JP2009125881A - Robot hand - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットハンドに関する。 The present invention relates to a robot hand.
ロボットハンドは、各種産業用ロボットや人型ロボット等に組み付けられて様々な分野で利用されている。ロボットハンドは、所定の形状を有する物体を所定の方向から把持するものが主流であった。近年、ロボットハンドは、多指ロボットハンドを有するものが開発され、多自由度を有する多指ロボットハンドにより任意の形状の物体を任意の方向から把持することが可能となり、様々な作業を行うことができる。 Robot hands are assembled in various industrial robots, humanoid robots, etc. and used in various fields. Robot hands have been mainly used to grip an object having a predetermined shape from a predetermined direction. In recent years, robot hands having multi-finger robot hands have been developed, and it is possible to hold an object of any shape from any direction by a multi-finger robot hand having multiple degrees of freedom and perform various operations. Can do.
また、ロボットハンドには、柔軟な被覆や触覚センサ(圧力センサ)を設けたものがある。例えば、被覆としては、指先にゴム製の素材の被覆を設けたものやゴム製のグローブをはめたものがある。また、特許文献1に記載のロボットハンド用触覚センサは、多指多自由度のロボットハンドの各箇所に感圧部が設けられ、全ての感圧部が同じ感度帯になるように受ける負荷が小さい感圧部に緩衝材を貼り付けている。
人間が手を使って作業を行う場合、手の部位によって器用に対象物を操るなどの細かい作業性が要求され、手の部位によって対象物をしっかりと把持するなどの安定性が要求される。対象物と接触する被覆が厚かったりあるいは柔らかかったりすると、対象物との接触面積が増えたりするので、対象物が被覆に対して滑り難くなる。そのため、被覆としては、細かい作業を行うためには薄いものや硬いものがよく、対象物を把持するためには厚いものや柔らかいものがよい。また、人間の手は、細かい作業が要求される部位ほど触覚としての高い感度を有している。しかし、従来のロボットハンドでは、被覆の厚さや硬さを部位によって変えておらず、また、触覚センサの分解能を部位によって変えていない。 When humans use their hands to work, they require fine workability such as manipulating objects with dexterity according to their hand parts, and stability such as firmly grasping objects with their hand parts. If the coating that contacts the object is thick or soft, the contact area with the object increases, so that the object is less likely to slip with respect to the coating. Therefore, the covering is preferably thin or hard for fine work, and thick or soft for gripping the object. Further, human hands have a higher sensitivity as a tactile sensation for a portion requiring fine work. However, in the conventional robot hand, the thickness and hardness of the coating are not changed depending on the part, and the resolution of the tactile sensor is not changed depending on the part.
そこで、本発明は、表面構造を部位によって最適化したロボットハンドを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a robot hand whose surface structure is optimized depending on a part.
本発明に係るロボットハンドは、複数本の指を有するロボットハンドであって、構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、少なくともセンサ部を覆う被覆材からなる被覆部とを備え、センサ部及び/又は被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数が、センサ部及び/又は被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とする。 A robot hand according to the present invention is a robot hand having a plurality of fingers, and includes a sensor unit including a pressure sensor provided on a surface side of the structure unit, and a covering unit including a covering material that covers at least the sensor unit. The number of fingers having characteristics suitable for fine work depending on the configuration of the sensor part and / or the covering part is not suitable for performing fine work depending on the structure of the sensor part and / or covering part. It is characterized by more than the number of.
このロボットハンドでは、複数本の指を有しており、構造部(リンク機構、関節機構、アクチュエータ等)の表面側にセンサ部及び被覆部が設けられている。センサ部は、圧力センサからなり、圧力センサの分解能などの構成によって様々な特性に設定できる。被覆部は、センサ部を覆う被覆材からなり、被覆材の厚さや硬さなどの構成によって様々な特性に設定できる。このセンサ部の構成と被覆材の構成の少なくとも一方の構成の仕方によって、指毎に、細かい作業(例えば、小さい物を持ったり、操ったりする作業)に適した特性と細かい特性に適していない特性を持たせることができる。このロボットハンドは、複数本の指のうち細かい作業に適した特性を持つ指の本数を多くすることによって、ロボットハンドにおける各指で最適化でき、細かい作業性を重視したロボットハンドとなる。 This robot hand has a plurality of fingers, and a sensor part and a covering part are provided on the surface side of a structure part (link mechanism, joint mechanism, actuator, etc.). The sensor unit is composed of a pressure sensor, and can be set to various characteristics depending on the configuration such as the resolution of the pressure sensor. The covering portion is made of a covering material that covers the sensor portion, and can be set to various characteristics depending on the configuration of the thickness and hardness of the covering material. Depending on the configuration of at least one of the configuration of the sensor section and the configuration of the covering material, characteristics suitable for fine work (for example, work for holding or manipulating small objects) and fine characteristics are not suitable for each finger. It can have characteristics. This robot hand can be optimized for each finger in the robot hand by increasing the number of fingers having characteristics suitable for fine work among a plurality of fingers, and becomes a robot hand that emphasizes fine workability.
本発明の上記ロボットハンドでは、細かい作業を行うのに適した特性は、細かい作業を行うのに適していない特性より圧力センサの分解能を高くする構成としてもよい。このように圧力センサの分解能(空間、感度などの分解能)を高くすることにより、人間の触覚に近くなり、対象物と何処のどの程度のエリアやどの程度の強さで接触しているかの高精度な情報を検出することができ、細かい作業をするために必要な情報を得ることができる。なお、高分解能な圧力センサほど高価であるが、必要な部位にのみ高分解能な圧力センサを配置するので、センサ部のコストを極力抑えることができる。また、高分解能な圧力センサを用いるほど電気的な処理や制御が複雑になるが、必要な部位にのみ高分解能な圧力センサを用いるので、電気的な処理や制御の負荷を極力抑えることができる。 In the robot hand according to the present invention, the characteristic suitable for performing the fine work may be configured such that the resolution of the pressure sensor is higher than the characteristic not suitable for performing the fine work. By increasing the resolution (resolution of space, sensitivity, etc.) of the pressure sensor in this way, it becomes closer to the human sense of touch, and the area where and how much contact with the object is high. Accurate information can be detected, and information necessary for detailed work can be obtained. Note that although a high-resolution pressure sensor is more expensive, a high-resolution pressure sensor is disposed only in a necessary portion, so that the cost of the sensor unit can be suppressed as much as possible. In addition, electrical processing and control become more complex as a high-resolution pressure sensor is used. However, since a high-resolution pressure sensor is used only in the necessary part, the electrical processing and control load can be minimized. .
本発明の上記ロボットハンドでは、細かい作業を行うのに適した特性は、細かい作業を行うのに適していない特性より被覆材の硬さを硬くする構成としてもよい。このように被覆材を硬くすることにより、反力が伝わり易く、対象物と接触したときに接触面積が少なくなって物が滑り易くなるので、細かい作業に適している。 In the robot hand according to the present invention, the characteristic suitable for performing the fine work may be configured such that the hardness of the covering material is made harder than the characteristic not suitable for performing the fine work. By hardening the covering material in this way, the reaction force is easily transmitted, and the contact area is reduced when it comes into contact with the object, and the object becomes slippery, which is suitable for fine work.
本発明の上記ロボットハンドでは、細かい作業を行うのに適した特性は、細かい作業を行うのに適していない特性より被覆材の厚さを薄くする構成としてもよい。このように被覆材を薄くすることにより、直接的に力が作用し易くなるので、精度が要求される細かい作業に適している。 In the robot hand of the present invention, the characteristic suitable for performing the fine work may be configured such that the thickness of the covering material is made thinner than the characteristic not suitable for performing the fine work. By thinning the covering material in this way, it becomes easy for a force to act directly, so it is suitable for fine work requiring high accuracy.
本発明に係るロボットハンドは、複数本の指を有するロボットハンドであって、構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、少なくともセンサ部を覆う被覆材からなる被覆部とを備え、センサ部及び/又は被覆部の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数が、センサ部及び/又は被覆部の構成によって把持を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とする。 A robot hand according to the present invention is a robot hand having a plurality of fingers, and includes a sensor unit including a pressure sensor provided on a surface side of the structure unit, and a covering unit including a covering material that covers at least the sensor unit. The number of fingers having characteristics suitable for gripping depending on the configuration of the sensor unit and / or the covering portion is not suitable for gripping depending on the configuration of sensor portion and / or the covering portion. It is characterized by more.
このロボットハンドでは、上記と同様に、複数本の指を有しており、構造部の表面側にセンサ部及び被覆部が設けられている。このセンサ部の構成と被覆材の構成の少なくとも一方の構成の仕方によって、指毎に、対象物の把持に適した特性と把持に適していない特性を持たせることができる。このロボットハンドは、複数本の指のうち把持に適した特性を持つ指の本数を多くすることによって、ロボットハンドにおける各指で最適化でき、把持性を重視したロボットハンドとなる。なお、把持には、物を把持し続ける保持も含む。 This robot hand has a plurality of fingers as described above, and a sensor part and a covering part are provided on the surface side of the structure part. Depending on the configuration of at least one of the configuration of the sensor unit and the configuration of the covering material, each finger can have characteristics suitable for gripping an object and characteristics unsuitable for gripping. This robot hand can be optimized for each finger in the robot hand by increasing the number of fingers having characteristics suitable for gripping among a plurality of fingers, and becomes a robot hand that emphasizes gripping ability. Note that gripping includes holding to keep gripping an object.
本発明の上記ロボットハンドでは、把持を行うのに適した特性は、把持を行うのに適していない特性より圧力センサの分解能を低くする構成としてもよい。把持性を良くするためには、対象物と何処のどの程度のエリアやどの程度の強さで接触しているかの高精度な情報は必要ない。そこで、分解能が低い圧力センサを用いることにより、センサ部のコストを極力抑えることができ、電気的な処理や制御の負荷を極力抑えることができる。 In the robot hand of the present invention, the characteristics suitable for gripping may be configured such that the resolution of the pressure sensor is lower than the characteristics not suitable for gripping. In order to improve the gripping property, there is no need for highly accurate information on where and how much area the object is in contact with and how much strength it is in contact with. Therefore, by using a pressure sensor with low resolution, the cost of the sensor unit can be suppressed as much as possible, and electrical processing and control loads can be suppressed as much as possible.
本発明の上記ロボットハンドでは、把持を行うのに適した特性は、把持を行うのに適していない特性より被覆材の硬さを柔らかくする構成としてもよい。このように被覆材を柔らかくすることにより、物をしっかりと把持するのに適しており、安定して物を把持することができる。 In the robot hand of the present invention, the characteristic suitable for gripping may be configured such that the hardness of the coating material is softer than the characteristic not suitable for gripping. By softening the covering material in this way, it is suitable for firmly grasping the object, and the object can be grasped stably.
本発明の上記ロボットハンドでは、把持を行うのに適した特性は、把持を行うのに適していない特性より被覆材の厚さを厚くする構成としてもよい。このように被覆材を厚くすることにより、物をしっかりと把持するのに適しており、物とぶつかって衝撃を受けたときにその衝撃を吸収することもできる。 In the robot hand of the present invention, the characteristic suitable for gripping may be configured such that the thickness of the covering material is made thicker than the characteristic not suitable for gripping. By thickening the covering material in this way, it is suitable for firmly grasping the object, and when the object hits the object and receives an impact, the impact can be absorbed.
本発明に係るロボットハンドは、複数本の指を有するロボットハンドであって、構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、少なくともセンサ部を覆う被覆材からなる被覆部とを備え、センサ部及び/又は被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数とセンサ部及び/又は被覆部の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数とが同数であることを特徴とする。 A robot hand according to the present invention is a robot hand having a plurality of fingers, and includes a sensor unit including a pressure sensor provided on a surface side of the structure unit, and a covering unit including a covering material that covers at least the sensor unit. The number of fingers having characteristics suitable for fine work depending on the configuration of the sensor part and / or the covering part and the number of fingers having characteristics suitable for gripping by the structure of the sensor part and / or the covering part; Are equal in number.
このロボットハンドでは、上記と同様に、複数本の指を有しており、構造部の表面側にセンサ部及び被覆部が設けられている。このセンサ部の構成と被覆材の構成の少なくとも一方の構成の仕方によって、指毎に、細かい作業に適した特性と対象物の把持に適した特性のいずれかの特性を持たせることができる。このロボットハンドは、複数本の指において、細かい作業に適した特性と把持に適した特性を持つ指の本数を同数にすることによって、ロボットハンドにおける各指で最適化でき、細かい作業性と把持性を両立させたロボットハンドとなる。 This robot hand has a plurality of fingers as described above, and a sensor part and a covering part are provided on the surface side of the structure part. Depending on the configuration of at least one of the configuration of the sensor unit and the configuration of the covering material, each finger can have one of a characteristic suitable for fine work and a characteristic suitable for grasping an object. This robot hand can be optimized for each finger in the robot hand by using the same number of fingers that have characteristics suitable for fine work and grip suitable for multiple fingers. It becomes a robot hand that balances sex.
本発明は、指毎に作業性や把持性を重視した特性を持たせることによって、表面構造を各指によって最適化することができ、作業性や把持性を重視したロボットハンドを構成できる。 The present invention can optimize the surface structure for each finger by giving each finger a characteristic that emphasizes workability and gripping ability, and can constitute a robot hand that emphasizes workability and gripping ability.
以下、図面を参照して、本発明に係るロボットハンドの実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of a robot hand according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態では、本発明に係るロボットハンドを、4指ハンドのロボットハンドに適用する。本実施の形態では、分布型圧力センサからなるセンサ部と被覆材からなる被覆部を手のひら側に設ける構成とする。本実施の形態には、4つの形態があり、第1の実施の形態と第2の実施の形態が細かい作業性を重視した形態であり、第3の実施の形態及び第4の実施の形態が把持性を重視した形態であり、また、第1の実施の形態及び第3の実施の形態が分布型圧力センサのセルの大きさと被覆材の厚さ及び柔軟さが2段階の形態であり、第2の実施の形態及び第4の実施の形態が分布型圧力センサのセルの大きさと被覆材の厚さ及び柔軟さが3段階の形態である。 In the present embodiment, the robot hand according to the present invention is applied to a four-fingered robot hand. In the present embodiment, a sensor portion made of a distributed pressure sensor and a covering portion made of a covering material are provided on the palm side. In this embodiment, there are four forms, and the first embodiment and the second embodiment are the forms in which fine workability is emphasized, and the third embodiment and the fourth embodiment. Is a form that emphasizes gripping properties, and the first embodiment and the third embodiment are two-stage forms of the cell size of the distributed pressure sensor, the thickness of the covering material, and the flexibility. In the second embodiment and the fourth embodiment, the cell size of the distributed pressure sensor, the thickness of the covering material, and the flexibility are three stages.
図1〜図4を参照して、第1の実施の形態に係るロボットハンド1について説明する。図1は、第1の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。図2は、第1の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。図3は、第1の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。図4は、本実施の形態に係る被覆材の厚さと圧力の伝達エリアとの関係を示す側面図とセンサ部の正面図であり、(a)が被覆材が厚い場合であり、(b)が被覆材が薄い場合である。
The
ロボットハンド1は、4本の指(親指、人差指、中指、小指)を有しており、手のひら側で対象物に対して様々な作業を行う。特に、ロボットハンド1は、親指、人差指、中指が細かい作業を行うのに適した特性を持つ指であり、小指が把持や保持を行うのに適した特性を持つ指であり、細かい作業性を重視したロボットハンドである。そのために、ロボットハンド1は、構造部2、センサ部3、被覆部4を備えている。
The
構造部2は、リンク機構、関節機構及びアクチュエータなどからなり、表面は金属などの硬い材質で形成されている。構造部2は、親指Aの末節Aa及び基節Ac、人差指Bの末節Ba、中節Bb及び基節Bc、中指Cの末節Ca、中節Cb及び基節Cc、小指Dの末節Da、中節Db及び基節Dc、手のひらE、母指球Fから構成され、アクチュエータによって関節機構を駆動することによって各部が動作する。
The
センサ部3は、構造部2の表面の手のひら側に設けられる。センサ部3は、分布型圧力センサで構成され、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球Fの各部位の表面を覆うように、2種類の分布型圧力センサ3a,3cがそれぞれ設けられる。分布型圧力センサ3a,3cは、対象物がロボットハンド1における何処のどの程度のエリアで接触しているのか及び対象物がどの程度の強さの圧力で接触しているかを検出するセンサである。
The
分布型圧力センサ3a,3cは、複数個の圧力センサセルで構成され、指A,B,C,Dと手のひらの部位E,Fの単位で大きさ(受圧面積)の異なる圧力センサセル3x,3zがそれぞれ配置される。各圧力センサセル3x,3zは、正方形であり、この正方形の面で受けた圧力をそれぞれ検出する。各分布型圧力センサ3a,3cでは、一定時間毎に、圧力を受けている位置とエリア(範囲)及び受けている圧力の大きさを示す圧力信号をロボットの制御装置(図示せず)に送信する。制御装置では、この各分布型圧力センサ3a,3cからの圧力信号に基づいてアクチュエータを制御する。
The distributed
親指A(末節Aa、基節Ac)、人差指B(末節Ba、中節Bb、基節Bc)、中指C(末節Ca、中節Cb、基節Cc)に配置される分布型圧力センサ3aは、圧力センサセル3xの大きさが小さく、空間の分解能が高い(圧力を受けているエリアを高精度に検出できる)。小指D(末節Da、中節Db、基節Dc)、手のひらE、母指球Fに配置される分布型圧力センサ3cは、圧力センサセル3zの大きさが大きく、空間の分解能が低い。
The distributed
被覆部4は、構造部2の表面の手のひら側であり、センサ部3の上側に設けられる。被覆部4は、被覆材で構成され、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球Fの各部位の分布型圧力センサ3a,3cの全面を覆うように被覆材4a,4cがそれぞれ設けられる。被覆材4a,4cは、柔軟な材料(少なくとも構造部2よりも柔軟な材料)で形成され、例えば、シリコン材で形成される。被覆材4a,4cは、対象物に接触したときに、対象物の大きさに応じて変形して対象物との接触面積を大きくする。ちなみに、被覆部4が無いと、対象物に対して作業を行う場合、全くの剛体同士の点接触となり、対象物を全く安定して扱えない。
The covering
被覆材4a,4cは、厚さと柔軟さが異なる。親指A(末節Aa、基節Ac)、人差指B(末節Ba、中節Bb、基節Bc)、中指C(末節Ca、中節Cb、基節Cc)に配置される被覆材4aは、薄くかつ硬い。小指D(末節Da、中節Db、基節Dc)、手のひらE、母指球Fに配置される被覆材4cは、厚くかつ柔らかい。各部位における被覆材4a,4cにおいては、厚さが一定でもよいし、あるいは、指先から離れるほど厚くなるようにしてもよい。被覆材が薄いほど、直接的に力が作用し易くなるので、精度が要求される細かい作業(例えば、小さい物を持ったり、操ったりする作業)に適している。一方、被覆材が厚いほど、物をしっかりと把持や保持するのに適しており、物とぶつかって衝撃を受けたときにその衝撃を吸収することができる。また、被覆材が薄くかつ硬いほど、細かい作業に最も適している。一方、被覆材が厚くかつ柔らかいほど、物をしっかりと把持や保持するのに最も適している。
The covering
図4には、任意の物体Oが被覆部4に接触したときのセンサ部3への圧力の伝達エリアを示しており、(a)が厚い被覆材(例えば、小指Dの被覆材4c)の場合であり、(b)が薄い被覆材(例えば、親指の被覆材4a)の場合である。ここでは、(a)、(b)共に、圧力センサセルとしては最もセルが小さい圧力センサセル3xを配置した場合を示している。図4(a)から判るように、被覆材が厚いと、センサ部3までの距離が長くなるので、センサ部3に到達するまでに物体Oから受けた圧力が拡散する。そのため、センサ部3で受ける圧力エリアは物体Oの断面積よりもかなり大きくなり(斜線で示すセルが16個分のエリア)、小面積の圧力センサセル3xを用いてもその高い空間分解能を発揮できず、実際の物体Oよりも大きなエリアを検知してしまう。一方、図4(b)から判るように、被覆材が薄いと、センサ部3までの距離が短くなるので、センサ部3に到達するまでに物体Oから受けた圧力が殆ど拡散しない。そのため、センサ部3で受ける圧力エリアは物体Oの断面積と殆ど同程度となり(斜線で示すセルが4個分のエリア)、小面積の圧力センサセル3xを用いることによってその高い空間分解能を発揮でき、実際の物体Oと同程度のエリアを高精度に検知できる。
FIG. 4 shows a pressure transmission area to the
ロボットハンド1では、親指A、人差指B、中指Cの被覆材が薄くかつ圧力センサセルが小さくなっているので、被覆材の厚さと圧力センサセルの大きさ(分布型圧力センサの空間分解能)との関係においても最適化が図られている。
In the
このように構成したロボットハンド1では、親指A、人差指B、中指Cが細かい作業に適しており、小指D、手のひらE、母指球Fが物の把持や保持に適している。また、このロボットハンド1では、親指A、人差指B、中指Cが細かい作業に必要な精度の高い圧力情報や位置情報を取得することができる。
In the
このロボットハンド1によれば、親指A、人差指B、中指Cに高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置し、小指Dに低分解能の分布型圧力センサと厚くかつ柔らかい被覆材を配置することにより、ロボットハンドの表面構造として各指に応じた最適化を図ることができる。特に、細かい作業に適した特性を持つ指の本数の方が多いので、作業性を重視したロボットハンドを得ることができる。
According to this
図5〜図7を参照して、第2の実施の形態に係るロボットハンド11について説明する図5は、第2の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。図6は、第2の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。図7は、第2の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。なお、ロボットハンド11では、第1の実施の形態に係るロボットハンド1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 5 for explaining the
ロボットハンド11は、第1の実施の形態に係るロボットハンド1と同様に、親指、人差指、中指が細かい作業を行うのに適した特性を持つ指であり、小指が把持や保持を行うのに適した特性を持つ指であり、細かい作業性を重視したロボットハンドである。しかし、ロボットハンド11は、ロボットハンド1と比較すると、センサ部13と被覆部14の特性が3段階あり、指単位だけでなく指先からの距離に応じても特性が変わる。そのために、ロボットハンド11は、構造部2、センサ部13、被覆部14を備えている。
Similar to the
センサ部13は、第1の実施の形態のセンサ部3と比較すると、セルの大きさの異なる分布型圧力センサが3種類あり、同じ2種類の分布型圧力センサの他に中程度の大きさのセルからなる分布型圧力センサを有している。センサ部13は、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球Fの各部位の表面を覆うように、3種類の分布型圧力センサ13a,13b,13cがそれぞれ設けられる。分布型圧力センサ13a,13b,13cは、複数個の圧力センサセルで構成され、指A,B,C,Dと手のひらの部位E,Fの単位及び指先からの距離に応じて大きさの異なる圧力センサセル3x,3y,3zがそれぞれ配置される。
As compared with the
親指Aの末節Aa、人差指Bの末節Ba、中指Cの末節Caに配置される分布型圧力センサ13aは、圧力センサセル3xの大きさが最も小さく、空間の分解能が最も高い。親指Aの基節Ac、人差指Bの中節Bb、中指Cの中節Cb、小指Dの末節Daに配置される分布型圧力センサ13bは、圧力センサセル3yの大きさが中間であり、空間の分解能が中程度である。人差指Bの基節Bc、中指Cの基節Cc、小指Dの中節Dbと基節Dc、手のひらE、母指球Fに配置される分布型圧力センサ13cは、圧力センサセル3zの大きさが最も大きく、空間の分解能が最も低い。
The distributed
被覆部14は、第1の実施の形態の被覆部4と比較すると、同じ2種類の被覆材の他に厚さと柔軟さの異なる被覆材が3種類あり、同じ2種類の被覆材の他に中程度の厚さと柔軟さの被覆材を有している。被覆部14は、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球Fの各部位の分布型圧力センサ13a,13b,13cの全面を覆うように3種類の被覆材14a,14b,14cが設けられる。
Compared with the covering
親指Aの末節Aa、人差指Bの末節Ba、中指Cの末節Caに配置される被覆材14aは、最も薄くかつ硬い。親指Aの基節Ac、人差指Bの中節Bb、中指Cの中節Cb、小指Dの末節Daに配置される被覆材14bは、中程度の厚さと柔軟さである。人差指Bの基節Bc、中指Cの基節Cc、小指Dの中節Dbと基節Dc、手のひらE、母指球Fに配置される被覆材14cは、最も厚くかつ柔らかい。各部位における被覆材14a,14b,14cにおいては、厚さが一定でもよいし、あるいは、指先から離れるほど厚くなるようにしてもよい。
The covering
このように構成したロボットハンド11では、親指A、人差指B、中指Cが細かい作業に適しており、小指D、手のひらE、母指球Fが物の把持や保持に適している。さらに、ロボットハンド11では、指先に近いほど被覆材が薄くかつ硬くなりかつ圧力センサセルが小さくなっているので、指先ほど細かい作業に適しており、指先から離れるほど物の把持や保持に適している。また、このロボットハンド11では、親指A、人差指B、中指Cの特に指先が細かい作業に必要な精度の高い圧力情報や位置情報を取得することができる。
In the
このロボットハンド11によれば、親指A、人差指B、中指Cに高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置し、小指Dに低分解能の分布型圧力センサと厚くかつ柔らかい被覆材を配置し、さらに、指先からの距離が近いほど高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置することにより、ロボットハンドの表面構造として各部位に応じた最適化を図ることができる。特に、細かい作業に適した特性を持つ指の方が多いので、作業性を重視したロボットハンドを得ることができ。また、指先に近い部位ほど高い作業性を得ることができ、指先から離れた部位ほど高い把持性や保持安定性を得ることができる。
According to this
図8〜図10を参照して、第3の実施の形態に係るロボットハンド21について説明する。図8は、第3の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。図9は、第3の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。図10は、第3の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。なお、ロボットハンド21では、第1の実施の形態に係るロボットハンド1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
A
ロボットハンド21は、人差指が細かい作業を行うのに適した特性を持つ指であり、親指、中指、小指が把持や保持を行うのに適した特性を持つ指であり、把持性や保持安定性を重視したロボットハンドである。そのために、ロボットハンド21は、構造部2、センサ部23、被覆部24を備えている。
The
センサ部23は、第1の実施の形態のセンサ部3と比較すると、分布型圧力センサの種類は同じ2種類あるが、2種類の分布型圧力センサが配置される指が異なる。人差指B(末節Ba、中節Bb、基節Bc)に配置される分布型圧力センサ23aは、圧力センサセル3xの大きさが小さく、空間の分解能が最も高い。親指A(末節Aa、基節Ac)、中指C(末節Ca、中節Cb、基節Cc)、小指D(末節Da、中節Db、基節Dc)、手のひらE、母指球Fに配置される分布型圧力センサ23cは、圧力センサセル3zの大きさが大きく、空間の分解能が低い。
As compared with the
被覆部24は、第1の実施の形態の被覆部4と比較すると、被覆材の種類は同じ2種類あるが、2種類の被覆材が配置される指が異なる。人差指B(末節Ba、中節Bb、基節Bc)に配置される被覆材24aは、薄くかつ硬い。親指A(末節Aa、基節Ac)、中指C(末節Ca、中節Cb、基節Cc)、小指D(末節Da、中節Db、基節Dc)、手のひらE、母指球Fに配置される被覆材24cは、厚くかつ柔らかい。
Compared with the covering
このように構成したロボットハンド21では、人差指Bが細かい作業に適しており、親指A、中指C、小指D、手のひらE、母指球Fが物の把持や保持に適している。
In the
このロボットハンド21によれば、人差指Bに高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置し、親指A、中指C、小指Dに低分解能の分布型圧力センサと厚くかつ柔らかい被覆材を配置することにより、ロボットハンドの表面構造として各指に応じた最適化を図ることができる。特に、物を把持や保持するのに適した特性を持つ指の方が多いので、把持性や作業安定性を重視したロボットハンドを得ることができる。また、最適化によって低分解能の分布型圧力センサ(低価なセンサ)を多く用いているので、コストも抑えることができ、電気的な処理や制御装置における負荷を抑えることができる。
According to this
図11〜図13を参照して、第4の実施の形態に係るロボットハンド31について説明する。図11は、第4の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。図12は、第4の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。図13は、第4の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。なお、ロボットハンド31では、第1の実施の形態に係るロボットハンド1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
A
ロボットハンド31は、第3の実施の形態に係るロボットハンド21と同様に、人差指が細かい作業を行うのに適した特性を持つ指であり、親指、中指、小指が把持や保持を行うのに適した特性を持つ指であり、把持性や保持安定性を重視したロボットハンドである。しかし、ロボットハンド31は、ロボットハンド21と比較すると、センサ部33と被覆部34の特性が3段階であり、指単位だけでなく指先からの距離に応じて特性が変わる。そのために、ロボットハンド31は、構造部2、センサ部33、被覆部34を備えている。
Similar to the
センサ部33は、第3の実施の形態のセンサ部23と比較すると、セルの大きさの異なる分布型圧力センサが3種類あり(第2の実施の形態のセンサ部13と同様の3種類の分布型圧力センサであり)、同じ2種類の分布型圧力センサの他に中程度の大きさのセルからなる分布型圧力センサを有している。センサ部33は、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球Fの各部位の表面を覆うように、3種類の分布型圧力センサ33a,33b,33cがそれぞれ設けられる。分布型圧力センサ33a,33b,33cは、複数個の圧力センサセルで構成され、指A,B,C,Dと手のひらの部位E,Fの指単位及び指先からの距離に応じて大きさの異なる圧力センサセル3x,3y,3zがそれぞれ配置される。
As compared with the
人差指Bの末節Baに配置される分布型圧力センサ33aは、圧力センサセル3xの大きさが最も小さく、空間の分解能が最も高い。親指Aの末節Aa、中指Cの末節Ca、小指Dの末節Daに配置される分布型圧力センサ33bは、圧力センサセル3yの大きさが中間であり、空間の分解能が中程度である。親指Aの基節Ac、人差指Bの中節Bbと基節Bc、中指Cの中節Cbと基節Cc、小指Dの中節Dbと基節Dc、手のひらE、母指球Fに配置される分布型圧力センサ33cは、圧力センサセル3zの大きさが最も大きく、空間の分解能が最も低い。
The distributed
被覆部34は、第3の実施の形態の被覆部24と比較すると、同じ2種類の被覆材の他に厚さと柔軟さの異なる被覆材が3種類あり(第2の実施の形態の被覆部14と同様の3種類の被覆材であり)、同じ2種類の被覆材の他に中程度の厚さと柔軟さの被覆材を有している。被覆部34は、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球Fの各部位の分布型圧力センサ33a,33b,33cの全面を覆うように3種類の被覆材34a,34b,34cが設けられる。
Compared with the covering
人差指Bの末節Baに配置される被覆材34aは、最も薄くかつ硬い。親指Aの末節Aa、中指Cの末節Ca、小指Dの末節Daに配置される被覆材34bは、中程度の厚さと柔軟さである。親指Aの基節Ac、人差指Bの中節Bbと基節Bc、中指Cの中節Cbと基節Cc、小指Dの中節Dbと基節Dc、手のひらE、母指球Fに配置される被覆材34cは、最も厚くかつ柔らかい。
The covering
このように構成したロボットハンド31では、人差指Bが細かい作業に適しており、親指A、中指C、小指D、手のひらE、母指球Fが物の把持や保持に適している。さらに、ロボットハンド31では、指先に近いほど被覆材が薄くかつ硬くなりかつ圧力センサセルが小さくなっているので、指先ほど細かい作業に適しており、指先から離れるほど物の把持や保持に適している。
In the
このロボットハンド31によれば、人差指Bに高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置し、親指A、中指C、小指Dに低分解能の分布型圧力センサと厚くかつ柔らかい被覆材を配置し、さらに、指先からの距離が近いほど高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置することにより、ロボットハンドの表面構造として各部位に応じた最適化を図ることができる。特に、物を把持や保持するのに適した特性を持つ指の方が多いので、把持性や保持安定性を重視したロボットハンドを得ることができ、また、最適化によって低分解能の分布型圧力センサを多く用いているので、コストも抑えることができ、電気的な処理や制御装置における負荷を抑えることができる。
According to this
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
例えば、本実施の形態では4指のロボットハンドにおけるハンドの手のひら側にセンサ部及び被覆部を設ける構成としたが、3指や5指などの複数本の指を持つ様々なロボットハンドに適用可能であり、また、ハンドの手の甲側や側部にセンサ部及び被覆部を設ける構成としてもよい。 For example, in the present embodiment, the sensor unit and the covering unit are provided on the palm side of the four-finger robot hand, but the present invention can be applied to various robot hands having a plurality of fingers such as three fingers or five fingers. Moreover, it is good also as a structure which provides a sensor part and a coating | coated part in the back side and side part of the hand of a hand.
また、細かい作業に適した特性を持つ指の本数と把持に適した特性を持つ指の本数についてはそれぞれ適宜の本数に設定してよく、細かい作業に適した特性を持つ指の本数の方を多くすると細かい作業性重視のロボットハンドであり、把持に適した特性を持つ指の本数の方を多くすると把持性重視のロボットハンドであり、細かい作業に適した特性を持つ指の本数と把持に適した特性を持つ指の本数を同数にすると細かい作業性と把持性とのバランスの採れたロボットハンドである。 In addition, the number of fingers having characteristics suitable for fine work and the number of fingers having characteristics suitable for gripping may be set to appropriate numbers, respectively, and the number of fingers having characteristics suitable for fine work may be selected. If the number is increased, it is a robot hand that emphasizes fine workability, and if the number of fingers having characteristics suitable for gripping is increased, it is a robot hand that emphasizes gripping characteristics. If the number of fingers having suitable characteristics is the same, the robot hand can achieve a balance between fine workability and gripping ability.
また、本実施の形態では指の形状としては各指の区別ができる人間の指に似た形状のものとしたが、人間の指と似ていない指でもよい。例えば、全て同じ形状の指としてもよい。 In this embodiment, the finger shape is similar to that of a human finger that can distinguish each finger. However, a finger that does not resemble a human finger may be used. For example, all fingers may have the same shape.
また、本実施の形態では分布型圧力センサとしては空間の分解能の異なるものを配置する構成としたが、感度(圧力の強弱)の分解能の異なるセンサを配置する構成としてもよい、あるいは、感度と空間の分解能の異なるセンサを配置する構成としてもよい。 In this embodiment, the distributed pressure sensor has a configuration in which different spatial resolutions are arranged. However, a sensor having a different sensitivity (pressure strength) resolution may be arranged, or It is good also as a structure which arrange | positions the sensor from which the resolution of space differs.
また、本実施の形態では分布型圧力センサと被覆材の両方を最適化する構成としたが、被覆材が同じ柔軟さや厚さで分布型圧力センサだけを最適化する構成としてもよいし、あるいは、分布型圧力センサが同じ分解能で被覆材だけを最適化する構成としてもよい。被覆材を最適化する場合、柔軟さと厚さの一方だけを最適化する構成としてもよい。 In the present embodiment, both the distributed pressure sensor and the covering material are optimized. However, the covering material may be configured to optimize only the distributed pressure sensor with the same flexibility and thickness, or The distributed pressure sensor may be configured to optimize only the covering material with the same resolution. In the case of optimizing the covering material, only one of flexibility and thickness may be optimized.
また、本実施の形態では正方形のセルからなる分布型圧力センサを適用したが、分布型圧力センサ以外の圧力センサでも適用可能であり、また、セルの形状も正方形以外の形状でもよい。 In this embodiment, a distributed pressure sensor composed of square cells is applied. However, a pressure sensor other than the distributed pressure sensor can be applied, and the shape of the cells may be other than a square.
1,11,21,31…ロボットハンド、2…構造部、3,13,23,33…センサ部、3a,3c,13a,13b,13c,23a,23c,33a,33b,33c…分布型圧力センサ、3x,3y,3z…圧力センサセル、4,14,24,34…被覆部、4a,4c,14a,14b,14c,24a,24c,34a,34b,34c…被覆材
DESCRIPTION OF
Claims (9)
構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、
少なくとも前記センサ部を覆う被覆材からなる被覆部と
を備え、
前記センサ部及び/又は前記被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数が、前記センサ部及び/又は前記被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とするロボットハンド。 A robot hand having a plurality of fingers,
A sensor unit comprising a pressure sensor provided on the surface side of the structure unit;
And a covering portion made of a covering material covering at least the sensor portion,
Characteristics in which the number of fingers having characteristics suitable for fine work depending on the configuration of the sensor part and / or the covering part is not suitable for fine work depending on the structure of the sensor part and / or the covering part A robot hand characterized by having more fingers than the number of fingers.
構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、
少なくとも前記センサ部を覆う被覆材からなる被覆部と
を備え、
前記センサ部及び/又は前記被覆部の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数が、前記センサ部及び/又は前記被覆部の構成によって把持を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とするロボットハンド。 A robot hand having a plurality of fingers,
A sensor unit comprising a pressure sensor provided on the surface side of the structure unit;
And a covering portion made of a covering material covering at least the sensor portion,
The number of fingers having characteristics suitable for gripping depending on the configuration of the sensor unit and / or the covering portion has characteristics that are not suitable for gripping depending on the configuration of the sensor portion and / or the covering portion. A robot hand characterized by having more fingers.
構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、
少なくとも前記センサ部を覆う被覆材からなる被覆部と
を備え、
前記センサ部及び/又は前記被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数と前記センサ部及び/又は前記被覆部の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数とが同数であることを特徴とするロボットハンド。 A robot hand having a plurality of fingers,
A sensor unit comprising a pressure sensor provided on the surface side of the structure unit;
And a covering portion made of a covering material covering at least the sensor portion,
The number of fingers having characteristics suitable for fine work depending on the configuration of the sensor part and / or the covering part and the finger having characteristics suitable for gripping depending on the structure of the sensor part and / or the covering part Robot hand characterized by the same number of
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2017033381A1 (en) * | 2015-08-25 | 2018-06-07 | 川崎重工業株式会社 | Robot system |
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US11633850B2 (en) | 2020-06-18 | 2023-04-25 | Korea Institute Of Science And Technology | Tactile sensor module for robot-hand and grasping method using the same |
-
2007
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