JP2009190111A - Gripping device and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gripping device and method for setting the size of a gripping opening correctly and performing stable gripping operation. <P>SOLUTION: This gripping device is provided with: a gripping mechanism controlling part 117 for feeding operation control values to a gripping unit to control operation of the gripping unit; an image processing part 112 for computing the size of the gripping opening formed by a gripping member; a calibration data generating part 113 for generating the calibration data indicating the relationship of the size of the gripping opening to operation control values based on the size of the gripping opening computed in the image processing part 112 for a plurality of operation control values; a data storing part 116 for storing the calibration data; and a device controlling part 115 for generating operation control value data for the gripping unit based on the calibration data stored in the data storing part 116 and feeding the operation control value data into the gripping mechanism controlling part 117. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、把持装置および方法に関する。   The present invention relates to a gripping apparatus and method.

従来、種々の工業製品の組立工程、検査工程などにおいて、部品を所定位置に配置したり、移動させたりするため、部品を把持する把持装置が用いられている。このような把持装置に用いられる把持機構としては、流体や電磁力などを用いたアクチュエータを駆動源として、対向する把持部材を進退させて部品を把持するチャック機構や、把持部材の周囲に配置された把持部材を放射状に進退させて部品を把持するチャック機構が知られている。
例えば、特許文献1には、このような把持装置として、微小部品をチャックによりピックアップする微小部品把持装置であって、位置決めモータによりチャックの一対の爪部材を開閉作動するチャック開閉手段と、CCDカメラからなる微小部品の検出手段と、該検出手段からの微小部品の被把持部の幅および隣接する微小部品との間隔の検出信号に基づいてチャックの一対の爪部材の開閉ストロークを設定する演算処理手段を備え、演算処理手段からの信号で位置決めモータの回転量を制御するようにしたものが記載されている。
この微小部品把持装置では、互いに対向するチャックが、バネによって開方向に付勢されている。そして、カムによってチャックの対向方向に直交する上下方向に移動可能とされた昇降部材が設けられ、この昇降部材の下端側のテーパ部によって、水平方向の駆動分力が発生する。これによりリニアガイドによって水平方向にガイドされたチャックの対向距離が、昇降部材の昇降位置に応じて変化するようになっている。
特開2004−82239号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, a gripping device that grips a component has been used to place or move the component at a predetermined position in an assembly process or an inspection process of various industrial products. As a gripping mechanism used in such a gripping device, an actuator using fluid, electromagnetic force, or the like is used as a drive source, and a gripping mechanism that grips a component by moving an opposing gripping member forward or backward, or is disposed around the gripping member. A chuck mechanism is known that grips a component by causing the gripping member to advance and retract radially.
For example, Patent Document 1 discloses, as such a gripping device, a microcomponent gripping device that picks up microcomponents with a chuck, a chuck opening / closing means that opens and closes a pair of claw members of the chuck by a positioning motor, and a CCD camera. Computation processing for setting the opening / closing strokes of a pair of claw members of a chuck based on a detection signal of a minute part detection means comprising the above and a detection signal of a width of a gripped portion of the minute part from the detection means and an interval between adjacent minute parts There is described a device that includes a means for controlling the rotation amount of the positioning motor by a signal from the arithmetic processing means.
In this microcomponent gripping device, the chucks facing each other are urged in the opening direction by a spring. An elevating member that can be moved in a vertical direction perpendicular to the facing direction of the chuck by a cam is provided, and a horizontal driving component force is generated by a tapered portion on the lower end side of the elevating member. As a result, the facing distance of the chuck guided in the horizontal direction by the linear guide changes in accordance with the lift position of the lift member.
JP 2004-82239 A

しかしながら、上記のような従来の把持装置には、以下のような問題があった。
特許文献1に記載の技術では、把持機構が複数の部品の組合せからなり、カムの回転によって発生する上下方向の駆動力が昇降部材に伝達され、テーパ部を介して、水平方向分力が昇降部材からチャックに伝達されることで、チャックの対向距離が変化する。
このため、各部材の製造誤差や弾性変形などが多重に組み合わさることによって、一定のカム位置でのチャック間の対向距離がばらつく。その結果、把持開口(把持幅)の大きさがばらついてしまう。把持開口が広がりすぎると被把持物を把持できなくなり、把持開口が狭すぎると被把持物に対する把持力が大きくなりすぎる。このようなばらつきは、被把持物が小さくなればなるほど、相対的に顕著となり、良好な把持を行うことができなくなるという問題がある。
また、このような微小部品の把持機構では、被把持物に加わる把持力を低減したり、狭小なスペースで把持したりすることができるように、把持部材として低剛性のピンセットを採用しなければならない場合がある。このようなピンセットを閉じるために押圧すると、ピンセットそのものが変形するため、この押圧位置の変位と被把持物を把持するピンセット先端の変位とは、必ずしも比例関係にない場合がある。このような場合、ピンセット先端での把持開口(把持幅)と押圧部の変位の関係を計算により求める事は困難という問題がある。
However, the conventional gripping device as described above has the following problems.
In the technique described in Patent Document 1, the gripping mechanism is composed of a combination of a plurality of parts, the vertical driving force generated by the rotation of the cam is transmitted to the lifting member, and the horizontal component force is lifted and lowered via the tapered portion. By transmitting from the member to the chuck, the facing distance of the chuck changes.
For this reason, the opposing distance between the chucks at a certain cam position varies due to multiple combinations of manufacturing errors and elastic deformation of each member. As a result, the size of the grip opening (grip width) varies. If the gripping opening is too wide, the object to be gripped cannot be gripped, and if the gripping opening is too narrow, the gripping force on the object to be gripped becomes too large. Such variation becomes more noticeable as the object to be grasped becomes smaller, and there is a problem that good grasping cannot be performed.
In addition, in such a gripping mechanism for minute parts, a low-rigidity tweezers must be employed as a gripping member so that the gripping force applied to the object to be gripped can be reduced or gripped in a narrow space. It may not be possible. When the tweezers are pressed to close the tweezers, the tweezers themselves are deformed. Therefore, the displacement of the pressed position and the displacement of the tweezers tip that holds the object to be grasped may not necessarily have a proportional relationship. In such a case, there is a problem that it is difficult to obtain the relationship between the gripping opening (grip width) at the tip of the tweezers and the displacement of the pressing portion by calculation.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、把持開口の大きさを正確に設定することができ、安定した把持動作を行うことができる把持装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a gripping apparatus and method that can accurately set the size of the gripping opening and can perform a stable gripping operation. Objective.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも1つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構を有し、前記被把持物の形状情報および位置情報に基づいて前記把持機構の開閉および移動を行って前記被把持物を把持する把持装置であって、前記把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して、前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部と、前記把持開口検出部で算出された把持開口の大きさから、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成部と、該校正データ生成部で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶部と、前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構に対する動作制御値データを前記校正データ記憶部に記憶された校正データに基づいて生成して、前記把持機構制御部に送出する把持動作制御部とを備える構成とする。
この発明によれば、把持機構制御部に動作制御値を設定して、複数の把持部材のうち進退可能とされた把持部材を進退させて把持機構を動作させ、動作制御値における把持開口の大きさを、把持開口検出部により検出し、校正データ生成部によって、把持機構における動作制御値に対する把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成し、この校正データを校正データ記憶部に記憶することができる。
そして、把持動作制御部によって、被把持物の形状情報に基づいて、被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、この目標値に至るまで把持開口の大きさを変化させるための把持機構に対する動作制御値データを校正データ記憶部に記憶された校正データに基づいて生成して、把持機構制御部に送出することができる。
把持機構制御部では、把持動作制御部から送出された動作制御値データに基づいて、把持機構を制御することで、目標値に一致した把持開口の大きさが得られるように、把持機構を駆動することができる。
In order to solve the above-described problem, in the invention according to claim 1, a gripping mechanism that grips the object to be gripped by a plurality of gripping members having at least one gripping member that can be moved forward and backward with respect to the object to be gripped. A gripping device for gripping the object to be gripped by opening / closing and moving the gripping mechanism based on the shape information and position information of the object to be gripped, and an operation control value for the gripping mechanism. A gripping mechanism control unit that sends out and controls the operation of the gripping mechanism, and detects advancing / retreating position of the gripping member that can be moved forward and backward, and calculates a size of a gripping opening formed by the plurality of gripping members A gripping opening detection unit; and a calibration data generation unit that generates calibration data representing a relationship between an operation control value of the gripping mechanism and the size of the gripping opening from the size of the gripping opening calculated by the gripping opening detection unit; A calibration data storage unit that stores the calibration data generated by the calibration data generation unit, and a target value of the size of the grip opening for gripping the object to be gripped based on the shape information of the object to be gripped. Determining and generating operation control value data for the gripping mechanism for changing the size of the gripping opening until the target value is reached based on the calibration data stored in the calibration data storage unit; It is set as the structure provided with the holding | grip movement control part sent out to a control part.
According to the present invention, an operation control value is set in the gripping mechanism control unit, and the gripping mechanism is operated by advancing and retreating the gripping member that can be advanced and retracted among the plurality of gripping members. Is detected by the gripper opening detector, and the calibration data generator generates calibration data representing the relationship between the gripper opening size and the motion control value in the gripping mechanism, and stores the calibration data in the calibration data storage unit. be able to.
Then, the gripping operation control unit determines a target value of the size of the gripping opening for gripping the target object based on the shape information of the target object, and determines the size of the gripping opening until the target value is reached. Operation control value data for the gripping mechanism for changing can be generated based on the calibration data stored in the calibration data storage unit and sent to the gripping mechanism control unit.
The gripping mechanism control unit drives the gripping mechanism so that the size of the gripping opening that matches the target value can be obtained by controlling the gripping mechanism based on the motion control value data sent from the gripping motion control unit. can do.

請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の把持装置において、前記複数の把持部材の少なくとも1つは、前記複数の把持部材が前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部を備える構成とする。
この発明によれば、複数の把持部材の少なくとも1つは、複数の把持部材が被把持物を把持したことを検知する把持検知部を備えるので、把持動作制御部で決定する把持開口の大きさの目標値を、把持に必要な把持開口の大きさよりも狭い目標値に設定しておき、把持検知部で発生される検知信号に基づいて把持機構を停止することによって、把持機構の動作が、仮に校正データからのずれたとしても、確実に被把持物を把持することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the gripping device according to the first aspect, at least one of the plurality of gripping members detects that the plurality of gripping members grips the object to be gripped, and detects a signal. It is set as the structure provided with the holding | grip detection part which generate | occur | produces.
According to this invention, since at least one of the plurality of gripping members includes the grip detection unit that detects that the plurality of gripping members grip the object to be gripped, the size of the gripping opening determined by the gripping operation control unit Is set to a target value that is narrower than the size of the gripping opening necessary for gripping, and the gripping mechanism is stopped based on a detection signal generated by the gripping detection unit. Even if there is a deviation from the calibration data, the object to be grasped can be reliably grasped.

請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の把持装置において、前記進退可能とされた把持部材は、一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなり、
前記把持機構は、前記進退可能とされた把持部材に対して前記支点から離間した部位に駆動力を加えて、前記支点を中心に回動させることによって、前記被把持物を把持するようにした構成とする。
この発明によれば、支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材に対して、支点から離間した部位に駆動力を加えて、アーム状部材の支点を中心に回動させることで進退可能とされた把持部材を進退させ、これにより把持開口の大きさを変えて、被把持物を把持することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the gripping device according to the first or second aspect, the gripping member that can be advanced and retracted comprises an arm-shaped member that is provided so as to be rotatable around a fixed fulcrum.
The gripping mechanism grips the object to be gripped by applying a driving force to a portion separated from the fulcrum with respect to the gripping member that can be moved forward and backward, and rotating about the fulcrum. The configuration.
According to the present invention, with respect to the arm-shaped member provided to be pivotable about the fulcrum, a driving force is applied to a portion separated from the fulcrum, and the arm-shaped member is rotated about the fulcrum of the arm-shaped member to advance and retract. The object to be grasped can be grasped by advancing and retreating the grasping member made possible, thereby changing the size of the grasping opening.

請求項4に記載の発明では、請求項1に記載の把持装置において、前記複数の把持部材は、いずれも前記被把持物に対して進退可能とされた把持部材である構成とする。
この発明によれば、複数の把持部材がいずれも被把持物に対して進退可能とされるので、被把持物の位置を固定した状態で把持する場合、被把持物に対して各把持部材を離間させた状態から把持することができ、また把持解除する場合にも各把持部材を被把持物から離間した状態で把持解除することができるため、より円滑な把持動作を行うことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the gripping device according to the first aspect, each of the plurality of gripping members is a gripping member that can be moved forward and backward with respect to the object to be gripped.
According to the present invention, since a plurality of gripping members can all advance and retreat with respect to the object to be gripped, when gripping with the position of the object to be gripped being fixed, each gripping member is attached to the object to be gripped. The gripping can be performed from the separated state, and even when the gripping is released, each gripping member can be released from the state of being separated from the object to be gripped, so that a smoother gripping operation can be performed.

請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の把持装置において、前記複数の把持部材は、前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部をそれぞれ備える構成とする。
この発明によれば、複数の把持部材が、被把持物を把持したことを検知する把持検知部をそれぞれ備えるので、把持動作制御部で決定する把持開口の大きさの目標値を、把持に必要な把持開口の大きさよりも狭い目標値に設定しておき、各把持検知部で発生される検知信号に基づいて把持機構を停止することによって、把持機構の動作が、仮に校正データからのずれたとしても、確実に被把持物を把持することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the gripping device according to the fourth aspect, each of the plurality of gripping members includes a gripping detection unit that detects that the gripped object is gripped and generates a detection signal. And
According to this invention, each of the plurality of gripping members includes a gripping detection unit that detects that the object to be gripped is gripped. Therefore, the target value of the size of the gripping opening determined by the gripping operation control unit is necessary for gripping. By setting the target value narrower than the size of the gripping opening and stopping the gripping mechanism based on the detection signal generated by each gripping detection unit, the operation of the gripping mechanism temporarily deviates from the calibration data. However, the object to be grasped can be securely grasped.

請求項6に記載の発明では、請求項4または5に記載の把持装置において、前記各把持部材は、それぞれ一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなり、前記把持機構は、前記各把持部材に対して前記支点から離間した部位に駆動力を加えて、前記支点を中心に回動させることによって、前記被把持物を把持するようにした構成とする。
この発明によれば、支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材に対して、支点から離間した部位に駆動力を加えて、アーム状部材の支点を中心に回動させることで各把持部材を進退させ、これにより把持開口の大きさを変えて、被把持物を把持することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the gripping device according to the fourth or fifth aspect, each of the gripping members is an arm-like member provided to be rotatable around a fixed fulcrum, and the gripping mechanism. Is configured to grip the object to be gripped by applying a driving force to a portion of the gripping member that is spaced from the fulcrum and rotating it around the fulcrum.
According to this invention, with respect to the arm-shaped member provided so as to be rotatable about the fulcrum, the driving force is applied to the part separated from the fulcrum, and the arm-shaped member is rotated about the fulcrum of the arm-shaped member. The object to be grasped can be grasped by moving the grasping member back and forth, thereby changing the size of the grasping opening.

請求項7に記載の発明では、請求項1〜6のいずれかに記載の把持装置において、前記把持開口検出部は、前記把持開口の画像を撮像する撮像部と、該撮像部で撮像された前記把持開口の画像を画像処理することによって前記把持開口の大きさを算出する画像処理部とを備える構成とする。
この発明によれば、撮像部によって把持開口の画像を撮像し、この画像を画像処理部で画像処理することによって、把持開口の大きさを算出することができるので、把持機構が駆動されるに伴い、把持部材が変形する場合でも、正確に把持開口の大きさを算出することができるので、汎用性を向上することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the gripping device according to any one of the first to sixth aspects, the gripping opening detection unit is captured by an imaging unit that captures an image of the gripping opening and the imaging unit. And an image processing unit that calculates the size of the gripping opening by performing image processing on the image of the gripping opening.
According to the present invention, the size of the gripping opening can be calculated by capturing an image of the gripping opening by the imaging unit and performing image processing on the image by the image processing unit. Accordingly, even when the gripping member is deformed, the size of the gripping opening can be accurately calculated, so that versatility can be improved.

請求項8に記載の発明では、被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも1つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構と、該把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部とを備える把持装置を用いた把持方法であって、
前記把持機構制御部に前記進退可能とされた把持部材の複数の動作制御値を設定して前記把持機構を動作させ、前記各動作制御値のそれぞれにおける前記把持開口の大きさを、前記把持開口検出部により算出し、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成工程と、該校正データ生成工程で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶工程とを備え、前記校正データ生成工程、および前記校正データ記憶工程を行った後に、前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構に対する動作制御値データを生成して、前記把持機構制御部に送出することで、前記被把持物を把持する把持工程を行う方法とする。
この発明によれば、請求項1に記載の把持装置を用いる把持方法になっているので、請求項1に記載の発明と同様の作用を備える。
In the invention according to claim 8, a gripping mechanism that grips the object to be gripped by a plurality of gripping members having at least one gripping member that can be moved forward and backward with respect to the object to be gripped, and an operation with respect to the gripping mechanism A gripping mechanism control unit that sends out a control value to control the operation of the gripping mechanism, and detects advancing and retreating positions of the gripping members that can be moved forward and backward to determine the size of the gripping openings formed by the plurality of gripping members. A gripping method using a gripping device including a gripping opening detection unit to calculate,
The gripping mechanism control unit is set with a plurality of motion control values of the gripping member that can be advanced and retracted to operate the gripping mechanism, and the size of the gripping opening in each of the motion control values is set to the gripping opening. Calibration data generation step for generating calibration data calculated by the detection unit and representing the relationship between the motion control value of the gripping mechanism and the size of the gripping opening, and calibration for storing the calibration data generated in the calibration data generation step A data storage step, and after performing the calibration data generation step and the calibration data storage step, based on the shape information of the object to be grasped, the size of the grip opening for grasping the object to be grasped A target value is determined, operation control value data for the gripping mechanism for changing the size of the gripping opening until reaching the target value is generated and sent to the gripping mechanism control unit. By, a method of performing a gripping step of gripping the object to be grasped.
According to the present invention, since the gripping method using the gripping device according to the first aspect is adopted, the same operation as the invention according to the first aspect is provided.

請求項9に記載の発明では、被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも1つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構と、該把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部と、前記複数の把持部材が前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部とを備える把持装置を用いた把持方法であって、前記把持機構制御部に前記進退可能とされた把持部材の複数の動作制御値を設定して前記把持機構を動作させ、前記各動作制御値のそれぞれにおける前記把持開口の大きさを、前記把持開口検出部により算出し、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成工程と、該校正データ生成工程で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶工程とを備え、前記校正データ生成工程、および前記校正データ記憶工程を行った後に、前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構の前記進退可能とされた把持部材に対する動作制御値データを生成して、前記把持機構制御部に送出するとともに、前記把持検知部による前記検知信号の発生を監視し、該検知信号の発生の後に、前記把持機構の前記進退可能とされた把持部材の進退を停止させることで、前記被把持物を把持する把持工程を行う方法とする。
この発明によれば、請求項2に記載の把持装置を用いる把持方法になっているので、請求項2に記載の発明と同様の作用を備える。
In a ninth aspect of the invention, a gripping mechanism that grips the object to be gripped by a plurality of gripping members having at least one gripping member that can be moved forward and backward with respect to the object to be gripped, and an operation with respect to the gripping mechanism A gripping mechanism control unit that sends out a control value to control the operation of the gripping mechanism, and detects advancing and retreating positions of the gripping members that can be moved forward and backward to determine the size of the gripping openings formed by the plurality of gripping members. A gripping method using a gripping device, comprising: a gripping opening detection unit to calculate; and a gripping detection unit that detects that the plurality of gripping members grip the object to be gripped and generates a detection signal, A plurality of motion control values of the gripping member that can be moved forward and backward are set in a mechanism control unit to operate the gripping mechanism, and the size of the gripping opening in each of the motion control values is determined by the gripping aperture detection unit. By A calibration data generating step for generating calibration data representing the relationship between the motion control value in the gripping mechanism and the size of the gripping opening, and a calibration data storing step for storing the calibration data generated in the calibration data generating step. And determining a target value of the size of the grip opening for gripping the object to be gripped based on the shape information of the object to be gripped after performing the calibration data generation step and the calibration data storage step. Then, operation control value data for the gripping member that is allowed to advance and retreat of the gripping mechanism for changing the size of the gripping opening until reaching the target value is generated and sent to the gripping mechanism control unit. Monitoring the generation of the detection signal by the grip detection unit, and stopping the advancement / retraction of the grip member that is enabled to advance / retreat of the grip mechanism after the detection signal is generated. , The method of performing a gripping step of gripping the object to be grasped.
According to the present invention, since the gripping method using the gripping device according to the second aspect is adopted, the same function as the invention according to the second aspect is provided.

本発明の把持装置および方法によれば、校正データ生成部によって把持機構の開閉を行うための動作制御値に対する把持開口の大きさの関係を表す校正データを生成し、これを校正データ記憶部に記憶し、把持動作制御部によりこの校正データに基づいて把持機構の動作を制御することができるため、把持開口の大きさを正確に設定することができ、安定した把持動作を行うことができるという効果を奏する。   According to the gripping apparatus and method of the present invention, the calibration data generating unit generates calibration data representing the relationship of the size of the gripping opening to the operation control value for opening and closing the gripping mechanism, and stores the calibration data in the calibration data storage unit. Since the gripping motion controller can control the motion of the gripping mechanism based on this calibration data, the size of the gripping opening can be set accurately, and a stable gripping motion can be performed. There is an effect.

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る把持装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。図2(a)は、本発明の第1の実施形態に係る把持装置の把持機構の模式的な正面図である。図2(b)は、図2(a)におけるA−A断面図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係る把持装置の制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。図4は、本発明の第1の実施形態に係る把持装置の校正データの一例を示す模式的なグラフである。横軸は動作制御値x、縦軸は、把持開口の大きさyを示す。
なお、図中のXYZ座標系は、方向参照の便宜のために各図共通の方向に記載したものである(以下の図面も同様)。各軸の方向は、XY平面が水平面に一致され、Z軸正方向が鉛直上向き方向を表すように配置されている。
[First Embodiment]
A gripping device according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a schematic configuration of a gripping device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a schematic front view of the gripping mechanism of the gripping device according to the first embodiment of the present invention. FIG.2 (b) is AA sectional drawing in Fig.2 (a). FIG. 3 is a functional block diagram showing a functional configuration of the control unit of the gripping device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic graph showing an example of calibration data of the gripping device according to the first embodiment of the present invention. The horizontal axis indicates the motion control value x, and the vertical axis indicates the size y of the grip opening.
Note that the XYZ coordinate system in the drawing is described in a common direction in each drawing for the convenience of direction reference (the same applies to the following drawings). The direction of each axis is arranged such that the XY plane coincides with the horizontal plane, and the positive Z-axis direction represents the vertically upward direction.

本実施形態の把持装置100は、図1に示すように、パレット7上に配置された、例えば、組立用部品や小組立体などからなるワーク8(被把持物)を把持して、予めワーク8ごとに設定された移動位置に移動させる装置である。移動位置としては、パレット7上の他の位置でもよいし、例えば、把持装置100の近傍に配置された組立装置、観察装置、搬送装置、検査装置(いずれも不図示)などパレット7の外部への移動位置であってもよい。また、ワーク8をパレット7上から一旦移動して、例えば、観察や組み付け等を行った後、パレット7上の元の位置に戻す動作でもよい。
なお、図1は模式図のため、ワーク8を直方体状に描いているが、これは一例であって、ワーク8は、適宜の形状を採用することができ、パレット7上で異なる形状のものが混在していてもよい。
以下では、ワーク8の形状情報、特に、ワーク8を把持するために必要な被把持部の形状や位置などに関する形状情報、パレット7上の位置情報は、少なくとも把持装置100によって把持動作を開始する前に、把持装置100に供給されるものとして説明する。
例えば、パレット7やワーク8に固有の識別番号が付されており、これらの識別番号と各ワーク8の形状情報や位置情報が、把持装置100がアクセス可能なデータベースに格納されているといった例を挙げることができる。あるいは、把持装置100がワーク8の形状情報や位置情報を取得するカメラなどを備え、予め、パレット7とパレット7上の各ワーク8の画像を撮影して、ワーク8の形状情報、位置情報を取得するようにしてもよい。
As shown in FIG. 1, the gripping device 100 according to the present embodiment grips a workpiece 8 (object to be gripped) made of, for example, an assembly part or a small assembly, which is arranged on a pallet 7, and the workpiece 8 in advance. It is a device that moves to the movement position set for each. The movement position may be another position on the pallet 7, for example, an assembly apparatus, an observation apparatus, a conveyance apparatus, an inspection apparatus (all not shown) such as an assembly apparatus arranged in the vicinity of the gripping apparatus 100. It may be a moving position. Alternatively, the work 8 may be temporarily moved from the pallet 7 and then returned to the original position on the pallet 7 after being observed or assembled.
1 is a schematic diagram, the work 8 is drawn in a rectangular parallelepiped shape, but this is only an example, and the work 8 can adopt an appropriate shape and has a different shape on the pallet 7. May be mixed.
In the following, at least the gripping device 100 starts the gripping operation for the shape information of the workpiece 8, in particular, the shape information related to the shape and position of the gripped portion necessary for gripping the workpiece 8, and the position information on the pallet 7. Before, it demonstrates as what is supplied to the holding | gripping apparatus 100. FIG.
For example, a unique identification number is assigned to the pallet 7 or the workpiece 8, and the identification number and the shape information and position information of each workpiece 8 are stored in a database accessible by the gripping device 100. Can be mentioned. Alternatively, the gripping device 100 includes a camera that acquires the shape information and position information of the work 8, and previously captures the pallet 7 and images of each work 8 on the pallet 7 to obtain the shape information and position information of the work 8. You may make it acquire.

把持装置100の概略構成は、X軸ステージ6、門型支柱1、Y軸ロボット2、Z軸ロボット3、把持ユニット4(把持機構)、および撮像部5からなる。また、図1では図示を省略しているが、これらはいずれも、制御ユニット110(図3参照)に対して電気的に接続されている。   The schematic configuration of the gripping device 100 includes an X-axis stage 6, a portal column 1, a Y-axis robot 2, a Z-axis robot 3, a gripping unit 4 (gripping mechanism), and an imaging unit 5. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted in FIG. 1, all of these are electrically connected with respect to the control unit 110 (refer FIG. 3).

X軸ステージ6は、パレット7を載置して、水平面内の1軸方向であるX軸方向に沿って、駆動するための移動機構である。
門型支柱1は、X軸ステージ6の駆動方向に対して直交する両側方にそれぞれ立設された支柱と、この支柱の上端に、X軸ステージ6の駆動方向に直交する方向(図示Y軸方向)にX軸ステージ6をまたぐように架設された梁部材とからなる、X軸方向視で下側(図示Z軸負方向側)に開口するコ字状の支持部材である。
門型支柱1の梁部材のX軸正方向側には、Y軸ロボット2、Z軸ロボット3が順次配置されている。
Y軸ロボット2は、門型支柱1の梁部材に対してY軸方向に移動できるように設けられた移動機構である。
Z軸ロボット3は、Y軸ロボット2に対して、Z軸方向に移動できるように設けられた移動機構である。そして、Z軸ロボット3の下端部には、把持ユニット4が固定されている。
このような構成により、把持ユニット4は、X軸ステージ6上のパレット7に対して、3軸方向に相対移動可能に保持されている。
The X-axis stage 6 is a moving mechanism for placing the pallet 7 and driving it along the X-axis direction, which is a uniaxial direction in a horizontal plane.
The gate-type support column 1 is a support column erected on both sides orthogonal to the drive direction of the X-axis stage 6 and a direction orthogonal to the drive direction of the X-axis stage 6 (the Y axis shown in the figure) at the upper end of the support column. This is a U-shaped support member which is formed of a beam member laid so as to straddle the X-axis stage 6 in the direction) and opens downward (Z-axis negative direction side in the drawing) when viewed in the X-axis direction.
A Y-axis robot 2 and a Z-axis robot 3 are sequentially disposed on the X-axis positive direction side of the beam member of the portal column 1.
The Y-axis robot 2 is a moving mechanism provided so as to be able to move in the Y-axis direction with respect to the beam member of the portal column 1.
The Z-axis robot 3 is a moving mechanism provided so as to be movable in the Z-axis direction with respect to the Y-axis robot 2. A gripping unit 4 is fixed to the lower end portion of the Z-axis robot 3.
With such a configuration, the gripping unit 4 is held so as to be relatively movable in the three-axis direction with respect to the pallet 7 on the X-axis stage 6.

把持ユニット4は、ワーク8に対して、図視Y軸方向に沿って進退可能とされた複数の把持部材によってワーク8を把持する把持機構を構成するもので、図2(a)、(b)に示すように、ベース10、モータ11、カム12、把持部材20A、20B、およびばね16を備えている。   The gripping unit 4 constitutes a gripping mechanism that grips the work 8 with a plurality of gripping members that can be moved back and forth along the Y-axis direction in the figure with respect to the work 8. ), A base 10, a motor 11, a cam 12, gripping members 20A, 20B, and a spring 16 are provided.

ベース10は、Z軸ロボット3の下端部の前面側に固定された板状またはブロック状の部材であり、把持ユニット4の基台となっている。
モータ11は、把持ユニット4の把持部材20A、20Bによって、ワーク8を把持するための駆動力を供給する回転モータであり、ベース10に穿設された孔に対して、モータ11の出力軸であるモータ軸11aが図示X軸方向に沿ってX軸正方向側に突出する状態で固定されている。なお、モータ11のモータ本体は、Z軸ロボット3の下端部を貫通している。
モータ11は、本実施形態では、ステッピングモータを採用しており、ステップ角を変更する動作制御値xを変えることで、モータ軸11aの回転方向および回転角を変更できるようになっている。
カム12は、モータ軸11aの先端に取り付けられた板カムであり、モータ軸11aの軸中心からの径方向長さが所定のカム曲線に基づいて変化されたカム外周面12aを備える。
本実施形態では、把持部材20A、20Bをモータ軸11aの軸中心を通る図示ZX平面に平行な平面S(図2(a)参照)に対して対称に移動させるようにするため、カム外周面12aの形状は、モータ軸11aの軸中心を通る直線上のそれぞれの径方向長さが同じ長さになる凸曲面からなる形状とされている。
The base 10 is a plate-like or block-like member fixed to the front side of the lower end portion of the Z-axis robot 3, and serves as a base for the gripping unit 4.
The motor 11 is a rotary motor that supplies a driving force for gripping the workpiece 8 by the gripping members 20A and 20B of the gripping unit 4, and is an output shaft of the motor 11 with respect to a hole drilled in the base 10. A certain motor shaft 11a is fixed in a state of projecting to the X axis positive direction side along the X axis direction in the drawing. The motor body of the motor 11 passes through the lower end portion of the Z-axis robot 3.
In this embodiment, the motor 11 employs a stepping motor, and the rotation direction and the rotation angle of the motor shaft 11a can be changed by changing the operation control value x for changing the step angle.
The cam 12 is a plate cam attached to the tip of the motor shaft 11a, and includes a cam outer peripheral surface 12a in which the radial length from the shaft center of the motor shaft 11a is changed based on a predetermined cam curve.
In this embodiment, in order to move the gripping members 20A and 20B symmetrically with respect to a plane S (see FIG. 2A) parallel to the illustrated ZX plane passing through the axial center of the motor shaft 11a, The shape of 12a is made of a convex curved surface having the same length in the radial direction on a straight line passing through the shaft center of the motor shaft 11a.

把持部材20A、20Bは、ワーク8を図示Y軸方向から、挟んで把持するために対をなすアーム状部材であり、対となる面が互いに面対称な形状に形成され、平面Sに対して面対称となるように配置されている。
把持部材20A(20B)は、上端側の側面であるカム押圧面13aが、カム12のカム外周面12aに当接可能に設けられた棒状のリンク13A(13B)と、このリンク13A(13B)のカム押圧面13aが設けられた側面の下端側にねじ17を介して固定された把持爪15A(15B)とにより構成されている。
The gripping members 20A and 20B are arm-shaped members that are paired to grip and hold the workpiece 8 from the Y-axis direction in the figure. The paired surfaces are formed in a plane-symmetric shape with respect to the plane S. They are arranged to be plane symmetric.
The gripping member 20A (20B) includes a rod-shaped link 13A (13B) provided such that a cam pressing surface 13a, which is a side surface on the upper end side, can come into contact with the cam outer peripheral surface 12a of the cam 12, and the link 13A (13B) The gripping claw 15A (15B) is fixed to the lower end side of the side surface provided with the cam pressing surface 13a via a screw 17.

本実施形態の把持爪15A(15B)は、可撓性を有する金属または合成樹脂の平板部材からなる。リンク13A(13B)の下端からZ軸負方向側に突出された把持爪15A(15B)の部分は、突出方向に先細の形状に形成され、爪先端部15a(15a)において、ワーク8との当接時に弾性変形することでワーク8を弾性的に把持できるようになっている。
互いに対向する2つの爪先端部15aの対向間隔は、少なくともワーク8を把持する直前の状態では、X軸方向から見たときにZ軸正方向から負方向側に向かって狭まるように設定されている。
また、把持部材20A(20B)は、リンク13A(13B)の中間部において、ベース10から、図示X軸方向に立設されたピン部材からなるピボット14A(14B)によって回動可能に支持されている。このため、把持部材20A(20B)は、ベース10上で、ZY平面に平行な平面内で回動できるようになっている。
The gripping claws 15A (15B) of the present embodiment are made of a flexible metal or synthetic resin flat plate member. The portion of the gripping claw 15A (15B) that protrudes from the lower end of the link 13A (13B) to the Z-axis negative direction side is formed in a tapered shape in the protruding direction, and the claw tip 15a (15a) The workpiece 8 can be elastically gripped by elastic deformation at the time of contact.
The spacing between the two claw tip portions 15a facing each other is set so as to narrow from the positive direction of the Z axis toward the negative direction when viewed from the X axis direction at least immediately before the workpiece 8 is gripped. Yes.
The gripping member 20A (20B) is rotatably supported from the base 10 by a pivot 14A (14B) made of a pin member erected in the X-axis direction in the figure at an intermediate portion of the link 13A (13B). Yes. For this reason, the gripping member 20A (20B) can be rotated on the base 10 in a plane parallel to the ZY plane.

ばね16は、把持部材20A、20Bの下端側を水平方向に押し開くように付勢するための圧縮コイルばねである。ばね16は、ピボット14A、14Bよりも把持爪15A、15B側の位置で、両端部がリンク13A、13Bと固定され、リンク13A、13Bによって、圧縮状態に挟持されている。
把持部材20A、20bは、ピボット14A、14Bを支点とするテコを構成しているため、ばね16の付勢力は、リンク13A、13Bの各カム押圧面13aを通して、カム12のカム外周面12aに作用する。
ばね16のばね定数は、カム外周面12aと2つのカム押圧面13aとが常に当接できる付勢力が得られるように設定されている。
The spring 16 is a compression coil spring for biasing the lower end sides of the gripping members 20A and 20B so as to push open in the horizontal direction. Both ends of the spring 16 are fixed to the links 13A and 13B at positions closer to the grip claws 15A and 15B than the pivots 14A and 14B, and are held in a compressed state by the links 13A and 13B.
Since the holding members 20A and 20b constitute a lever having pivots 14A and 14B as fulcrums, the biasing force of the spring 16 is applied to the cam outer peripheral surface 12a of the cam 12 through the cam pressing surfaces 13a of the links 13A and 13B. Works.
The spring constant of the spring 16 is set so that an urging force that allows the cam outer peripheral surface 12a and the two cam pressing surfaces 13a to always contact each other is obtained.

このような構成により、把持ユニット4では、カム12の回動に応じて、把持部材20A、20Bが、それぞれピボット14A、14Bを中心に回動し、これにより互いに対向する2つの爪先端部15aがY軸方向に進退して、対向間隔が変化するようになっている。対向間隔をワーク8の被把持部の幅より、広い状態から狭い状態に変化させることで、ワーク8をY軸方向に挟持して把持することができる。
本実施形態では、少なくともワーク8を把持する直前の状態では、把持爪15A、15Bの対向間隔が把持爪15A、15Bの対向面の先端の稜線P、Q(図2(a)での点P、Q)で最も狭くなるため、ワーク8は、把持爪15A、15Bと稜線P、Qで最初に当接する。そこで稜線P、Qの対向距離を、把持ユニット4の把持開口の大きさ、または把持幅と称する。
With such a configuration, in the gripping unit 4, the gripping members 20 </ b> A and 20 </ b> B rotate around the pivots 14 </ b> A and 14 </ b> B in accordance with the rotation of the cam 12, respectively. Is moved forward and backward in the Y-axis direction so that the facing interval changes. By changing the facing interval from a wider state to a narrower state than the width of the gripped portion of the workpiece 8, the workpiece 8 can be held and gripped in the Y-axis direction.
In the present embodiment, at least immediately before the workpiece 8 is gripped, the facing distance between the gripping claws 15A and 15B is the ridgelines P and Q at the tips of the facing surfaces of the gripping claws 15A and 15B (points P in FIG. 2A). , Q), the workpiece 8 first comes into contact with the gripping claws 15A, 15B at the ridgelines P, Q. Therefore, the facing distance between the ridge lines P and Q is referred to as the size of the gripping opening of the gripping unit 4 or the gripping width.

撮像部5は、例えばCCDやCMOS素子などからなる撮像素子を備え、把持爪15A、15BをX軸方向から撮像して、把持爪15A、15BのY軸方向における進退位置を検出するための画像を制御ユニット110に送出するものである。
本実施形態では、撮像部5は、門型支柱1に設けられた不図示の支持部材に固定され、門型支柱1の梁部材の下方かつX軸ステージ6の上方の一定位置に、X軸負方向側から、把持ユニット4を撮像できるように配置されている。ただし、撮像部5は、適宜の移動機構によって可動に保持し、後述する校正データの作成時のみ、前記一定位置に移動できるような構成としてもよい。
The imaging unit 5 includes an imaging device made of, for example, a CCD or a CMOS device, images the gripping claws 15A and 15B from the X-axis direction, and detects an advance / retreat position in the Y-axis direction of the gripping claws 15A and 15B. Is sent to the control unit 110.
In the present embodiment, the imaging unit 5 is fixed to a support member (not shown) provided on the portal column 1 and is positioned below the beam member of the portal column 1 and above the X axis stage 6 at the X axis. It arrange | positions so that the holding | grip unit 4 can be imaged from the negative direction side. However, the imaging unit 5 may be configured to be held movably by an appropriate moving mechanism and to move to the predetermined position only when calibration data described later is created.

次に、制御ユニット110について説明する。
制御ユニット110は、図3に示すように、装置制御部115(把持動作制御部)、移動機構制御部114、把持機構制御部117、画像取得部111、画像処理部112、校正データ生成部113、およびデータ記憶部116を備える。
Next, the control unit 110 will be described.
As shown in FIG. 3, the control unit 110 includes an apparatus control unit 115 (gripping operation control unit), a movement mechanism control unit 114, a gripping mechanism control unit 117, an image acquisition unit 111, an image processing unit 112, and a calibration data generation unit 113. And a data storage unit 116.

装置制御部115は、把持装置100を動作させるための全体制御を行うもので、把持機構制御部117、移動機構制御部114、画像取得部111、校正データ生成部113、およびデータ記憶部116と電気的に接続され、これらに制御信号を送出したり、データの授受を行ったりすることができるようになっている。また、文字や画像データを表示するためのモニタなどからなる表示部118と、把持装置100の操作者が操作入力を行うため、例えば、キーボードやマウスなどの適宜の入力手段からなる操作部119とも電気的に接続されている。
装置制御部115には、パレット7がX軸ステージ6上に載置されるまでに不図示の通信回線または操作部119から、ワーク8の形状情報と、ワーク8のパレット7上での位置情報と、ワーク8の把持、移動の手順に関する情報が供給されている。手順に関する情報は、例えば、ワーク8の移動位置や移動個数、移動順序などの情報が含まれる。
The device control unit 115 performs overall control for operating the gripping device 100, and includes a gripping mechanism control unit 117, a movement mechanism control unit 114, an image acquisition unit 111, a calibration data generation unit 113, and a data storage unit 116. They are electrically connected so that they can send control signals and exchange data. In addition, a display unit 118 including a monitor for displaying characters and image data and an operation unit 119 including an appropriate input unit such as a keyboard and a mouse are used for the operator of the grasping apparatus 100 to perform an operation input. Electrically connected.
The apparatus control unit 115 receives the shape information of the work 8 and the position information of the work 8 on the pallet 7 from the communication line (not shown) or the operation unit 119 until the pallet 7 is placed on the X-axis stage 6. In addition, information on the procedure for gripping and moving the workpiece 8 is supplied. Information about the procedure includes, for example, information such as the movement position, the number of movements, and the movement order of the workpiece 8.

移動機構制御部114は、装置制御部115からの制御信号に基づいて、X軸ステージ6、Y軸ロボット2、およびZ軸ロボット3の各移動機構の移動位置を制御して、把持ユニット4の位置移動を行うためのものである。   The movement mechanism control unit 114 controls the movement positions of the movement mechanisms of the X-axis stage 6, the Y-axis robot 2, and the Z-axis robot 3 based on a control signal from the apparatus control unit 115, and This is for moving the position.

把持機構制御部117は、装置制御部115から送出される動作制御値xに基づいて、把持ユニット4の把持爪15A、15BをY軸方向に進退させるものである。本実施形態では、動作制御値xは、モータ11の基準位置からの回転量を制御している。   The gripping mechanism control unit 117 moves the gripping claws 15A and 15B of the gripping unit 4 forward and backward in the Y-axis direction based on the operation control value x sent from the device control unit 115. In the present embodiment, the operation control value x controls the amount of rotation of the motor 11 from the reference position.

画像取得部111は、装置制御部115からの制御信号に基づいて、撮像部5から送出される画像信号を取得し、必要に応じて、ノイズ除去、輝度補正などを施して、フレーム画像の画像データを生成し、画像処理部112に送出するものである。   The image acquisition unit 111 acquires an image signal transmitted from the imaging unit 5 based on a control signal from the apparatus control unit 115, performs noise removal, brightness correction, and the like as necessary, and performs an image of the frame image. Data is generated and sent to the image processing unit 112.

画像処理部112は、画像取得部111で取得された画像データに対して、例えば、エッジ抽出やパターンマッチングなどの適宜の画像処理を施すことにより、把持爪15A、15Bが形成する把持開口の大きさy(PQの対向距離)を算出して、算出結果を校正データ生成部113に送出するものである。
画像処理部112は、撮像部5、画像取得部111とともに、把持部材20A、20BのY軸方向の進退位置を検出して、把持部材20A、20Bによって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部を構成している。
The image processing unit 112 performs appropriate image processing, such as edge extraction and pattern matching, on the image data acquired by the image acquisition unit 111, for example, thereby increasing the size of the grip opening formed by the grip claws 15A and 15B. Then, y (opposite distance of PQ) is calculated, and the calculation result is sent to the calibration data generation unit 113.
The image processing unit 112, together with the imaging unit 5 and the image acquisition unit 111, detects the advance / retreat position of the grip members 20 </ b> A and 20 </ b> B in the Y-axis direction, and calculates the size of the grip opening formed by the grip members 20 </ b> A and 20 </ b> B. A grip opening detection unit is configured.

校正データ生成部113は、装置制御部115の制御信号に基づいて、画像処理部112からは把持開口の大きさyを取得するとともに、装置制御部115からは把持開口の大きさyを算出した画像を取得した時の動作制御値xを取得し、複数のデータ(x,y)から、動作制御値xに対する把持開口の大きさyとの間の関係を表す校正データを生成するものである。校正データは、複数個の(x,y)から曲線の当てはめを行って、得られた曲線の係数の組として生成してもよいし、表データとして生成してもよい。
データ記憶部116は、校正データ生成部113によって生成された校正データを記憶するものである。
The calibration data generation unit 113 acquires the size y of the gripping opening from the image processing unit 112 and calculates the size y of the gripping opening from the device control unit 115 based on the control signal of the device control unit 115. The motion control value x when the image is acquired is acquired, and calibration data representing the relationship between the gripping opening size y with respect to the motion control value x is generated from a plurality of data (x, y). . The calibration data may be generated as a set of coefficients of a curve obtained by fitting a curve from a plurality of (x, y), or may be generated as table data.
The data storage unit 116 stores the calibration data generated by the calibration data generation unit 113.

図4に、校正データの一例を模式的なグラフに示す。
本例では、図4の曲線200に示すように、動作制御値xが増大するにつれて把持開口の大きさyが単調に増大しており、さらに詳しくは、動作制御値xの小さな領域および大きな領域では、把持開口の大きさyが相対的に小さな変化率で増大して、これらの間の中間領域では、把持開口の大きさyが相対的に大きな変化率で増大する非線形な変化を示している。
FIG. 4 is a schematic graph showing an example of calibration data.
In this example, as shown by a curve 200 in FIG. 4, the size y of the gripping opening monotonously increases as the operation control value x increases, and more specifically, a small region and a large region of the operation control value x. Then, the size y of the grip opening increases at a relatively small change rate, and in the intermediate region between them, a non-linear change in which the size y of the grip opening increases at a relatively large change rate is shown. Yes.

制御ユニット110の装置構成としては、上記の各部の機能をそれぞれ専用のハードウェアによって実現してもよいが、本実施形態では、CPU、メモリ、外部記憶装置および入出力インタフェースを備えるコンピュータによって、各機能を実現する制御プログラムを実行する構成としている。   As the device configuration of the control unit 110, the functions of the above-described units may be realized by dedicated hardware. A control program for realizing the function is executed.

次に、把持装置100の動作について説明する。
図5(a)、(b)は、それぞれ、本発明の第1の実施形態に係る把持装置の把持機構の開状態と閉状態を示す模式的な正面図である。図6は、本発明の第1の実施形態に係る把持方法の校正データ生成工程で撮像される画像の一例の模式図である。図7は、本発明の第1の実施形態に係る把持方法における校正データ生成工程のフローチャートおよび校正データ記憶工程を説明するフローチャートである。図8は、本発明の第1の実施形態に係る把持方法における把持工程を説明するフローチャートである。
Next, the operation of the gripping device 100 will be described.
5A and 5B are schematic front views showing the open state and the closed state of the gripping mechanism of the gripping device according to the first embodiment of the present invention, respectively. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of an image captured in the calibration data generation step of the gripping method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a flowchart illustrating a calibration data generation process and a calibration data storage process in the gripping method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a flowchart illustrating a gripping process in the gripping method according to the first embodiment of the present invention.

把持ユニット4では、モータ11によりモータ軸11aを回転させて把持爪15A、15BのY軸方向の進退位置が変化させることで把持開口の大きさを変化させる。
例えば、図5(a)は、モータ11の回転により、カム12のカム外周面12aとリンク13A、13Bの各カム押圧面13aとの接点間距離Dが最小値Dmin、把持開口の大きさPQ(PQの対向距離)がdmaxになった場合の状態を示す。このとき、把持部材20A、20Bは、ばね16の付勢力を受けており、ピボット14A、14bがテコの支点となって各カム押圧面13aからカム外周面12aに押圧力が作用し、それぞれの間で当接状態が保持されている。
また、図5(b)では、図5(a)の状態から、モータ11がさらに約90度回転することにより、カム外周面12aと各カム押圧面13aとの接点間距離Dが、最大値Dmax(ただし、Dmax>Dmin)になった場合の状態を示す。
各カム押圧面13aの接点間距離DがDmaxに変化したことで、把持部材20A、20Bは、ピボット14A、14Bを中心に、図示紙面内で、それぞれ反時計回り、時計回りに回転している。そのため、把持開口の大きさPQはdmin(ただし、dmin<dmax)に変化する。
In the gripping unit 4, the size of the gripping opening is changed by rotating the motor shaft 11a by the motor 11 and changing the forward and backward positions of the gripping claws 15A and 15B in the Y-axis direction.
For example, FIG. 5A shows that the distance D between the contact points between the cam outer peripheral surface 12a of the cam 12 and the cam pressing surfaces 13a of the links 13A and 13B is the minimum value D min due to the rotation of the motor 11, and the size of the gripping opening. A state when PQ (opposite distance of PQ) becomes d max is shown. At this time, the holding members 20A and 20B receive the urging force of the spring 16, and the pivots 14A and 14b serve as leverage points to apply a pressing force from the cam pressing surfaces 13a to the cam outer peripheral surface 12a. A contact state is maintained between the two.
5B, when the motor 11 further rotates about 90 degrees from the state of FIG. 5A, the distance D between the contact points of the cam outer peripheral surface 12a and each cam pressing surface 13a is the maximum value. The state when D max (however, D max > D min ) is shown.
As the inter-contact distance D of each cam pressing surface 13a is changed to Dmax , the gripping members 20A and 20B are rotated counterclockwise and clockwise around the pivots 14A and 14B, respectively, in the drawing sheet. Yes. For this reason, the size PQ of the grip opening changes to d min (where d min <d max ).

仮に把持部材20A、20Bが剛体であれば、各カム押圧面13aの接点間距離Dと、把持開口の大きさPQとはテコ比に応じて比例関係にある。そのため、カム外周面12aのカム曲線とカム12の回転位置との関係のみによって把持開口の大きさPQが決まる。
しかしながら、例えば、ワーク8のサイズが小さい場合には把持部材20A、20Bも同様に小さくならなければならない事が多く、それに伴って把持部材20A、20Bの剛性も小さくならざるを得ないので、ばね16の付勢力によって把持部材20A、20Bがたわむ。ばね16の付勢力は把持開口を狭めるほど大きくなるため、把持部材20A、20Bのたわみ量も大きくなる。その結果、動作制御値xに対する把持開口の大きさyは、把持部材20A、20bを剛体とした設計値より大きくなり、ワーク8を良好に把持できない場合がある。
さらに、カム外周面12aの製造誤差や摩耗なども、把持開口の大きさをばらつかせる原因となる。
そのため、把持装置100では、動作制御値xに対する把持開口の大きさyを検出して、校正データを作成し、この校正データに基づいて、把持開口の大ききyを正確に制御できるようにしている。
すなわち、把持装置100は、校正データ生成工程、および校正データ記憶工程を行う初期化モードと、把持工程を行う通常モードとを有し、操作部119によっていずれかの動作を選択することができるようにしている。
把持工程は、少なくとも1回は初期モードを実施して校正データをデータ記憶部116に記憶してから行うようにする。
また、初期化モードは、電源投入時や、一定の時間後あるいは一定回数の把持動作後に、自動的に実行するようにしておくことが好ましい。また、ワーク8の形状が変わって、把持に必要な把持開口の大きさが変化することを検出した場合にも、把持工程に先だって自動的に実行するようにしておくことが好ましい。
If the gripping members 20A and 20B are rigid bodies, the distance D between the contacts of each cam pressing surface 13a and the size PQ of the gripping opening are in a proportional relationship according to the leverage ratio. Therefore, the size PQ of the gripping opening is determined only by the relationship between the cam curve of the cam outer peripheral surface 12a and the rotational position of the cam 12.
However, for example, when the size of the workpiece 8 is small, the gripping members 20A and 20B often have to be similarly reduced, and accordingly, the rigidity of the gripping members 20A and 20B must be reduced. The holding members 20 </ b> A and 20 </ b> B are bent by the urging force of 16. Since the biasing force of the spring 16 increases as the gripping opening is narrowed, the amount of deflection of the gripping members 20A and 20B also increases. As a result, the size y of the gripping opening with respect to the motion control value x becomes larger than the design value in which the gripping members 20A and 20b are rigid bodies, and the workpiece 8 may not be gripped satisfactorily.
Further, manufacturing errors and wear of the cam outer peripheral surface 12a also cause the size of the grip opening to vary.
Therefore, the gripping device 100 detects the size y of the gripping opening with respect to the motion control value x, creates calibration data, and can accurately control the size y of the gripping opening based on the calibration data. Yes.
That is, the gripping device 100 has an initialization mode for performing a calibration data generation process and a calibration data storage process, and a normal mode for performing a gripping process, so that any operation can be selected by the operation unit 119. I have to.
The gripping process is performed at least once after executing the initial mode and storing the calibration data in the data storage unit 116.
The initialization mode is preferably automatically executed when the power is turned on, or after a certain time or after a certain number of gripping operations. Further, even when it is detected that the shape of the work 8 has changed and the size of the grip opening necessary for gripping has changed, it is preferable to automatically execute it prior to the gripping step.

まず、初期化モードについて説明する。
校正データ生成工程は、把持機構制御部117に複数の動作制御値xを設定して把持ユニット4を動作させ、各動作制御値xのそれぞれにおける把持開口の大きさyを算出し、把持ユニット4における動作制御値xと把持開口の大きさyとの関係を表す校正データを生成する工程である。また、校正データ記憶工程は、生成された校正データをデータ記憶部116に記憶する工程である。これらの工程は、本実施形態では、図6に示すフローに従って実行される。
First, the initialization mode will be described.
In the calibration data generation step, the gripping mechanism control unit 117 sets a plurality of motion control values x to operate the gripping unit 4, calculates the gripper opening size y in each motion control value x, and the gripping unit 4 This is a step of generating calibration data representing the relationship between the motion control value x and the size y of the grip opening. The calibration data storage step is a step of storing the generated calibration data in the data storage unit 116. In the present embodiment, these steps are executed according to the flow shown in FIG.

まず、ステップS1では、装置制御部115から移動機構制御部114に制御信号を送出して、X軸ステージ6、Y軸ロボット2、Z軸ロボット3を駆動し、把持ユニット4を所定の撮影位置に移動させる。
ここで、所定の撮影位置は、例えば、図7に示すように、把持爪15A、15Bの各爪先端部15aの開閉動作を撮像部5の撮像フレームの略中央で撮像できるような位置として予め装置制御部115に記憶されている。
First, in step S1, a control signal is sent from the apparatus control unit 115 to the moving mechanism control unit 114, the X-axis stage 6, the Y-axis robot 2, and the Z-axis robot 3 are driven, and the gripping unit 4 is moved to a predetermined photographing position. Move to.
Here, for example, as shown in FIG. 7, the predetermined photographing position is set in advance as a position where the opening / closing operation of each nail tip 15 a of the gripping claws 15 </ b> A and 15 </ b> B can be imaged at substantially the center of the imaging frame of the imaging unit 5. It is stored in the device control unit 115.

次に、ステップS2では、動作制御値xを初期値xに設定する。初期値xは、把持開口の大きい側、小さい側のいずれに設定してもよいが、本実施形態では、把持開口を順次縮小させて把持開口の大きさyのデータを取得するため、把持開口がワーク8の被把持幅より大きくなる値としている。 Next, in step S2, setting the operation control value x to the initial value x s. The initial value x s may be set to either the large side or the small side of the gripping opening. However, in this embodiment, the gripping opening is sequentially reduced to acquire the data of the gripping opening size y. The opening is set to a value that is larger than the gripped width of the workpiece 8.

次にステップS3では、設定された動作制御値xを、装置制御部115から把持機構制御部117に送出し、把持機構制御部117によってモータ11を回転させて、動作制御値xに基づく回転位置にカム12を位置づける。   Next, in step S3, the set motion control value x is sent from the apparatus control unit 115 to the gripping mechanism control unit 117, and the motor 11 is rotated by the gripping mechanism control unit 117, so that the rotational position based on the motion control value x is reached. The cam 12 is positioned in

次に、ステップS4では、撮像部5によって撮像されている把持ユニット4のフレーム画像を画像取得部111によって取得する。取得された画像信号は、必要に応じてノイズ除去、輝度補正などの処理を施してから、画像データとして画像処理部112に送出される。これにより、例えば、図7に示すようなX軸負方向から見た把持爪15A、15Bの先端部の画像が取得される。   Next, in step S <b> 4, the frame image of the grip unit 4 captured by the imaging unit 5 is acquired by the image acquisition unit 111. The acquired image signal is subjected to processing such as noise removal and luminance correction as necessary, and then sent to the image processing unit 112 as image data. Thereby, for example, the images of the tip portions of the grip claws 15A and 15B viewed from the negative X-axis direction as shown in FIG. 7 are acquired.

次にステップS5では、画像処理部112によって、画像データ上から、点P、Qの画像上の位置を検出し、距離PQを求め、撮像部5の倍率によって実距離に換算し、この値を把持開口の大きさyとする。そして、把持開口の大きさyを校正データ生成部113に送出する。
点P、Qの画像上の位置は、例えば、把持爪15A、15Bの画像のエッジを抽出してその交点として検出するなどして求めることができる。
校正データ生成部113では、さらに、送出された把持開口の大きさyが取得された画像に対応する動作制御値xを、装置制御部115から取得し、データの組(x,y)を生成する。
そして、ステップS6では、校正データ生成部113が、生成されたデータの組(x,y)をデータ記憶部116に記憶させる。
In step S5, the image processing unit 112 detects the positions of the points P and Q on the image data from the image data, obtains the distance PQ, converts it to the actual distance by the magnification of the imaging unit 5, and calculates this value. The size of the gripping opening is y. Then, the size y of the grip opening is sent to the calibration data generation unit 113.
The positions of the points P and Q on the image can be obtained, for example, by extracting the edges of the images of the gripping claws 15A and 15B and detecting them as intersections.
The calibration data generation unit 113 further acquires an operation control value x corresponding to the image for which the size y of the grip opening that has been sent is acquired from the apparatus control unit 115, and generates a data set (x, y). To do.
In step S <b> 6, the calibration data generation unit 113 stores the generated data set (x, y) in the data storage unit 116.

次にステップS7では、動作制御値xを、増分Δxだけ変化させた値に更新する。本実施形態では、Δxは、負の値に設定する。
Δxは、一定値として、動作制御値xが等間隔に変化するようにしてもよいが、Δxをxの値に応じて変化させ、不等間隔に変化させてもよい。例えば、把持開口の大きさyを正確に制御する必要があるのはワーク8を把持する少し前からワーク8の把持を完了させるまでの間なので、その間でxのデータ間隔を密にし、それ以外の範囲では、xのデータ間隔を粗にしてもよい。
Next, in step S7, the operation control value x is updated to a value changed by the increment Δx. In the present embodiment, Δx is set to a negative value.
Δx may be a constant value, and the operation control value x may be changed at equal intervals, but Δx may be changed according to the value of x to be changed at unequal intervals. For example, since it is necessary to accurately control the size y of the gripping opening from a short time before gripping the workpiece 8 until the gripping of the workpiece 8 is completed, the data interval of x is narrowed between them, and otherwise In this range, the data interval of x may be coarse.

次にステップS8では、動作制御値xが終了値xを過ぎたかどうか判定する。本実施形態では、x<xのため、x>xかどうかを判定する。
x>xでない場合(x≦xの場合)、ステップS3に移行して、上記ステップS3〜S8を繰り返す。
x>xである場合、ステップS9に移行する。
In step S8, and determines whether the operation control value x has passed the end value x e. In the present embodiment, since x e <x s , it is determined whether x> x e .
(For x ≦ x e) if not x> x e, the process proceeds to step S3, and repeats the above steps S 3 to S 8.
If it is x> x e, the process proceeds to step S9.

ステップS9(校正データ生成工程)では、校正データ生成部113によって、生成された複数個の(x,y)を用いて、例えば、曲線の当てはめを行って得られた曲線の係数の組として生成したり、これらの(x,y)を補間した表データを生成したりして、校正データを生成する。
次にステップS10(校正データ記憶工程)では、校正データをデータ記憶部116に記憶する。
In step S9 (calibration data generation step), the calibration data generation unit 113 generates a set of curve coefficients obtained by, for example, curve fitting using a plurality of generated (x, y). Calibration data is generated by generating table data obtained by interpolating these (x, y).
Next, in step S10 (calibration data storage step), the calibration data is stored in the data storage unit 116.

なお、動作制御値xの間隔が密に設定することができる場合には、ステップS3〜S8の繰り返しによって取得された複数個の(x,y)そのものを表データとして、校正データとしてもよい。この場合には、ステップS8を抜けるまでの間に、順次、校正データ生成工程、校正データ記憶工程が行われており、ステップS9、S10は省略することができる。   If the interval between the operation control values x can be set closely, a plurality of (x, y) itself obtained by repeating steps S3 to S8 may be used as the table data and the calibration data. In this case, the calibration data generation process and the calibration data storage process are sequentially performed until the process leaves step S8, and steps S9 and S10 can be omitted.

次にステップS11では、装置制御部115によって、把持機構制御部117に対して、動作制御値xを、例えば、ワーク8の被把持幅の大きさなどによって決まる把持動作開始の初期値x(ただし、x≧x>x)に設定して、把持ユニット4を駆動し、把持開口の大きさyを初期値yに初期化する。
そして、装置制御部115は、移動機構制御部114に対して、把持動作の待機位置に移動させる制御信号を設定し、把持ユニット4を撮像位置から、把持動作の待機位置に位置づける。
以上のフローを実行することにより、校正データ生成工程、校正データ記憶工程が行われる。
Next, in step S11, the apparatus control unit 115 causes the gripping mechanism control unit 117 to set the motion control value x to, for example, the initial value x 0 (the gripping operation start value determined by the size of the gripping width of the workpiece 8). However, by setting the x s ≧ x 0> x e ), to drive the gripping unit 4 is initialized to the initial value y 0 the magnitude y of the gripping opening.
Then, the device control unit 115 sets a control signal for moving the gripping operation to the standby position for the gripping operation, and positions the gripping unit 4 from the imaging position to the standby position for the gripping operation.
By executing the above flow, a calibration data generation process and a calibration data storage process are performed.

次に、通常モードについて説明する。
操作部119によって、通常モードが選択されると、図8に基づいて把持工程が行われる。
まず、ステップS20では、装置制御部115によって、ワーク8の形状情報、位置情報、および移動手順の情報が取得される。これら形状情報、位置情報、および移動手順の情報が予め記憶されていない場合は、適宜のデータベースにアクセスして取得したり、表示部118に操作部119からの入力を促したりする。
Next, the normal mode will be described.
When the normal mode is selected by the operation unit 119, a gripping process is performed based on FIG.
First, in step S20, the apparatus control unit 115 acquires the shape information, position information, and movement procedure information of the workpiece 8. When these shape information, position information, and movement procedure information are not stored in advance, the information is obtained by accessing an appropriate database, or the display unit 118 is prompted to input from the operation unit 119.

次に、ステップS21では、装置制御部115は、ワーク8の形状情報に基づいて、把持開口の大きさyの目標値Yを設定する。目標値Yは、把持爪15A、15Bがワーク8の被把持部に当接してさらにたわみ、把持爪15A、15Bの弾性力によって、ワーク8に把持力を付勢できる大きさに設定する。
次に、ステップS22では、装置制御部115によって、目標値Yに到達するまでの把持開口の大きさyのデータ列である時間変化y(t)を設定する。このとき、y(t)は、時間tに関して一定に変化させてもよいが、目標値Yから離れている場合は速く変化させ、目標値Yの近傍でゆっくり変化させるようにする方が把持工程の効率を向上できるため好ましい。
Next, in step S < b > 21, the apparatus control unit 115 sets a target value Yc for the size y of the gripping opening based on the shape information of the workpiece 8. Target value Y c is gripping claws 15A, 15B are further deflection in contact with the retained portion of the work 8, the gripping claws 15A, by the elastic force of 15B, is set to a size capable of biasing the gripping force on the workpiece 8.
Next, in step S22, the apparatus control unit 115 sets a time change y (t) that is a data string of the size y of the gripping opening until the target value Yc is reached. In this case, y (t), which may be changed to a constant with respect to time t, is changed fast when you are away from the target value Y c, it is better to so as to slowly change in the vicinity of the target value Y c This is preferable because the efficiency of the gripping process can be improved.

次に、ステップS23では、装置制御部115は、データ記憶部116の校正データを参照して、y(t)を、対応するデータ列である動作制御値データx(t)に変換する。
そして、ステップS24では、把持機構制御部117にx=x(0)を設定して、把持ユニット4を駆動する。
次に、ステップS25では、装置制御部115は、ワーク8の位置情報に基づいて、移動機構制御部114に対して制御信号を送出し、把持ユニット4をワーク8上に移動させ、把持爪15A、15Bを、ワーク8をY軸方向から挟む位置に位置づける。
次に、ステップS26では、装置制御部115は、動作制御データx(t)を把持機構制御部117に順次送出し、把持ユニット4を駆動する。これにより、把持ユニット4の把持開口が、y(t)にしたがって変化され、最終的に目標値Yに到達することで、ワーク8が把持ユニット4に把持される。
Next, in step S23, the apparatus control unit 115 refers to the calibration data in the data storage unit 116 and converts y (t) into operation control value data x (t) that is a corresponding data string.
In step S24, x = x (0) is set in the gripping mechanism control unit 117, and the gripping unit 4 is driven.
Next, in step S25, the apparatus control unit 115 sends a control signal to the moving mechanism control unit 114 based on the position information of the work 8, moves the gripping unit 4 onto the work 8, and grips 15A. , 15B are positioned at positions where the workpiece 8 is sandwiched from the Y-axis direction.
Next, in step S <b> 26, the apparatus control unit 115 sequentially sends the operation control data x (t) to the gripping mechanism control unit 117 to drive the gripping unit 4. Thereby, the gripping opening of the gripping unit 4 is changed according to y (t), and finally the target value Yc is reached, whereby the workpiece 8 is gripped by the gripping unit 4.

次に、ステップS27では、装置制御部115は、移動手順の情報に基づいて、把持ユニット4の移動位置を設定する制御信号を移動機構制御部114に送出し、ワーク8の位置を移動する。移動位置に到達したら、把持機構制御部117に、把持開口を広げる動作制御値xを設定して、把持ユニット4によるワーク8の把持を解除する。   Next, in step S <b> 27, the apparatus control unit 115 sends a control signal for setting the moving position of the gripping unit 4 to the moving mechanism control unit 114 based on the moving procedure information, and moves the position of the workpiece 8. When the movement position is reached, an operation control value x that widens the gripping opening is set in the gripping mechanism control unit 117, and the gripping of the workpiece 8 by the gripping unit 4 is released.

次に、ステップS28では、他に把持するワーク8があるかどうか判定して、他に把持すべきワーク8がなければ、把持工程を終了する。
また、他に把持すべきワーク8があれば、ステップS20に移行して、ステップS20〜S28を繰り返す。
このようにして、把持工程が終了する。
Next, in step S28, it is determined whether there is another workpiece 8 to be gripped. If there is no other workpiece 8 to be gripped, the gripping process is terminated.
If there is another workpiece 8 to be gripped, the process proceeds to step S20, and steps S20 to S28 are repeated.
In this way, the gripping process is completed.

このように、本実施形態の把持装置100によれば、把持工程に先だって、撮像部5、画像取得部111、画像処理部112、および校正データ生成部113からなる校正データ生成部によって把持ユニット4の開閉を行うための動作制御値xに対する把持開口の大きさyの関係を表す校正データ(x,y)を生成し、これをデータ記憶部116に記憶しておき、把持工程では、把持動作制御部である装置制御部115によりこの校正データに基づいて把持ユニット4の動作を制御することができる。
このため、把持ユニット4の開閉動作において、把持部材20A、20Bがたわんだり、カム12が製作誤差や摩耗などによって開閉量に誤差が生じたりする場合であっても、把持開口の大きさyを正確に設定することができ、安定した把持動作を行うことができる。
As described above, according to the gripping device 100 of the present embodiment, prior to the gripping process, the gripping unit 4 is operated by the calibration data generation unit including the imaging unit 5, the image acquisition unit 111, the image processing unit 112, and the calibration data generation unit 113. Calibration data (x, y) representing the relationship of the size y of the grip opening with respect to the motion control value x for opening and closing the head is generated and stored in the data storage unit 116. The operation of the gripping unit 4 can be controlled based on the calibration data by the apparatus control unit 115 which is a control unit.
For this reason, in the opening / closing operation of the gripping unit 4, even when the gripping members 20A and 20B are bent or the cam 12 has an error in the opening / closing amount due to manufacturing errors or wear, the size y of the gripping opening is set. It can be set accurately and a stable gripping operation can be performed.

次に、第1の実施形態の第1、2変形例について説明する。
図9は、本発明の第1の実施形態に係る把持装置の第1変形例の把持爪を示す模式的な部分拡大図である。図10は、本発明の第1の実施形態に係る把持装置の第2変形例の把持爪を示す模式的な部分拡大図である。
Next, first and second modifications of the first embodiment will be described.
FIG. 9 is a schematic partial enlarged view showing a gripping claw of a first modified example of the gripping device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic partial enlarged view showing a gripping claw of a second modified example of the gripping device according to the first embodiment of the present invention.

第1変形例は、図9に示すように、上記第1の実施形態の把持装置100の把持爪15A、15Bの各爪先端部15aの近傍に、マーク18A、18Bを設けた例である。マーク18A、18Bは、いずれも撮影位置で撮像部5によって撮影可能な部位に設ける。
図9の例では、マーク18A(18B)は、把持開口を決める点P(Q)に対して一定の位置関係に交点p(q)が形成された十字状のマークになっている。
As shown in FIG. 9, the first modification is an example in which marks 18 </ b> A and 18 </ b> B are provided in the vicinity of the claw tip portions 15 a of the grip claws 15 </ b> A and 15 </ b> B of the grip device 100 of the first embodiment. The marks 18 </ b> A and 18 </ b> B are both provided in a part that can be imaged by the imaging unit 5 at the imaging position.
In the example of FIG. 9, the mark 18 </ b> A (18 </ b> B) is a cross-shaped mark in which the intersection point p (q) is formed in a fixed positional relationship with respect to the point P (Q) that determines the gripping opening.

これにより、校正データ生成工程において、画像取得部111によって取得された画像から、マーク18A、18Bを画像処理によって抽出し、その交点p、qの位置を求め、予め記憶された交点p、qに対する点P、Qの位置関係から、把持開口の大きさyを求めることができる。
マーク18A、18Bを抽出する手段としては、エッジ抽出などの他にも、予めマーク18A、18Bの形状を記憶しておくことでパターンマッチングなどの手段も好適に採用することができる。
Thereby, in the calibration data generation step, the marks 18A and 18B are extracted from the image acquired by the image acquisition unit 111 by image processing, the positions of the intersection points p and q are obtained, and the intersection points p and q stored in advance are obtained. From the positional relationship between the points P and Q, the size y of the gripping opening can be obtained.
As means for extracting the marks 18A and 18B, means such as pattern matching can be suitably employed by storing the shapes of the marks 18A and 18B in advance in addition to edge extraction and the like.

マーク18A、18Bは画像処理によって、画像上の位置を取得できるマークであれば、十字形状に限定されるものではなく、円、V字マーク、多角形マークなど適宜の形状を採用することができる。また、把持爪15A、15Bの表面に印刷などして形成されていてもよいし、表面から溝状に彫り込まれたり、貫通されたりしてもよい。
このようなマーク18A、18Bを設けておくと、例えば、稜線P、Qと異なる位置で把持を行う場合、点P、Qから、把持開口を算出する場合に比べて、より把持位置に近い位置で把持開口の大きさを検出することができる。
The marks 18A and 18B are not limited to a cross shape as long as the position on the image can be acquired by image processing, and may be an appropriate shape such as a circle, a V-shaped mark, or a polygonal mark. . Moreover, it may be formed by printing or the like on the surfaces of the gripping claws 15A and 15B, or may be engraved or penetrated from the surface.
If such marks 18A and 18B are provided, for example, when gripping is performed at a position different from the ridgelines P and Q, a position closer to the gripping position than when the gripping opening is calculated from the points P and Q. Can detect the size of the grip opening.

第2変形例は、ワーク8の形状に応じて、把持爪の形状を変えた場合の例であり、上記第1の実施形態の把持装置100の把持爪15Bに代えて、図10に示すような把持爪15Cを備えたものである。
図10に示す例では、ワーク8が、例えば電線など、円断面を有する場合に特に好適となるように、把持爪15Cの爪先端部15aの近傍において把持爪15Aに対向する面に、V字溝からなる把持溝19を設けている。
この場合、ワーク8は、把持爪15C側では、把持溝19の開口部側の点T、Uに当接し、把持爪15A側では、把持溝19に対向する把持爪15Aの側面上の点Rに当接される。
The second modified example is an example in which the shape of the gripping claw is changed according to the shape of the work 8, and instead of the gripping claw 15B of the gripping device 100 of the first embodiment, as shown in FIG. A gripping claw 15C is provided.
In the example shown in FIG. 10, a V-shape is formed on the surface facing the gripping claw 15 </ b> A in the vicinity of the claw tip 15 a of the gripping claw 15 </ b> C so that the work 8 has a circular cross section such as an electric wire. A gripping groove 19 made of a groove is provided.
In this case, the workpiece 8 abuts the points T and U on the opening side of the gripping groove 19 on the gripping claw 15C side, and the point R on the side surface of the gripping claw 15A facing the gripping groove 19 on the gripping claw 15A side. Abut.

このような構成によれば、把持溝19によって、ワーク8をZ軸方向の一定位置に確実に把持することができ、把持した状態で移動させても、把持位置を安定させることができる。
この場合の把持開口は、上記第1の実施形態と同様に、点P、Qの位置を検出してから、実質的な把持開口となる距離RT、または距離RUに換算してもよいが、点T、Uは、取得した画像から、直接求めることがより好ましい。
また、この場合の把持開口の大きさは、点T、Uを通り、点Rが形成される把持爪15Aの側面を接線とする円の直径として求めてもよい。
According to such a configuration, the workpiece 8 can be reliably held at a certain position in the Z-axis direction by the holding groove 19, and the holding position can be stabilized even if the workpiece 8 is moved in the holding state.
The gripping opening in this case may be converted into a distance RT or a distance RU that becomes a substantial gripping opening after detecting the positions of the points P and Q, as in the first embodiment. The points T and U are more preferably obtained directly from the acquired image.
Further, the size of the gripping opening in this case may be obtained as a diameter of a circle that passes through the points T and U and has the side surface of the gripping claw 15A where the point R is formed as a tangent.

なお、本変形例では、把持溝19を把持爪15Cに備えた例で説明したが、把持爪15Aにも同様な把持溝19などの形状を設けてもよい。   In this modification, the grip groove 19 is provided in the grip claw 15C. However, the grip claw 15A may be provided with a similar shape such as the grip groove 19.

次に、第1の実施形態の第3変形例について説明する。
図11(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態に係る把持装置の第3変形例の把持機構を示す模式的な正面図およびその右側面図である。
Next, a third modification of the first embodiment will be described.
FIGS. 11A and 11B are a schematic front view and a right side view showing a gripping mechanism of a third modification of the gripping device according to the first embodiment of the present invention.

本変形例の把持装置100Aは、上記第1の実施形態の把持装置100の把持ユニット4、制御ユニット110に代えて、把持ユニット40(把持機構)、制御ユニット110Aを備えるものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。   A gripping device 100A according to this modification includes a gripping unit 40 (grip mechanism) and a control unit 110A instead of the gripping unit 4 and the control unit 110 of the gripping device 100 of the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

把持ユニット40は、図11(a)、(b)に示すように、ベース10、ピンセット42、およびピンセット42の各先端部42aを閉じる側に移動させる一対のアクチュエータ43を備えている。
ピンセット42は、それぞれ弓形アーム状の把持部材42A、42Bが、平面Sに対して面対称に設けられ、それぞれの基端部42bがY軸方向に対向して接合され、基端部42bの反対側のそれぞれの先端部42aが、Y軸方向から見て先細形状に設けられ、Y軸方向に所定距離離間して対向する構成とされたものである。
ピンセット42は、接合された基端部42bにおいて、ベース10上に設けられたピンセット支持部41によってベース10に固定されている。
把持部材42A、42Bは、例えば、可撓性を有する金属板や合成樹脂板などからなり、基端部42bが固定された片持ちの弾性曲がり梁を構成している。
As shown in FIGS. 11A and 11B, the gripping unit 40 includes a base 10, tweezers 42, and a pair of actuators 43 that move the tip portions 42 a of the tweezers 42 to the closing side.
In the tweezers 42, the holding members 42A and 42B each having an arcuate arm shape are provided in plane symmetry with respect to the plane S, and the respective base end portions 42b are joined to face each other in the Y-axis direction, and are opposite to the base end portion 42b. Each of the end portions 42a on the side is provided with a tapered shape when viewed from the Y-axis direction, and is configured to face the Y-axis direction with a predetermined distance therebetween.
The tweezers 42 are fixed to the base 10 by tweezer support portions 41 provided on the base 10 at the joined base end portion 42b.
The holding members 42A and 42B are made of, for example, a flexible metal plate or a synthetic resin plate, and constitute a cantilever elastic bending beam to which the base end portion 42b is fixed.

アクチュエータ43は、本実施形態では、印加電圧を変えることで、圧電素子が伸縮し、これによりピンセット42に当接する押圧部材がY軸方向に進退する構成のアクチュエータを採用している。
アクチュエータ43は、把持部材42A、42Bの長手方向(Z軸方向)の中間部の被押圧部42cの近傍に1つずつ、ピンセット42を挟んでY軸方向に沿って対向して配置されている。このため、アクチュエータ43によって、把持部材42AはY軸負方向から正方向に、把持部材42BはY軸正方向から負方向に、それぞれ付勢できるようになっている。
各アクチュエータ43は、把持機構制御部117Aに電気的に接続され、装置制御部115から把持機構制御部117Aに設定される動作制御値xに基づいて、電圧が印加され、押圧部材の進退量が変化するようになっている。
In this embodiment, the actuator 43 employs an actuator configured such that the piezoelectric element expands and contracts by changing the applied voltage, and thereby the pressing member that contacts the tweezers 42 advances and retreats in the Y-axis direction.
One actuator 43 is disposed in the vicinity of the pressed portion 42c in the middle portion in the longitudinal direction (Z-axis direction) of the gripping members 42A and 42B, and is opposed to each other along the Y-axis direction with the tweezers 42 interposed therebetween. . Therefore, the actuator 43 can bias the gripping member 42A in the positive direction from the Y-axis negative direction and the gripping member 42B in the negative direction from the Y-axis positive direction.
Each actuator 43 is electrically connected to the gripping mechanism control unit 117A, and a voltage is applied based on the operation control value x set in the gripping mechanism control unit 117A from the device control unit 115, and the advancement / retraction amount of the pressing member is set. It is going to change.

本変形例の把持装置100Aによれば、把持機構制御部117Aに設定される動作制御値xが、アクチュエータ43の押圧部材を進退させる電圧値を制御するものである点が異なるのみで、上記第1の実施形態と同様にして、校正データ生成工程、校正データ記憶工程、把持工程を行うことができる。
すなわち、動作制御値xに応じて、アクチュエータ43の押圧部材が把持部材42A、42B側に進出すると、それぞれ被押圧部42cから、押圧力が付勢され、把持部材42A、42Bがたわんで、基端部42bを支点として回動することで、先端部42aが、平面S側に進出する。このとき、先端部42aの点P、Qの間の距離は、把持開口の大きさを与える。また、アクチュエータ43の押圧部材が後退すると同様にして、先端部42aがY軸方向に後退し、点P、Qが互いに離間して把持開口の大きさが広がる。
このとき、把持部材42A、42Bは、可撓性を有する弾性曲がり梁であり、被押圧部42cの位置と、先端部42aの位置とは、必ずしも単純な比例関係にはないが、校正データ生成工程を行うことにより、被押圧部42cの位置を決める動作制御値xと、先端部42aの位置から決まる把持開口の大きさyとの関係を示す校正データが得られる。そのため、正確な把持開口の大きさを正確に制御することが可能となる。
According to the gripping apparatus 100A of the present modification, the operation control value x set in the gripping mechanism control unit 117A is different only in that the voltage value for moving the pressing member of the actuator 43 back and forth is different. As in the first embodiment, the calibration data generation process, the calibration data storage process, and the gripping process can be performed.
That is, when the pressing member of the actuator 43 advances toward the gripping members 42A and 42B according to the operation control value x, the pressing force is urged from the pressed portions 42c, respectively, and the gripping members 42A and 42B bend, By rotating with the end portion 42b as a fulcrum, the tip end portion 42a advances to the plane S side. At this time, the distance between the points P and Q of the distal end portion 42a gives the size of the gripping opening. Similarly, when the pressing member of the actuator 43 is retracted, the tip end portion 42a is retracted in the Y-axis direction, the points P and Q are separated from each other, and the size of the gripping opening is increased.
At this time, the gripping members 42A and 42B are flexible elastic bending beams, and the position of the pressed portion 42c and the position of the distal end portion 42a are not necessarily in a simple proportional relationship, but calibration data is generated. By performing the process, calibration data indicating the relationship between the operation control value x that determines the position of the pressed portion 42c and the size y of the gripping opening that is determined from the position of the distal end portion 42a is obtained. Therefore, it is possible to accurately control the size of the accurate grip opening.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る把持装置について説明する。
図12(a)は、本発明の第2の実施形態に係る把持装置の把持機構の模式的な正面図である。図12(b)は、図12(a)におけるB−B断面図である。図13は、本発明の第2の実施形態に係る把持装置の制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
[Second Embodiment]
A gripping device according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 12A is a schematic front view of the gripping mechanism of the gripping device according to the second embodiment of the present invention. FIG.12 (b) is BB sectional drawing in Fig.12 (a). FIG. 13 is a functional block diagram showing a functional configuration of a control unit of the gripping device according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態の把持装置100Bは、上記第1の実施形態の把持装置100の把持ユニット4、制御ユニット110に代えて、把持ユニット4A(把持機構)、制御ユニット120(図13参照)を備え、これにより、上記第1の実施形態の把持装置100に、把持部材20A、20Bがワーク8を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部を備えるようにしたものである。
把持検知部は、被把持物や把持機構に応じて適宜の構成を採用することができるが、本実施形態では、ワーク8が電気導電体の場合に好適となる場合の例で説明する。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
The gripping device 100B of the present embodiment includes a gripping unit 4A (gripping mechanism) and a control unit 120 (see FIG. 13) instead of the gripping unit 4 and the control unit 110 of the gripping device 100 of the first embodiment. As a result, the gripping device 100 of the first embodiment includes a gripping detection unit that detects that the gripping members 20A and 20B grip the workpiece 8 and generates a detection signal.
The grip detection unit can adopt an appropriate configuration according to the object to be gripped or the gripping mechanism. In the present embodiment, an example in which the workpiece 8 is suitable for an electric conductor will be described.
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

把持ユニット4Aは、図12(a)、(b)に示すように、把持ユニット4と同様の部材構成を有しているが、把持ユニット4Aでは、把持爪15A、15Bが電気導電体からなり、リンク13A、13Bと電気的に絶縁されるとともにそれぞれ配線50a、50bによって、制御ユニット120の検知信号取得部121と電気的に接続されている点が異なる。これにより、把持爪15A、15Bが、それぞれ把持検知部50、50を兼ねる構成としている。   As shown in FIGS. 12A and 12B, the gripping unit 4A has the same member configuration as the gripping unit 4, but in the gripping unit 4A, the gripping claws 15A and 15B are made of an electric conductor. The links 13A and 13B are electrically insulated from each other and are electrically connected to the detection signal acquisition unit 121 of the control unit 120 by wires 50a and 50b, respectively. Accordingly, the grip claws 15A and 15B also serve as the grip detection units 50 and 50, respectively.

制御ユニット120は、図13に示すように、上記第1の実施形態の制御ユニット110に、検知信号取得部121を追加して装置制御部115と電気的に接続させたものである。
検知信号取得部121は、配線50a、50bに電圧を印加し、導通を検出することで、把持爪15A、15Bによってワーク8が把持されたことを検知し、検知信号を装置制御部115に送出するものである。
例えば、閾値以上の電流が発生して、配線50a、50b間の導通が検出された場合に、検知信号を発生させる。
この閾値は、把持爪15A、15Bとワーク8との接触抵抗などを考慮して、把持爪15A、15Bが確実にワーク8に当接した状態を検出できる値に設定する。また、把持開始から、把持爪15A、15Bの変形が進むことにより、ワーク8との接触面積が変化し、これに応じて電流が変化する場合には、ワーク8に対する把持力が最適となる接触面積の大きさを考慮して閾値を決めておく。閾値の設定は、必ずしもワーク8に対する把持力が最適となる値と一致させなくてもよい。例えば、検知信号が発生したときに、把持力が最適となるようにさらに把持開口を狭める動作制御値を装置制御部115から把持機構制御部117に送出し、その動作制御値による動作が完了したときに最適の把持力が得られるようにしてもよい。
As shown in FIG. 13, the control unit 120 is obtained by adding a detection signal acquisition unit 121 to the control unit 110 of the first embodiment and electrically connecting it to the device control unit 115.
The detection signal acquisition unit 121 detects that the workpiece 8 is gripped by the gripping claws 15 </ b> A and 15 </ b> B by applying a voltage to the wires 50 a and 50 b and detecting continuity, and sends the detection signal to the device control unit 115. To do.
For example, a detection signal is generated when a current greater than or equal to a threshold value is generated and conduction between the wirings 50a and 50b is detected.
This threshold value is set to a value that can detect the state in which the gripping claws 15A and 15B are in contact with the workpiece 8 in consideration of the contact resistance between the gripping claws 15A and 15B and the workpiece 8. Further, when the gripping claws 15A and 15B are deformed from the start of gripping, the contact area with the workpiece 8 changes, and when the current changes accordingly, the contact with which the gripping force on the workpiece 8 is optimal The threshold is determined in consideration of the size of the area. The threshold value does not necessarily have to match the value at which the gripping force with respect to the workpiece 8 is optimal. For example, when a detection signal is generated, an operation control value for further narrowing the gripping opening so as to optimize the gripping force is sent from the device control unit 115 to the gripping mechanism control unit 117, and the operation based on the operation control value is completed. Sometimes an optimum gripping force may be obtained.

このような把持装置100Bによれば、上記第1の実施形態の把持装置100と同様、図6に示すフローに従って、初期化モードを実行して、校正データをデータ記憶部116に記憶しておく。
そして、通常モードでは、図8に示すフローに従って、把持工程を行うが、以下の点を変更して実行する。
まず、ステップS22において、目標値Yよりも把持開口を若干縮小するまでのy(t)を生成しておき、ステップS23では、このy(t)をすべてx(t)に変換する。
ステップS26では、上記第1の実施形態と同様に、装置制御部115は、動作制御値データx(t)を把持機構制御部117に順次送出し、把持ユニット4を駆動するが、これと同時に、装置制御部115は、検知信号取得部121からの検知信号の有無を監視するようにする。そして、検知信号の発生の後に把持ユニット4の駆動を停止する。すなわち、検知信号の発生に応じて、装置制御部115から把持機構制御部117への動作制御値データx(t)の送出を停止するか、または、検知信号の発生に応じて、例えば把持力を最適化するようにさらに把持開口を狭める動作制御値を送出し、この動作制御値による動作を行ってから停止する。そして、停止時の把持位置を保持して、ステップS27に移行する。
一方、把持開口が目標値Yに到達するはずのx(t)まで駆動しても検知信号が発生しない場合には、さらに狭い把持開口に相当するx(t)での駆動を続ける。本実施形態のステップS22で生成されたx(t)の最終値に到達しても検知信号が発生しない場合には、表示部118にエラーメッセージを表示し、把持ユニット4の駆動を停止する。
According to such a gripping device 100B, the initialization mode is executed according to the flow shown in FIG. 6 and the calibration data is stored in the data storage unit 116 in the same manner as the gripping device 100 of the first embodiment. .
In the normal mode, the gripping process is performed according to the flow shown in FIG. 8, but the following points are changed and executed.
First, in step S22, advance to generate a y (t) until slightly reduced gripping opening than the target value Y c, in step S23, converts this y (t) all x (t).
In step S26, as in the first embodiment, the apparatus control unit 115 sequentially sends the operation control value data x (t) to the gripping mechanism control unit 117 and drives the gripping unit 4. At the same time, The device control unit 115 monitors the presence / absence of a detection signal from the detection signal acquisition unit 121. Then, after the detection signal is generated, the driving of the gripping unit 4 is stopped. That is, in response to the generation of the detection signal, the transmission of the operation control value data x (t) from the device control unit 115 to the gripping mechanism control unit 117 is stopped, or in response to the generation of the detection signal, for example, the gripping force Then, an operation control value for further narrowing the gripping opening is sent out so as to optimize the operation, and an operation based on this operation control value is performed and then stopped. Then, the gripping position at the time of stopping is held, and the process proceeds to step S27.
On the other hand, when the gripping opening detection signal be driven to x (t) which would reach the target value Y c does not occur, continue to drive in x (t) which corresponds to a narrower gripping opening. If no detection signal is generated even when the final value of x (t) generated in step S22 of the present embodiment is reached, an error message is displayed on the display unit 118, and the driving of the gripping unit 4 is stopped.

このように把持装置100Bによれば、把持検知部50を備えることにより、ワーク8を把持した状態を検知することができる。そのため、何らかの原因で、把持ユニット4の把持開口の大きさが、動作制御値xに対して校正データの関係からずれてしまった場合でも、ワーク8の把持不良を発生させないようにすることができる。   As described above, according to the gripping device 100B, the gripping detection unit 50 is provided, so that the state of gripping the workpiece 8 can be detected. Therefore, even when the size of the gripping opening of the gripping unit 4 deviates from the relationship of the calibration data with respect to the operation control value x for some reason, it is possible to prevent the gripping failure of the workpiece 8 from occurring. .

次に、本実施形態の変形例について説明する。
図14は、本発明の第2の実施形態の変形例に係る把持機構を示す模式的な正面図およびその右側面図である。
Next, a modification of this embodiment will be described.
FIG. 14 is a schematic front view and a right side view showing a gripping mechanism according to a modification of the second embodiment of the present invention.

本変形例の把持装置100Cは、上記第2の実施形態の把持装置100Bの把持ユニット4A、制御ユニット120に代えて、把持ユニット40A(把持機構)、制御ユニット120Aを備えるものである。
ここで、把持ユニット40Aは、上記第1の実施形態の第3変形例の把持ユニット40に、把持検知部51を追加したものである。また、制御ユニット120Aは、制御ユニット120の把持機構制御部117に代えて、上記第1の実施形態の第3変形例の把持機構制御部117Aを備え、また、制御ユニット120の検知信号取得部121に代えて、検知信号取得部121Aを備えたものである。
以下、上記第2の実施形態、および上記第1の実施形態の第3変形例と異なる点を中心に説明する。
A gripping device 100C of this modification includes a gripping unit 40A (grip mechanism) and a control unit 120A instead of the gripping unit 4A and the control unit 120 of the gripping device 100B of the second embodiment.
Here, the gripping unit 40A is obtained by adding a gripping detection unit 51 to the gripping unit 40 of the third modified example of the first embodiment. The control unit 120A includes a gripping mechanism control unit 117A according to the third modification of the first embodiment, instead of the gripping mechanism control unit 117 of the control unit 120, and a detection signal acquisition unit of the control unit 120. Instead of 121, a detection signal acquisition unit 121A is provided.
The following description will focus on differences from the second embodiment and the third modification of the first embodiment.

本変形例の把持検知部51は、把持部材42A、42Bの各先端部42aが、ワーク8を把持したときに、先端部42aに歪みや応力が発生することを利用して、ワーク8を把持したことを検出するセンサであり、把持部材42A、42Bの各先端部42aにそれぞれ固定されている。
把持検知部51の具体的な構成としては、例えば、歪みゲージや、圧電センサなどを採用することができる。各把持検知部51の出力端子は、配線50a、50bによって、検知信号取得部121Aに電気的に接続されている。
検知信号取得部121Aは、把持検知部51が検知する歪みや応力の変化を電気信号として取り出し、この電気信号が、把持部材42A、42Bの把持状態による変形に対応する閾値を越えた場合に、装置制御部115に対して、検知信号を発生するものである。閾値の決め方については、上記第2の実施形態と同様にすればよい。
The grip detection unit 51 of the present modification grips the workpiece 8 by utilizing the fact that the tip portion 42a of the gripping members 42A and 42B grips the workpiece 8 so that distortion or stress is generated in the tip portion 42a. This is a sensor that detects this, and is fixed to each tip 42a of the gripping members 42A and 42B.
As a specific configuration of the grip detection unit 51, for example, a strain gauge, a piezoelectric sensor, or the like can be employed. The output terminal of each gripping detection unit 51 is electrically connected to the detection signal acquisition unit 121A by wirings 50a and 50b.
The detection signal acquisition unit 121A extracts changes in strain and stress detected by the grip detection unit 51 as an electrical signal, and when the electrical signal exceeds a threshold value corresponding to deformation due to the grip state of the grip members 42A and 42B, A detection signal is generated for the device control unit 115. The method for determining the threshold value may be the same as in the second embodiment.

このような把持装置100Cによれば、把持検知部51を備えることにより、ワーク8を把持した状態を検知することができる。そのため、何らかの原因で、把持ユニット40Aの把持開口の大きさが、動作制御値xに対して校正データの関係からずれてしまった場合でも、ワーク8の把持不良を発生させないようにすることができる。
本変形例では、把持検知部51は、ワーク8へ通電する必要がないため、ワーク8が絶縁体であったり、電流を流すことが好ましくなかったりする場合であっても、把持状態を正確に検知することができる。
According to such a gripping device 100 </ b> C, it is possible to detect the state of gripping the workpiece 8 by providing the grip detection unit 51. For this reason, even when the size of the gripping opening of the gripping unit 40A deviates from the relationship of the calibration data with respect to the operation control value x for some reason, it is possible to prevent the gripping failure of the workpiece 8 from occurring. .
In the present modification, the grip detection unit 51 does not need to energize the work 8, so that even when the work 8 is an insulator or it is not preferable to pass a current, the grip state is accurately determined. Can be detected.

なお、上記の説明では、把持部材が、開閉動作を行う付勢力によって変形しやすくなっている一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなる場合の例で説明したが、把持部材は、互いに平行移動して、被把持物を把持するアーム状部材であってもよい。また、被把持物を把持できる形状であれば、アーム状部材に限定されず、例えば、板状、鈎状、ブロック状、棒状などの部材であってもよい。   In the above description, the gripping member is described as an example in the case of an arm-shaped member that is provided so as to be rotatable around a fixed fulcrum that is easily deformed by an urging force that performs an opening / closing operation. The gripping member may be an arm-shaped member that moves in parallel with each other and grips an object to be gripped. In addition, the shape is not limited to the arm-shaped member as long as the object to be grasped can be gripped, and may be a member such as a plate shape, a bowl shape, a block shape, or a rod shape.

また、上記の説明では、把持開口検出部が、撮像部と画像処理部とを備える構成の場合の例で説明したが、把持開口の大きさが検出できれば、他の検出手段を用いた構成の把持開口検出部であってもよい。
他の把持開口検出部の構成としては、例えば、離間した部材間距離を測定できるレーザ測長器を挙げることができる。
In the above description, the grip opening detection unit is described as an example of a configuration including an imaging unit and an image processing unit. However, if the size of the grip opening can be detected, a configuration using other detection means is used. It may be a gripping opening detector.
Examples of the configuration of the other gripping opening detection unit include a laser length measuring device that can measure the distance between the separated members.

また、上記の説明では、把持機構が、3軸方向に平行移動可能に保持された場合の例で説明したが、例えば、把持ユニット4をZ軸ロボット3に対して回転自由度を備えた回転ロボットを介して取り付けることにより、把持ユニット4を回転可能に保持してもよい。   Further, in the above description, the example in which the gripping mechanism is held so as to be movable in the three-axis directions has been described. For example, the gripping unit 4 is rotated with a degree of freedom of rotation with respect to the Z-axis robot 3. You may hold | maintain the holding | grip unit 4 rotatably by attaching via a robot.

また、上記の説明では、把持機構が、被把持物に対して両側に開閉する場合の例で説明したが、一方の把持部材が固定され、他方の把持部材のみが被把持物に対して進退する片側駆動の把持機構であってもよい。   Further, in the above description, the example in which the gripping mechanism opens and closes on both sides with respect to the object to be gripped has been described. It may be a one-side driven gripping mechanism.

また、上記の説明では、把持機構の把持部材が、1軸方向に対向して、この1軸方向に沿って進退することで、把持開口が変化される場合の例で説明したが、把持部材が、3つ以上設けられ、それぞれ、被把持物の中心に対して放射状に進退する多数爪のチャック機構であってもよい。この場合、把持開口の大きさは、各把持部材の先端部が当接する内接円径や、対向する把持部材間の距離などに置き換えることができる。
このような構成では、撮像部の撮影位置は、把持機構の側方に限らず、把持開口の変化を捉えやすい適宜位置、例えば、把持機構の下方などに設定する。
In the above description, the gripping member of the gripping mechanism is described as an example in which the gripping opening is changed by facing the uniaxial direction and moving back and forth along the uniaxial direction. However, there may be provided a multi-jaw chuck mechanism in which three or more are provided and each advance and retract radially with respect to the center of the object to be grasped. In this case, the size of the gripping opening can be replaced with the inscribed circle diameter with which the tip of each gripping member abuts, the distance between the gripping members facing each other, or the like.
In such a configuration, the imaging position of the imaging unit is not limited to the side of the gripping mechanism, but is set to an appropriate position at which a change in the gripping opening is easily captured, for example, below the gripping mechanism.

また、上記の説明では、把持検知部を設ける場合に、複数の把持部材のすべてに設けた場合の例で説明したが、複数の把持部材のいずれかに把持検知部を設けることで、被把持物を把持したことを検知できる場合には、把持部材の数よりも少ない把持検知部を設けた構成としてもよい。
また、把持検知部を設ける把持部材は、被把持物に対して進退可能とされた把持部材でもよいし、進退可能とされていない把持部材であってもよい。
In the above description, when the grip detection unit is provided, the example in which the grip detection unit is provided on all of the plurality of grip members has been described. However, by providing the grip detection unit on any of the plurality of grip members, In the case where it is possible to detect that an object has been gripped, a configuration in which grip detection units fewer than the number of grip members is provided may be employed.
In addition, the gripping member provided with the gripping detection unit may be a gripping member that can be moved forward and backward with respect to the object to be gripped, or may be a gripping member that is not enabled to advance and retract.

また、上記の各実施形態、各変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。   In addition, all the constituent elements described in the above embodiments and modifications can be implemented in appropriate combination within the scope of the technical idea of the present invention.

本発明の第1の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view showing a schematic structure of a grasping device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る把持装置の把持機構の模式的な正面図、およびそのA−A断面図である。It is the typical front view of the holding | grip mechanism of the holding | grip apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and its AA sectional drawing. 本発明の第1の実施形態に係る把持装置の制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the function structure of the control unit of the holding | gripping apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る把持装置の校正データの一例を示す模式的なグラフである。It is a typical graph which shows an example of the calibration data of the holding | gripping apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る把持装置の把持機構の開状態と閉状態を示す模式的な正面図である。It is a typical front view which shows the open state and closed state of the holding | grip mechanism of the holding | gripping apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る把持方法の校正データ生成工程で撮像される画像の一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of the image imaged at the calibration data generation process of the holding | grip method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る把持方法における校正データ生成工程のフローチャートおよび校正データ記憶工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flowchart of the calibration data generation process in the holding | grip method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and a calibration data storage process. 本発明の第1の実施形態に係る把持方法における把持工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the holding | grip process in the holding | grip method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る把持装置の第1変形例の把持爪を示す模式的な部分拡大図である。It is a typical fragmentary enlarged view which shows the holding nail | claw of the 1st modification of the holding | grip apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る把持装置の第2変形例の把持爪を示す模式的な部分拡大図である。It is a typical fragmentary enlarged view showing a gripping claw of the 2nd modification of a gripping device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る把持装置の第3変形例の把持機構を示す模式的な正面図およびその右側面図である。It is the typical front view which shows the holding | grip mechanism of the 3rd modification of the holding | grip apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and its right view. 本発明の第2の実施形態に係る把持装置の把持機構の模式的な正面図、およびそのB−B断面図である。It is the typical front view of the holding mechanism of the holding apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and its BB sectional drawing. 本発明の第2の実施形態に係る把持装置の制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the function structure of the control unit of the holding | gripping apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る把持装置の変形例の把持機構を示す模式的な正面図およびその右側面図である。It is the typical front view which shows the holding | grip mechanism of the modification of the holding | grip apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and its right view.

符号の説明Explanation of symbols

2 Y軸ロボット
3 Z軸ロボット
4、4A、40、40A 把持ユニット(把持機構)
5 撮像部(把持開口検出部)
6 X軸ステージ
8 ワーク(被把持物)
11 モータ
12 カム
12a カム外周面
13A、13B リンク
14A、14B ピボット(支点)
15A、15B 把持爪
19 把持溝
20A、20B、42A、42B 把持部材
42 ピンセット
42b 基端部(支点)
43 アクチュエータ
50、51 把持検知部
100、100A、100B、100C 把持装置
110、110A、120、120A 制御ユニット
111 画像取得部(把持開口検出部)
112 画像処理部(把持開口検出部)
113 校正データ生成部
115 装置制御部(把持動作制御部)
116 データ記憶部(校正データ記憶部)
117、117A 把持機構制御部
121、121A 検知信号取得部
x 動作制御値
x(t) 動作制御値データ
y 把持開口の大きさ
目標値(把持開口の大きさの目標値)
2 Y-axis robot 3 Z-axis robot 4, 4A, 40, 40A Gripping unit (gripping mechanism)
5 Imaging unit (gripping opening detection unit)
6 X-axis stage 8 Workpiece (object to be gripped)
11 Motor 12 Cam 12a Cam outer peripheral surface 13A, 13B Link 14A, 14B Pivot (fulcrum)
15A, 15B Grip 19 Grip groove 20A, 20B, 42A, 42B Grip member 42 Tweezers 42b Base end (fulcrum)
43 Actuator 50, 51 Grip detection unit 100, 100A, 100B, 100C Gripping device 110, 110A, 120, 120A Control unit 111 Image acquisition unit (gripping opening detection unit)
112 Image processing unit (gripping opening detection unit)
113 Calibration data generation unit 115 Device control unit (gripping operation control unit)
116 Data storage unit (calibration data storage unit)
117, 117A Grip mechanism control unit 121, 121A Detection signal acquisition unit x Operation control value x (t) Operation control value data y Gripping aperture size Y c Target value (Target value of gripping aperture size)

Claims (9)

被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも1つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構を有し、前記被把持物の形状情報および位置情報に基づいて前記把持機構の開閉および移動を行って前記被把持物を把持する把持装置であって、
前記把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、
前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して、前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部と、
前記把持開口検出部で算出された把持開口の大きさから、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成部と、
該校正データ生成部で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶部と、
前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構に対する動作制御値データを前記校正データ記憶部に記憶された校正データに基づいて生成して、前記把持機構制御部に送出する把持動作制御部とを備えることを特徴とする把持装置。
A gripping mechanism for gripping the object to be gripped by a plurality of gripping members having at least one gripping member capable of moving forward and backward with respect to the object to be gripped, and based on the shape information and position information of the object to be gripped; A gripping device for gripping the object to be gripped by opening / closing and moving a gripping mechanism,
A gripping mechanism control unit that sends an operation control value to the gripping mechanism to control the operation of the gripping mechanism;
A gripping opening detection unit that detects advancing and retreating positions of the gripping members that are capable of moving back and forth, and calculates a size of a gripping opening formed by the plurality of gripping members;
A calibration data generation unit that generates calibration data representing the relationship between the operation control value in the gripping mechanism and the size of the gripping opening from the size of the gripping opening calculated by the gripping opening detection unit;
A calibration data storage unit for storing the calibration data generated by the calibration data generation unit;
Based on the shape information of the object to be grasped, a target value of the size of the grasping opening for grasping the object to be grasped is determined, and the size of the grasping opening is changed until the target value is reached. A gripping apparatus comprising: a gripping motion control unit that generates motion control value data for the gripping mechanism based on calibration data stored in the calibration data storage unit and sends the data to the gripping mechanism control unit.
前記複数の把持部材の少なくとも1つは、前記複数の把持部材が前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部を備えることを特徴とする請求項1に記載の把持装置。   The at least one of the plurality of gripping members includes a grip detection unit that detects that the plurality of gripping members grip the object to be gripped and generates a detection signal. Gripping device. 前記進退可能とされた把持部材は、一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなり、
前記把持機構は、前記進退可能とされた把持部材に対して前記支点から離間した部位に駆動力を加えて、前記支点を中心に回動させることによって、前記被把持物を把持するようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の把持装置。
The gripping member that can be advanced and retracted is composed of an arm-shaped member that is provided so as to be rotatable around a fixed fulcrum,
The gripping mechanism grips the object to be gripped by applying a driving force to a portion separated from the fulcrum with respect to the gripping member that can be moved forward and backward, and rotating about the fulcrum. The gripping device according to claim 1 or 2, characterized in that
前記複数の把持部材は、いずれも前記被把持物に対して進退可能とされた把持部材であることを特徴とする請求項1に記載の把持装置。   The gripping apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of gripping members is a gripping member that can advance and retreat with respect to the object to be gripped. 前記複数の把持部材は、前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部をそれぞれ備えることを特徴とする請求項4に記載の把持装置。   The gripping device according to claim 4, wherein each of the plurality of gripping members includes a gripping detection unit that detects the gripping of the object to be gripped and generates a detection signal. 前記各把持部材は、それぞれ一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなり、
前記把持機構は、前記各把持部材に対して前記支点から離間した部位に駆動力を加えて、前記支点を中心に回動させることによって、前記被把持物を把持するようにしたことを特徴とする請求項4または5に記載の把持装置。
Each gripping member is composed of an arm-like member provided so as to be rotatable around a fixed fulcrum,
The gripping mechanism grips the object to be gripped by applying a driving force to a portion spaced from the fulcrum with respect to each gripping member and rotating it around the fulcrum. The gripping device according to claim 4 or 5.
前記把持開口検出部は、
前記把持開口の画像を撮像する撮像部と、該撮像部で撮像された前記把持開口の画像を画像処理することによって前記把持開口の大きさを算出する画像処理部とを備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の把持装置。
The gripping opening detector is
An image pickup unit that picks up an image of the gripping opening, and an image processing unit that calculates the size of the gripping opening by performing image processing on the image of the gripping opening picked up by the image pickup unit. The gripping device according to any one of claims 1 to 6.
被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも1つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構と、該把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部とを備える把持装置を用いた把持方法であって、
前記把持機構制御部に前記進退可能とされた把持部材の複数の動作制御値を設定して前記把持機構を動作させ、前記各動作制御値のそれぞれにおける前記把持開口の大きさを、前記把持開口検出部により算出し、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成工程と、
該校正データ生成工程で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶工程とを備え、
前記校正データ生成工程、および前記校正データ記憶工程を行った後に、
前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、
該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構に対する動作制御値データを生成して、前記把持機構制御部に送出することで、前記被把持物を把持する把持工程を行うことを特徴とする把持方法。
A gripping mechanism for gripping the object to be gripped by a plurality of gripping members having at least one gripping member capable of moving forward and backward with respect to the object to be gripped, and an operation control value to the gripping mechanism to send the gripping mechanism A gripping mechanism control unit that controls the movement of the gripping member, and a gripping opening detection unit that calculates the size of the gripping opening formed by the plurality of gripping members by detecting the advancing / retreating position of the gripping member that can be moved back and forth. A gripping method using a gripping device,
The gripping mechanism control unit is set with a plurality of motion control values of the gripping member that can be advanced and retracted to operate the gripping mechanism, and the size of the gripping opening in each of the motion control values is set to the gripping opening. A calibration data generation step for generating calibration data calculated by the detection unit and representing the relationship between the motion control value in the gripping mechanism and the size of the gripping opening;
A calibration data storage step for storing the calibration data generated in the calibration data generation step,
After performing the calibration data generation step and the calibration data storage step,
Based on the shape information of the object to be grasped, a target value of the size of the grasping opening for grasping the object to be grasped is determined,
A gripping step of gripping the object to be gripped by generating operation control value data for the gripping mechanism for changing the size of the gripping opening until the target value is reached and sending it to the gripping mechanism control unit A gripping method characterized by:
被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも1つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構と、該把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部と、前記複数の把持部材が前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部とを備える把持装置を用いた把持方法であって、
前記把持機構制御部に前記進退可能とされた把持部材の複数の動作制御値を設定して前記把持機構を動作させ、前記各動作制御値のそれぞれにおける前記把持開口の大きさを、前記把持開口検出部により算出し、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成工程と、
該校正データ生成工程で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶工程とを備え、
前記校正データ生成工程、および前記校正データ記憶工程を行った後に、
前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、
該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構の前記進退可能とされた把持部材に対する動作制御値データを生成して、前記把持機構制御部に送出するとともに、前記把持検知部による前記検知信号の発生を監視し、該検知信号の発生の後に、前記把持機構の前記進退可能とされた把持部材の進退を停止させることで、前記被把持物を把持する把持工程を行うことを特徴とする把持方法。
A gripping mechanism for gripping the object to be gripped by a plurality of gripping members having at least one gripping member capable of moving forward and backward with respect to the object to be gripped, and an operation control value to the gripping mechanism to send the gripping mechanism A gripping mechanism control unit that controls the operation of the gripping member, a gripping opening detection unit that calculates the size of the gripping opening formed by the plurality of gripping members by detecting the advancing / retreating position of the gripping member that can be moved forward and backward, A gripping method using a gripping device including a gripping detection unit that detects that a plurality of gripping members grips the object to be gripped and generates a detection signal,
The gripping mechanism control unit is set with a plurality of motion control values of the gripping member that can be advanced and retracted to operate the gripping mechanism, and the size of the gripping opening in each of the motion control values is set to the gripping opening. A calibration data generation step for generating calibration data calculated by the detection unit and representing the relationship between the motion control value in the gripping mechanism and the size of the gripping opening;
A calibration data storage step for storing the calibration data generated in the calibration data generation step,
After performing the calibration data generation step and the calibration data storage step,
Based on the shape information of the object to be grasped, a target value of the size of the grasping opening for grasping the object to be grasped is determined,
Generates motion control value data for the gripping member that is capable of advancing and retreating of the gripping mechanism for changing the size of the gripping opening until the target value is reached, and sends the operation control value data to the gripping mechanism control unit. A gripping step of gripping the object to be gripped by monitoring the generation of the detection signal by the grip detection unit, and stopping the advancement / retraction of the grip member that is enabled to advance / retreat after the generation of the detection signal. A gripping method characterized by:
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