JP2007007859A - 多関節多指ハンドの物体把持方法 - Google Patents

多関節多指ハンドの物体把持方法 Download PDF

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Abstract

【課題】指位置を算出する必要がない方法で指が把持物体と接するような目標位置を定め、コンプライアンス制御の目標力が実際に発生する力に正確に反映されるようにする。
【解決手段】力検出手段３２を備えた多関節指を複数有する多関節多指ハンド３１の各指をコンプライアンス制御する多関節多指ハンドの物体把持方法において、物体を把持するために指を閉じていく動作の過程でコンプライアンス制御則３４で各々の指の検出力を監視し、検出力によって指が物体に接触したことを検知した時点で、指の前記動作を停止させることによって指位置を定め、全ての指が前記の手順で位置を定めたあと、把持力を発生させて物体を把持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハンドによって物体を把持するロボットの多関節多指ハンドの物体把持方法に関する。
多関節多指を有するロボットハンドの各指をコンプライアンス制御し、その指で物体を把持すると、外界からの干渉力で把持状態が多少変わっても、コンプライアンス制御の実現する多自由度の剛性によって対応し、把持し続けることができる。
コンプライアンス制御では、目標力Ｆdと検出力Ｆおよび目標位置Ｘdと実位置Ｘについて、静的には Ｋ（Ｘ−Ｘd）＝Ｆ−Ｆd なる関係にあるよう制御を行う。ここで、Ｋは仮想的な剛性係数である。この関係を利用して物体を把持する場合、指の目標位置と実際に把持するときの指の位置にずれがあると、目標力と実際に発生している力にもずれが生じる。したがって、指をコンプライアンス制御している場合に目標力として指令した力で物体を把持するには、指が目標位置で物体と接している状態が理想である。ところが多種多様な物体を把持する場合、物体の形状に応じて指の目標位置を設定しなければならない。
物体の正確な形状がわからない場合には、物体を小さく見積るか、目標力を大きめに見積ることによって、把持に必要な力を発生させることができるが、見積りが足りないと十分な把持力が発生できず、また見積りが過ぎると過大な力が発生してしまうという問題がある。
また、物体の形状がわかっていても、ちょうど物体表面に接するような指位置を算出するには、物体の数値的な形状情報が必要で、指位置を算出するための計算量も多い。
本発明の解決課題は、指位置を算出する必要がない方法で指が把持物体と接するような目標位置を定め、コンプライアンス制御の目標力が実際に発生する力に正確に反映されるようにすることにある。
本発明の課題を解決するための手段は、力検出手段を備えた多関節指を複数有する多関節多指ハンドの各指をコンプライアンス制御する多関節多指ハンドの物体把持方法において、物体を把持するために指を閉じていく動作の過程で各々の指の検出力を監視し、検出力によって指が物体に接触したことを検知した時点で、指の前記動作を停止させることによって指位置を定め、全ての指が前記の手順で位置を定めたあと、把持力を発生させて物体を把持することを特徴とする多関節多指ハンドの物体把持方法である。
上記手段により、各指の検出力を監視することによって指が他の物体に触れたことを検知でき、この時点で指の位置を定めることによって指が物体にちょうど接触する位置に決まる。ハンドの全ての指がこの動作を終了すればハンドの各指が同様に物体表面に接触する位置に定まることになり、ここで力を発生させることによって、コンプライアンス制御の目標力が実際に発生する力に正確に反映される。
本発明の手段によれば、検出力を監視することによって指が把持対象物体に接触したことを検知し、その時点で指位置を決定するので、あらかじめ把持する物体の寸法がわかっていない場合にも、指が物体表面に触れる位置に指の目標位置を定めることができ、コンプライアンス制御の目標力が実際に発生する力に正確に反映される。
図１は、本発明の実施例のブロック図である。ロボットハンド３１には力検出器３２と把持力を制御できるアクチュエータ３３が備わっており、力検出器３２で検出された力Ｆは目標力指令発生部３６より送られた目標力Ｆdと比較されコンプライアンス制御則３４に送られ、コンプライアンス関係により位置変位量ΔＸが生成される。この変位量は目標位置指令発生部３７より送られた目標位置Ｘdに加算され、位置制御部３５によって実際の位置がＸとなるようハンドのアクチュエータが制御されて、コンプライアンス制御が行われている。
図２は、本発明の方法で物体を把持する方法を示す摸式図である。指先を矢印の方向に動作させてロボットハンド３１の指先で把持対象物体３８を挟み込むように動作させる時、上記のハンド装置の目標位置指令発生部３７では、制御周期毎にハンドの目標位置Ｘdを動作軌道に沿って更新すると同時に、検出力の監視を行い、目標力指令発生部３６の指令する目標力はあらかじめ定めた閾値Ｆ0に設定しておく。指が物体３８に当たると、ハンドの指に備えた力検出器３２によって力が検出され、目標位置指令発生部３７では、検出力が前記閾値Ｆ0を越えた時に指と物体が接触したと認識し、この時点で対応する指の目標位置の更新を停止することによって、物体を把持するための指の目標位置を決定する。こうして全ての指の目標位置が決定された時点で、目標力指令発生部３６から把持に必要な目標力Ｆdを指令することによって、把持力を発生させる。
本発明の実施例における装置のブロック図である。 本発明の実施例における物体把持方法の説明図である。
符号の説明
３１ ロボットハンド、３２ 力検出器、３３ ハンド駆動アクチユエータ、３４ コンプライアンス制御則、３５ 位置制御部、３６ 目標力指令発生部、３７ 自標位置指令発生部、３８ 把持対象物体

Claims (1)

  1. 力検出手段を備えた多関節指を複数有する多関節多指ハンドの各指をコンプライアンス制御する多関節多指ハンドの物体把持方法において、物体を把持するために指を閉じていく動作の過程で各々の指の検出力を監視し、検出力によって指が物体に接触したことを検知した時点で、指の前記動作を停止させることによって指位置を定め、全ての指が前記の手順で位置を定めたあと、把持力を発生させて物体を把持することを特徴とする多関節多指ハンドの物体把持方法。
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JP2015196208A (ja) * 2014-03-31 2015-11-09 本田技研工業株式会社 ワーク保持方法
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