JP2013086186A - Holding device and robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、把持装置及びロボットに関する。 The present invention relates to a gripping device and a robot.
柱状等の対象物を一対の爪部で把持する把持装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の把持装置(ロボットハンド)では、爪部は断面がV字型の谷状部を有しており、シート状の弾性体が固着された谷状部の傾斜面で対象物に接して、対象物を把持する。
2. Description of the Related Art A gripping device that grips a columnar object or the like with a pair of claws is known (see, for example, Patent Document 1). In the gripping device (robot hand) described in
しかしながら、上記特許文献1の把持装置では、対象物を把持する際に、例えば、爪部に対する対象物の位置がずれてしまうと、V字型の谷状部の各傾斜面で均等に力が加えられないため、弾性体が対象物に接する部分で局部的に変形し、対象物を安定した状態で把持できずに、対象物を把持し損ねたり、対象物を運ぶ途中で落下させてしまう場合があるという課題があった。また、対象物を安定した状態で把持できないため把持力を大きくすると、弾性体の劣化や破損、及び対象物の変形を招いてしまう場合があるという課題があった。
However, in the gripping device of
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る把持装置は、対象物に少なくとも3箇所で接する一対の爪部と、前記一対の爪部のそれぞれを支持するとともに、前記爪部を介して前記対象物に把持力を付与する一対の指部と、を備え、前記対象物を把持する前に、前記把持力を断続的に付与することを特徴とする。 Application Example 1 A gripping device according to this application example supports a pair of claw portions that are in contact with an object at at least three locations, and each of the pair of claw portions, and is attached to the object via the claw portions. A pair of fingers for applying a gripping force, wherein the gripping force is intermittently applied before gripping the object.
この構成によれば、把持装置は対象物を把持する前に、対象物に対して把持力を断続的に付与する。すなわち、対象物に対する把持力の付与及び解除が複数回繰り返して行われる。このため、最初に把持力が付与された際に対象物が爪部に接する位置が適正位置からずれている場合に、把持力が一旦解除されることで対象物が爪部から解放されるので、再度把持力が付与された際に対象物が爪部に接する位置を適正位置に近付けることが可能となる。これにより、対象物が爪部に接する位置を適正位置に近付けて安定した状態で対象物を把持できるので、対象物を把持し損ねることや、対象物を運ぶ途中で落下することを抑止することができる。 According to this configuration, the gripping device intermittently applies a gripping force to the object before gripping the object. That is, the application and release of the gripping force with respect to the object is repeated a plurality of times. For this reason, when the position where the object comes into contact with the nail when the gripping force is first applied is deviated from the appropriate position, the object is released from the nail by once releasing the gripping force. When the gripping force is applied again, the position where the object comes into contact with the claw portion can be brought close to the appropriate position. As a result, the object can be gripped in a stable state by bringing the position where the object contacts the claw portion close to an appropriate position, and thus it is possible to prevent the object from being missed or dropped while being transported. Can do.
[適用例2]上記適用例に係る把持装置であって、前記爪部の前記対象物に接する位置に弾性体を備えることが好ましい。 Application Example 2 In the gripping device according to the application example described above, it is preferable that an elastic body is provided at a position where the claw portion is in contact with the object.
この構成によれば、爪部の対象物に接する位置に弾性体を備えている。このため、弾性体により対象物との間に摩擦力が付与されるので対象物をより確実に把持できる。また、把持力に応じて弾性体が弾性変形するので、対象物の変形や破損を防止できる。なお、対象物が爪部に接する位置で弾性体が局部的に変形した場合でも、把持力の付与及び解除が複数回繰り返して行われるので、弾性体の局部的な変形を元の状態に戻すことができる。 According to this configuration, the elastic body is provided at a position in contact with the object of the claw portion. For this reason, since a frictional force is provided between the object and the elastic body, the object can be gripped more reliably. In addition, since the elastic body is elastically deformed according to the gripping force, it is possible to prevent deformation and breakage of the object. Even when the elastic body is locally deformed at the position where the object is in contact with the claw portion, the application and release of the gripping force are repeated a plurality of times, so that the local deformation of the elastic body is returned to the original state. be able to.
[適用例3]上記適用例に係る把持装置であって、前記弾性体は圧力センサーであることが好ましい。 Application Example 3 In the gripping device according to the application example, it is preferable that the elastic body is a pressure sensor.
この構成によれば、爪部の対象物に接する位置に圧力センサーを備えている。このため、対象物が爪部に接する各位置において圧力センサーが検出する圧力に基づいて、対象物を適正位置で把持しているか否かを検知できる。これにより、対象物が適正位置で爪部に接していることを確認して対象物を把持することで、対象物をより安定した状態で把持することができる。 According to this configuration, the pressure sensor is provided at a position in contact with the object of the claw portion. For this reason, it is possible to detect whether or not the object is held at an appropriate position based on the pressure detected by the pressure sensor at each position where the object contacts the claw portion. Thereby, it is possible to grasp the object in a more stable state by confirming that the object is in contact with the claw portion at an appropriate position and grasping the object.
[適用例4]上記適用例に係る把持装置であって、前記対象物に接する位置毎に複数の前記圧力センサーを備えることが好ましい。 Application Example 4 In the gripping device according to the application example described above, it is preferable that a plurality of the pressure sensors are provided for each position in contact with the object.
この構成によれば、爪部の対象物に接する位置毎に複数の圧力センサーを備えている。このため、対象物が爪部に接する各位置の周りにおける圧力の分布や力成分の作用する方向を検出できる。これにより、対象物をより適正位置に近付けてより安定した状態で把持することができる。 According to this configuration, the plurality of pressure sensors are provided for each position where the nail portion contacts the object. For this reason, it is possible to detect the pressure distribution and the direction in which the force component acts around each position where the object is in contact with the claw portion. As a result, the object can be gripped in a more stable state closer to the appropriate position.
[適用例5]上記適用例に係る把持装置であって、前記圧力センサーを覆う弾性体をさらに備えることが好ましい。 Application Example 5 It is preferable that the gripping device according to the application example further includes an elastic body that covers the pressure sensor.
この構成によれば、弾性体が圧力センサーを覆っているので、圧力センサーを汚れや損傷から保護することができる。 According to this configuration, since the elastic body covers the pressure sensor, the pressure sensor can be protected from dirt and damage.
[適用例6]上記適用例に係る把持装置であって、前記把持力の付与を断続的に行う際に前記爪部を振動をさせる振動部を備えることが好ましい。 Application Example 6 In the gripping device according to the application example described above, it is preferable to include a vibrating unit that vibrates the claw when the gripping force is applied intermittently.
この構成によれば、把持力の付与を断続的に行う際に爪部を振動をさせるので、対象物をより容易に適正位置に近付けて把持することが可能となる。これにより、対象物の適正位置への移動をより短時間で行うことができ、弾性体及び圧力センサーの劣化や損傷を抑えることができる。 According to this configuration, since the claw portion is vibrated when the gripping force is intermittently applied, the object can be more easily moved closer to the proper position and gripped. As a result, the object can be moved to an appropriate position in a shorter time, and deterioration and damage of the elastic body and the pressure sensor can be suppressed.
[適用例7]上記適用例に係る把持装置であって、前記振動部として、振動体を前記爪部に備えることが好ましい。 Application Example 7 In the gripping device according to the application example described above, it is preferable that the vibrating portion includes a vibrating body as the vibrating portion.
この構成によれば、爪部に振動体を備えているので、簡易な構成かつ小さな出力で爪部を振動させることができる。また、振動により爪部以外の部分にかかる負荷を低減することができる。 According to this configuration, since the vibrating body is provided in the claw portion, the claw portion can be vibrated with a simple configuration and a small output. Moreover, the load applied to portions other than the claw portion due to vibration can be reduced.
[適用例8]本適用例に係るロボットは、上記に記載の把持装置を備えることを特徴とする。 Application Example 8 A robot according to this application example includes the gripping device described above.
この構成によれば、上述した把持装置を備えているので、対象物を安定した状態で把持して確実に運ぶことが可能なロボットを提供することができる。 According to this configuration, since the above-described gripping device is provided, it is possible to provide a robot that can grip and reliably carry an object in a stable state.
以下に、本発明の一実施形態である把持装置及びロボットについて図面を参照して説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示しており、各構成要素の寸法の比率、角度等が異なる場合がある。 Hereinafter, a gripping device and a robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced in size so that the part to be described can be recognized, and there are cases in which the ratios, angles, etc. of the dimensions of each component are different.
(第1の実施形態)
<把持装置>
まず、第1の実施形態に係る把持装置を説明する。図1は、第1の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図である。詳しくは、図1(a)は把持装置の斜視図であり、図1(b)は把持装置を上方から見た図であり、図1(c)及び(d)は把持装置が備える圧力センサーの概略構成例を示す図である。
(First embodiment)
<Gripping device>
First, the gripping device according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a gripping device according to the first embodiment. Specifically, FIG. 1A is a perspective view of the gripping device, FIG. 1B is a view of the gripping device as viewed from above, and FIGS. 1C and 1D are pressure sensors included in the gripping device. FIG.
本実施形態に係る把持装置1は、柱状等の形状の対象物を把持する装置であり、例えば、ロボット等に取り付けられて、対象物を把持して給材場所から所定の場所まで運ぶために用いられるものである。
The
図1(a)及び(b)に示すように、把持装置1は、基部40と、基部40に取り付けられた一対の指部30a,30bと、一対の指部30a,30bに接続された一対の爪部10a,10bと、を備えている。また、爪部10a,10bには、弾性体12と、圧力センサー20と、が設けられている。対象物50は、例えば、略円筒形状を有する。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
把持装置1が設置される状態において、例えば、指部30a,30bは水平方向に沿って延在するものとし、指部30a,30bの延在方向をX方向とする。また、把持装置1に把持される対象物50は鉛直方向に沿って延在するものとし、対象物50の延在方向をZ方向とする。重力Mgは、Z方向における上方から下方に向かって作用する。そして、X方向及びZ方向と直交する方向をY方向とする。以下では、このXYZ直交座標系を参照して説明する。
In the state where the
指部30a,30bは、例えば、金属を材料とする板状の部材からなり、Y方向において対向配置されている。指部30a,30bは、Y方向に沿って移動可能に基部40に取り付けられている。指部30aの基部40とは反対側には爪部10aが接続され、指部30bの基部40とは反対側には爪部10bが接続されている。指部30a,30bがY方向に移動することにより、Y方向における指部30a,30b同士の間隔が変化する。指部30a,30b同士の間隔を狭めることで、爪部10a,10bの間に対象物50を挟むとともに、爪部10a,10bから対象物50に対してY方向に沿った把持力が付与される。
The
爪部10a,10bは、例えば、金属を材料とする板状の部材からなり、Z方向から見てV字型の形状を有している。爪部10a,10bのそれぞれは、互いに対向する側に、X方向とZ方向とで構成される面に対して異なる傾斜角度を有する2つの面11を有している。爪部10aの2つの面11を指部30a側から順に面11a及び面11bとし、爪部10bの2つの面11を指部30b側から順に面11c及び面11dとする。ただし、これらの面を総称する場合は、単に面11というものとする。
The
爪部10a,10bは、面11a及び面11bと面11c及び面11dとが互いに対向するように配置されている。爪部10a,10bにおいて、面11aと面11bとの境界がV字型形状の谷部15aとなり、面11cと面11dとの境界がV字型形状の谷部15bとなっている。爪部10a,10bのY方向における互いの間隔は、谷部15a,15bの位置において最も大きくなっている。把持装置1は、爪部10aの面11a及び面11b側と、爪部10bの面11c及び面11d側との間に対象物50を挟んで把持する。
The
爪部10a,10bの各面11には、弾性体12及び圧力センサー20が設けられている。これらの弾性体12及び圧力センサー20を、それぞれが配置された面11a,11b,11c,11dに対応させて、弾性体12a,12b,12c,12d、及び圧力センサー20a,20b,20c,20dとする。ただし、これらを総称する場合は、単に弾性体12及び圧力センサー20というものとする。
An
弾性体12は、対象物50に接する部分であり、対象物50に傷等の損傷を与えることを防止するとともに、対象物50をより確実に把持するためのものである。弾性体12は、例えば、0.1mm〜1mm程度の厚さのシート状であり、圧力センサー20を覆って各面11に設けられている。弾性体12の表面は、爪部10a,10bの各面11に略平行である。
The
弾性体12は、爪部10a,10bよりも摩擦係数が大きく、外圧により弾性変形を生じる材料からなり、例えば、シリコーン樹脂等からなる。これにより、対象物50との接触面積を大きくでき、対象物50との相対的な位置ずれを抑えることができる。なお、弾性体12で圧力センサー20を覆うことにより、圧力センサー20を汚れや損傷から保護することができる。
The
圧力センサー20は、爪部10a,10bにおいて、対象物50と接触している位置を検出するため設けられている。図1(c)及び(d)に示すように、圧力センサー20は、基板21と、基板21上に順に形成された第1電極22と中間層23と第2電極24と、で構成される。なお、図1(c)は圧力センサー20(第2電極24)の表面の法線方向から見た平面図であり、図1(d)は圧力センサー20の断面図である。
The
圧力センサー20は、弾性体の感圧材料を有するセンサーであり、例えば、フレキシブルな樹脂材料からなる基板21を有する汎用の圧力センサーシートを用いることができる。第1電極22は、例えば、4行4列の計16個配置されている。各圧力センサー20(第2電極24)の表面は、それぞれが配置された爪部10a,10bの各面11に略平行である。中間層23は、例えば、感圧導電性エラストマー等の感圧導電ゴムからなる。
The
圧力センサー20は、圧力センサー20(第2電極24)の表面に厚さ方向の圧力、すなわち法線方向からの外圧が付加されると、外圧の作用がないときに比べて、第1電極22と第2電極24との間の距離が小さくなるので抵抗値が小さくなる。圧力センサー20は、このような抵抗値の変化に基づいて、把持装置1の把持力により対象物50に作用する力を、外圧として検出する。
When a pressure in the thickness direction, that is, an external pressure from the normal direction is applied to the surface of the pressure sensor 20 (second electrode 24), the
なお、圧力センサー20は、弾性体の感圧材料を有するセンサーであれば、中間層23に誘電材料を用いて静電容量値の変化により外圧を検出する静電容量方式の圧力センサーであってもよい。また、把持装置1の各構成部材の材質や大きさ、厚さ等は、対象物50の大きさ、重さ、形状、材質等に応じて適宜設定される。
If the
図1(b)には、把持装置1が対象物50を最も安定した状態で把持している位置を示している。以下では、この位置を適正位置としての安定把持位置という。対象物50のX方向及びY方向における断面が円形である場合、Z方向から見て、対象物50の断面(円形)の中心が、爪部10a,10bの谷部15a,15b同士を結ぶY方向に平行な線の中央と略一致する位置が、安定把持位置となる。
FIG. 1B shows a position where the
安定把持位置において、対象物50は、弾性体12a,12b,12c,12dの4箇所に接しており、爪部10a,10bによる把持力が弾性体12a,12b,12c,12dのそれぞれから略均一に付与されている。したがって、安定把持位置では、圧力センサー20a,20b,20c,20dのそれぞれで、略同一の値の圧力が検出される。対象物50を安定把持位置から外れた位置で把持すれば、対象物50を把持し損ねたり、運ぶ途中で対象物50が落下したりする可能性が高くなる。
In the stable gripping position, the
次に、第1の実施形態に係る把持装置の把持方法を図2及び図3を参照して説明する。図2及び図3は、第1の実施形態に係る把持装置の把持方法を説明する図である。なお、図3では、一対の指部30a,30b及び一対の爪部10a,10bのうち、指部30a及び爪部10aの図示を省略している。
Next, a gripping method of the gripping device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining a gripping method of the gripping device according to the first embodiment. In addition, in FIG. 3, illustration of the
図2(a)は、把持装置1で対象物50を把持する前の状態を示している。図2(a)に示すように、把持装置1で対象物50を把持するにあたり、把持装置1に対して対象物50が2点鎖線で示す安定把持位置にあるとは限らず、むしろ、実線で示すように安定把持位置から外れた位置にある場合が多い。図2(a)には、対象物50が安定把持位置から−X側に外れている場合の例を示している。
FIG. 2A shows a state before the
図2(b)は、図2(a)の状態から把持装置1で対象物50を把持した場合の状態を示している。図2(a)の状態から把持力を加えて行くと、対象物50が安定把持位置から−X側に外れているため、対象物50は、弾性体12b及び弾性体12dに接するが、弾性体12a及び弾性体12cには接しない。
FIG. 2B shows a state where the
このとき、弾性体12b及び弾性体12dが設けられている面11b及び面11dが傾斜面であるため、対象物50には、把持力としてY方向成分の力とX方向成分の力とが作用する。そのため、把持力を加えて行くのに伴って、図2(b)に黒い太線の矢印で示すように、対象物50を+X方向に移動させる力が作用する。
At this time, since the
しかしながら、対象物50が図2(a)の状態から移動しようとすると、弾性体12b及び弾性体12dは、弾性変形することにより、A部で+X方向に引き延ばされるとともに、B部で+X方向に圧縮される。このように弾性体12b及び弾性体12dが局部的に変形することにより、弾性体12b及び弾性体12dと対象物50との接触面積が大きくなって摩擦力が増大する。これにより、対象物50は図2(a)の状態から僅かに移動した位置で動かなくなり、安定把持位置まで移動することはできない。
However, when the
このままの状態で、把持装置1で対象物50を把持して持ち上げて別の場所へ運ぼうとすると、対象物50を把持し損ねることや、対象物50を運ぶ途中で落下させてしまうことがあり得る。また、落下等を防ぐ目的で把持力をより大きくしようとすると、弾性体12の劣化や破損、及び対象物50の変形等を招くとともに、把持装置1の出力をより大きくしなければならないこととなる。したがって、把持装置1で対象物50を把持する際は、対象物50を安定把持位置で把持することが望ましい。
If the
そこで、本実施形態に係る把持装置1では、対象物50を把持する前(把持して次の動作を行う前)に、把持力を断続的に付与することを特徴とする。すなわち、把持装置1は、対象物50を把持する前に、対象物50に対する把持力の付与と解除とを複数回繰り返す。
Therefore, the
より具体的には、把持装置1では、図2(a)の状態から一旦把持力を付与して図2(b)の状態になった後、図3(a)に示すように把持力を解除する。これにより、爪部10b(弾性体12d)及び図示しない爪部10a(弾性体12b)が対象物50から離れ、対象物50が開放される。また、弾性体12b及び弾性体12dは、弾性変形した状態から元の状態に戻る。
More specifically, in the
続いて、図3(b)に示すように、再び対象物50に対して把持力を付与する。これにより、黒い太線の矢印で示すように、対象物50を+X方向に移動させる力が作用する。弾性体12b及び弾性体12dは弾性変形するが、変形の程度は図2(b)の状態よりも小さくなる。対象物50は、図3(a)の状態から安定把持位置側に移動する。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, a gripping force is again applied to the
続いて、図3(c)に示すように、再び把持力を解除する。これにより、対象物50が再び開放され、弾性体12b及び弾性体12dは弾性変形した状態から元の状態に戻る。そして、図3(d)に示すように、さらに対象物50に対して把持力を付与することにより、対象物50は、図3(c)の状態からさらに安定把持位置側に移動する。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, the gripping force is released again. As a result, the
このように、把持力の付与と解除とを繰り返すことで、対象物50が、図1(b)に示す安定把持位置に近付き、弾性体12a,12b,12c,12dの4箇所に接するようになる。このとき、圧力センサー20a,20b,20c,20dのそれぞれで検出される圧力の値に基づいて、対象物50が安定把持位置にあるか否か、あるいは、対象物50がどのくらい安定把持位置に近づいたかを検知することができる。対象物50が安定把持位置(又は、その許容範囲)に移動した後、把持装置1は、対象物50を把持して持ち上げて運ぶ等の次の動作を行う。
In this way, by repeatedly applying and releasing the gripping force, the
把持力の断続的な付与は、例えば、対象物50が安定把持位置(又は、その許容範囲)まで移動するように予め設定した所定の時間(回数)だけ行うようにしてもよい。そして、把持力の断続的な付与を所定の時間(回数)行った後、圧力センサー20a,20b,20c,20dのそれぞれで検出される圧力の値(又は相互差)が所定の範囲内にならなかった場合に、再度把持力の断続的な付与を行うようにしてもよい。また、把持力の断続的な付与を、圧力センサー20a,20b,20c,20dのそれぞれで検出される圧力の値(又は相互差)が所定の範囲内になるまで行うようにしてもよい。
For example, the intermittent application of the gripping force may be performed for a predetermined time (number of times) set in advance so that the
なお、把持力の断続的な付与、圧力センサー20による圧力の検出、及び検出された圧力値に応じた処理等の把持装置1の動作は、図示しない制御部の制御に基づいて行われる。把持装置1がロボットに取り付けられている場合は、制御部がロボットに備えられていてもよい。
Note that operations of the
ここで、対象物50がギアのように突出部や段差部を有する部材である場合、その突出部等が弾性体12に食い込んで局部的に変形してしまい、通常のように把持力を1回だけ付与する把持方法では、安定把持位置で把持することは容易ではない。本実施形態の把持装置1では、把持力の付与と解除とを複数回繰り返し行うことで、弾性体12が局部的に変形しても元の形状に戻すことができるので、対象物50がギアのような部材であっても、容易に対象物50を安定把持位置に近づけて把持することができる。
Here, when the
このように、第1の実施形態に係る把持装置1の構成によれば、対象物50に対する把持力の付与と解除とを複数回繰り返すことにより、対象物50が爪部10a,10b(弾性体12)に接する位置を安定把持位置に近付けることができる。これにより、対象物50を安定した状態で把持できるので、対象物50を把持し損ねることや、対象物50が落下することを抑止して、確実な把持動作を行うことができる。
As described above, according to the configuration of the
また、第1の実施形態に係る把持装置1の構成によれば、対象物50に対する把持力を過度に大きくしなくても安定した状態で把持できるので、弾性体12の劣化や破損、及び対象物50の変形を抑えることができる。
Further, according to the configuration of the
(第2の実施形態)
<把持装置>
次に、第2の実施形態に係る把持装置を説明する。第2の実施形態に係る把持装置は、第1の実施形態に対して、爪部の各面に複数の圧力センサーを備えている点が異なっているが、その他の構成はほぼ同じである。第1の実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
(Second Embodiment)
<Gripping device>
Next, a gripping device according to a second embodiment will be described. The gripping device according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of pressure sensors are provided on each surface of the claw portion, but the other configurations are substantially the same. Constituent elements common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図4は、第2の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図である。詳しくは、図4(a)は把持装置を上方から見た図であり、図4(b)は把持装置の側面図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a gripping device according to the second embodiment. Specifically, FIG. 4A is a view of the gripping device from above, and FIG. 4B is a side view of the gripping device.
図4(a)に示すように、第2の実施形態に係る把持装置2は、基部40と、一対の指部30a,30bと、一対の爪部10a,10bと、を備え、爪部10a,10bの面11(11a,11b,11c,11d)のそれぞれに、16個の圧力センサー60を備えている。図4(b)に示すように、16個の圧力センサー60は、各面11に平行で互いに直交する2方向、例えば、縦方向(Z方向)及び横方向に4行4列でマトリックス状に配置されている。
As shown to Fig.4 (a), the holding |
第2の実施形態に係る圧力センサー60は、第1の実施形態の圧力センサー20と同様の構成を有しているが、圧力センサー60の表面の法線方向からの力を検出することに加えて、圧力センサー60の表面に平行にすべる方向の力(すべり力の成分)や、回転トルクを検出することができる。
The
把持装置2では、爪部10a,10bの各面11に16個の圧力センサー60を備えているので、各面11の縦方向及び横方向における16箇所の異なる位置のそれぞれにおいて、把持装置2の把持力により対象物50に作用する力(圧力)を検出できる。そのため、把持装置2では、各面11内の16箇所における圧力の分布を検知できるので、第1の実施形態の把持装置1に比べて、対象物50が爪部10a,10b(弾性体12)に接する位置をより詳細に検出することができる。
Since the
そこで、例えば、外力が作用していない状態における対象物50の重心位置を基準として、対象物50を安定把持位置で把持したときの、爪部10a,10bの各圧力センサー60で検出される圧力分布を予め記憶しておく。そして、対象物50に把持力を付与したときに各圧力センサー60で検出される圧力分布を予め記憶した圧力分布と比較することで、現在の把持位置が安定把持位置にどのくらい近いかを検知することができる。これにより、対象物50の重心位置が偏っている場合等でも、安定した状態で対象物50を把持することができる。
Therefore, for example, the pressure detected by each
ところで、対象物50を把持する際に、対象物50が爪部10a,10bに接する位置が安定把持位置であったとしても、対象物50に対して、例えば、重力Mg等の外力によるすべり力や回転トルクが作用している場合、対象物50が安定把持位置から移動し外れてしまうことがあり得る。そうすると、対象物50を把持し損ねたり、対象物50を落下させたりしてしまうおそれがある。
Incidentally, when the
これに対して、把持装置2では、圧力センサー60の表面に平行なすべり力や回転トルクを検出することができるので、対象物50を把持する際に、対象物50に対して安定把持位置から移動させるような力が働いていることを検知することができる。これにより、把持装置2では、例えば、対象物50が落下しそうな状態にあるとき対象物50を把持する把持力を増大させることや、対象物50の姿勢を変えて把持し直すこと等の対処を行って、より安定した状態で対象物50を把持することができる。
On the other hand, since the
このように、第2の実施形態に係る把持装置2の構成によれば、爪部10a,10bの各面11に16個の圧力センサー60を備えており、各面11内の16箇所における圧力の分布を検知できるので、第1の実施形態の把持装置1に比べて、対象物50の安定把持位置をより詳細に設定でき、対象物50の重心位置が偏っている場合等でも、対象物50が安定把持位置にあるか否かをより正確に検知することができる。
Thus, according to the structure of the holding | gripping
また、第2の実施形態に係る把持装置2の構成によれば、圧力センサー60の表面に平行なすべり力や回転トルクを検出して、対象物50に対して安定把持位置から外れる方向に移動させるような力が働いていることを検知できるので、対象物50をより安定した状態で把持することができる。これらにより、第2の実施形態に係る把持装置2では、対象物50を把持し損ねることや、対象物50を落下させてしまうことをより効果的に抑止して、確実に把持することができる。
Moreover, according to the structure of the holding | gripping
(第3の実施形態)
<把持装置>
次に、第3の実施形態に係る把持装置を説明する。第3の実施形態に係る把持装置は、上記実施形態に対して、把持力の付与を断続的に行う際に爪部を振動をさせる振動部を備えている点が異なっているが、その他の構成はほぼ同じである。上記実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
(Third embodiment)
<Gripping device>
Next, a gripping device according to a third embodiment will be described. The gripping device according to the third embodiment is different from the above embodiment in that the gripping device includes a vibrating unit that vibrates the claw when intermittently applying the gripping force. The configuration is almost the same. Constituent elements common to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図5は、第3の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図である。図5(a)は基部に振動部を備える把持装置の例を示す図であり、図5(b)は爪部に振動部を備える把持装置の例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a gripping device according to the third embodiment. FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a gripping device including a vibrating portion at a base portion, and FIG. 5B is a diagram illustrating an example of a gripping device including a vibrating portion at a claw portion.
図5(a)に示す第3の実施形態に係る把持装置3は、基部40と、一対の指部30a,30bと、一対の爪部10a,10bと、を備え、基部40に振動部70を備えている。把持装置3では、上記実施形態の把持装置1,2と同様に対象物50を把持する前に把持力を断続的に付与するが、把持力を断続的に付与する際に振動部70が把持装置3全体を所定の周波数で振動させる。これにより、対象物50を把持する爪部10a,10bが振動する。なお、把持装置3をロボットに取り付ける場合は、ロボット側に振動部を備える構成としてもよい。
The gripping device 3 according to the third embodiment shown in FIG. 5A includes a
把持装置3では、対象物50に把持力を断続的に付与する際に爪部10a,10bに振動が付加されることで、振動に対応して、対象物50に対する把持力が変化して弾性体12と対象物50との接触状態が変化する。そのため、爪部10a,10bに振動が付加されない場合に比べて、対象物50が安定把持位置から外れた位置から安定把持位置に移動し易くなる。
In the gripping device 3, when the gripping force is intermittently applied to the
これにより、弾性体12の局部的な変形を少なくでき、対象物50の安定把持位置への移動をより短時間で行うことができる。また、弾性体12の局部的な変形、及びそれに伴う圧力センサー20,60の局部的な変形を少なくできるので、弾性体12及び圧力センサー20,60の劣化や損傷を抑えることができる。
Thereby, the local deformation | transformation of the
振動部70による振動の周波数は、例えば、0.1Hz〜100Hz程度である。周波数は、この範囲内のいずれかで一定としてもよいし、この範囲内で変化させてもよい。これよりも高い周波数の振動を付加した場合、弾性体12が振動を吸収し、効果が減少してしまうこととなる。振動部70による振動の方向は、例えば、Y方向とする。なお、振動部70による振動の振幅は、弾性体12の厚さや弾性率等に応じて適宜設定される。
The frequency of vibration by the
図5(b)に示す第3の実施形態に係る把持装置4は、基部40と、一対の指部30a,30bと、一対の爪部10a,10bと、を備え、爪部10a,10bにそれぞれ振動部70a,70bを備えている。振動部70a,70bとして、例えば、携帯電話等で使用されるバイブレーターモーターや、圧電セラミックス等からなる振動子を用いることができる。振動部70a,70bによる振動の周波数は、例えば、0.1Hz〜100Hz程度である。
The gripping device 4 according to the third embodiment shown in FIG. 5B includes a
把持装置4では、簡易な構成で、上述の把持装置3と同様の効果が得られる。さらに、把持装置4では、対象物50を把持する爪部10a,10bを振動部70a,70bにより直接振動させるので、上述の把持装置3に比べて、小さな出力で爪部10a,10bを振動させることができるとともに、振動により爪部10a,10b以外の部分にかかる負荷を低減することができる。また、把持装置4をロボットに取り付ける場合、ロボット側に振動部を備える構成に比べて、振動によりロボット側にかかる負荷が抑えられるので、ロボットの低出力化や信頼性劣化の抑制を図ることができる。
In the gripping device 4, the same effects as those of the gripping device 3 described above can be obtained with a simple configuration. Further, in the gripping device 4, the
このように、第3の実施形態に係る把持装置3,4の構成によれば、振動部70,70a,70bにより、対象物50に把持力を断続的に付与する際に爪部10a,10bに振動を付加するので、対象物50の安定把持位置への移動をより短時間で行うことができ、弾性体12及び圧力センサー20,60の劣化や損傷を抑えることができる。
Thus, according to the configuration of the gripping devices 3 and 4 according to the third embodiment, when the gripping force is intermittently applied to the
なお、最初は振動の付加を行わずに対象物50に把持力を断続的に付与して、対象物50が安定把持位置に移動しなかった場合に、振動部70,70a,70bによる振動を付加して、再度対象物50に把持力を断続的に付与する構成としてもよい。
In addition, when a gripping force is intermittently applied to the
(第4の実施形態)
<ロボット>
次に、上記実施形態の把持装置のいずれかを備えたロボットの一例の概略構成を説明する。図6は、第4の実施形態に係るロボットの一例の概略構成を示す模式図である。
(Fourth embodiment)
<Robot>
Next, a schematic configuration of an example of a robot including any of the gripping devices of the above embodiment will be described. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an example of a robot according to the fourth embodiment.
図6に示すように、第4の実施形態に係るロボット100は、基部400と、一対のアーム200と、一対のアーム300と、一対のロボットハンドとして上述の把持装置1,2,3,4のいずれかを備えている。基部400の両側には、一対のアーム300が設置されており、各アーム300と各アーム200が間接部で接続されている。各アーム200の先端には、上述の把持装置1,2,3,4のいずれかが取り付けられている。
As shown in FIG. 6, the
第4の実施形態に係るロボット100によれば、上述した把持装置1,2,3,4のいずれかを備えているので、対象物50を安定した状態で把持して所定の場所へ運ぶことができる。したがって、対象物50を把持し損ねることや、対象物50を運ぶ途中で落下することを抑止できるので、作業を確実に行うとともに、作業時間を短縮可能なロボット100を提供することができる。なお、ロボット100の構成は、上述の形態に限定されず、例えば、片腕のロボット等、様々な形態を有する構成とすることができる。
According to the
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。変形例を以下に述べる。 The above-described embodiment is merely an aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied within the scope of the present invention. A modification will be described below.
(変形例1)
上述した実施形態の把持装置1,2,3,4では、爪部10a,10bの面11a,11b,11c,11dに弾性体12を備える構成であったが、このような形態に限定されない。例えば、図7(a)に示す把持装置5のように、弾性体14が圧力センサー20とともに爪部10a,10b全体を覆う構成であってもよい。このような構成にすれば、爪部10a,10bの表面が露出しないので、爪部10a,10bの角部が接触することにより対象物50に損傷を与えることを防止できる。また、爪部10a,10bが他の機材等に接触した場合に、爪部10a,10bが受ける衝撃を緩和できる。
(Modification 1)
In the
(変形例2)
上述した実施形態の把持装置1,2,3,4では、V字型形状を有する一対の爪部10a,10bにより対象物50を4箇所で把持する構成であったが、このような形態に限定されない。例えば、図7(b)に示す把持装置6のように、一対の爪部の一方に平板状の爪部16aを備え、他方の爪部10bとの間に対象物50を3箇所で把持する構成としてもよい。このような構成であっても、上述した実施形態の把持装置と同様の効果を得ることができる。
(Modification 2)
In the
(変形例3)
上述した実施形態の把持装置1,2,3,4では、爪部10a,10bに弾性体12を備える構成であったが、このような形態に限定されない。爪部10a,10bに弾性体12を備えていない構成であってもよい。このような構成であっても、圧力センサー20が弾性体の感圧材料を有するセンサーであれば、弾性体12の役割を兼ねることができる。また、対象物50が弾性体を有する材料や柔軟性を有する材料で構成されている場合も、把持装置1,2,3,4を弾性体12を備えていない構成としてもよい。
(Modification 3)
In the
(変形例4)
上述した実施形態の把持装置1,2,3,4では、爪部10a,10bに圧力センサー20,60を備える構成であったが、このような形態に限定されない。爪部10a,10bに圧力センサー20,60を備えていない構成であってもよい。このような構成であっても、カメラ等を用いて光学的に検知することや、目視により、対象物50が安定把持位置にあるか否かを確認することができる。
(Modification 4)
In the
(変形例5)
上述した実施形態の把持装置1,2,3,4では、圧力センサー20,60として弾性体の感圧材料を有するセンサーを備える構成であったが、このような形態に限定されない。把持装置1,2,3,4が弾性体12を備えていれば、圧力センサー20,60は、弾性体の感圧材料を有していない圧力センサーであってもよい。このような圧力センサー20,60として、例えば、中間層23にシリコンオイルや液晶等の流体を用いた静電容量方式の圧力センサーや、ダイアフラムに加わる圧力を電気信号に変換するダイアフラムゲージ等の感圧素子や、インダクタンスの変化を検出する素子を用いることができる。
(Modification 5)
In the
(変形例6)
上述した実施形態の把持装置1,2,3,4では、圧力センサー20,60の第1電極22が4行4列の計16個配置された構成であったが、このような形態に限定されない。第1電極22の数は16個以外であってもよいし、マトリックス状以外の配置であってもよい。
(Modification 6)
In the
(変形例7)
第2実施形態の把持装置2では、爪部10a,10bの各面11に圧力センサー60を16個備える構成であったが、このような形態に限定されない。爪部10a,10bの各面11に備える圧力センサー60の数は、3個以上であれば何個であってもよい。
(Modification 7)
In the
1,2,3,4,5,6…把持装置、10a,10b…一対の爪部、12,12a,12b,12c,12d…弾性体、20,20a,20b,20c,20d,60…圧力センサー、30a,30b…一対の指部、50…対象物、70,70a,70b…振動部、100…ロボット。 1, 2, 3, 4, 5, 6 ... gripping device, 10a, 10b ... pair of claws, 12, 12a, 12b, 12c, 12d ... elastic body, 20, 20a, 20b, 20c, 20d, 60 ... pressure Sensors, 30a, 30b, a pair of fingers, 50, an object, 70, 70a, 70b, a vibration unit, 100, a robot.
Claims (8)
前記一対の爪部のそれぞれを支持するとともに、前記爪部を介して前記対象物に把持力を付与する一対の指部と、を備え、
前記対象物を把持する前に、前記把持力を断続的に付与することを特徴とする把持装置。 A pair of claws that contact the object in at least three locations;
A pair of finger parts for supporting each of the pair of claw parts and applying a gripping force to the object through the claw parts,
A gripping device that applies the gripping force intermittently before gripping the object.
前記爪部の前記対象物に接する位置に弾性体を備えることを特徴とする把持装置。 The gripping device according to claim 1,
A gripping device comprising an elastic body at a position in contact with the object of the claw portion.
前記弾性体は圧力センサーであることを特徴とする把持装置。 The gripping device according to claim 2,
The gripping device, wherein the elastic body is a pressure sensor.
前記対象物に接する位置毎に複数の前記圧力センサーを備えることを特徴とする把持装置。 The gripping device according to claim 3,
A gripping device comprising a plurality of the pressure sensors for each position in contact with the object.
前記圧力センサーを覆う弾性体をさらに備えることを特徴とする把持装置。 The gripping device according to claim 3 or 4,
The gripping device further comprising an elastic body that covers the pressure sensor.
前記把持力の付与を断続的に行う際に前記爪部を振動をさせる振動部を備えることを特徴とする把持装置。 The gripping device according to claim 1,
A gripping device comprising: a vibrating portion that vibrates the claw when intermittently applying the gripping force.
前記振動部として、振動体を前記爪部に備えることを特徴とする把持装置。 The gripping device according to claim 6,
A gripping device comprising a vibrating body in the claw portion as the vibrating portion.
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