegengesetzt ist, und die Spitzenabschnitte der Finger 60 werden voneinander getrennt. Wenn sich die distalen Endabschnitte der Finger 60 einander annähern, lässt sich ein Werkstück greifen, das ein Greifziel ist. Das Werkstück wird losgelassen, indem die distalen Endabschnitte der Finger 60 voneinander getrennt werden. Auf diese Weise werden die Finger 60 durch den Wechsel der Drehung des Motors 30 zwischen der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung geöffnet und geschlossen.
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2 ist eine Blockdarstellung, in der eine vereinfachte Gestaltung der Steuerungseinrichtung 10 dargestellt ist. Die Roboterhand 1 wird an einem distalen Ende eines Roboterarms befestigt verwendet. Die Steuerungseinrichtung 10 steuert zudem die Ansteuerung des Motors 30 als Reaktion auf einen Befehl von einer Robotersteuerung 100, die den gesamten Betrieb der Roboterhand 1 und eines Roboterarms steuert. Die Steuerungseinrichtung 10 weist eine Steuereinheit 11 und eine Treiberschaltung 13 auf. Die Steuereinheit 11 ist hauptsächlich mit einem Microcomputer oder Ähnlichem umgesetzt und weist eine CPU, einen ROM, einen RAM, ein Eingabe-/Ausgabewerk, eine Busleitung, die diese Bestandteile verbindet, und Ähnliches auf, die allesamt nicht dargestellt sind. Jeder Vorgang in der Steuereinheit 11 kann ein Softwareprozess sein, in dem ein zuvor in einem materiellen Speicher (also ein lesbares temporäres materielles Aufzeichnungsmedium) wie einem ROM gespeichertes Programm von einer CPU ausgeführt wird, oder kann ein Hardwareprozess eines speziell dafür vorgesehenen elektronischen Schaltkreises unter Verwendung eines FPGA (field programmable gate array) oder von Ähnlichem sein.
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Die Steuereinheit 11 berechnet die Position und den Bewegungsbetrag der Finger 60 auf Grundlage des Erfassungssignals vom Kodierer 20. Wie zuvor beschrieben ist, wird, da das Öffnen und Schließen der Finger 60 durch Übertragen der Drehkraft vom Antriebszahnrad 40 auf das angetriebene Zahnrad 50 über die Drehung des Motors 30 erfolgt, der Zustand des Öffnens und Schließens der Finger 60 über den Drehwinkel der sich drehenden Welle 32 nachvollzogen, der über das Erfassungssignal vom Kodierer 20 erhalten wird. Wenn der Motor 30 ein Schrittmotor ist, weist die Treiberschaltung 13 ein Schaltelement auf, das die Erregung einer Spule jeder Phase steuert und die Ansteuerung des Motors 30 durch Wechsel der Erregung einer Wicklung jeder Phase des Motors 30 steuert. In der Treiberschaltung 13 ist zusätzlich zur Nutzung der Funktion eines Universal-IC zur Steuerung des Motors 30 ein Nebenwiderstand vorgesehen und seine Potenzialdifferenz wird mit einem A/D-Wandler umgewandelt. Die Steuereinheit 11 erfasst folglich den Strom der Spule jeder Phase des Motors 30. Ebenso lässt sich in der Treiberschaltung 13 unter Verwendung einer Funktion eines Universal-IC zur Steuerung des Motors 30 ein Effektivwert für die Erregung jeder Phase der Spule des Motors 30 durch eine Modulation wie PWM festlegen.
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Die Steuereinheit 11 ist ferner dazu in der Lage, das Drehmoment T des Motors 30 auf Grundlage des Stroms der Spule jeder Phase und des Erfassungssignals vom Kodierer 20 zu berechnen. Die Steuereinheit 11 ist, wie zuvor beschrieben, in der Lage, den Strom der Spule jeder Phase des Motors 30 zu steuern. Die Steuereinheit 11 ist deshalb dazu in der Lage, das Drehmoment T durch Einstellen des Stroms der Spule jeder Phase des Motors 30 bezogen auf das Erfassungssignal vom Kodierer 20 beliebig festzulegen. Auf diese Weise ist die Steuereinheit 11 in der Lage, die Ansteuerung des Motors 30 durch Ausgeben eines Befehls an die Treiberschaltung 13 auf Grundlage des Erfassungssignals vom Kodierer 20 zu steuern und ist in der Lage, abschließend das Öffnen und Schließen der Finger 60 zu steuern.
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Als nächstes wird die von der Steuereinheit 11 der Steuerungseinrichtung 10 vorgenommene Greifsteuerung beschrieben. 3 ist ein Ablaufdiagramm, in dem ein Beispiel für die Greifsteuerung dargestellt ist. Die Steuereinheit 11 führt als erstes einen Begrenzungsvorgang zum Begrenzen des Drehmoments T des Motors 30 aus (Schritt S10), führt dann einen Erhöhungsvorgang zum Erhöhen des Drehmoments T des Motors 30 aus (Schritt S20) und führt dann einen Aufrechterhaltungsvorgang zum Aufrechterhalten des Drehmoments T des Motors 30 aus (Schritt S30). Der Beschränkungsvorgang wird nachstehend beschrieben.
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4 ist ein Ablaufdiagramm, in dem ein Beispiel für den Beschränkungsvorgang dargestellt ist. Die Steuereinheit 11 erhält auf Grundlage eines Befehls von der Robotersteuerung 100 eine Zielposition Pt der Finger 60, eine Bewegungsgeschwindigkeit S der Finger 60 und den Drehmomentgrenzwert Tr des Motors 30 (Schritt S11). Als nächstes steuert die Steuereinheit 11 den Motor 30 so, dass sich die Finger 60 mit der Bewegungsgeschwindigkeit S aus der aktuellen Position in Richtung Zielposition Pt bewegen (Schritt S13), während gleichzeitig der an den Motor 30 angelegte Strom durch Ausgeben eines Befehls an die Treiberschaltung 13 begrenzt wird, damit das Drehmoment T des Motors 30 bei kleiner gleich dem Drehmomentgrenzwert Tr konstant wird (Schritt S12). Daraufhin bewegen sich die Finger 60 und werden so geschlossen, wenn das Drehmoment T des Motors 30 ein verhältnismäßig geringes Drehmoment kleiner gleich dem Drehmomentgrenzwert Tr ist.
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Als nächstes stellt die Steuereinheit 11 fest, ob alle oder nicht alle Finger 60 das Werkstück in einem Zustand berühren, in dem das Drehmoment T des Motors 30 begrenzt ist (Schritt S14). Es wird insbesondere festgestellt, ob die Veränderungsrate der Rotationsstellung des Motors 30 (der Änderungsbetrag des Drehwinkels der sich drehenden Welle 32 pro Zeiteinheit) kleiner gleich einem Schwellenwert α geworden ist. Der Schwellenwert α wird auf einen Wert festgelegt, der kleiner ist als eine Veränderungsgeschwindigkeit der Rotationsstellung des Motors 30, die der zuvor beschriebenen Bewegungsgeschwindigkeit S entspricht. Es wird also festgestellt, ob die Bewegungsgeschwindigkeit S auf eine Bewegungsgeschwindigkeit gesunken ist, die dem Schwellenwert α entspricht. Die Veränderungsgeschwindigkeit der Rotationsstellung wird von dem Kodierer 20 auf Grundlage des Rotationsbetrag des Motor 30 innerhalb einer vorgegebenen Zeit berechnet. Wenn die Veränderungsgeschwindigkeit der Rotationsstellung des Motors 30 höher ist als der Schwellenwert α, wird festgestellt, dass sämtliche Finger 60 das Werkstück noch nicht berühren. Wenn die Veränderungsgeschwindigkeit der Rotationsstellung des Motors 30 auf kleiner gleich den Schwellenwert α sinkt, wird festgestellt, dass sämtliche Finger 60 das Werkstück berühren. Bei Nein in Schritt S14 wird der Vorgang von Schritt S13 erneut ausgeführt. Bei Ja in Schritt S14 endet der Begrenzungsvorgang und dann wird der zuvor beschriebene Erhöhungsvorgang ausgeführt.
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Der Erhöhungsvorgang wird beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, in dem ein Beispiel für den Erhöhungsvorgang dargestellt ist. Die Steuereinheit 11 erhält einen oberen Grenzwert für das Drehmoment Tmax und einen oberen Grenzwert für den Bewegungsbetrag ΔPmax (Schritt S21). Der obere Grenzwert für das Drehmoment Tmax und der obere Grenzwert für den Bewegungsbetrag ΔPmax können vorher im zuvor beschriebenen ROM gespeichert werden oder es können Zahlenwerte, die aus der Robotersteuerung 100 übertragen werden, im zuvor beschriebenen RAM gespeichert und verwendet werden. Der obere Grenzwert für das Drehmoment Tmax ist ein Wert größer gleich dem Drehmomentgrenzwert Tr. Als nächstes speichert die Steuereinheit 11 eine im Beschränkungsvorgang bestimmte Kontaktausgangsposition P1, laut der sämtliche Finger 60 das Werkstück berühren, vorübergehend im Speicher (Schritt S22). Als nächstes erhöht die Steuereinheit 11 das Drehmoment T um eine Stufe (Schritt S23). Die Steuereinstellung wird insbesondere so verändert, dass sich das Drehmoment entsprechend der Steuerkennkurve eines Motors erhöht, der als Motor 30 verwendet wird.
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Es wird beispielsweise ein Absolutwert für den Strom der Spule jeder Phase des Motors 30 erhöht oder es wird das Tastverhältnis der PWM-Steuerung erhöht. „Erhöhung um eine Stufe“ bedeutet hier eine diskrete Erhöhung des Drehmoments T des Motors 30. „Erhöhung um eine Stufe“ bedeutet, dass das Drehmoment T vor und nach der Erhöhung schwankt und bezogen auf den Reibungsverlust im zuvor beschriebenen Verzahnungsmechanismus aus Antriebszahnrad 40 und angetriebenem Zahnrad 50 viel Energie von dem Motor 30 auf das Antriebszahnrad 40 übertragen wird. Im Verzahnungsmechanismus besteht beim Sinken der Eingriffsgeschwindigkeit eine Möglichkeit, dass aufgrund eines Reibungsverlusts keine Verzahnung mehr erfolgt. Der Verzahnungsmechanismus könnte insbesondere, da die bisher wirkende Reibung sich von dynamischer Reibung zu statischer Reibung ändert und die statische Reibung höher ist als die dynamische Reibung, einen sogenannten festsitzenden Zustand erreichen. Damit sich der Verzahnungsmechanismus wieder zu bewegen beginnt, wird durch eine Erhöhung des Drehmoments T um diskrete Werte auf den Verzahnungsmechanismus ein einwirkendes Drehmoment ausgeübt, sodass ein Übergang von statischer Reibung zu dynamischer Reibung möglich ist.
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Als nächstes stellt die Steuereinheit 11 fest, ob das Drehmoment T größer gleich dem oberen Grenzwert für das Drehmoment Tmax ist (Schritt S24). Bei Ja in Schritt S24 endet der Erhöhungsvorgang und es wird ein Aufrechterhaltungsvorgang zum Aufrechterhalten des Ist-Drehmoments T des Motors 30 beim oberen Grenzwert für das Drehmoment Tmax ausgeführt (Schritt S30).
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Bei Nein in Schritt S24 speichert die Steuereinheit 11 vorübergehende eine aktuelle Position P2 der Finger 60 im Speicher (Schritt S25). Als nächstes berechnet die Steuereinheit 11 einen Bewegungsbetrag ΔP der Finger 60, bei dem es sich um einen Unterschied zwischen der Kontaktausgangsposition P1 und der aktuellen Position P2 handelt (Schritt S26). Als nächstes stellt die Steuereinheit 11 fest, ob der berechnete Bewegungsbetrag ΔP größer gleich dem oberen Grenzwert für den Bewegungsbetrag ΔPmax ist (Schritt S27). Bei Nein in Schritt S27 wird der Vorgang von Schritt S23 erneut ausgeführt. In diesem Fall wird das Drehmoment T in Schritt S23 weiter um eine Stufe erhöht. Folglich erhöht sich, solange in Schritt S27 und S24 Nein festgestellt wird, das Drehmoment T mit einer konstanten Erhöhungsrate. Bei Ja in Schritt S27 endet der Erhöhungsvorgang und es wird ein Aufrechterhaltungsvorgang zum Aufrechterhalten des Ist-Drehmoments T des Motors 30 ausgeführt (Schritt S30).
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Als nächstes wird ein Übergang zwischen der Position P der Finger 60 und dem Drehmoment T des Motors 30, wenn das Werkstück gegriffen wird, beschrieben. 6 ist ein Zeitdiagramm, in dem Änderungen der Position P und des Drehmoments T des Motors 30 beim Greifen eines weichen Werkstücks dargestellt sind. Zum Zeitpunkt t0 wird das Drehmoment T im Wesentlichen konstant bei einem Drehmoment T0 kleiner gleich dem Drehmomentgrenzwert Tr gehalten, und die Position P der Finger 60 bewegt sich allmählich aus einer Anfangsposition P0. Zum Zeitpunkt t1 erreicht die Position P der Finger 60 die Kontaktausgangsposition P1, in der sämtliche Finger 60 das Werkstück berühren. Da sich zum Zeitpunkt t2 die Position P der Finger 60 nicht bewegt und festgestellt wird, dass sämtliche Finger 60 das Werkstück berühren, steigt das Drehmoment T und die Positionen P der Finger 60 beginnen sich zu bewegen. Wenn der Bewegungsbetrag ΔP, bei dem es sich um den Unterschied zwischen der aktuellen Position P2 und der Kontaktausgangsposition P1 handelt, zum Zeitpunkt t3 den oberen Grenzwert für den Bewegungsbetrag ΔPmax erreicht, wird das Drehmoment T zu diesem Zeitpunkt auf dem Drehmoment T1 aufrechterhalten. Auf diese Weise lässt sich ein weiches Werkstück mit einer geringen Greifkraft greifen, die das Werkstück nicht beschädigt.
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7 ist ein Zeitdiagramm, in dem Änderungen der Position P der Finger 60 und des Drehmoments T des Motors 30 beim Greifen eines harten Werkstücks dargestellt sind. Ähnlich wie bei dem in 6 dargestellten Fall steigt nach Erreichen von Zeitpunkt t0, t1 und t2 das Drehmoment T, jedoch bewegt sich die aktuelle Position P2 gegenüber der Kontaktausgangsposition P1 nicht. Aus diesem Grund steigt das Drehmoment T weiter an, wird zum Zeitpunkt t3 größer gleich dem oberen Grenzwert für das Drehmoment Tmax und das Drehmoment T wird beim oberen Grenzwert Tmax aufrechterhalten. Auf diese Weise lässt sich ein hartes Werkstück mit einer Greifkraft greifen, die hoch genug ist, dass verhindert wird, dass das Werkstück nicht herunterfällt.
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Der zuvor beschriebene Begrenzungsvorgang (Schritt S10) wird ergänzt. Der Hauptaspekt des Begrenzungsvorgangs ist die Erfassung der Position des Werkstücks. Anders ausgedrückt ist der Begrenzungsvorgang eine Steuerung der Finger 60 zur Suche nach dem Vorhandensein eines Werkstücks. Das Drehmoment T ist zum Erfassen der Position des Werkstücks auf einen verhältnismäßig geringen Wert eingestellt, damit das Werkstück nicht beschädigt wird. Andererseits wird, wenn das Drehmoment T gering ist (geringer Wert), die Drehzahl des Motors 30 je nach Art oder Steuerverfahren der zu verwendenden Treiberschaltung 13 oder der Art des zu verwendenden Motors 30 niedrig und es könnte Zeit in Anspruch nehmen, bis die Position des Werkstücks erfasst ist. Zum Verhindern derartiger ungünstiger Verhältnisse ist auch der gezielte Betrieb des Motors 30 in einem gesteuerten Bereich mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment während des Begrenzungsvorgangs sowie der gezielte Betrieb des Motors 30 in einem gesteuerten Bereich mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment während des Erhöhungsvorgangs und des Aufrechterhaltungsvorgangs möglich. Wenn beispielsweise als Motor 30 ein bürstenloser Gleichstrommotor als Innenläufer verwendet wird, erfolgt dies durch Ändern der Erregung der Pole durch Wechsel des Anschlusses der Statorwicklung. Wenn der Motor 30 mit einem (nicht dargestellten) Getriebe versehen ist, mit dem ein Übersetzungsverhältnis und ein Verhältnis zwischen der Drehzahl des Motors 30 und der Drehzahl des Antriebszahnrads 40 geändert werden kann, lässt sich der Motor 30 auch in einem Zustand mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment mit einem geringen Untersetzungsverhältnis während des Begrenzungsvorgangs drehen und lässt sich der Motor 30 auch in einem Zustand mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment mit einem hohen Untersetzungsverhältnis während des Erhöhungsvorgangs und des Aufrechterhaltungsvorgangs drehen.
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Wie zuvor beschrieben ist, muss die Einstellung der Greifkraft nicht für jedes Werkstück aus einer nicht festgelegten Anzahl von Arten von Werkstücken verändert werden, muss keine Vorbereitung zum Erhalten des Verformungsverhältnisses des Werkstücks erfolgen und muss kein Drucksensor zum Messen der Greifkraft auf Grundlage der Rotationsstellung des Motors 30 bereitgestellt werden, die vom Kodierer 20 erfasst wird. Das Werkstück lässt sich deshalb mit einer zweckmäßigen Greifkraft entsprechend der Härte des Werkstücks mit einem einfachen Verfahren greifen.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist ein Roboter, bei dem die Roboterhand der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, die folgenden Vorteile auf. Erstens ist eine Roboterhand in der Lage, dynamisch mit nicht festgelegten unterschiedlichen Werkstücken umgehen zu können. Aus diesem Grund lassen sich Arbeitsstunden zum Anlernen und für Einstellungsänderungen beim Bau einer Massenproduktionslinie einsparen. Des Weiteren können das Drehmoment T und der Bewegungsbetrag ΔP erhalten werden, nachdem die Greifkraft für jedes Werkstücks durch den Erhöhungsvorgang erhalten wurde. In einer Produktionslinie, in der beispielsweise Werkstücke desselben Typs kontinuierlich zugeführt werden, ist die Roboterhand gemäß der vorliegenden Ausführungsform deshalb in der Lage, während des Greifens des Werkstücks als Messinstrument verwendet zu werden. Folglich werden das Drehmoment T und der Bewegungsbetrag ΔP nach der Bestimmung der Greifkraft als physikalische Eigenschaften jedes Werkstücks betrachtet, wird die Qualität des Werkstücks statistisch bestimmt und wird ein nicht standardmäßiges Werkstück unterschiedlich behandelt. Als ähnliche Anwendung ist es in einer Produktionslinie, in der mehrere Arten von Werkstücken kontinuierlich zugeführt werden, auch möglich, jedes Werkstück auf Grundlage des Drehmoments T oder des Bewegungsbetrags ΔP nach der Bestimmung der Greifkraft einzuordnen.
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Zusätzlich zum Drehmoment T und dem Bewegungsbetrag ΔP, die wie zuvor beschrieben zum Zeitpunkt der Bestimmung der Greifkraft jedes Werkstücks im Erhöhungsvorgang erhalten werden, stellen auch die Position P1 des Fingers, wenn im Begrenzungsvorgang festgestellt wird, dass sämtliche Finger das Werkstück im Begrenzungsvorgang berühren, eine benötigte Zeit (t2 bis t3), bis der Bewegungsbetrag ΔP größer gleich dem oberen Grenzwert für den Bewegungsbetrag ΔPmax wird, und Ähnliches die physikalischen Eigenschaften jedes Werkstücks dar. Die mehreren physikalischen Größen, die die physikalischen Eigenschaften jedes Werkstücks darstellen, sind als Greifparameter definiert. Unter Verwendung dieser Greifparameter ist die Roboterhand gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, vielfältig eingesetzt zu werden. Bei der zuvor beschriebenen Produktionslinie, in der Werkstücke desselben Typs kontinuierlich zugeführt werden, lassen sich mangelhafte Werkstücke präzise erkennen, indem ein Schwellenwert festgelegt wird, der einen Bereich von nicht mangelhaften Werkstücken definiert, damit festgestellt wird, ob die Werkstücke nicht mangelhaft oder mangelhaft sind, und indem ein Greifparameter, der durch Greifen von jedem Werkstück erhalten wird, mit dem Schwellenwert verglichen wird. Des Weiteren werden vorher mehrere nicht mangelhafte Werkstücke, die als Bezugsgröße für die Qualitätsermittlung dienen sollen, hergestellt, und die Werkstücke aus der nicht mangelhaften Gruppe werden kontinuierlich gegriffen, damit ein Greifparameter erhalten wird, und es wird ein statistischer Vorgang zum Erzeugen eines Schwellenwerts zum Definieren eines Bereichs von nicht mangelhaften Werkstücken ausgeführt. Es ist folglich möglich, ein mangelhaftes Produkt durch Vergleichen des Greifparameters jedes Werkstücks mit dem Schwellenwert zum Zeitpunkt des Folgevorgangs in der Produktionslinie zu erkennen. Da Prozessentwickler für Produktionslinien mit dem Greifparameter nicht als konkreten Zahlenwert umgehen müssen, lassen sich zudem Eingabefehler und Arbeitsstunden reduzieren und lässt sich die Arbeit erleichtern.
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Das zuvor beschriebene Erhalten des Greifparameters, das Erzeugen des Schwellenwerts und der Vergleich zwischen dem Greifparameter und dem Schwellenwert können von der Steuereinheit 11 vorgenommen werden oder können gemeinsam mit einer weiteren Roboterhand durch Austausch von Informationen mit der externen Robotersteuerung 100 oder Ähnlichem vorgenommen werden.
