JP2009279728A - Robot arm, robot and control method - Google Patents

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洋一 胡桃
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot arm capable of not only playing a percussion instrument but also performing other work. <P>SOLUTION: The robot arm includes: a motion part; a support part to which the motion part is rotatably connected; a converting mechanism for converting the rotation motion of the motion part into the linear motion to transmit the motion to a moving member; a distance sensor for detecting the moving distance of the moving member; and a control part for controlling the operation of the motion part based on the moving distance of the moving member detected by the distance sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、楽器の演奏や他の作業を行うロボットアーム、ロボット及び制御方法に関する。   The present invention relates to a robot arm, a robot, and a control method for playing musical instruments and performing other operations.

従来から、テーマパークのアトラクション等で、打楽器を演奏するロボットが活躍している。このロボットは、スティックを持ったハンドを備えており、演奏する曲にあわせてハンドを動作させることによって、スティックの先端を打楽器の打面に打ち下ろして演奏する。このような実際の打楽器をロボットに演奏させる技術として、例えば特許文献1〜5がある。   Traditionally, robots that play percussion instruments have been active at the theme park attractions. This robot has a hand with a stick, and the hand is moved according to the music to be played, so that the tip of the stick is moved down to the percussion surface of the percussion instrument. As techniques for causing a robot to play such an actual percussion instrument, there are Patent Documents 1 to 5, for example.

従来のロボットでは、打楽器の演奏を行うために、スティックを加工してハンドに固定していた。例えば、特許文献4に記載の打楽器演奏ロボットでは、ドラムの演奏を行うため、スティックが掌部に回転軸を支点として回転可能に連結されている。また、スティックと掌部の間にはスプリングが圧縮状態で挿入されており、このバネの復元力を利用して、スティックを動かすことにより演奏を行う。
特開2004−177686号公報 特開2002−258836号公報 特開2007−41168号公報 特開2006−159295号公報 特開2004−354613号公報
In conventional robots, a stick is processed and fixed to a hand in order to perform a percussion instrument. For example, in the percussion instrument playing robot described in Patent Document 4, in order to perform a drum performance, a stick is rotatably connected to a palm portion with a rotation axis as a fulcrum. In addition, a spring is inserted between the stick and the palm in a compressed state, and a performance is performed by moving the stick using the restoring force of the spring.
JP 2004-177686 A JP 2002-258836 A JP 2007-411168 A JP 2006-159295 A JP 2004-354613 A

従来の打楽器演奏ロボットのハンドは、打楽器の演奏専用となっており、汎用性を有しない構成となっている。近年、家庭内アシスタントや器用な動作を可能にするロボットアームのニーズが高まっている。この中で、打楽器の演奏に用いるロボットアームについても打楽器の演奏専用ではなく、他の楽器を演奏したり、他の作業にも使用できる汎用化が求められている。   A conventional percussion instrument playing robot hand is dedicated to the performance of percussion instruments, and is not versatile. In recent years, there has been a growing need for robot arms that allow home assistants and dexterous operations. Among these, a robot arm used for playing a percussion instrument is not dedicated to playing a percussion instrument but is required to be versatile so that it can play other instruments or be used for other tasks.

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、打楽器の演奏だけでなく、他の作業も可能とする汎用性のあるロボットアーム、ロボット及び制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a versatile robot arm, robot, and control method that enable not only percussion instrument performance but also other work. The purpose is to do.

本発明の第1の態様に係るロボットアームは、動作部と、前記動作部が回動自在に連結された支持部と、前記動作部の回動運動を直線運動に変換して、移動部材に伝達する変換機構と、前記移動部材の移動距離を検出する距離センサと、前記距離センサで検出された前記移動部材の移動距離に基づいて、前記動作部の動作を制御する制御部とを備えるものである。これにより、汎用性のあるロボットアームを実現することが可能である。   A robot arm according to a first aspect of the present invention includes an operation unit, a support unit to which the operation unit is rotatably connected, and a rotational movement of the operation unit converted into a linear motion to form a moving member. A conversion mechanism for transmitting; a distance sensor for detecting a moving distance of the moving member; and a control unit for controlling the operation of the operating unit based on the moving distance of the moving member detected by the distance sensor. It is. As a result, a versatile robot arm can be realized.

本発明の第2の態様に係るロボットアームは、上記のロボットアームにおいて、前記距離センサは、前記移動部材との間の静電容量の変化により、前記移動部材の移動距離を検出するものである。これにより、低コストで汎用性のあるロボットアームを実現することが可能である。   In the robot arm according to a second aspect of the present invention, in the robot arm described above, the distance sensor detects a moving distance of the moving member based on a change in capacitance with the moving member. . Thereby, it is possible to realize a low-cost and versatile robot arm.

本発明の第3の態様に係るロボットアームは、上記のロボットアームにおいて、前記動作部は手部であり、掌部と、前記掌部に連結された複数の指部と、前記指部を屈曲させる関節部とを有し、前記指部を屈曲させることで把持対象を把持するものである。これにより、さらに汎用性を向上させることができる。   A robot arm according to a third aspect of the present invention is the robot arm described above, wherein the operation unit is a hand unit, a palm unit, a plurality of finger units coupled to the palm unit, and the finger unit is bent. A joint to be gripped, and a gripping target is gripped by bending the finger. Thereby, versatility can be improved further.

本発明の第4の態様に係るロボットアームは、上記のロボットアームにおいて、前記指部は、第1指部と第2指部を含み、前記第1指部と前記第2指部との間で挟み込むように把持対象を把持するものである。このような場合に、好適に打楽器の演奏を行うことができる。   A robot arm according to a fourth aspect of the present invention is the robot arm described above, wherein the finger portion includes a first finger portion and a second finger portion, and the space between the first finger portion and the second finger portion. The object to be grasped is grasped so as to be sandwiched between the two. In such a case, a percussion instrument can be played suitably.

本発明の第5の態様に係るロボットアームは、上記のロボットアームにおいて、前記複数の指部の少なくとも1箇所に、前記把持対象の把持状態を検出する把持検出センサを備えるものである。これにより、把持状態を確認することができ、安全に人と共生することができる。   A robot arm according to a fifth aspect of the present invention is the robot arm described above, wherein the robot arm includes a grip detection sensor that detects a grip state of the grip target in at least one place of the plurality of finger portions. Thereby, a grasping state can be confirmed and it can coexist safely with a person.

本発明の第6の態様に係るロボットアームは、上記のロボットアームにおいて、前記指部は、第3指部を含み、前記掌部に設けられ、前記把持対象の接触を検出する接触検出センサをさらに備え、前記接触検出センサの検出結果に基づいて、前記掌部と前記第3指部の距離を制御するものである。これにより、所望の演奏動作を行うことが可能となる。   A robot arm according to a sixth aspect of the present invention is the above robot arm, wherein the finger portion includes a third finger portion, and is provided on the palm portion, and includes a contact detection sensor that detects a contact of the gripping target. In addition, the distance between the palm and the third finger is controlled based on the detection result of the contact detection sensor. As a result, a desired performance operation can be performed.

本発明の第7の態様に係るロボットは、上記いずれかに記載のロボットアームを備えるものである。   A robot according to a seventh aspect of the present invention includes any one of the robot arms described above.

本発明の第8の態様に係るロボットの制御方法は、動作部の回動運動を変換して、移動部材に伝達するステップと、前記移動部材の移動距離を検出するステップと、前記移動部材の移動距離に基づいて、前記動作部の動作を制御するステップとを有する。これにより、ロボットの汎用性を向上させることが可能となる。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a robot control method comprising: converting a rotational motion of an operation unit to transmit to a moving member; detecting a moving distance of the moving member; And controlling the operation of the operating unit based on the moving distance. Thereby, the versatility of the robot can be improved.

本発明によれば、打楽器の演奏だけでなく、他の作業も可能とする汎用性のあるロボットアーム、ロボット及び制御方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a versatile robot arm, robot, and control method that can perform not only percussion instrument performance but also other work.

以下に、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as necessary for the sake of clarity.

本発明に係るロボットは、打楽器の演奏だけではなく、他の楽器の演奏や、他の作業も行うことができる。本発明では、打楽器演奏において、従来のように打力の制御を行うための専用の機構(スプリングや、スティック固定部品等)を使用せずに、複数の指部を備えるハンドの打力制御を可能にするシステムを構成して汎用性の向上を行うものである。なお、以下の説明では、スティックを把持した状態での打楽器の演奏動作について説明するが、これに限定されるものではない。   The robot according to the present invention can perform not only percussion instruments but also other instruments and other operations. In the present invention, in percussion instrument performance, the striking force of a hand having a plurality of fingers is controlled without using a dedicated mechanism (spring, stick fixing component, etc.) for controlling the striking force as in the prior art. The system which enables is improved and versatility is improved. In the following description, the performance operation of the percussion instrument with the stick held is described, but the present invention is not limited to this.

なお、本発明による汎用性向上とは、例えば、下記に掲げる物の把持や、各動作の制御への応用をさす。本発明に係るロボットが行うことができる動作として、例えば、(1)タンバリン等の打楽器の演奏や人の肩たたき等、物を把持しない状態での打力制御、(2)ヴァイオリンの弓や打楽器全般のスティック等、棒状物体の把持制御及びこれらを用いた楽器への打力制御等の動作制御、(3)包丁を使用した食品を切断する動作等の柄をもつ物体の把持とその動作制御等が挙げられる。また、物の把持だけであれば、掌サイズの物体なら対応可能である。   In addition, the versatility improvement by this invention refers to the holding | grip of the thing hung up below, and the application to control of each operation | movement, for example. Examples of actions that can be performed by the robot according to the present invention include (1) percussion control such as playing a percussion instrument such as a tambourine or hitting a person's shoulder, and (2) a violin bow or percussion instrument. Control of gripping of stick-like objects such as general sticks and operation control such as striking force control on musical instruments using them, (3) Grasping of objects with patterns such as the action of cutting food using a knife and its control Etc. In addition, as long as the object is only gripped, a palm-sized object can be handled.

本発明の実施の形態に係るロボットアーム及びこれを備えるロボットについて、図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係るロボット100の構成を示す図である。図2は、図1に示すロボットの手部20の構成を示す図である。図3は、本実施の形態に係るロボット100の動作を説明するための図である。図4は、図3のA部の構成を示す図である。本実施の形態に係るロボット100は、打楽器を演奏する際に、1回のストロークで打楽器の打面を単発的に叩く単打演奏と、1回のストロークで打楽器の打面を複数回連続的に叩くロール演奏を含む複数の演奏法を行うことができる。   A robot arm and a robot including the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a robot 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the hand portion 20 of the robot shown in FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the robot 100 according to the present embodiment. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the A part of FIG. When performing the percussion instrument, the robot 100 according to the present embodiment performs a single percussion performance in which the percussion surface of the percussion instrument is hit with a single stroke, and a percussion surface of the percussion instrument in a single stroke. A plurality of performance methods including a roll performance of hitting can be performed.

まず、図1を参照して、本実施の形態に係るロボット100の構成について説明する。ロボット100は、ヒトを模して作成されたヒューマノイド・ロボットである。ここでは、ロボット100は、打楽器の一例であるドラム40を演奏する場合について説明する。図1に示すように、ロボット100は、腕部10、頭部30、胴体部31、制御部32、車輪33等を備えている。   First, the configuration of the robot 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The robot 100 is a humanoid robot created to imitate humans. Here, the case where the robot 100 plays the drum 40 which is an example of a percussion instrument will be described. As shown in FIG. 1, the robot 100 includes an arm unit 10, a head 30, a body unit 31, a control unit 32, wheels 33, and the like.

胴体部31は、略直方体形状を有している。胴体部31には、ロボット100の動作を統括的に制御する制御部32が収納されている。胴体部31には、右腕部、左腕部として、2本の腕部10が接続されている。右腕部と、左腕部とは略同一の構成を有している。腕部10は、肩関節11、上腕部12、肘関節13、前腕部14、手首関節15、手部20を有している。胴体部31には、上腕部12の一端が、肩関節11を介して揺動自在に取り付けられている。   The body part 31 has a substantially rectangular parallelepiped shape. The body unit 31 houses a control unit 32 that comprehensively controls the operation of the robot 100. Two arm portions 10 are connected to the body portion 31 as a right arm portion and a left arm portion. The right arm portion and the left arm portion have substantially the same configuration. The arm portion 10 includes a shoulder joint 11, an upper arm portion 12, an elbow joint 13, a forearm portion 14, a wrist joint 15, and a hand portion 20. One end of the upper arm 12 is attached to the body 31 via the shoulder joint 11 so as to be swingable.

上腕部12の他端には、肘関節13を介して、前腕部14の一端が接続されている。前腕部14は肘関節13を支点として揺動可能である。また、上腕部12の内部には前腕部14を揺動させるアクチュエータ16aが設けられている。アクチュエータ16aとしては、例えば、ソレノイドやモータ等を用いることができる。このアクチュエータ16aは、制御部32から出力される制御信号により駆動される。   One end of the forearm portion 14 is connected to the other end of the upper arm portion 12 via an elbow joint 13. The forearm portion 14 can swing with the elbow joint 13 as a fulcrum. An actuator 16 a that swings the forearm portion 14 is provided inside the upper arm portion 12. For example, a solenoid or a motor can be used as the actuator 16a. The actuator 16 a is driven by a control signal output from the control unit 32.

前腕部14の他端には、手首関節15を介して手部20が連結されている。手部20は、手首関節15を支点として揺動可能である。前腕部14の内部には、手部20を揺動させるアクチュエータ16bが設けられている。アクチュエータ16bとしては、ソレノイドやモータ等を用いることができる。このアクチュエータ16bもまた、制御部32から出力される制御信号により駆動される。手部20には、ドラム40を演奏する(叩く)ためのスティック41が把持されている。手部20がスティック41を用いて、打楽器を演奏する動作部である。また、本実施の形態では、前腕部14が支持部となる。手部20によるスティックの把持の様子については、後に詳述する。   A hand 20 is connected to the other end of the forearm 14 via a wrist joint 15. The hand portion 20 can swing around the wrist joint 15 as a fulcrum. An actuator 16 b that swings the hand portion 20 is provided inside the forearm portion 14. As the actuator 16b, a solenoid, a motor, or the like can be used. The actuator 16b is also driven by a control signal output from the control unit 32. The hand portion 20 holds a stick 41 for playing (striking) the drum 40. The hand unit 20 is an operation unit for playing a percussion instrument using the stick 41. Moreover, in this Embodiment, the forearm part 14 becomes a support part. The manner in which the hand 20 holds the stick will be described in detail later.

また、胴体部31の下側には、車輪33が接続されている。ロボット100は、車輪33を回転させることによって、前進/後退をする。本実施の形態に係るロボット100は、ヒトがドラム40を叩きながら行進するように、車輪33を回転させて移動しながらドラム40の演奏を行う。   A wheel 33 is connected to the lower side of the body portion 31. The robot 100 moves forward / backward by rotating the wheel 33. The robot 100 according to the present embodiment performs the performance of the drum 40 while rotating and moving the wheel 33 so that a human marches while hitting the drum 40.

ここで、図2を参照して、手部20の構成について説明する。手部20は、複数の指部を有する。図2に示すように、手部20は、人間の手と同様に、親指部21、人差し指部22、中指部23、薬指部24、小指部25の5本の指部を備えている。これらの指部は、掌部26に連結されている。もちろん、指部の本数は、4本以下でもよく6本以上でもよい。   Here, the configuration of the hand portion 20 will be described with reference to FIG. The hand part 20 has a plurality of finger parts. As shown in FIG. 2, the hand portion 20 includes five fingers, that is, a thumb portion 21, an index finger portion 22, a middle finger portion 23, a ring finger portion 24, and a little finger portion 25, similar to a human hand. These finger parts are connected to the palm part 26. Of course, the number of fingers may be 4 or less, or 6 or more.

親指部21は、第1関節21a、第2関節21b、第3関節21cを備える。第1関節21aは、親指部21を内外転させ、各指部間の間隔の調整を行う。第2関節21b、第3関節21cは、親指部21を屈曲させる。第2関節21bは、第1関節21aよりも指先のほうに設けられている。また、第3関節21cは、第2関節21cよりも指先のほうに設けられている。   The thumb part 21 includes a first joint 21a, a second joint 21b, and a third joint 21c. The first joint 21a turns the thumb portion 21 inward and outward to adjust the interval between the finger portions. The second joint 21b and the third joint 21c bend the thumb 21. The second joint 21b is provided closer to the fingertip than the first joint 21a. The third joint 21c is provided closer to the fingertip than the second joint 21c.

人差し指部22、中指部23、薬指部24、小指部25は、略同一の構成を有している。そこで、小指部25を代表して、その構成について説明する。小指部25は、第1関節25a、第2関節25b、第3関節25c、第4関節25dを有している。第1関節25aは、小指部25を内外転させ、各指部間の間隔の調整を行う。第2関節25b、第3関節25c、第4関節25dは、小指部25を屈曲させる。第2関節25bは、第1関節25aよりも指先のほうに設けられている。また、第3関節25cは、第2関節25bよりも指先のほうに設けられている。第4関節25dは、第3関節25cよりも指先のほうに設けられている。   The index finger part 22, the middle finger part 23, the ring finger part 24, and the little finger part 25 have substantially the same configuration. Therefore, the configuration of the little finger part 25 will be described as a representative. The little finger part 25 has a first joint 25a, a second joint 25b, a third joint 25c, and a fourth joint 25d. The first joint 25a turns the little finger part 25 inward and outward to adjust the interval between the finger parts. The second joint 25b, the third joint 25c, and the fourth joint 25d bend the little finger part 25. The second joint 25b is provided closer to the fingertip than the first joint 25a. The third joint 25c is provided closer to the fingertip than the second joint 25b. The fourth joint 25d is provided closer to the fingertip than the third joint 25c.

掌部26には、接触検出センサ27が設けられている。接触検出センサ27は、スティック41を把持して、ドラム40の演奏を行ったときのスティック41の接触状態を検出するセンサである。接触検出センサ27としては、例えば圧力センサ等を用いることができる。打面40aを叩くと、スティック41から接触検出センサ27に力が加わる。従って、接触検出センサ27により、打面40aを叩いたことを認識することができる。   The palm portion 26 is provided with a contact detection sensor 27. The contact detection sensor 27 is a sensor that detects the contact state of the stick 41 when the stick 41 is gripped and the drum 40 is played. For example, a pressure sensor or the like can be used as the contact detection sensor 27. When the hitting surface 40 a is hit, force is applied from the stick 41 to the contact detection sensor 27. Therefore, the contact detection sensor 27 can recognize that the hitting surface 40a has been hit.

また、人差し指部22の第3関節と第4関節との間には、把持検出センサ28aが設けられている。また、親指部21の第3関節21cよりも指先の部分にも把持検出センサ28bが設けられている。把持検出センサ28a、28bとしては、圧力センサ等を用いることができる。本実施の形態においては、親指部21の第3関節21cよりも指先の部分、及び、人差し指部22の第3関節と第4関節との間で、スティック41を把持する。把持検出センサ28a、28bは、スティック41を把持しているかどうかを検出する。なお、把持検出センサは、把持対象を把持したときに、複数の指部の把持対象が接触する部分のうち、少なくとも1ヶ所に設けられていればよい。これにより、把持対象を把持していることを検出でき、安全にヒトとの共生が可能となる。   In addition, a grip detection sensor 28 a is provided between the third joint and the fourth joint of the index finger part 22. In addition, a grip detection sensor 28b is also provided on the fingertip portion of the thumb portion 21 relative to the third joint 21c. A pressure sensor or the like can be used as the grip detection sensors 28a and 28b. In the present embodiment, the stick 41 is held between the fingertip portion of the thumb 21 and the third joint and the fourth joint of the index finger 22. The grip detection sensors 28a and 28b detect whether or not the stick 41 is gripped. Note that the grip detection sensor only needs to be provided in at least one of the portions where the grip targets of the plurality of finger portions contact when the grip target is gripped. Thereby, it can be detected that the object to be grasped is grasped, and symbiosis with a human can be safely performed.

ここで、図3を参照して、手部20によるスティック41の把持の様子について説明する。本実施の形態においては、ロボット100は、手部20に設けられた各関節部を駆動して、複数の指部を屈曲させることによりスティック41を把持する。スティック41は親指部21及び掌部26と、人差し指部22、中指部23、薬指部24及び小指部25との間に保持される。具体的には、スティック41を親指部21と、人差し指部22の第3関節−第4関節の間の指節で挟み込むように把持し、残りの中指部23、薬指部24、小指部25をスティック41に添える。中指部23、薬指部24、小指部25は、スティック41のストッパの役割を果たす。この状態でスティック41を振り上げて、ドラム40の打面40aに向かって振り落とすことにより、ドラム40の演奏を行うことできる。なお、ドラム40を叩いたときの衝撃によりスティック41が落ちないように、各指部を駆動するモータに、減速機を設けてもよい。これにより、減速比に比例したトルクを得ることで把持力が増加し、スティック41を落とさないようにすることができる。   Here, with reference to FIG. 3, how the hand 41 holds the stick 41 will be described. In the present embodiment, the robot 100 grips the stick 41 by driving each joint provided on the hand 20 and bending a plurality of fingers. The stick 41 is held between the thumb part 21 and the palm part 26 and the index finger part 22, the middle finger part 23, the ring finger part 24, and the little finger part 25. Specifically, the stick 41 is gripped so as to be sandwiched between the thumb part 21 and the phalanx between the third joint and the fourth joint of the index finger part 22, and the remaining middle finger part 23, ring finger part 24, and little finger part 25 are held. Attach to stick 41. The middle finger 23, ring finger 24, and little finger 25 serve as a stopper for the stick 41. In this state, the drum 41 can be played by swinging up the stick 41 and swinging it down toward the striking surface 40a of the drum 40. A reduction gear may be provided in the motor that drives each finger so that the stick 41 does not fall due to an impact when the drum 40 is struck. Thereby, the gripping force is increased by obtaining a torque proportional to the reduction ratio, and the stick 41 can be prevented from dropping.

図4を参照して、図3のA部の構成を示す。図4に示すように、手首関節15には、距離センサ17、基準部材18、変換機構19が設けられている。変換機構19としては、例えば、ピニオン19aとラック19bとを備えるラックアンドピニオンギアを用いることができる。ピニオン19aは、円形の歯車である。ラック19bは、ピニオン19aの歯にあわせて歯切りされた平板である。掌部26の可動軸に、ピニオン19aの回転軸が固定されている。掌部26をモータ等により回動させることにより、掌部26の回動角度と連動してピニオン19aが回転する。掌部26を回動させるとピニオン19aが回転し、ラック19bが水平方向に動く。すなわち、変換機構19は、掌部26の回動運動を直線運動に変換して、移動部材であるラック19bに伝達する。   With reference to FIG. 4, the structure of the A section of FIG. 3 is shown. As shown in FIG. 4, the wrist joint 15 is provided with a distance sensor 17, a reference member 18, and a conversion mechanism 19. As the conversion mechanism 19, for example, a rack and pinion gear including a pinion 19a and a rack 19b can be used. The pinion 19a is a circular gear. The rack 19b is a flat plate cut in accordance with the teeth of the pinion 19a. The rotation shaft of the pinion 19a is fixed to the movable shaft of the palm portion 26. By rotating the palm portion 26 by a motor or the like, the pinion 19a rotates in conjunction with the rotation angle of the palm portion 26. When the palm portion 26 is rotated, the pinion 19a rotates and the rack 19b moves in the horizontal direction. That is, the conversion mechanism 19 converts the rotational motion of the palm portion 26 into a linear motion and transmits it to the rack 19b which is a moving member.

距離センサ17は、ラック19bの移動距離を検出する。距離センサ17としては、例えば、浮遊静電容量センサを用いることができる。距離センサ17として浮遊静電容量センサを用いることにより、構成部品が少なく、構成をシンプルにすることができ、コストを低減することができる。ラック19bの距離センサ17側の端には、距離センサ17の検知面と平行に導体からなる基準部材18が設けられている。距離センサ17は、基準部材18との間の静電容量の変化によりラック19bの移動距離を検出する。なお、距離センサ17としては、超音波センサやレーザーセンサ等を用いることも可能である。この場合には、基準部材18は導体に限定されない。また、レーザーセンサを用いた場合には、他の距離センサと比較して、計測精度をより向上させることができる。   The distance sensor 17 detects the moving distance of the rack 19b. As the distance sensor 17, for example, a floating capacitance sensor can be used. By using the floating capacitance sensor as the distance sensor 17, the number of components is small, the configuration can be simplified, and the cost can be reduced. At the end of the rack 19b on the distance sensor 17 side, a reference member 18 made of a conductor is provided in parallel with the detection surface of the distance sensor 17. The distance sensor 17 detects the movement distance of the rack 19b based on a change in capacitance with the reference member 18. As the distance sensor 17, an ultrasonic sensor, a laser sensor, or the like can be used. In this case, the reference member 18 is not limited to a conductor. In addition, when a laser sensor is used, measurement accuracy can be further improved as compared with other distance sensors.

掌部26の角度の変化は、距離センサ17で検出される浮遊静電容量の変化、すなわち、距離センサ17の検知面と基準部材18との距離(センサ間距離とする)の変化となる。例えば、図4に示すように、センサ間距離がd1の時には図3のスティック位置1まで振り上げられる。また、センサ間距離がd1よりも短いd2の時には、スティック位置1よりも打面40aに近いスティック位置2となる。なお、センサ間距離d2のときのスティック位置2は、打面40aの当接する位置とする。   The change in the angle of the palm portion 26 is a change in the floating capacitance detected by the distance sensor 17, that is, a change in the distance between the detection surface of the distance sensor 17 and the reference member 18 (referred to as a distance between sensors). For example, as shown in FIG. 4, when the distance between the sensors is d1, it is swung up to the stick position 1 in FIG. When the distance between the sensors is d2 shorter than d1, the stick position 2 is closer to the hitting surface 40a than the stick position 1. Note that the stick position 2 at the distance d2 between the sensors is a position where the hitting surface 40a abuts.

図5に、本実施の形態に係るロボット100に用いられる距離センサ17の検知面と基準部材18との距離(センサ間距離)と浮遊静電容量の関係を示す。掌部26を打面40aから離れる方向に回動させるとセンサ間距離は長くなり、距離センサ17により検出される浮遊静電容量は小さくなる。一方、掌部26を打面40aに近づく方向に回動させるとセンサ間距離は短くなり、距離センサ17により検出される浮遊静電容量は大きくなる。図4に示す例では、センサ間距離d1の時には浮遊静電容量の値はC1である。また、センサ間距離がd1よりも短いd2の時には浮遊静電容量の値はC1より大きいC2となる。   FIG. 5 shows the relationship between the distance (inter-sensor distance) between the detection surface of the distance sensor 17 and the reference member 18 used in the robot 100 according to the present embodiment and the floating capacitance. When the palm part 26 is rotated in a direction away from the hitting surface 40a, the distance between the sensors increases, and the floating capacitance detected by the distance sensor 17 decreases. On the other hand, when the palm portion 26 is rotated in the direction approaching the hitting surface 40a, the distance between the sensors is shortened, and the floating capacitance detected by the distance sensor 17 is increased. In the example shown in FIG. 4, the value of the floating capacitance is C1 when the distance between the sensors is d1. When the distance between the sensors is d2 shorter than d1, the value of the floating electrostatic capacitance is C2 which is larger than C1.

制御部32は、距離センサ17で検出されたラック19bの移動距離に基づいて、手部20の動作を制御する。ここで、制御部32について、図6を参照して詳細に説明する。図6は、本実施の形態に係る制御部32の構成を示すブロック図である。図6に示すように、制御部32は、演奏データ記憶部34、データ処理動作制御部35、マップ記憶部36、検出値記憶部37を備えている。演奏データ記憶部34は、外部から入力される、演奏曲に合わせて作成されたピッチや時間、音量のデータを含む演奏データが記憶される。   The control unit 32 controls the operation of the hand unit 20 based on the movement distance of the rack 19 b detected by the distance sensor 17. Here, the control unit 32 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the control unit 32 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the control unit 32 includes a performance data storage unit 34, a data processing operation control unit 35, a map storage unit 36, and a detection value storage unit 37. The performance data storage unit 34 stores performance data including pitch, time, and volume data that are input from the outside and created according to the performance music.

マップ記憶部36には、打音量マップ36a、音の響きマップ36b、テンポマップ36c、ロール演奏テンポマップ36dが記憶されている。打音量マップ36aには、スティック41の振り上げ量や、スティック41を打面40aに振り下ろすスピード等に対応する打音量が記憶されている。音の響きマップ36bには、スティック41を打面40aに振り下ろし、打面40aを叩いた後に、スティック41をどの位置で待機させるか、待機する時間等に対応する音の響きの長さ、大きさが記憶されている。テンポマップ36cには、スティック41の振り上げ量や、スティック41を打面40aに振り下ろすスピードに対応するテンポが記憶されている。ロール演奏テンポマップ36dには、ロール演奏を行う際のロボットに必要な動作に対応するテンポが記憶されている。なお、ロール演奏テンポマップ36dについては、後に詳述する。   The map storage unit 36 stores a striking volume map 36a, a sound echo map 36b, a tempo map 36c, and a roll performance tempo map 36d. The batting volume map 36a stores the batting volume corresponding to the amount by which the stick 41 is swung up, the speed at which the stick 41 is swung down on the batting surface 40a, and the like. In the sound reverberation map 36b, after the stick 41 is swung down on the striking surface 40a and after striking the striking surface 40a, the sound reverberation length corresponding to the position where the stick 41 is to be waited, the waiting time, etc., The size is stored. The tempo map 36c stores a tempo corresponding to the amount by which the stick 41 is swung up and the speed at which the stick 41 is swung down on the hitting surface 40a. The roll performance tempo map 36d stores a tempo corresponding to an operation necessary for the robot when performing the roll performance. The roll performance tempo map 36d will be described in detail later.

検出値記憶部37は、手部20に設けられた距離センサ17、接触検出センサ27、把持検出センサ28a、28bからの検出値を記憶する。データ処理動作制御部35は、検出値記憶部37に記憶された各センサの検出値を参照して、マップ記憶部36に記憶された各種のマップ、及び、演奏データ記憶部34に記憶された演奏データを用いてロボット100の動作を指令する。すなわち、検出値記憶部37は、所望の打音量、テンポ、響きを実現するための、スティック41の振り上げ量や、振り下ろすスピード、スティック41で打面40aを叩き終わった後の、スティック41を待機させる位置等の演奏動作を決定し、各部を駆動するアクチュエータに出力する。   The detection value storage unit 37 stores detection values from the distance sensor 17, the contact detection sensor 27, and the grip detection sensors 28 a and 28 b provided on the hand unit 20. The data processing operation control unit 35 refers to the detection value of each sensor stored in the detection value storage unit 37, and stores various maps stored in the map storage unit 36 and the performance data storage unit 34. The operation of the robot 100 is commanded using the performance data. In other words, the detected value storage unit 37 is configured to move the stick 41 after the hitting surface 40a is struck with the stick 41, the swinging amount of the stick 41, the speed of swinging down, and the stick 41 in order to realize a desired striking volume, tempo, and sound. A performance operation such as a standby position is determined and output to an actuator that drives each unit.

ここで、本実施の形態に係るロボット100の制御方法について説明する。ここでは、まず、単打演奏を行う場合について説明する。本実施の形態に係るロボット100は、振り上げ量による打音量等の制御、及び、打面40aを叩いた後の待機位置による打音量等の制御が可能である。なお、打音量は、スティック41の振り下ろし開始位置、及び振り下ろしスピードに関係する。音の響きは、スティック41の打面40aを叩いた後の待機位置、及び待機時間(打面40aに接触する位置にスティック41が保持される時間)に関係する。テンポは、振り下ろし開始位置及びスティック41の動作スピードに関係する。   Here, a control method of the robot 100 according to the present embodiment will be described. Here, first, a case where a single performance is performed will be described. The robot 100 according to the present embodiment is capable of controlling the striking volume based on the swing-up amount and the striking volume based on the standby position after hitting the striking surface 40a. The hitting volume is related to the swing-down start position of the stick 41 and the swing-down speed. The reverberation of sound is related to the standby position after hitting the hitting surface 40a of the stick 41 and the standby time (the time during which the stick 41 is held at a position in contact with the hitting surface 40a). The tempo is related to the swing-down start position and the operation speed of the stick 41.

まず、振り上げ量による打音等の制御について説明する。最初に、上述のように、スティック41を把持した状態で、あらかじめ定められた動作でスティック41を1度振り上げ、ドラム40の打面40aを叩く。そして、このときの打面40aを叩いた衝撃による力を、掌部26に設けられた接触検出センサ27により検出する。さらに、距離センサ17によりラック19bとの浮遊静電容量C1を計測し、これを基準値として検出値記憶部37に記憶させる。なお、センサ間距離d1を検出値記憶部37に記憶させてもよい。   First, the control of the hitting sound and the like by the swing amount will be described. First, as described above, while holding the stick 41, the stick 41 is swung up once by a predetermined operation, and the striking surface 40a of the drum 40 is hit. And the force by the impact which hit the hitting surface 40a at this time is detected by the contact detection sensor 27 provided in the palm part 26. FIG. Furthermore, the floating capacitance C1 with the rack 19b is measured by the distance sensor 17, and this is stored in the detection value storage unit 37 as a reference value. The inter-sensor distance d1 may be stored in the detection value storage unit 37.

そして、所望の打音量、音の響き具合、テンポとなるように、検出値記憶部37に記憶された検出値と、打音量マップ36a、音の響きマップ36b、テンポマップ36cを用いて、データ処理動作制御部35により、スティック41の振り上げ位置、手部20の動作スピードを決定して、各アクチュエータを制御することで打楽器演奏を実現する。   Then, using the detection value stored in the detection value storage unit 37, the sound volume map 36a, the sound sound map 36b, and the tempo map 36c so that the desired sound volume, sound sound, and tempo are obtained, data is obtained. The processing operation control unit 35 determines the swinging position of the stick 41 and the operation speed of the hand unit 20 and controls each actuator to realize percussion instrument performance.

次に、打面40aを叩いた後の待機位置による打音量の制御について説明する。まず、上述と同様に、スティック41を把持した状態で、あらかじめ定められた動作でスティック41を1度振り上げ、ドラム40の打面40aを叩く。そして、このときの打面40aを叩いた衝撃による力を、掌部26に設けられた接触検出センサ27により検出する。そして、打面40aに当接する位置の浮遊静電容量C2又はセンサ間距離d2を基準値として記憶する。   Next, the control of the sound volume by the standby position after hitting the hitting surface 40a will be described. First, in the same manner as described above, while holding the stick 41, the stick 41 is swung up once by a predetermined operation, and the striking surface 40a of the drum 40 is hit. And the force by the impact which hit the hitting surface 40a at this time is detected by the contact detection sensor 27 provided in the palm part 26. FIG. Then, the floating capacitance C2 or the inter-sensor distance d2 at the position in contact with the hitting surface 40a is stored as a reference value.

そして、所望の打音量、音の響き具合、テンポとなるように、マップ記憶部36の各マップを用いて、基準値に±した値を目標値として、打面40aを叩いた後のスティック41の待機位置及び待機時間を決定する。具体的には、基準値より+側に目標値を設定した場合、すなわち、打面40aよりも下側の位置を待機位置とした場合、スティック41で打面40aを叩いた後に、スティック41と打面40aとの接触時間が増加する。これにより、打面40aの振動が抑えられ、打音量が低下し、響きがなくなる。一方、基準値より−側に目標値を設定した場合、すなわち、打面40aよりも上側の位置を待機位置とした場合、スティック41で打面40aを叩いた後に、スティック41は打面40aからすぐに離れ、接触時間が減少する。これにより、打音量が増加し、響きが大きくなる。   Then, the stick 41 after hitting the hitting surface 40a using each map in the map storage unit 36 as a target value with a target value as a target value so as to obtain a desired sound volume, sound reverberation, and tempo. The standby position and the standby time are determined. Specifically, when the target value is set on the + side from the reference value, that is, when the position below the hitting surface 40a is set as the standby position, after hitting the hitting surface 40a with the stick 41, The contact time with the striking surface 40a increases. Thereby, the vibration of the hitting surface 40a is suppressed, the hitting sound volume is reduced, and no sound is heard. On the other hand, when the target value is set on the negative side from the reference value, that is, when the position above the striking surface 40a is set as the standby position, the stick 41 is moved from the striking surface 40a after hitting the striking surface 40a with the stick 41. Immediately away and contact time is reduced. As a result, the hitting volume increases and the reverberation increases.

このように、本発明によれば、検出値記憶部37に記憶された検出値と、マップ記憶部36に記憶されたマップを用いて、所望の打音量、音の響き具合、テンポとなるように、スティックの振り上げ位置、手部20の動作スピード、待機位置、待機時間等を制御するができる。   As described above, according to the present invention, using the detection value stored in the detection value storage unit 37 and the map stored in the map storage unit 36, a desired sound volume, sound reverberation, and tempo can be obtained. In addition, the swing-up position of the stick, the operation speed of the hand portion 20, the standby position, the standby time, etc. can be controlled.

なお、本実施の形態においては、手首関節15に距離センサ17及び変換機構19を設ける構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、肘関節13や、肩関節11に同様の構成を設けてもよい。図7に、肩関節11、肘関節13、手首関節15に、距離センサ17及び変換機構19を設けた場合の、打楽器を演奏する際のロボットアームの動作の例を示す。図7に示すように、手首関節15に設けた場合と比較すると、肘関節13に設けた場合には、振り上げ位置をさらにドラム40の打面40aから離れた位置にすることができる。また、肩関節11に設けた場合には、さらに振り上げ位置を高くすることができる。このように、腕部10の各関節に同様の機構を設けることにより、打音量の変化レンジを広げることが可能となる。   In the present embodiment, the configuration in which the distance sensor 17 and the conversion mechanism 19 are provided in the wrist joint 15 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the same configuration may be provided in the elbow joint 13 and the shoulder joint 11. FIG. 7 shows an example of the operation of the robot arm when playing a percussion instrument when the distance sensor 17 and the conversion mechanism 19 are provided in the shoulder joint 11, elbow joint 13, and wrist joint 15. As shown in FIG. 7, as compared with the case where it is provided at the wrist joint 15, when it is provided at the elbow joint 13, the swing-up position can be further away from the striking surface 40 a of the drum 40. In addition, when the shoulder joint 11 is provided, the swing-up position can be further increased. As described above, by providing a similar mechanism at each joint of the arm unit 10, it is possible to widen the range of change in the hitting volume.

次に、図8を参照してロール演奏を行う場合について説明する。図8は、本実施の形態に係るロボット100において、ロール演奏を行う際のロボットアームの動作を説明する図である。上述したように、ロール演奏を行う場合においても、スティック41を親指部21と、人差し指部22の第3関節−第4関節の間の指節で挟み込むように把持し、残りの中指部23、薬指部24、小指部25をスティック41に添える。中指部23、薬指部24、小指部25は、スティック41のストッパの役割を果たす。掌部26と中指部23、薬指部24、小指部25との間には、所定の距離d3の間隙が設けられている。スティック41は、親指部21と、人差し指部22の第3関節−第4関節の間の指節で把持された点を支点として、掌部26と中指部23、薬指部24、小指部25との間で、回動自在に支持されている。   Next, a case where a roll performance is performed will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the robot arm when performing a roll performance in the robot 100 according to the present embodiment. As described above, even when performing a roll performance, the stick 41 is gripped so as to be sandwiched between the thumb part 21 and the phalanx between the third joint and the fourth joint of the index finger part 22, and the remaining middle finger part 23, The ring finger part 24 and the little finger part 25 are attached to the stick 41. The middle finger 23, ring finger 24, and little finger 25 serve as a stopper for the stick 41. A gap of a predetermined distance d3 is provided between the palm part 26, the middle finger part 23, the ring finger part 24, and the little finger part 25. The stick 41 has a palm part 26, a middle finger part 23, a ring finger part 24, a little finger part 25, and a point gripped by the thumb part 21 and a phalanx between the third joint and the fourth joint of the index finger part 22. It is supported so that it can rotate freely.

ロール演奏を行う場合、スティック41を振り上げてドラム40の打面40aに向かって振り落とすと、打面40aとの衝突により、スティック41の先端が跳ね上げられる。そして、スティック41の先端は打面40aから離れる方向に上記の支点を中心として回転する。掌部26と中指部23、薬指部24、小指部25との間には所定の距離d3の間隙が設けられており、スティック41の回動範囲が制限されている。このため、打面40aで跳ね上げられたスティック41の後ろ側が、中指部23、薬指部24、小指部25に衝突し、スティック41の先端は再度打面40aに向かって振り下ろされる。   When performing a roll performance, if the stick 41 is swung up and swung down toward the striking surface 40a of the drum 40, the tip of the stick 41 is flipped up due to a collision with the striking surface 40a. Then, the tip of the stick 41 rotates around the fulcrum in the direction away from the hitting surface 40a. A gap of a predetermined distance d3 is provided between the palm part 26, the middle finger part 23, the ring finger part 24, and the little finger part 25, and the rotation range of the stick 41 is limited. For this reason, the back side of the stick 41 bounced up by the striking surface 40a collides with the middle finger portion 23, the ring finger portion 24, and the little finger portion 25, and the tip of the stick 41 is again swung down toward the striking surface 40a.

これにより、スティック41の先端がドラム40の打面40aに再度衝突し、2打目の打音が発生する。このように、掌部26と中指部23、薬指部24、小指部25との間に間隙を設けることによって、スティック41の可動範囲を規定することにより、1回のストロークで複数の打音を発生するロール演奏を実現することができる。なお、本実施の形態においては、ストッパとして、中指部23、薬指部24、小指部25の3本の指部を備える構成としたが、少なくとも1本あればよい。   As a result, the tip of the stick 41 collides with the hitting surface 40a of the drum 40 again, and a second hitting sound is generated. In this way, by providing a gap between the palm part 26 and the middle finger part 23, the ring finger part 24, and the little finger part 25, by defining the movable range of the stick 41, a plurality of hitting sounds can be made in one stroke. The generated roll performance can be realized. In the present embodiment, the stopper includes the three finger portions of the middle finger portion 23, the ring finger portion 24, and the little finger portion 25, but at least one finger may be provided.

掌部26と中指部23、薬指部24、小指部25との間の距離d3を変化させることによって、スティック41の回動範囲を制御することができる。すなわち、距離d3を短くすればスティック41の回動範囲が狭くなり、速いテンポでロール演奏することが可能となる。一方、距離d3を長くすれば、スティックの回動範囲が広くなり、テンポを遅くすることができる。距離d3は、中指部23、薬指部24、小指部25を掌部26側に屈曲させることにより変更することができる。   By changing the distance d3 between the palm part 26 and the middle finger part 23, the ring finger part 24, and the little finger part 25, the rotation range of the stick 41 can be controlled. That is, if the distance d3 is shortened, the rotation range of the stick 41 is narrowed, and it becomes possible to perform a roll performance at a fast tempo. On the other hand, if the distance d3 is made longer, the rotation range of the stick becomes wider and the tempo can be made slower. The distance d3 can be changed by bending the middle finger part 23, the ring finger part 24, and the little finger part 25 toward the palm part 26 side.

接触検出センサ27は、スティック41の後ろ側の接触を検知する。すなわち、接触検出センサ27は、ロール演奏の打撃間隔、すなわち、テンポを検出することができる。ロール演奏テンポマップ36dには、ロール演奏を行う際のロボットに必要な動作に対応するテンポが記憶されている。具体的には、掌部26と中指部23、薬指部24、小指部25との間の距離d3に対応するテンポが記憶されている。   The contact detection sensor 27 detects a contact on the back side of the stick 41. That is, the contact detection sensor 27 can detect the hit interval of the roll performance, that is, the tempo. The roll performance tempo map 36d stores a tempo corresponding to an operation necessary for the robot when performing the roll performance. Specifically, a tempo corresponding to the distance d3 between the palm part 26 and the middle finger part 23, the ring finger part 24, and the little finger part 25 is stored.

ロール演奏を行う場合には、ロール演奏テンポマップ36dを用いて所望のテンポとなるように、掌部26と各指部との間の距離d3を制御することにより、スティック41の回動範囲を変更し、スティック41の打面40aからの反力を利用して演奏することができる。また、接触検出センサ27により検出されたロール演奏の打撃間隔を参照して、距離d3を変更することも可能である。   When performing a roll performance, the range of rotation of the stick 41 is controlled by controlling the distance d3 between the palm 26 and each finger so that the desired tempo is achieved using the roll performance tempo map 36d. It is possible to change and perform using the reaction force from the hitting surface 40a of the stick 41. Further, the distance d3 can be changed with reference to the hit interval of the roll performance detected by the contact detection sensor 27.

なお、上述の実施の形態では、打楽器の一例としてドラム40を用いた例について説明したが、これに限定されるものではない。これ以外にも、例えば、バスドラム、メロディックタム、フロアタム、ティンパニ、和太鼓といった膜鳴打楽器、シンバル、トライアングル、ゴング、釣鐘、木魚等の体鳴打楽器でもよい。さらに、シロフォン、マリンバを含む木琴や、グラッケンシュピール、ヴィブラフォンを含む鉄琴といった鍵盤打楽器でもよい。さらに、膜面の振動をセンサによって検知し、膜面の振動を信号によって送信し、他の音源で音を生成する電子ドラムであってもよい。   In the above-described embodiment, an example in which the drum 40 is used as an example of a percussion instrument has been described. However, the present invention is not limited to this. Other than this, for example, a percussion instrument such as a bass drum, a melodic tom, a floor tom, a timpani, a Japanese drum, or a somatic percussion instrument such as a cymbal, a triangle, a gong, a bell, or a wooden fish. Furthermore, keyboard percussion instruments such as xylophone including xylophone and marimba, and iron koto including glackenspiel and vibraphone may be used. Furthermore, an electronic drum that detects vibration of the film surface with a sensor, transmits the vibration of the film surface as a signal, and generates sound with another sound source may be used.

複数の打楽器を演奏する場合には、それぞれの楽器について、あらかじめ定められた動作でドラム40の打面40aを叩き、距離センサ17によりラック19bとの浮遊静電容量C1を計測し、これを基準値として検出値記憶部37に記憶させる。そして、所望の打音量、音の響き具合、テンポとなるように、スティックの振り上げ位置、手部20の動作スピードを決定することで打楽器演奏を実現することができる。なお、打楽器の打面位置の認識については、あらかじめ打面の位置を設定しロボットに記憶させてもよいし、カメラ等を設けて形状認識を行ってもよい。   When playing a plurality of percussion instruments, the striking surface 40a of the drum 40 is struck by a predetermined operation for each instrument, the floating capacitance C1 with the rack 19b is measured by the distance sensor 17, and this is used as a reference. The value is stored in the detected value storage unit 37 as a value. The percussion instrument performance can be realized by determining the stick swinging position and the operating speed of the hand 20 so that the desired percussion volume, sound reverberation, and tempo are achieved. As for the recognition of the position of the hitting surface of the percussion instrument, the position of the hitting surface may be set in advance and stored in the robot, or the shape may be recognized by providing a camera or the like.

また、本発明は、打楽器の演奏を行うロボットに限定されない。例えば、ヴァイオリンの弓を弦に当接させた状態で、掌部26の角度を変更することにより、ヴァイオリンの演奏にも応用することが可能である。もちろん、ヴァイオリンに限定されず、他の弦楽器、例えば、ビオラ、チェロ、コントラバス、ウッドベースなどの擦弦楽器について応用することができる。また、腕部10の振り上げ位置、振り下ろしスピードの制御は、タンバリン等の打楽器の演奏や人の肩たたき等物を把持しない状態での打力制御、包丁を使用した食品を切断する動作等に応用することができる。   The present invention is not limited to a robot that plays percussion instruments. For example, by changing the angle of the palm portion 26 in a state where the bow of the violin is in contact with the string, it can be applied to the performance of the violin. Of course, the present invention is not limited to the violin, and can be applied to other stringed instruments, for example, a bowed instrument such as a viola, cello, contrabass, and wood bass. In addition, the swinging position and swinging speed of the arm 10 are controlled by the performance of percussion instruments such as tambourine, the striking force control without gripping an object such as a person's shoulder, the operation of cutting food using a knife, etc. Can be applied.

このように、本発明によれば、打力制御を行うための専用機構(スプリングやスティック固定部品等)をなくし、楽器演奏ロボットによる打楽器演奏を実現することができるとともに、ロボットアームの汎用性向上を実現することができる。   As described above, according to the present invention, a dedicated mechanism (spring, stick fixing parts, etc.) for controlling the striking force can be eliminated, and a percussion instrument performance by a musical instrument performance robot can be realized, and the versatility of the robot arm can be improved. Can be realized.

実施の形態に係るロボットの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the robot which concerns on embodiment. 実施の形態に係るロボットの手部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hand part of the robot which concerns on embodiment. 打楽器を演奏する際のロボットアームの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the robot arm at the time of playing a percussion instrument. 図3に示すA部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the A section shown in FIG. 実施の形態に係るロボットに用いられる距離センサの基準部材との距離と浮遊静電容量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance with the reference | standard member of the distance sensor used for the robot which concerns on embodiment, and a floating electrostatic capacitance. 実施の形態に係るロボットの制御部の構成を示すブロック図であるIt is a block diagram which shows the structure of the control part of the robot which concerns on embodiment. 打楽器を演奏する際のロボットアームの動作の他の例を説明する図である。It is a figure explaining other examples of operation of a robot arm at the time of playing a percussion instrument. 打楽器をロール演奏する際のロボットアームの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the robot arm at the time of performing a percussion instrument roll.

符号の説明Explanation of symbols

10 腕部
11 肩関節
12 上腕部
13 肘関節
14 前腕部
15 手首関節
16a、16b アクチュエータ
17 距離センサ
18 基準部材
19 変換機構
19a ピニオン
19b ラック
20 手部
21 親指部
22 人差し指部
23 中指部
24 薬指部
25 小指部
26 掌部
27 接触検出センサ
28a、28b 把持検出センサ
30 頭部
31 胴体部
32 制御部
33 車輪
34 演奏データ記憶部
35 データ処理動作制御部
36 マップ記憶部
36a 打音量マップ
36b 音の響きマップ
36c テンポマップ
36d ロール演奏テンポマップ
37 検出値記憶部
40 ドラム
40a 打面
41 スティック
100 ロボット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Arm part 11 Shoulder joint 12 Upper arm part 13 Elbow joint 14 Forearm part 15 Wrist joint 16a, 16b Actuator 17 Distance sensor 18 Reference member 19 Conversion mechanism 19a Pinion 19b Rack 20 Hand part 21 Thumb part 22 Index finger part 23 Middle finger part 24 Ring finger part 25 Little finger part 26 Palm part 27 Contact detection sensor 28a, 28b Grasping detection sensor 30 Head part 31 Body part 32 Control part 33 Wheel 34 Performance data storage part 35 Data processing operation control part 36 Map storage part 36a Sound volume map 36b Sound sound Map 36c tempo map 36d roll performance tempo map 37 detected value storage unit 40 drum 40a hitting surface 41 stick 100 robot

Claims (8)

動作部と、
前記動作部が回動自在に連結された支持部と、
前記動作部の回動運動を直線運動に変換して、移動部材に伝達する変換機構と、
前記移動部材の移動距離を検出する距離センサと、
前記距離センサで検出された前記移動部材の移動距離に基づいて、前記動作部の動作を制御する制御部と、
を備えるロボットアーム。
A moving part;
A support part to which the operating part is rotatably connected;
A conversion mechanism that converts the rotational motion of the operating unit into a linear motion and transmits the linear motion to the moving member;
A distance sensor for detecting a moving distance of the moving member;
A control unit that controls the operation of the operation unit based on a moving distance of the moving member detected by the distance sensor;
Robot arm equipped with.
前記距離センサは、前記移動部材との間の静電容量の変化により、前記移動部材の移動距離を検出する請求項1に記載のロボットアーム。   The robot arm according to claim 1, wherein the distance sensor detects a moving distance of the moving member based on a change in capacitance with the moving member. 前記動作部は手部であり、
掌部と、
前記掌部に連結された複数の指部と、
前記指部を屈曲させる関節部とを有し、
前記指部を屈曲させることで把持対象を把持する請求項1又は2に記載のロボットアーム。
The operating part is a hand part;
The palm,
A plurality of fingers connected to the palm;
A joint for bending the finger,
The robot arm according to claim 1 or 2, wherein a gripping target is gripped by bending the finger portion.
前記指部は、第1指部と第2指部を含み、
前記第1指部と前記第2指部との間で挟み込むように把持対象を把持する請求項3に記載のロボットアーム。
The finger part includes a first finger part and a second finger part,
The robot arm according to claim 3, wherein a robot holds a gripping target so as to be sandwiched between the first finger part and the second finger part.
前記複数の指部の少なくとも1箇所に、前記把持対象の把持状態を検出する把持検出センサを備える請求項3又は4に記載のロボットアーム。   The robot arm according to claim 3 or 4, further comprising a grip detection sensor that detects a grip state of the grip target in at least one place of the plurality of finger portions. 前記指部は、第3指部を含み、
前記掌部に設けられ、前記把持対象の接触を検出する接触検出センサをさらに備え、
前記接触検出センサの検出結果に基づいて、前記掌部と前記第3指部の距離を制御する請求項4又は5に記載のロボットアーム。
The finger includes a third finger,
A contact detection sensor provided on the palm portion for detecting the contact of the gripping object;
The robot arm according to claim 4 or 5, wherein a distance between the palm portion and the third finger portion is controlled based on a detection result of the contact detection sensor.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のロボットアームを備えるロボット。   A robot comprising the robot arm according to claim 1. 動作部の回動運動を変換して、移動部材に伝達するステップと、
前記移動部材の移動距離を検出するステップと、
前記移動部材の移動距離に基づいて、前記動作部の動作を制御するステップと、
を有するロボットの制御方法。
Converting the rotational movement of the moving part and transmitting it to the moving member;
Detecting a moving distance of the moving member;
Controlling the operation of the operating unit based on the moving distance of the moving member;
A method of controlling a robot having
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010045701B3 (en) * 2010-09-16 2012-01-05 Gabor Andrä High dynamic humanoid robot for playing e.g. electronic drum set, in music group, has skeleton including head and neck, where neck and head of robot are moved in pattern according to striking pattern of drum set
KR101776813B1 (en) * 2016-03-03 2017-09-11 울산과학기술원 In-situ self-sensing mechanism using capacitance of conductive composites

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