JP2015066614A - ロボットハンド - Google Patents
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Abstract
【課題】指機構の指先部を大型化することなく指機構に作用する力を検出可能なロボットハンドを提供する。【解決手段】指先部11,21と、ハンド基部1に第二関節部14,24を介して回動可能に支持される指節部13,23とを有する指機構10,20を備えたロボットハンド101は、第二関節部14,24を駆動する第二超音波アクチュエータ16,26と、指節部13,23に設けられた歪みセンサ17a,17b,27a,27bと、制御装置30とを備える。指機構10,20の把持動作の方向において、第一歪みセンサ17a,27aが把持対象物2と対向する側に設けられ、第二歪みセンサ17b,27bが歪みセンサ17a,27aと反対側に設けられる。制御装置30は、第一歪みセンサ17a,27aと第二歪みセンサ17a,27aとから取得する検知結果に基づき、指機構10,20による把持対象物2の把持状態を判定する。【選択図】図1
Description
この発明はロボットハンドに関する。
ロボットハンドでは、その複数の指機構による対象物の把持等の様々な動作が実施されるが、指機構による動作を制御するために把持状態等の指機構の状態を検出することが必要である。
例えば、特許文献1には、複数の指機構によって把握するように対象物を把持する把握型のロボットハンドが記載されている。このハンドの指機構は、指関節と、指関節を駆動するアクチュエータと、指関節に支持され且つアクチュエータの駆動力下で動作するリンクとを有している。リンクの先端にある指先部材それぞれの外周表面には、軸方向に沿って並ぶ複数のひずみゲージが設けられている。そして、指関節の作動位置と、ひずみゲージによって検出されるリンクのひずみとに基づき、指機構の各々が把持対象物に接触する接触位置が求められ、指機構の把持状態が検出される。
例えば、特許文献1には、複数の指機構によって把握するように対象物を把持する把握型のロボットハンドが記載されている。このハンドの指機構は、指関節と、指関節を駆動するアクチュエータと、指関節に支持され且つアクチュエータの駆動力下で動作するリンクとを有している。リンクの先端にある指先部材それぞれの外周表面には、軸方向に沿って並ぶ複数のひずみゲージが設けられている。そして、指関節の作動位置と、ひずみゲージによって検出されるリンクのひずみとに基づき、指機構の各々が把持対象物に接触する接触位置が求められ、指機構の把持状態が検出される。
特許文献1に記載の把握型ハンドでは、把持対象物との接触位置を検出するためには、1つの指先部材に複数のひずみゲージを設ける必要がある。しかしながら、ロボットハンドの指機構の指先部材は、それぞれ他の指機構の指先部材と協同して多様な把持対象物を把持できるように細く構成されており、指先部材に複数のひずみゲージを貼り付けることは困難である。また、指先部材に複数のひずみゲージを貼り付けようとすると、ひずみゲージの数だけ配線が増加することとなり、かえって指先部材が太くなってしまうという問題もある。
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、指機構の指先部材を大型化することなく指機構に作用する力を検出可能なロボットハンドを提供することを目的とする。
この発明に係るロボットハンドは、指先部と、ハンド基部に関節部を介して回動可能に支持される指節部とをそれぞれが有する複数の指機構で把持対象物を把持する把持動作を行うロボットハンドにおいて、関節部を駆動する駆動装置と、駆動装置の駆動を制御することで複数の指機構による把持動作を制御する制御部とを備え、複数の指機構の少なくとも1つは、指節部に生じる歪みを検知する歪み検知部として、第一歪み検知部及び第二歪み検知部を有し、第一歪み検知部は、指機構の把持動作の方向における指節部の把持対象物と対向する側に設けられ、第二歪み検知部は、指機構の把持動作の方向における指節部の第一歪み検知部と反対側に設けられ、制御部は、第一歪み検知部及び第二歪み検知部から取得する検知結果に基づき、指機構による把持対象物の把持状態を判定する。
第一歪み検知部及び第二歪み検知部はそれぞれ、指節部の長手方向に沿う伸縮歪みを検知可能に設けられており、制御部は、指機構による把持動作の前後で、第一歪み検知部及び第二歪み検知部から検知結果を取得して、第一歪み検知部及び第二歪み検知部の伸縮状態を判定するとともに、伸縮状態に基づき指機構による把持対象物の把持状態を判定してもよい。
指節部は略柱状に構成され、第二歪検知部は、指機構の把持動作の方向と垂直な方向であり且つ指節部の長手方向と垂直な方向である左右方向で、第一歪み検知部が設けられた側と反対側に設けられてもよい。
指節部は略柱状に構成され、第二歪検知部は、指機構の把持動作の方向と垂直な方向であり且つ指節部の長手方向と垂直な方向である左右方向で、第一歪み検知部が設けられた側と反対側に設けられてもよい。
また、駆動装置は、駆動源と、駆動源によって回転駆動される駆動輪と、関節部を構成し、回転することによって指節部を回動させる従動輪と、駆動輪から従動輪にわたって巻回され、駆動輪の回転を従動輪に伝達する伸縮性のある無端帯状体と、無端帯状体の伸長を検知する伸長検知手段とを有し、制御部は、伸長検知手段の検知結果と、歪み検知部の検知結果とに基づき、指機構における把持対象物の把持位置を判定するとしてもよい。
伸長検知手段は、駆動輪及び従動輪それぞれの回転角度を検知することによって無端帯状体の伸長を検出し、歪み検知部は、指節部の長手方向に沿う伸縮歪みを検知可能に設けられており、制御部は、上記判定に、指機構による把持動作の前後での歪み検知部の検知結果から検出する歪み検知部の伸縮状態と、検出された無端帯状体の伸長状態とを用いてもよい。
伸長検知手段は、駆動輪及び従動輪それぞれの回転角度を検知することによって無端帯状体の伸長を検出し、歪み検知部は、指節部の長手方向に沿う伸縮歪みを検知可能に設けられており、制御部は、上記判定に、指機構による把持動作の前後での歪み検知部の検知結果から検出する歪み検知部の伸縮状態と、検出された無端帯状体の伸長状態とを用いてもよい。
上記ロボットハンドにおいて、歪み検知部は、指機構の把持動作の方向における指節部の把持対象物と対向する側で、指節部の長手方向に沿って少なくとも1つ設けられてもよい。
上記ロボットハンドにおいて、指機構は、指先部を回動可能に支持する指先側関節部と、指先側関節部を駆動するダイレクトドライブ式のアクチュエータとをさらに有していてもよい。
上記ロボットハンドにおいて、指機構は、指先部を回動可能に支持する指先側関節部と、指先側関節部を駆動するダイレクトドライブ式のアクチュエータとをさらに有していてもよい。
この発明によるロボットハンドによれば、指機構の指先部を大型化することなく指機構に作用する力を検出することが可能になる。
以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態1.
まず、この発明の実施の形態1に係るロボットハンド101の構成を示す。
図1を参照すると、ロボットハンド101は、図示しないアームに連結されたハンド基部1に、複数の指機構10及び20を有している。なお、以下の実施の形態では、ハンド基部1には2つの指機構10及び20が設けられている例について、説明する。これらの指機構10並びに20はそれぞれ、2つの関節部12及び14並びに22及び24を有し、各関節部は、対向する指機構20又は10に向かって接近する若しくは離れる方向に指機構10又は20を屈折するように構成されている。
実施の形態1.
まず、この発明の実施の形態1に係るロボットハンド101の構成を示す。
図1を参照すると、ロボットハンド101は、図示しないアームに連結されたハンド基部1に、複数の指機構10及び20を有している。なお、以下の実施の形態では、ハンド基部1には2つの指機構10及び20が設けられている例について、説明する。これらの指機構10並びに20はそれぞれ、2つの関節部12及び14並びに22及び24を有し、各関節部は、対向する指機構20又は10に向かって接近する若しくは離れる方向に指機構10又は20を屈折するように構成されている。
指機構10及び20はそれぞれ、その指先側から、先端が細く形成された指先部11及び21、第一関節部12及び22、略直方体状の指節部13及び23、並びに、第二関節部14及び24を備えている。第一関節部12及び22は指先側関節部を構成し、第二関節部14及び24は関節部を構成している。
第二関節部14及び24はそれぞれ、ハンド基部1に埋め込まれたダイレクトドライブ式アクチュエータである第二超音波アクチュエータ16及び26に連結されている。そして、第二関節部14及び24はそれぞれ、第二超音波アクチュエータ16及び26によって外周方向に沿って回転駆動される円筒状の第二ローラ14a及び24aを有している。さらに、第二ローラ14a及び24aの円筒軸に位置する中心軸にはそれぞれ、指節部13及び23の略直方体状のフレーム13a及び23aにおける四角筒状の本体部13aa及び23aaの一方の端部から突出する脚部13ab及び23abが、第二ローラ14a及び24aの中心軸を中心に一体に回動するように取り付けられている。
第二関節部14及び24はそれぞれ、ハンド基部1に埋め込まれたダイレクトドライブ式アクチュエータである第二超音波アクチュエータ16及び26に連結されている。そして、第二関節部14及び24はそれぞれ、第二超音波アクチュエータ16及び26によって外周方向に沿って回転駆動される円筒状の第二ローラ14a及び24aを有している。さらに、第二ローラ14a及び24aの円筒軸に位置する中心軸にはそれぞれ、指節部13及び23の略直方体状のフレーム13a及び23aにおける四角筒状の本体部13aa及び23aaの一方の端部から突出する脚部13ab及び23abが、第二ローラ14a及び24aの中心軸を中心に一体に回動するように取り付けられている。
第二超音波アクチュエータ16及び26はそれぞれ、制御装置30の制御によって交流電圧が印加されるように構成されている。そして、第二超音波アクチュエータ16及び26はそれぞれ、交流電圧が印加されると、内蔵する図示しない圧電素子を振動させて第二ローラ14a及び24aの外周面に当接している図示しないステータを振動させる。それにより、ステータにおける第二ローラ14a及び24aとの当接部がそれぞれ、第二ローラ14a及び24aの外周面を引っ掻くようにして楕円振動をし、第二ローラ14a及び24aを回転させる。
ここで、第二超音波アクチュエータ16及び26は駆動装置を構成し、制御装置30は、制御部を構成している。
ここで、第二超音波アクチュエータ16及び26は駆動装置を構成し、制御装置30は、制御部を構成している。
指節部13及び23はそれぞれ、フレーム13a及び23aの本体部13aa及び23aaの内部に配置及び固定されたダイレクトドライブ式アクチュエータである第一超音波アクチュエータ15及び25を含んでいる。
第一超音波アクチュエータ15及び25はそれぞれ、制御装置30の制御によって交流電圧が印加されるように構成され、交流電圧が印加されると、第二超音波アクチュエータ16及び26と同様にして、本体部13aa及び23aaの他方の端部に配置された円筒状の第一ローラ12a及び22aを外周方向に沿って回転駆動する。
第一ローラ12a及び22aはそれぞれ、第一関節部12及び22を構成し、第一ローラ12a及び22aの円筒軸に位置する中心軸にはそれぞれ、指先部11及び21の一方の端部から突出する脚部11a及び21aが、第一ローラ12a及び22aの中心軸を中心に一体に回動するように取り付けられている。
第一超音波アクチュエータ15及び25はそれぞれ、制御装置30の制御によって交流電圧が印加されるように構成され、交流電圧が印加されると、第二超音波アクチュエータ16及び26と同様にして、本体部13aa及び23aaの他方の端部に配置された円筒状の第一ローラ12a及び22aを外周方向に沿って回転駆動する。
第一ローラ12a及び22aはそれぞれ、第一関節部12及び22を構成し、第一ローラ12a及び22aの円筒軸に位置する中心軸にはそれぞれ、指先部11及び21の一方の端部から突出する脚部11a及び21aが、第一ローラ12a及び22aの中心軸を中心に一体に回動するように取り付けられている。
指機構10及び20は、指節部13のフレーム13aにおける本体部13aaの側部13a1と、指節部23のフレーム23aにおける本体部23aaの側部23a1とが対向するように配置されている。
そして、指機構10では、フレーム13aの本体部13aaの内側において、側部13a1における一方の隅部(四角筒状の本体部13aaの長手方向に垂直であり且つ側部13a1に沿う方向である左右方向における隅部)に、長手方向に沿って延在する歪みゲージ等の第一歪みセンサ17aが取り付けられている。よって、第一歪みセンサ17aは、側部13a1の隅部という平坦な面上に取り付けられている。なお、第一歪みセンサ17aは、四角筒状の本体部13aaの長手方向の中央位置に設けられている。
そして、指機構10では、フレーム13aの本体部13aaの内側において、側部13a1における一方の隅部(四角筒状の本体部13aaの長手方向に垂直であり且つ側部13a1に沿う方向である左右方向における隅部)に、長手方向に沿って延在する歪みゲージ等の第一歪みセンサ17aが取り付けられている。よって、第一歪みセンサ17aは、側部13a1の隅部という平坦な面上に取り付けられている。なお、第一歪みセンサ17aは、四角筒状の本体部13aaの長手方向の中央位置に設けられている。
さらに、指機構10では、本体部13aaの内側において、側部13a1と対向する側部13a2における一方の隅部(四角筒状の本体部13aaの長手方向に垂直であり且つ側部13a2に沿う方向である左右方向における隅部)に、長手方向に沿って延在する歪みゲージ等の第二歪みセンサ17bが取り付けられている。つまり、第二歪みセンサ17bは、側部13a2の隅部という平坦な面上に取り付けられている。よって、第二歪みセンサ17bは、本体部13aaにおいて、第一超音波アクチュエータ15を挟んで、指機構10の把持動作の方向(側部13a2から側部13a1に向かう方向)と垂直であり且つ側部13a1に沿う左右方向で第一歪みセンサ17aと反対側となる隅部に配置されている。なお、第二歪みセンサ17bも、本体部13aaの長手方向の中央位置に設けられている。ここで、第一歪みセンサ17a及び第二歪みセンサ17bが歪み検知部を構成している。
同様に、指機構20では、フレーム23aの本体部23aaの内側において、側部23a1における一方の隅部に、長手方向に沿って延在する第一歪みセンサ27aが取り付けられている。この第一歪みセンサ27aは、フレーム13aの本体部13aaにおける第一歪みセンサ17aが配置されている側部13a1の隅部に対して、指機構20の把持動作の方向と垂直であり且つ側部23a1に沿う左右方向で、反対側となる隅部に配置されている。つまり、第一歪みセンサ27aは、第一歪みセンサ17aと対角の位置に配置されている。よって、第一歪みセンサ27aは、側部23a1の隅部という平坦な面上に取り付けられている。なお、第一歪みセンサ27aは、四角筒状の本体部23aaの長手方向の中央位置に設けられている。ここで、第一歪みセンサ17a及び27aは、第一歪み検知部を構成している。
さらに、指機構20では、本体部23aaの内側において、側部23a1と対向する側部23a2における一方の隅部に、長手方向に沿って延在する第二歪みセンサ27bが取り付けられている。第二歪みセンサ27bは、本体部23aaにおいて、第一超音波アクチュエータ25を挟んで、指機構20の把持動作の方向(側部23a2から側部23a1に向かう方向)と垂直であり且つ側部23a1に沿う左右方向で第一歪みセンサ27aと反対側となる隅部に配置されている。これにより、第二歪みセンサ27bは、側部23a2の隅部という平坦な面上に取り付けられている。なお、第二歪みセンサ27bも、本体部23aaの長手方向の中央位置に設けられている。ここで、第二歪みセンサ17b及び27bは、第二歪み検知部を構成している。さらに、第一歪みセンサ27a及び第二歪みセンサ27bが歪み検知部を構成している。
よって、指節部13及び23において、第一歪みセンサ17a及び27aはそれぞれ、指機構10及び20の把持動作の際の移動方向である内側に配置され、第二歪みセンサ17b及び27bはそれぞれ、指機構10及び20の把持動作の際の移動方向と反対方向である外側に配置されている。
また、歪みセンサ17a、17b、27a及び27bはそれぞれ、その検知結果を送信するように制御装置30に電気的に接続されている。
また、歪みセンサ17a、17b、27a及び27bはそれぞれ、その検知結果を送信するように制御装置30に電気的に接続されている。
次に、この発明の実施の形態1に係るロボットハンド101の動作を説明する。なお、以下では、ロボットハンド101が指先部11及び21で対象物2を把持し、把持した対象物2を凹部に嵌め込むという動作を例に挙げて説明する。
図2及び図3をあわせて参照すると、ロボットハンド101は、略直方体状の対象物2の対向する表面2a及び2bにそれぞれ、指機構10及び20の指先部11及び21における互いに対向する内側面を当接させて対象物2を把持する動作を実施する。
図2及び図3をあわせて参照すると、ロボットハンド101は、略直方体状の対象物2の対向する表面2a及び2bにそれぞれ、指機構10及び20の指先部11及び21における互いに対向する内側面を当接させて対象物2を把持する動作を実施する。
この際、制御装置30は、図示しないアームを動作させ、ロボットハンド101のハンド基部1を対象物2の近傍、つまり把持位置に移動させる(ステップS1)。
次いで、制御装置30は、対象物2の把持前に指機構10及び20の歪みセンサ17a、17b、27a及び27bから、出力値である検知値を取得する(ステップS2)。さらに、制御装置30は、取得した各歪みセンサの検知値を記憶する(ステップS3)。
次いで、制御装置30は、対象物2の把持前に指機構10及び20の歪みセンサ17a、17b、27a及び27bから、出力値である検知値を取得する(ステップS2)。さらに、制御装置30は、取得した各歪みセンサの検知値を記憶する(ステップS3)。
その後、制御装置30は、指機構10及び20の各超音波アクチュエータ15、16、25及び26に対して適宜選択して交流電圧を印加し、指機構10及び20にそれぞれ関節部で屈折させるように動作させて、指先部11及び21で対象物2を把持させる(ステップS4)。
このとき、制御装置30は、各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bから検知値を再度取得し(ステップS5)、各歪みセンサの検知値を比較する(ステップS6)。具体的には、制御装置30は、ステップS3で記憶した各歪みセンサの検知値と、ステップS5で取得した各歪みセンサの検知値とを比較し、各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bが、把持動作を行うことによって伸び方向に歪んだか、縮み方向に歪んだかを判定する。このとき、把持動作を実施する直前直後で各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bの検知値を取得しているため、歪みセンサの伸び及び縮みの検知が温度変化による影響を受けず、温度補償が必要ない。
このとき、制御装置30は、各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bから検知値を再度取得し(ステップS5)、各歪みセンサの検知値を比較する(ステップS6)。具体的には、制御装置30は、ステップS3で記憶した各歪みセンサの検知値と、ステップS5で取得した各歪みセンサの検知値とを比較し、各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bが、把持動作を行うことによって伸び方向に歪んだか、縮み方向に歪んだかを判定する。このとき、把持動作を実施する直前直後で各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bの検知値を取得しているため、歪みセンサの伸び及び縮みの検知が温度変化による影響を受けず、温度補償が必要ない。
さらに、制御装置30は、上記比較判定結果から、把持が成功したか否かを判定する(ステップS7)。具体的には、把持の成功の良否は、以下の表1に示すような各歪みセンサの挙動に基づき判定される。制御装置30は、対象物2側の第一歪みセンサ17a及び27aが伸び且つ対象物2と反対側の第二歪みセンサ17b及び27bが縮んでいる場合、対象物2の指機構10及び20による把持が成功していると判定し、ステップS8に進む。
なお、指機構10及び20が把持力を伴って対象物2を把持すると、指先部11及び21は、接触する対象物2から把持力の反力を把持動作の方向と反対方向に受け、この反力によって、指節部13及び23は、対象物2側で凸状を呈して湾曲するように撓む作用を受ける。これにより、指節部13及び23のフレーム13a及び23aは、対象物2側の側部13a1及び23a1が関節部12,22から関節部14,24に向かう方向で伸び、且つ対象物2と反対側の側部13a2及び23a2が関節部12,22から関節部14,24に向かう方向で縮むような挙動をする。
一方、歪みセンサ17a、17b、27a及び27bが上記以外の挙動の組み合わせを示す場合、制御装置30は、指機構10及び20による対象物2の把持がまだ完了してないと判定し、ステップS1に戻って把持動作をやり直す。
ステップS8では、制御装置30は、図示しないアームを動作させ、対象物2を把持しているロボットハンド101のハンド基部1を、対象物2を嵌め込むべき凹部(図示しない)の近傍、つまり作業位置に移動させる。
次いで、制御装置30は、対象物2を嵌め込む前に指機構10及び20の歪みセンサ17a、17b、27a及び27bから検知値を再び取得する(ステップS9)。さらに、制御装置30は、取得した各歪みセンサの検知値を記憶する(ステップS10)。
次いで、制御装置30は、対象物2を嵌め込む前に指機構10及び20の歪みセンサ17a、17b、27a及び27bから検知値を再び取得する(ステップS9)。さらに、制御装置30は、取得した各歪みセンサの検知値を記憶する(ステップS10)。
その後、制御装置30は、図示しないアームを動作させ、ロボットハンド101で把持している対象物2を、対象物2における側面2c、2d及び2eのいずれかの側から、嵌め込むべき凹部に押し込む(ステップS11)。なお、側面2cは、側面2a及び2bに隣接し且つ指先部11及び21の先端側に位置する面である。側面2dは、側面2a、2b及び2cに隣接し且つ指先部11及び21の側方に位置する面である。側面2eは、側面2dに対向する面である。
そして、制御装置30は、対象物2の凹部への嵌め込み動作作業中、各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bからの検知値の取得を連続的に行い(ステップS12)、取得した各歪みセンサの検知値と、記憶している嵌め込み前の検知値とを比較する(ステップS13)。
そして、制御装置30は、対象物2の凹部への嵌め込み動作作業中、各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bからの検知値の取得を連続的に行い(ステップS12)、取得した各歪みセンサの検知値と、記憶している嵌め込み前の検知値とを比較する(ステップS13)。
制御装置30は、上述の比較を行った結果から対象物2の凹部への嵌め込みが成功したか否かを判定する(ステップS14)。
制御装置30は、各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bの検知値に変化がない場合、凹部への対象物2の嵌め込みが成功したと判定して、ステップS16に進み、ステップS16では、指機構10及び20に対象物2の把持を解除させる。
一方、制御装置30は、歪みセンサ17a、17b、27a及び27bの検知値のいずれかに変化がある場合、対象物2が凹部の周辺や別の何らかのものに接触する等して、凹部への対象物2の嵌め込みが成功していない判定し、ステップS15に進む。このとき、制御装置30は、嵌め込み動作によって歪みセンサ17a、17b、27a及び27bに生じた伸び又は縮みの状態に基づき、以下の表2に示すように、凹部に嵌め込めなかった対象物2のいずれの側面に不要な接触が生じたかを判定する。
制御装置30は、各歪みセンサ17a、17b、27a及び27bの検知値に変化がない場合、凹部への対象物2の嵌め込みが成功したと判定して、ステップS16に進み、ステップS16では、指機構10及び20に対象物2の把持を解除させる。
一方、制御装置30は、歪みセンサ17a、17b、27a及び27bの検知値のいずれかに変化がある場合、対象物2が凹部の周辺や別の何らかのものに接触する等して、凹部への対象物2の嵌め込みが成功していない判定し、ステップS15に進む。このとき、制御装置30は、嵌め込み動作によって歪みセンサ17a、17b、27a及び27bに生じた伸び又は縮みの状態に基づき、以下の表2に示すように、凹部に嵌め込めなかった対象物2のいずれの側面に不要な接触が生じたかを判定する。
ステップS15では、制御装置30は、上述の対象物2の接触に関する判定結果に基づき図示しないアームの動作を調節しつつ、再度対象物2を凹部に嵌め込む動作を実施し、その後、ステップS12に戻って嵌め込み動作の判定を行う。
なお、上記表2に示すように、対象物2の側面2cが接触すると、指機構10及び20では、対象物2が受ける反力によって、指節部13及び23に軸方向(関節部12,22から関節部14,24に向かう方向)の圧縮力が作用する。これにより、指節部13及び23のフレーム13a及び23aは、軸方向に縮む挙動をし、歪みセンサ17a、17b、27a及び27bは全て縮みの歪みを示す。
対象物2の側面2dが接触すると、指機構10及び20では、対象物2が受ける反力によって、指先部11及び21に側面2dから側面2eに向かう側方力が作用する。この側方力によって、指節部13及び23は、側面2d側で凸状を呈して湾曲するように撓む作用を受ける。これにより、指節部13及び23のフレーム13a及び23aは、側面2d側の側部が軸方向に伸び、側面2e側の側部が軸方向に縮むような挙動をする。そして、歪みセンサ17a及び27bは伸びの歪みを示し、歪みセンサ17b及び27aは縮みの歪みを示す。
対象物2の側面2dが接触すると、指機構10及び20では、対象物2が受ける反力によって、指先部11及び21に側面2dから側面2eに向かう側方力が作用する。この側方力によって、指節部13及び23は、側面2d側で凸状を呈して湾曲するように撓む作用を受ける。これにより、指節部13及び23のフレーム13a及び23aは、側面2d側の側部が軸方向に伸び、側面2e側の側部が軸方向に縮むような挙動をする。そして、歪みセンサ17a及び27bは伸びの歪みを示し、歪みセンサ17b及び27aは縮みの歪みを示す。
対象物2の側面2eが接触すると、指機構10及び20では、対象物2が受ける反力によって、指先部11及び21に側面2eから側面2dに向かう側方力が作用する。この側方力によって、指節部13及び23は、側面2e側で凸状を呈して湾曲するように撓む作用を受ける。これにより、歪みセンサ17a及び27bは縮みの歪みを示し、歪みセンサ17b及び27aは伸びの歪みを示す。
対象物2の側面2a又は2bが接触すると、指機構10及び20は、把持力を増加させて対象物2を把持した場合と同様の作用を受ける。これにより、第一歪みセンサ17a及び27aは伸びの歪みを示し、第二歪みセンサ17b及び27bは縮みの歪みを示す。
対象物2の側面2a又は2bが接触すると、指機構10及び20は、把持力を増加させて対象物2を把持した場合と同様の作用を受ける。これにより、第一歪みセンサ17a及び27aは伸びの歪みを示し、第二歪みセンサ17b及び27bは縮みの歪みを示す。
なお、上述では、ロボットハンド101の制御装置30は、ロボットハンド101の動作の前後で第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bが伸び又は縮みのいずれの歪みを検出したかに基づき、指先部11,21に作用する外力の方向を検出していたが、これに限定されるものではない。制御装置30は、第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bが検知する歪み量に基づき、指節部13,23の撓み量を算出し、算出した撓み量から指先部11,21に作用する外力の大きさを算出してもよい。
このように、この発明の実施の形態1に係るロボットハンド101は、指先部11,21と、ハンド基部1に第二関節部14,24を介して回動可能に支持される指節部13,23とをそれぞれが有する複数の指機構10,20で把持対象物2を把持する把持動作を行うロボットハンドである。そして、ロボットハンド101は、第二関節部14,24を駆動する第二超音波アクチュエータ16,26と、第二超音波アクチュエータ16,26の駆動を制御することで複数の指機構10,20による把持動作を制御する制御装置30とを備える。複数の指機構10,20の少なくとも1つは、指節部13,23に生じる歪みを検知する第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bを有している。第一歪みセンサ17a,27aは、指機構10,20の把持動作の方向における指節部13,23の把持対象物2と対向する側に設けられ、第二歪みセンサ17b,27bは、指機構10,20の把持動作の方向における歪みセンサ17a,27aと反対側に設けられている。制御装置30は、第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17a,27aから取得する検知結果に基づき、指機構10,20による把持対象物2の把持状態を判定する。
このとき、制御装置30は、第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bの検知結果から、把持動作の方向側とその反対方向側とでの指節部13,23それぞれに生じる歪みの方向を比較する。これにより、制御装置30は、指節部13,23それぞれの撓み方向を検出し、検出した撓み方向から指節部13,23それぞれに作用する外力の方向を検出することができる。そして、制御装置30は、指節部13,23での外力の作用状態から、指機構10,20の把持状態を判定することができる。よって、ロボットハンド101では、指節部13,23に対して、単に歪みの方向を検出できるように第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bを取り付けるのみで上述の判定が可能となるため、指先部11,21の大型化を防ぐことができる。さらに、各歪みセンサの取り付けが容易であるため、ロボットハンド101の生産性を効率的なものとすることもできる。
また、ロボットハンド101において、第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bはそれぞれ、指節部13,23の長手方向に沿う伸縮歪みを検知可能に設けられている。さらに、制御装置30は、指機構10,20による把持動作の前後で、第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bから検知結果を取得して第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bの伸縮状態を判定するとともに、上記伸縮状態に基づき指機構に10,20よる把持対象物2の把持状態を判定する。このとき、制御装置30は、第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bの伸縮に関する検出結果から、把持動作の方向側及びその反対方向側への指節部13,23の撓みを容易に検出することができ、指節部13,23への把持に関わる外力の作用状態を正確に検出することができる。
また、ロボットハンド101において、指節部13,23は略柱状に構成され、第二歪みセンサ17b,27bは、指機構10,20の把持動作の方向と垂直な方向であり且つ指節部13,23の長手方向と垂直な方向である左右方向で、第一歪みセンサ17a,27aが設けられた側と反対側に設けられる。このとき、制御装置30は、第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bの検知結果から、上記左右方向への指節部13,23の撓みを検出することができ、指機構10,20への把持動作の方向と垂直な左右方向での外力の作用状態を検出することができる。
また、ロボットハンド101において、第一関節部12,22を駆動する第一超音波アクチュエータ15,25は、ダイレクトドライブ式のアクチュエータである。このとき、指先部11,21に作用した外力は、指節部13,23に直接的に伝達する。よって、指先部11,21に外力が作用した場合でも、外力が第一歪みセンサ17a,27a及び第二歪みセンサ17b,27bの検知結果に正確に反映されるため、制御装置30による指機構10,20への外力の作用状態の正確な判定が可能になる。
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るロボットハンド201は、実施の形態1のロボットハンド101において第二関節部14及び24を超音波アクチュエータで直接駆動していたものを、タイミングベルト等の無端帯状体を介して駆動するようにしたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出の参照符号と同じ参照符号を有する構成要素は、同一又は同様の構成を有するため、その詳細な説明を省略する。
この発明の実施の形態2に係るロボットハンド201は、実施の形態1のロボットハンド101において第二関節部14及び24を超音波アクチュエータで直接駆動していたものを、タイミングベルト等の無端帯状体を介して駆動するようにしたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出の参照符号と同じ参照符号を有する構成要素は、同一又は同様の構成を有するため、その詳細な説明を省略する。
図4を参照すると、ロボットハンド201は、ハンド基部1の内部から外部にわたって、第二関節部14及び24の第二ローラ14a及び24bを回転駆動するための第二関節駆動装置216及び226を有している。
第二関節駆動装置216及び226はそれぞれ、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cと、それぞれが第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cの駆動軸に一体回転するように接続された駆動ローラ216a及び226aとを有している。
ここで、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cは、駆動源を構成している。
第二関節駆動装置216及び226はそれぞれ、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cと、それぞれが第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cの駆動軸に一体回転するように接続された駆動ローラ216a及び226aとを有している。
ここで、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cは、駆動源を構成している。
さらに、第二関節駆動装置216及び226はそれぞれ、無端帯状で弾性つまり伸縮性を有するタイミングベルト216b及び226bを有しており、タイミングベルト216b及び226bはそれぞれ、駆動ローラ216a及び226aの外周から第二ローラ14a及び24aの外周にわたって掛け渡されてこれらの全体に対して外周に巻回されるようにして設けられている。なお、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cには、電動モータ、超音波アクチュエータ等の回転駆動可能な装置を用いることができる。
ここで、第二ローラ14a及び24bは従動輪を構成し、駆動ローラ216a及び226aは駆動輪を構成し、タイミングベルト216b及び226bは無端帯状体を構成している。
ここで、第二ローラ14a及び24bは従動輪を構成し、駆動ローラ216a及び226aは駆動輪を構成し、タイミングベルト216b及び226bは無端帯状体を構成している。
これにより、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cがそれぞれ駆動すると、駆動軸を中心に駆動ローラ216a及び226aが回転駆動され、さらに、この回転力がタイミングベルト216b及び226bを介して第二ローラ14a及び24aに伝達し、第二ローラ14a及び24aは指節部13及び23と共に、駆動ローラ216a及び226aと同方向に、且つ回転速度を大幅に減速して、回転する。なお、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cは、その動作の制御を受けるように、制御装置30に電気的に接続されている。
また、第二ローラ14a及び24aにはそれぞれ、ローラの回転角度を検知するためのローラ回転センサ216aa及び226aaが設けられている。さらに、駆動ローラ216a及び226aにはそれぞれ、ローラの回転角度を検知するための駆動側回転センサ216ab及び226abが設けられている。ローラ回転センサ216aa及び226aa、並びに、駆動側回転センサ216ab及び226abは、検知角度情報を送るように、制御装置30に電気的に接続されている。なお、ローラ回転センサ216aa及び226aa、並びに、駆動側回転センサ216ab及び226abには、エンコーダ、ポテンションセンサ等を用いることができる。
ここで、ローラ回転センサ216aa及び226aa、並びに、駆動側回転センサ216ab及び226abは、タイミングベルト216b及び226bの伸長を検知するための伸長検知手段を構成している。
ここで、ローラ回転センサ216aa及び226aa、並びに、駆動側回転センサ216ab及び226abは、タイミングベルト216b及び226bの伸長を検知するための伸長検知手段を構成している。
また、ロボットハンド201においては、指機構10及び20の指節部13及び23におけるフレーム13a及び23aの本体部13aa及び23aaにはそれぞれ、図示しない第二歪みセンサ17b及び27bと、第一歪みセンサ17a及び27aとが設けられている。さらに、第一歪みセンサ17aと第一歪みセンサ27aとは、本体部13aaの側部13a1と、本体部23aaの側部23a1とにおいて、把持動作の方向に垂直であり且つ側部13a1及び23a1に沿うである左右方向で、同じ側の隅部に配置されており、対角の位置関係とはなっていない。ここで、第一歪みセンサ17a及び27aと第二歪みセンサ17b及び27bとは歪み検知部を構成している。
また、本実施の形態2に係るロボットハンド201のその他の構成は、実施の形態1に係るロボットハンド101と同様であるので、その説明を省略する。
また、本実施の形態2に係るロボットハンド201のその他の構成は、実施の形態1に係るロボットハンド101と同様であるので、その説明を省略する。
上述のようなロボットハンド201では、以下に説明するようにして、対象物を把持したことを検出する。
まず、対象物の把持動作を行う場合、制御装置30は、図示しないアームを動作させ、ロボットハンド101のハンド基部1を対象物の近傍の作業位置に移動させ、対象物の把持前に指機構10及び20の歪み状態を示す検知値を、例えば、第一歪みセンサ17a及び27aから取得して記憶する。なお、第一歪みセンサ17aおよび27aから取得した検知値に変えて第二歪みセンサ17b及び27bから取得した検知値を利用してもよく、第一歪みセンサ17a及び27aから取得した検知値に加えて第二歪みセンサ17b及び27bから取得した検知値の両方を利用してもよい。この実施の形態では、第一歪みセンサ17a及び27aから取得した検知値を利用する場合について示す。
まず、対象物の把持動作を行う場合、制御装置30は、図示しないアームを動作させ、ロボットハンド101のハンド基部1を対象物の近傍の作業位置に移動させ、対象物の把持前に指機構10及び20の歪み状態を示す検知値を、例えば、第一歪みセンサ17a及び27aから取得して記憶する。なお、第一歪みセンサ17aおよび27aから取得した検知値に変えて第二歪みセンサ17b及び27bから取得した検知値を利用してもよく、第一歪みセンサ17a及び27aから取得した検知値に加えて第二歪みセンサ17b及び27bから取得した検知値の両方を利用してもよい。この実施の形態では、第一歪みセンサ17a及び27aから取得した検知値を利用する場合について示す。
その後、制御装置30は、指機構10における超音波アクチュエータ15及び第二関節駆動装置216の第一駆動装置216c、並びに、指機構20における超音波アクチュエータ25及び第二関節駆動装置226の第二駆動装置226cに対して、適宜選択して交流電圧を印加する。これにより、指機構10及び20が関節部で屈折動作して対象物を把持する。
このとき、制御装置30は、第一歪みセンサ17a及び27aから検知値を再度取得し、取得した各歪みセンサの検知値と、記憶している把持前の検知値とを比較する。さらに、制御装置30は、把持動作を行うことによって、第一歪みセンサ17a及び27aが伸び方向に歪んだか、縮み方向に歪んだかを判定する。
指機構10及び20が対象物を指先部11及び21で把持すると、実施の形態1で説明したように、第一歪みセンサ17a及び27aが伸び方向に歪む。一方、指機構10及び20が対象物を指節部13及び23で把持すると、第一歪みセンサ17a及び27aには変化が生じない。
よって、制御装置30は、指機構10及び20が対象物の把持動作を行った際、第一歪みセンサ17a及び27aが伸び方向に歪むと、指先部11及び21で把持が行われ、第一歪みセンサ17a及び27aに変化がないと、指節部13及び23で把持が行われた又は把持自体がなされていないと判定する。
指機構10及び20が対象物を指先部11及び21で把持すると、実施の形態1で説明したように、第一歪みセンサ17a及び27aが伸び方向に歪む。一方、指機構10及び20が対象物を指節部13及び23で把持すると、第一歪みセンサ17a及び27aには変化が生じない。
よって、制御装置30は、指機構10及び20が対象物の把持動作を行った際、第一歪みセンサ17a及び27aが伸び方向に歪むと、指先部11及び21で把持が行われ、第一歪みセンサ17a及び27aに変化がないと、指節部13及び23で把持が行われた又は把持自体がなされていないと判定する。
また、制御装置30は、指機構10及び20の把持動作の間、ローラ回転センサ216aa及び226aa、並びに、駆動側回転センサ216ab及び226abから検知値を連続的に取得する。
ここで、指機構10及び20が対象物に把持力を伴って接触すると、指機構10及び20の動作が対象物によって規制されるが、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cが駆動ローラ216a及び226aの回転駆動を継続しようとする。これにより、タイミングベルト216b及び226bではそれぞれ、対象物側である指機構10及び20の間隙側の内側部位216ba及び226baが引き伸ばされ、内側部位216ba及び226baと反対側の外側部位216bb及び226bbが緩みを有するようになる。そして、第一駆動装置216c及び第二駆動装置226cはそれぞれ、その回転駆動力が伸長により増加するタイミングベルト216b及び226bの張力と釣り合うまで駆動を継続しようとする。そこで、タイミングベルト216b及び226bが伸長すると、駆動ローラ216a及び226aと第二ローラ14a及び24aとの回転角度の変化量の比が、これらのローラの減速比から逸脱してしまう。
このため、制御装置30は、指機構10及び20が対象物に把持力を伴って接触したか否か、つまり把持が成功したか否かを、ローラ回転センサ216aa及び226aa、並びに、駆動側回転センサ216ab及び226abからの検知値に基づき判定する。具体的には、把持動作の方向に沿って変化していたローラ回転センサ216aa及び226aaの検知値がその変化を停止しても、駆動側回転センサ216ab及び226abの検知値が把持動作の方向へ沿った変化を継続すると、制御装置30は、指機構10及び20による対象物の把持が成功したと判定する。つまり、制御装置30は、各センサの検知値からタイミングベルト216b及び226bの内側部位216ba及び226baの伸長を検出すると、対象物の把持が成功したと判定する。
上述より、制御装置30は、以下の表3に示すように、対象物の把持動作の際、タイミングベルト216b及び226bの内側部位216ba及び226baが伸長したことを検出することによって、把持が成功したと判定し、第一歪みセンサ17a及び27aに生じた変化によって指機構10及び20における把持位置を特定する。
そして、制御装置30は、上述のようにして検出される把持の成功及び把持位置を把持動作の制御にフィードバックして、所望の把持が得られるように制御する。
また、本実施の形態2に係るロボットハンド201のその他の動作は、実施の形態1に係るロボットハンド101と同様であるので、その説明を省略する。
そして、本実施の形態2に係るロボットハンド201によれば、実施の形態1に係るロボットハンド101と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態2に係るロボットハンド201のその他の動作は、実施の形態1に係るロボットハンド101と同様であるので、その説明を省略する。
そして、本実施の形態2に係るロボットハンド201によれば、実施の形態1に係るロボットハンド101と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態2に係るロボットハンド201では、指節部13,23に第一歪みセンサ17a,27aが設けられ、制御装置30は、第一歪みセンサ17a,27aから検知結果を取得する。さらに、第二関節部14,24を駆動する第二関節駆動装置216,226は、駆動装置216c,226cと、駆動装置216c,226cによって回転駆動される駆動ローラ216a,226aと、第二関節部14,24を構成し且つ回転することによって指節部13,23を回動させる第二ローラ14a,24aと、駆動ローラ216a,226aから第二ローラ14a,24aにわたって巻回され且つ駆動ローラ216a,226aの回転を第二ローラ14a,24aに伝達する伸縮性のあるタイミングベルト216b,226bと、タイミングベルト216b,226bの伸長を検知するための駆動側回転センサ216ab,226ab及びローラ回転センサ216aa,226aaとを有している。制御装置30は、駆動側回転センサ216ab,226ab及びローラ回転センサ216aa,226aaの検知結果と、第一歪みセンサ17a,27aの検知結果とに基づき、指機構10,20における把持対象物の把持及びその位置を判定する。
さらに、駆動側回転センサ216ab,226abは、駆動ローラ216a,226aの回転角度を検知し、ローラ回転センサ216aa,226aaは、第二ローラ14a,24aの回転角度を検知する。そして、第一歪みセンサ17a,27aは、指節部13,23の長手方向に沿う伸縮歪みを検知する。制御装置30は、各回転センサの検知回転角度から検出するタイミングベルト216b,226bの伸長状態と、指機構10,20による把持動作の前後での第一歪みセンサ17a,27aの検知結果から検出する第一歪みセンサ17a,27aの伸縮状態とを用いて、指機構10,20における把持対象物の把持及びその位置を判定する。
上述において、指機構10,20が把持動作を行って把持対象物に把持力を伴って接触すると、指先部11,21及び指節部13,23と共に第二ローラ14a,24aは回転を停止するが、駆動ローラ216a,226aは、伸縮性のあるタイミングベルト216b,226bを伸長させつつ回転を継続する。このとき、制御装置30は、駆動側回転センサ216ab,226ab及びローラ回転センサ216aa,226aaの検知回転角度を比較して、タイミングベルト216b,226bの内側部位216ba及び226baの伸長を検出し、指機構10,20による把持対象物の把持を判定する。さらに、制御装置30は、第一歪みセンサ17a,27aにおける指節部13,23の軸方向(長手方向)に沿う伸縮歪みを検出することによって、把持対象物の把持状態で指先部11,21又は指節部13,23に作用する把持力の反力の位置を検出する。制御装置30は、指節部13,23において把持対象物側で伸びが検知される場合には指先部11,21で把持力の反力が作用し把持対象物を把持していると判定し、指節部13,23において伸縮歪みが検出されない場合には指節部13,23で把持力の反力が作用し把持対象物を把持していると判定する。
また、実施の形態2におけるロボットハンド201では、指機構10の指節部13及び指機構20の指節部23において、フレーム13aの本体部13aa及びフレーム23aの本体部23aaの軸方向(長手方向)の中央それぞれに、1つの歪みセンサ17a及び27aが設けられていたが、これに限定されるものではない。図5に示すように、本体部13aaの側部13a1の軸方向全体にわたるように3つの歪みセンサ17a1、17a2及び17a3が設けられ、本体部23aaの側部23a1の軸方向全体にわたるように3つの歪みセンサ27a1、27a2及び27a3が設けられてもよい。これにより、以下の表4に示すように、対象物の把持の際、指節部13及び23における対象物の接触位置をより詳細に特定することができる。なお、表4において、対象物の把持動作によって変化が生じなかった歪みセンサのうちの最もハンド基部1に近い歪みセンサの位置が、対象物の接触位置となる。また、対象物の把持動作によって全ての歪みセンサに変化が生じた場合、指先部11,21が対象物の接触位置となる。
また、実施の形態2の変形例(図5に示す例)におけるロボットハンド201での把持動作の際の複数の歪みセンサを使用した対象物の把持位置を特定する構成は、実施の形態1のロボットハンド101に適用してもよい。また、実施の形態2におけるロボットハンド201での把持動作の検出にタイミングベルトの伸びを検出する構成は、実施の形態1のロボットハンド101に適用してもよい。
また、実施の形態2のロボットハンド201は、第二ローラ14a,24a、タイミングベルト216b,226b、及び駆動ローラ216a,226aを介して、指機構10及び20を動作させていたが、これに限定されるものでない。第二ローラ14a,24a及び駆動ローラ216a,226aをギヤとし、タイミングベルト216b及び226bを金属製又は弾性材料(伸縮性を有する材料)からなるチェーンとしてもよい。つまり、駆動力を、無端帯状の部材及び回転部材を介して、指機構10及び20に伝達する構成であればよい。
また、実施の形態2のロボットハンド201では、指機構10及び20の指節部13及び23において、歪みセンサ17a及び27aは、対象物の把持側の側部13a1及び23a1に設けられていたが、これに限定されるものでない。歪みセンサ17a及び27aは、指節部13及び23における対象物の把持側と反対側の側部13a2及び23a2に設けられてもよい。この場合でも、制御装置30は、指機構10及び20による対象物の把持の成功及び把持位置を検出することができる。
また、実施の形態2のロボットハンド201では、指機構10及び20の指節部13及び23において、歪みセンサ17a及び27aは、対象物の把持側の側部13a1及び23a1に設けられていたが、これに限定されるものでない。歪みセンサ17a及び27aは、指節部13及び23における対象物の把持側と反対側の側部13a2及び23a2に設けられてもよい。この場合でも、制御装置30は、指機構10及び20による対象物の把持の成功及び把持位置を検出することができる。
また、実施の形態1及び2のロボットハンド101及び201では、指機構10及び20はそれぞれ、1つの指先部、1つの指節部及び2つの関節部をもつ構造を有していたが、これに限定されるものでなく、2つ以上の指節部及び3つ以上の関節部を有していてもよい。また、指機構10と20とで、備えている指節部及び関節部の数が異なっていてもよい。
また、実施の形態1及び2のロボットハンド101及び201は、2つの指機構10及び20を有していたが、3つ以上の指機構を有してもよい。このとき、歪みセンサは、指先部を除く指節部のいずれに設けられてもよく、又は指先部を除く指節部の全てに設けられてもよい。
また、実施の形態1及び2のロボットハンド101及び201は、2つの指機構10及び20を有していたが、3つ以上の指機構を有してもよい。このとき、歪みセンサは、指先部を除く指節部のいずれに設けられてもよく、又は指先部を除く指節部の全てに設けられてもよい。
また、実施の形態1のロボットハンド101の指機構10及び20では、指節部13及び23にそれぞれ、2つの歪みセンサが設けられていたが、3つ以上設けられてもよい。このとき、歪みセンサは、指節部13及び23の本体部13aa及び23aaにおいて、側部13a1、13a2、23a1及び23a2における歪みセンサが取り付けられていない残りの隅部に設けてもよい。また、実施の形態2のロボットハンド201の指機構10及び20では、指節部13及び23にそれぞれ、1つの歪みセンサが設けられていたが、2つ以上設けられてもよい。このとき、歪みセンサは、指節部13及び23の本体部13aa及び23aaの側部13a1及び23a1において、歪みセンサが取り付けられていない残りの隅部に設けられてもよく、又は本体部13aa及び23aaにおける他の側部に設けられてもよい。上述の構成によって、指節部13及び23の撓み方向、撓み量等の挙動をさらに正確に検出することができる。
また、実施の形態1及び2のロボットハンド101及び201では、指機構10及び20の両方に対して、歪みセンサ及び回転センサを取り付けて各指機構の動作状態を検出していたが、指機構10及び20の一方のみに歪みセンサ及び回転センサを取り付けてもよい。さらに、指機構が3本以上ある場合、親指のように把持する際に対象物に必ず接触する指機構に少なくとも、歪みセンサ及び回転センサを取り付ければよい。
10,20 指機構、11,21 指先部、12,22 第一関節部(指先側関節部)、13,23 指節部、14,24 第二関節部(関節部)、14a,24a 第二ローラ(従動輪)、15,25 第一超音波アクチュエータ、16,26 第二超音波アクチュエータ(駆動装置)、17a,27a 第一歪みセンサ(第一歪み検知部、歪み検知部)、17b,27b 第二歪みセンサ(第二歪み検知部、歪み検知部)、17a1,17a2,17a3,27a1,27a2,27a3 歪みセンサ(歪み検知部)、30 制御装置(制御部)、216,226 第二関節駆動装置(駆動装置)、216a,226a 駆動ローラ(駆動輪)、216aa,226aa ローラ回転センサ(伸長検知手段)、216ab,226ab 駆動側回転センサ(伸長検知手段)、216b,226b タイミングベルト(無端帯状体)、216c,226c 駆動装置(駆動源)、101,201 ロボットハンド。
Claims (7)
- 指先部と、ハンド基部に関節部を介して回動可能に支持される指節部とをそれぞれが有する複数の指機構で把持対象物を把持する把持動作を行うロボットハンドにおいて、
前記関節部を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置の駆動を制御することで前記複数の指機構による把持動作を制御する制御部と
を備え、
前記複数の指機構の少なくとも1つは、前記指節部に生じる歪みを検知する歪み検知部として、第一歪み検知部及び第二歪み検知部を有し、
前記第一歪み検知部は、前記指機構の把持動作の方向における前記指節部の前記把持対象物と対向する側に設けられ、
前記第二歪み検知部は、前記指機構の把持動作の方向における前記指節部の前記第一歪み検知部と反対側に設けられ、
前記制御部は、前記第一歪み検知部及び前記第二歪み検知部から取得する検知結果に基づき、前記指機構による前記把持対象物の把持状態を判定する、ロボットハンド。 - 前記第一歪み検知部及び前記第二歪み検知部はそれぞれ、前記指節部の長手方向に沿う伸縮歪みを検知可能に設けられており、
前記制御部は、前記指機構による把持動作の前後で、前記第一歪み検知部及び前記第二歪み検知部から検知結果を取得して、前記第一歪み検知部及び前記第二歪み検知部の伸縮状態を判定するとともに、前記伸縮状態に基づき前記指機構による把持対象物の把持状態を判定する請求項1に記載のロボットハンド。 - 前記指節部は略柱状に構成され、
前記第二歪検知部は、前記指機構の把持動作の方向と垂直な方向であり且つ前記指節部の長手方向と垂直な方向である左右方向で、前記第一歪み検知部が設けられた側と反対側に設けられる請求項1または2に記載のロボットハンド。 - 前記駆動装置は、
駆動源と、
前記駆動源によって回転駆動される駆動輪と、
前記関節部を構成し、回転することによって前記指節部を回動させる従動輪と、
前記駆動輪から前記従動輪にわたって巻回され、前記駆動輪の回転を前記従動輪に伝達する伸縮性のある無端帯状体と、
前記無端帯状体の伸長を検知する伸長検知手段と
を有し、
前記制御部は、前記伸長検知手段の検知結果と、前記歪み検知部の検知結果とに基づき、前記指機構における前記把持対象物の把持位置を判定する請求項1〜3のいずれか一項に記載のロボットハンド。 - 前記伸長検知手段は、前記駆動輪及び前記従動輪それぞれの回転角度を検知することによって前記無端帯状体の伸長を検出し、
前記歪み検知部は、前記指節部の長手方向に沿う伸縮歪みを検知可能に設けられており、
前記制御部は、前記判定に、前記指機構による把持動作の前後での前記歪み検知部の検知結果から検出する前記歪み検知部の伸縮状態と、検出された前記無端帯状体の伸長状態とを用いる請求項4に記載のロボットハンド。 - 前記歪み検知部は、前記指機構の把持動作の方向における前記指節部の前記把持対象物と対向する側で、前記指節部の長手方向に沿って少なくとも1つ設けられる請求項1〜5のいずれか一項に記載のロボットハンド。
- 前記指機構は、
前記指先部を回動可能に支持する指先側関節部と、
前記指先側関節部を駆動するダイレクトドライブ式のアクチュエータと
をさらに有する請求項1〜6のいずれか一項に記載のロボットハンド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013201538A JP2015066614A (ja) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | ロボットハンド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013201538A JP2015066614A (ja) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | ロボットハンド |
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Publication Number | Publication Date |
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Family
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2013201538A Pending JP2015066614A (ja) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | ロボットハンド |
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JP (1) | JP2015066614A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105773647A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-07-20 | 清华大学 | 齿条式变抓力弹性联动自适应机器人手指装置 |
CN111195825A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-05-26 | 发那科株式会社 | 把持装置及系统 |
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2013
- 2013-09-27 JP JP2013201538A patent/JP2015066614A/ja active Pending
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