JP2016203266A - Robot hand - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットハンドの複数の指部の制御に関する。 The present invention relates to control of a plurality of fingers of a robot hand.
複数のアーム構成ユニットが関節部を介して連結されたアームを備えるロボットアームや複数の指構成ユニットが関節部を介して連結された指部を備えるロボットハンドにおいては、アームや指部の位置制御等によって対象物を把持する動作が行なわれる。このような従来のロボット装置として、たとえば、特開2012−236237号公報(特許文献1)には、接触検知指を用いたロボットハンドの把持動作について開示されている。 In a robot arm having an arm in which a plurality of arm constituent units are connected via joints and a robot hand having a finger in which a plurality of finger constituent units are connected via joints, position control of the arms and fingers For example, an operation of gripping the object is performed. As such a conventional robot apparatus, for example, JP 2012-236237 A (Patent Document 1) discloses a gripping operation of a robot hand using a contact detection finger.
複数の指部を有するロボットハンドを利用して対象物の把持が行なわれる場合において、ロボットハンドの関節数が多いと、指部を用いて対象物を把持した場合に、指部による把持位置がずれる場合がある。把持位置がずれると、ロボットハンドが対象物を把持した姿勢が一定にならないため、対象物を特定の位置に移動させる移動動作や対象物を他の部品に組み合わせる組み立て動作を適切に実施できない場合がある。特許文献1に開示されているロボットハンドのように接触検知指を用いても対象物の把持位置がずれる場合には、やはり、上述の移動動作や組み立て動作を適切に実施できない場合がある。
When gripping an object using a robot hand having a plurality of fingers, if the number of joints of the robot hand is large, when the object is gripped using the fingers, There may be deviation. If the gripping position shifts, the posture in which the robot hand grips the target object will not be constant, so there may be cases where the moving operation to move the target object to a specific position or the assembly operation to combine the target object with other parts cannot be performed properly is there. If the gripping position of the object is shifted even if the contact detection finger is used as in the robot hand disclosed in
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、対象物の把持動作を適切に実行するロボットハンドを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a robot hand that appropriately executes a gripping operation of an object.
この発明のある局面に係るロボットハンドは、第1指部と、第2指部と、第1指部と第2指部とが接続されるベース部とを備える。第1指部は、第1指先部と第1指元部とを含む。第1指部および第2指部は、複数のモータによって動作する。このロボットハンドは、複数のモータの各々の回転位置を検出する検出部と、検出部によって取得された複数のモータの各々の回転位置に基づいて第1指部と第2指部の動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、第1指部と第2指部とを用いて対象物を把持して、対象物を把持した状態での複数のモータの各々の回転位置を教示位置として取得する教示制御を実行する。制御装置は、複数のモータのうち第1指先部を第1指元部に対して可動させる第1モータ以外のモータの各々の回転位置が教示位置になるように第1モータ以外のモータを制御するとともに、第1モータの回転位置を第1指先部が対象物から離隔する位置になるように第1モータを制御する姿勢制御を実行する。制御装置は、姿勢制御を実行した後に、第1指先部が第2指部に近づくように第1モータを制御する閉じ制御を実行する。制御装置は、閉じ制御の実行中に、複数のモータのうち第1指元部をベース部に対して可動させる第2モータの回転位置が、第1指元部を第2指部から離隔する方向に回転するように変化した場合に、変化が生じた時点の第1モータの回転位置に基づいて第1モータの教示位置を更新する。 A robot hand according to an aspect of the present invention includes a first finger portion, a second finger portion, and a base portion to which the first finger portion and the second finger portion are connected. The first finger portion includes a first fingertip portion and a first fingertip portion. The first finger part and the second finger part are operated by a plurality of motors. The robot hand detects a rotation position of each of a plurality of motors, and controls the operations of the first finger section and the second finger section based on the rotation positions of the plurality of motors acquired by the detection section. And a control device. The control device performs teaching control for gripping an object using the first finger portion and the second finger portion and acquiring each rotational position of the plurality of motors in the state where the object is gripped as a teaching position. To do. The control device controls a motor other than the first motor such that each rotational position of a motor other than the first motor that moves the first fingertip portion relative to the first fingertip portion among the plurality of motors is a teaching position. At the same time, posture control is performed to control the first motor so that the rotational position of the first motor is at a position where the first fingertip portion is separated from the object. After executing the posture control, the control device executes a closing control for controlling the first motor so that the first fingertip portion approaches the second finger portion. During the execution of the closing control, the control device separates the first finger base portion from the second finger portion by the rotational position of the second motor that moves the first finger base portion of the plurality of motors relative to the base portion. When the change is made to rotate in the direction, the teaching position of the first motor is updated based on the rotation position of the first motor at the time when the change occurs.
好ましくは、制御装置は、第1モータの教示位置が更新された後において対象物を把持する場合、教示位置に基づいて姿勢制御を実行し、第1モータの回転位置が更新後の教示位置になるまで閉じ制御を実行する。 Preferably, when gripping an object after the teaching position of the first motor is updated, the control device performs posture control based on the teaching position, and the rotational position of the first motor is set to the updated teaching position. Close control is executed until.
さらに好ましくは、制御装置は、閉じ制御の実行中に、第2モータの回転位置が、第1指元部を第2指部から離隔する方向に回転するように変化した場合に、対象物の把持が完了したと判定し、第2モータの回転位置が、第1指元部を第2指部から離隔する方向に回転するように変化しない場合、対象物が把持可能な位置にないことを判定する。 More preferably, when the control device changes the rotation position of the second motor so as to rotate in the direction separating the first finger base from the second finger during execution of the closing control, If it is determined that the gripping is completed and the rotational position of the second motor does not change so as to rotate in the direction separating the first finger base from the second finger, the object is not in a grippable position. judge.
この発明によると、姿勢制御の後に閉じ制御を実行した場合において、第2モータの回転位置が、第1指元部を第2指部から離隔する方向に回転するように変化する状態になるときに第1モータの回転位置の教示位置を取得することができる。そのため、対象物を把持する動作を行なう場合、姿勢制御によって第1モータ以外のモータの各々の回転位置が教示位置になるため、閉じ制御の実行中に第1指先部が対象物に接触しても対象物の移動を抑制することができる。そのため、把持位置のずれを抑制することができる。さらに、第1モータの回転位置を更新後の教示位置になるまで移動させることにより第1指部と第2指部とにより対象物に対して一定の把持力を発生させることができる。そのため、把持位置のずれを抑制するとともに一定の把持力を発生させることによって対象物を把持した姿勢を毎回一定の姿勢にすることができる。したがって、対象物の把持動作を適切に実行するロボットハンドを提供することができる。 According to the present invention, when the closing control is executed after the posture control, the rotation position of the second motor changes to rotate in the direction separating the first finger base from the second finger. In addition, the teaching position of the rotational position of the first motor can be acquired. Therefore, when performing an operation of gripping an object, each rotational position of motors other than the first motor becomes a teaching position by posture control, so that the first fingertip portion contacts the object during execution of the closing control. The movement of the object can also be suppressed. Therefore, the shift of the grip position can be suppressed. Further, by moving the rotational position of the first motor until the updated teaching position is reached, a constant gripping force can be generated on the object by the first finger portion and the second finger portion. For this reason, the posture of gripping the object can be made constant every time by suppressing the shift of the gripping position and generating a constant gripping force. Therefore, it is possible to provide a robot hand that appropriately executes a gripping operation of an object.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態に係るロボットハンド1の構成を模式的に示す図である。なお、図1に示すロボットハンド1の構成は例示であって、図1に示す構成に限定されるものではない。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a
ロボットハンド1は、対象物を把持するためのハンド部10と、ハンド部10の動きを制御する制御部100とを含む。
The
制御部100は、図示しないCPU(Central Processing Unit)および後述するメモリ等の記憶部102(図2参照)を備える。制御部100は、各エンコーダからの検出結果および記憶部102に記憶された情報に基づいて所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて駆動部70を介して各モータの動作を制御する。
The
ハンド部10は、第1指部20aと、第2指部20bと、第1指部20aと第2指部20bとが所定距離を隔てて支持されるベース部30とを含む。第1指部20aと第2指部20bとは、回動可能にベース部30に接続される。なお、本実施の形態では、ロボットハンド1の指部の本数を2本とする例を説明するが、指部の本数は2本に限定されるものではなく、対向配置された少なくとも2本の指部があればよく、たとえば、3本以上であってもよい。
The
第1指部20aは、第1指先部21aと、第1指先関節部22aと、第1指元部23aと、第1指元関節部24aとを含む。第1指元部23aの一端は第1指元関節部24aを介してベース部30に接続され、第1指元部23aの他端は第1指先関節部22aを介して第1指先部21aに接続される。なお、本実施の形態では、指部の関節数を2つとしているが、指部の関節数は2つに限定されるものではなく、たとえば、3つ以上としてもよい。
The
第1指先関節部22aは、第1指先部21aと第1指元部23aとの間に設けられ、第1指先部21aを第1指元部23aに対して可動方向αに回動可能に支持する。なお、以下では、第1指先部21aが対象物を把持する方向(第2指部20bに近づく方向)を「閉じ方向」ともいい、第1指先部21aが対象物を放す方向(第2指部20bから離れる方向)を「開き方向」ともいう。
The first
第1指先関節部22aは、第1指先部21aを可動方向αに回動させるための第1モータ(たとえば超音波モータ)50aと、第1モータ50aの回転状態を検出する第1エンコーダ40aとを含む。
The first
第1指元関節部24aは、第1指元部23aとベース部30との間に設けられ、第1指元部23aをベース部30に対して可動方向βに回動可能に支持する。なお、以下では、第1指元部23aが対象物を把持する方向(第2指部20bに近づく方向)を「閉じ方向」ともいい、第1指元部23aが対象物を放す方向(第2指部20bから離れる方向)を「開き方向」ともいう。
The first
第1指元関節部24aは、第1指元部23aを可動方向βに回動させるための第2モータ(たとえば、超音波モータ)60aと、第2モータ60aの回転状態を検出する第2エンコーダ42aとを含む。
The first finger
同様に、第2指部20bは、第2指先部21bと、第2指先関節部22bと、第2指元部23bと、第2指元関節部24bとを含む。第2指元部23bの一端は第2指元関節部24bを介してベース部30に接続され、第2指元部23bの他端は第2指先関節部22bを介して第2指先部21bに接続される。
Similarly, the
第2指先関節部22bは、第2指先部21bと第2指元部23bとの間に設けられ、第2指先部21bを第2指元部23bに対して可動方向α’に回動可能に支持する。なお、以下では、第2指先部21bが対象物を把持する方向(第1指部20aに近づく方向)を「閉じ方向」ともいい、第2指先部21bが対象物を放す方向(第1指部20aから離れる方向)を「開き方向」ともいう。
The second fingertip
第2指先関節部22bは、第2指先部21bを可動方向αに回動させるための第3モータ(たとえば超音波モータ)50bと、第3モータ50bの回転状態を検出する第3エンコーダ40bとを含む。
The second fingertip
第2指元関節部24bは、第2指元部23bとベース部30との間に設けられ、第2指元部23bをベース部30に対して可動方向β’に回動可能に支持する。なお、以下では、第2指元部23bが対象物を把持する方向(第1指部20aに近づく方向)を「閉じ方向」ともいい、第2指元部23bが対象物を放す方向(第1指部20aから離れる方向)を「開き方向」ともいう。
The second fingertip
第2指元関節部24bは、第2指元部23bを可動方向β’に回動させるための第4モータ(たとえば、超音波モータ)60bと、第4モータ60bの回転状態を検出する第4エンコーダ42bとを含む。
The second finger
制御部100は、第1指部20aおよび第2指部20bを用いて対象物を把持する場合、第1指元部23aおよび第2指元部23bの各々を閉じ方向に回動させるとともに、第1指先部21aおよび第2指先部21bの各々を閉じ方向に回動させて対象物を把持するように第1指部20aの第1モータ50aおよび第2モータ60aと、第2指部20bの第3モータ50bおよび第4モータ60bとを駆動部70を介して制御する。
When the
また、制御部100は、第1指部20aおよび第2指部20bが把持している対象物を解放する場合、たとえば、第1指先部21aおよび第2指先部21bの各々を開き方向に回動させて対象物を放すように第1指部20aの第1モータ50aおよび第2モータ60aと、第2指部20bの第3モータ50bおよび第4モータ60bとを駆動部70を介して制御する。
In addition, when the
なお、制御部100は、第1指部20aおよび第2指部20bが把持している対象物を解放する場合、第1指先部21aおよび第2指先部21bに代えてまたは加えて第1指元部23aおよび第2指元部23bを開き方向に回動させて対象物を放すように第1指部20aの第1モータ50aおよび第2モータ60aと、第2指部20bの第3モータ50bおよび第4モータ60bとを制御するようにしてもよい。
When the
制御部100は、第1エンコーダ40aの検出結果に基づいて第1モータ50aの回転状態(たとえば、回転位置)を把握し、その把握結果を用いて第1モータ50aに対する駆動指令信号を生成する。さらに、制御部100は、第2エンコーダ42aの検出結果に基づいて第2モータ60aの回転状態(たとえば、回転位置)を把握し、その把握結果を用いて第2モータ60aに対する駆動指令信号を生成する。さらに、制御部100は、第3エンコーダ40bの検出結果に基づいて第3モータ50bの回転状態(たとえば、回転位置)を把握し、その把握結果を用いて第3モータ50bに対する駆動指令信号を生成する。さらに、制御部100は、第4エンコーダ42bの検出結果に基づいて第4モータ60bの回転状態(たとえば、回転位置)を把握し、その把握結果を用いて第4モータ60bに対する駆動指令信号を生成する。
The
以上のような構成において、複数の指部を有するロボットハンドを利用して対象物の把持が行なわれる場合において、ロボットハンドの関節数が多いと、指部を用いて対象物を把持した場合に、指部が対象物に接触したときに対象物が移動し、指部による把持位置がずれる場合がある。把持位置がずれると、ロボットハンドが対象物を把持した姿勢が一定にならないため、対象物を特定の位置に移動させる移動動作や他の部品に組み合わせる組み立て動作を適切に実施できない場合がある。 In the above configuration, when a target is gripped using a robot hand having a plurality of fingers, if the number of joints of the robot hand is large and the target is gripped using the fingers, The object may move when the finger part comes into contact with the object, and the gripping position by the finger part may shift. If the gripping position is shifted, the posture in which the robot hand grips the target object is not constant, and therefore there may be a case where the moving operation for moving the target object to a specific position or the assembling operation combined with other parts cannot be performed appropriately.
そこで、本実施の形態に係るロボットハンド1においては、制御部100が、以下のような動作を実施することを特徴とする。
Therefore, the
すなわち、制御部100は、第1指部20aおよび第2指部20bを用いて対象物を把持して、対象物を把持した状態での第1指部20aおよび第2指部20bに含まれる複数のモータ(すなわち、第1モータ50a、第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60b)の各々の回転位置を教示位置として取得する教示制御を実行する。
That is, the
制御部100は、複数のモータのうち第1指先部21aを第1指元部23aに対して可動させる第1モータ50a以外のモータの各々の回転位置が教示位置になるように第1モータ50a以外のモータを制御するとともに、第1モータ50aの回転位置を第1指先部21aが対象物から離隔する位置になるように第1モータ50aを制御する姿勢制御を実行する。
The
制御部100は、姿勢制御を実行した後に、第1指先部21aが第2指部20bに近づくように第1モータ50aを制御する閉じ制御を実行する。
After executing the posture control, the
制御部100は、閉じ制御の実行中に、複数のモータのうち第1指元部23aをベース部30に対して可動させる第2モータ60aの回転位置が、第1指元部23aを第2指部20bから離隔する方向に回転するように変化した場合に、変化が生じた時点の第1モータ50aの回転位置に基づいて第1モータ50aの教示位置を更新する。
During the execution of the closing control, the
さらに、制御部100は、第1モータ50aの教示位置が更新された後においては、対象物を把持する場合に教示位置に基づいて上述の姿勢制御を実行し、第1モータ50aの回転位置が教示位置になるように上述の閉じ制御を実行する。
Furthermore, after the teaching position of the
このようにすると、対象物を把持する動作を行なう場合、姿勢制御によって第1モータ50a以外のモータの各々の回転位置が教示位置になるため、閉じ制御の実行中に第1指先部21aが対象物に接触しても対象物の移動を抑制することができる。さらに、第1モータ50aの回転位置を教示位置になるまで移動させることにより第1指部20aと第2指部20bとにより対象物に対して一定の把持力を発生させることができる。そのため、把持位置のずれを抑制するとともに一定の把持力を発生させることによって対象物を把持した姿勢を毎回一定の姿勢にすることができる。
In this way, when performing an operation of gripping an object, the rotational positions of the motors other than the
図2は、本実施の形態に係るロボットハンド1の制御系統の構成を示すブロック図である。図2に示すように、ロボットハンド1は、制御部100からの駆動指令信号に基づいて各モータを駆動させる駆動部70をさらに含む。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of the
制御部100は、後述する教示位置を取得する場合や、操作者あるいは他の機器から把持動作指令を受けた場合に、駆動指令信号を駆動部70に送信する。駆動部70は、第1モータ50a、第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの各々に接続され、制御部100からの駆動指令信号に基づいて第1モータ50a、第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bのうちの少なくともいずれかを駆動させる。
The
第1モータ50a、第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bが回転角度の変化は、第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bによりそれぞれ検出され、それぞれの検出結果が制御部100に出力される。制御部100は、第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの各々の検出結果に基づいて駆動部70を介して第1モータ50a、第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの動作を制御する。
Changes in the rotation angle of the
以上のような制御系統を有するロボットハンド1において、制御部100は、未取得の教示位置を取得する場合や、把持動作指令を受けた場合に、以下のように動作をする。なお、以下の制御部100の動作は、制御部100に内蔵される記憶部102に記憶されたプログラム等のソフトウェアにより実現されてもよいし、ハードウェアにより実現されてもよい。
In the
制御部100は、対象物80を把持するための教示位置の取得を実施する必要があるか否かを判定する。制御部100は、たとえば、記憶部102の予め定められた記憶領域に対象物を把持するための教示位置が記憶されていない場合には、教示位置の取得を実施する必要があると判定する。一方、制御部100は、たとえば、記憶部102の記憶領域に対象物80を把持するための教示位置が記憶されている場合には、教示位置の取得を実施する必要がないと判定する。
The
制御部100は、教示位置の取得を実施する必要がないと判定される場合には、把持動作指令があるか否かを判定する。制御部100は、たとえば、操作者の要求操作に基づいて把持動作指令があると判定してもよいし、あるいは、予め定められた動作パターンに従ったロボットハンド1の作動中に、次の動作に把持動作が含まれる場合に、把持動作指令があると判定してもよいし、他の機器から把持動作指令を受ける場合に把持動作指令があると判定してもよい。
When it is determined that the teaching position does not need to be acquired, the
制御部100は、教示位置の取得を実施する必要があると判定された場合に、教示制御を実行する。
The
具体的には、制御部100は、図3に示すように、第1指部20aと第2指部20bとを動作させて対象物80を把持する。制御部100は、対象物80を把持した状態であって、かつ、第1モータ50a、第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bを停止させた状態における第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの検出値を教示位置として取得し、記憶部102に記憶させる。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
以下、教示制御によって教示位置を取得する動作の一例について説明する。たとえば、ロボットハンド1のベース部30が対象物80を把持することが可能な位置にベース部30に連結されたアーム部等の動作によって移動させられる。
Hereinafter, an example of an operation for acquiring a teaching position by teaching control will be described. For example, the
作業者の手動によりロボットハンド1の各モータが作動させられて第1指部20aおよび第2指部20bが対象物80を把持する位置(図3に示される第1指部20aおよび第2指部20bの位置)に移動される。第1指部20aおよび第2指部20bの移動が完了した後に、制御部100は、第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの検出値の各々を読み込んで、教示位置として記憶部102に記憶させる。
Positions at which the
なお、制御部100は、たとえば、暫定的な位置情報に基づいて第1指部20aおよび第2指部20bを移動させて位置が固定された対象物80を把持し、対象物80を把持した状態で各モータへの駆動指令を停止し、第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの検出値の各々を読み込んで、教示位置を取得してもよい。この場合、制御部100は、たとえば、第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの検出値に基づいて第1指先部21aおよび第2指先部21bを鉛直方向に向けた状態を維持するようにして第1指元部23aおよび第2指元部23bを閉じ方向に移動させる。
For example, the
制御部100は、たとえば、第1モータ50a、第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの各々に対して駆動指令を出力しているにもかかわらず第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの検出値の各々に変化が生じない時点において第1指部20aおよび第2指部20bによって対象物80を把持したと判定してもよい。
For example, the
制御部100は、教示位置を記憶した後において、第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの検出値の各々に基づいて第1指部20aおよび第2指部20bの各可動部の位置(第1モータ50a、第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの各々の回転位置)を予め定められた初期位置に戻す。
After storing the teaching position, the
制御部100は、教示制御が実行されて後に、姿勢制御を実行する。具体的には、制御部100は、図4に示すように、初期位置から第1指先部21aの回転させる第1モータ50a以外の各可動部の位置(第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの各々の回転位置)が記憶部102に記憶された教示位置になるまで動作するように第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの各々を制御する。
The
制御部100は、たとえば、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの検出値の各々が教示位置と一致するまで第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの各々を駆動させる。
For example, the
一方、制御部100は、図4に示すように、第1指先部21aを回転させる第1モータ50aの回転位置を教示位置よりも対象物80から離隔した予め定められた位置とする。予め定められた位置は、第1指先部21aが対象物80から離隔した位置であればよく、特に限定されるものではない。なお、予め定められた位置は、固定値であってもよいし、あるいは、教示制御によって取得された第1モータ50aの教示位置に対して予め定められた回転量を加算した値であってもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the
また、制御部100は、たとえば、把持動作指令があると判定する場合に上述の姿勢制御を実行する。
For example, the
制御部100は、姿勢制御を実行した後に、閉じ制御を実行する。制御部100は、図5に示すように、第1指先部21aが閉じ方向に動作するように第1モータ50aを制御する。制御部100は、後述するように第1指元部23aの反りが検出されるまで閉じ方向の動作を継続する。制御部100は、第1指元部23aの反りが検出される場合に、第1モータ50aへの駆動指令の出力を停止する。
The
なお、制御部100は、たとえば、把持動作指令に応じて姿勢制御が実行された場合、姿勢制御を実行した後に、第1モータ50aの回転位置が後述する更新後の教示位置になるまで閉じ制御を実行する。
For example, when the posture control is executed according to the gripping operation command, the
制御部100は、第1指元部23aに反りが発生したか否かを判定する。本実施の形態において、第1指元部23aの反りとは、図6に示すように、閉じ方向に回転する第1指先部21aの先端が対象物80の側面に接触した状態(図6の実線参照)でさらに閉じ方向に回転することによって第1指元部23aが開き方向に回転する動作(図6の破線参照)をいう。なお、図6は、第1指元部23aの反りを説明する便宜上、大きく反りが発生した場合を一例として示している。
The
制御部100は、第1指元部23aを回転させる第2モータ60aの回転位置を検出する第2エンコーダ42aの検出値の変化に基づいて第1指元部23aに反りが発生したか否かを判定する。制御部100は、たとえば、第2エンコーダ42aの検出値が閉じ制御を開始する前の検出値と比較してしきい値以上開き方向に変化している場合には、第1指元部23aに反りが発生したと判定する。
The
制御部100は、第1指元部23aに反りが発生したと判定される場合に、判定時点における第1エンコーダ40aの検出値を用いて記憶部102に記憶される教示位置を更新する。具体的には、制御部100は、記憶部102に記憶される教示位置のうちの第1エンコーダ40aに対応する値を判定時点における第1エンコーダ40aの検出値になるように更新する。
When it is determined that warpage has occurred in the
制御部100は、教示制御によって取得された教示位置を記憶部102の予め定められた記憶領域に記憶する。また、制御部100は、第1指元部23aの反りの発生が判定された時点における第1エンコーダ40aの検出値を用いて記憶部102の予め定められた記憶領域に記憶された教示位置を更新する。
The
制御部100は、把持動作指令に応じて、姿勢制御と、閉じ制御と、反り判定が実行された場合に、反りの発生が判定されたときに把持動作が完了したと判定する。一方、制御部100は、たとえば、図7に示すように、閉じ制御によって第1エンコーダ40aの検出値が更新された教示位置に到達しているにもかかわらず、反りの発生が判定されなかった場合に、対象物80が把持可能な位置に存在しないことを判定する(以下、このような判定を空振り判定と記載する場合がある)。
The
図8を参照して、本実施の形態に係るロボットハンド1の制御部100で実行される制御処理について説明する。
With reference to FIG. 8, the control process performed by the
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、制御部100は、対象物80を把持するための教示位置の取得を実施する必要があるか否かを判定する。教示位置の取得を実施する必要があると判定される場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでない場合(S100にてNO)、処理はS114に移される。
In step (hereinafter referred to as “S”) 100,
S102にて、制御部100は、教示制御を実行する。教示制御の詳細については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。S104にて、制御部100は、教示制御によって取得された教示位置を記憶する。S106にて、制御部100は、姿勢制御を実行する。S108にて、制御部100は、閉じ制御を実行する。姿勢制御および閉じ制御の詳細については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
In S102,
S110にて、制御部100は、第1指元部23aに反りが発生したか否かを判定する。第1指元部23aに反りが発生したと判定される場合(S110にてYES)、処理はS112に移される。もしそうでない場合(S110にてNO)、処理はS110に戻される。
In S110,
S112にて、制御部100は、第1指元部23aに反りが発生したと判定された時点の第1エンコーダ40aの検出値を用いて記憶された教示位置を更新する。
In S112,
S114にて、制御部100は、把持動作の要求があるか否かを判定する。把持動作の要求があると判定される場合(S114にてYES)、処理はS116に移される。もしそうでない場合(S114にてNO)、処理はS100に戻される。
In S114,
S116にて、制御部100は、姿勢制御を実行する。S118にて、制御部100は、閉じ制御を実行する。S120にて、制御部100は、第1指元部23aに反りが発生したか否かを判定する。第1指元部23aに反りが発生したと判定される場合(S120にてYES)、処理はS122に移される。もしそうでない場合(S120にてNO)、処理はS124に移される。
In S116,
S122にて、制御部100は、把持動作が完了したと判定する。S124にて、制御部100は、第1モータ50aの回転位置が更新後の教示位置に到達したか否かを判定する。第1モータ50aの回転位置が更新後の教示位置に到達したと判定される場合(S124にてYES)、処理はS126に移される。もしそうでない場合(S124にてNO)、処理はS120に戻される。S126にて、制御部100は、空振り判定をする。
In S122,
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るロボットハンド1の制御部100の動作について説明する。
An operation of
たとえば、対象物80を把持するための教示位置が未取得である場合には教示位置の取得の実施が必要であると判定され(S100にてYES)、教示制御が実行される(S102)。作業者が手動操作を行ない、第1指部20aおよび第2指部20bによって対象物80が把持される。第1指部20aおよび第2指部20bによって対象物80が把持された状態であって、かつ、各モータへの駆動指令が停止された状態における第1エンコーダ40a、第2エンコーダ42a、第3エンコーダ40bおよび第4エンコーダ42bの検出値の各々を教示位置として取得し、取得された教示位置が記憶される(S104)。
For example, if the teaching position for gripping the object 80 has not been acquired, it is determined that acquisition of the teaching position is necessary (YES in S100), and teaching control is executed (S102). The operator performs a manual operation, and the object 80 is gripped by the
その後に、第1指部20aおよび第2指部20bが初期位置に戻された後に、姿勢制御が実行される(S106)。姿勢制御が実行されることによって、第1指先部21aを回転させる第1モータ50a以外の可動部の位置(第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの各々の回転位置)が記憶された教示位置になるまで動作するように第2モータ60a、第3モータ50bおよび第4モータ60bの各々が制御される。一方、第1指先部21aについては、対象物80から離隔した予め定められた位置に移動される。
After that, the posture control is executed after the
この状態で閉じ制御が実行され(S108)、第1指先部21aが閉じ方向に回転する。第1指先部21aが閉じ方向に回転すると第1指先部21aの先端が対象物80に接触し、さらに、第1指先部21aが閉じ方向に回転しようとすることにより、第1指元部23aが開き方向に回転することとなる。その結果、反りの発生が判定されるため(S110にてYES)、反りの発生が判定された時点における第1エンコーダ40aの検出値が第1モータ50aの回転位置についての新たな教示位置として更新される(S112)。
In this state, closing control is executed (S108), and the
教示位置が取得済の場合には、教示位置の取得の実施が必要でないと判定される(S100にてNO)。このとき、把持動作が要求される場合には(S114にてYES)、姿勢制御が実行され(S116)、閉じ制御が実行される(S118)。そして、閉じ制御中に反りの発生が判定される場合には(S120にてYES)、把持動作が完了したと判定される(S122)。一方、第1モータ50aの回転位置が更新された教示位置になるまでに、反りの発生が判定されない場合には(S120にてNO,S124にてYES)、空振り判定がされる(S126)。
If the teaching position has already been acquired, it is determined that it is not necessary to acquire the teaching position (NO in S100). At this time, when a gripping operation is requested (YES in S114), posture control is executed (S116) and closing control is executed (S118). If it is determined that warpage has occurred during the closing control (YES in S120), it is determined that the gripping operation has been completed (S122). On the other hand, if the occurrence of warpage is not determined until the rotational position of the
以上のようにして、本実施の形態に係るロボットハンド1によると、姿勢制御の後に閉じ制御を実行した場合において、第2モータ60aの回転位置が、第1指元部23aを第2指部20bから離隔する方向に回転するように変化する状態になるときに第1モータ50aの回転位置の教示位置を取得することができる。そのため、対象物80を把持する動作を行なう場合、姿勢制御によって第1モータ50a以外のモータの各々の回転位置が教示位置になるため、閉じ制御の実行中に第1指先部21aが対象物80に接触しても対象物の移動を抑制することができる。さらに、第1モータ50aの回転位置を教示位置になるまで移動させることにより第1指部20aと第2指部20bとにより対象物80に対して一定の把持力を発生させることができる。そのため、把持位置のずれを抑制するとともに一定の把持力を発生させることによって対象物80を把持した姿勢を毎回一定の姿勢にすることができる。したがって、対象物の把持動作を適切に実行するロボットハンドを提供することができる。
As described above, according to the
さらに、閉じ制御の実行中に、反りが発生しないと判定される場合には、対象物80が把持可能な位置にないことが判定されるため、対象物が把持可能な位置に存在するか否かを精度高く判定することができる。 Further, when it is determined that the warp does not occur during the execution of the closing control, it is determined that the object 80 is not in a position where the object 80 can be gripped. Can be determined with high accuracy.
さらに、指先に接触検知センサ等のセンサ類を設ける必要がないため、指先の大きさが大きくなることを抑制することができるため、様々な大きさの対象物の把持が可能となる。 Furthermore, since it is not necessary to provide sensors such as a contact detection sensor at the fingertip, it is possible to suppress an increase in the size of the fingertip, and thus it is possible to grip objects of various sizes.
以下、変形例について記載する。
本実施の形態において、制御部100は、閉じ制御の実行中に、第1モータ50aの回転位置が教示位置に到達するまでに反りの発生が判定されない場合に、空振り判定を行なうものとして説明したが、たとえば、教示位置からさらに予め定められた回転量だけ第1モータ50aを回転させた回転位置に到達するまでに反りの発生が判定されない場合に、空振り判定を行なうようにしてもよい。
Hereinafter, modifications will be described.
In the present embodiment, the
さらに、本実施の形態において、制御部100は、閉じ制御の実行中に第1指元部23aにおいて反りが発生したか否かを判定するものとして説明したが、第1モータ50aにおいては、少なくとも第1指先部21aの先端が対象物80と接触した後に第1指元部23aにおいて反りが発生可能な程度の回転トルクが出力されることが望ましい。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施の形態においては、制御部100は、閉じ制御の実行中に第1指元部23aにおいて反りが発生した場合に、発生した時点の第1エンコーダ40aの検出値を教示位置として教示制御において取得した教示位置を更新するものとして説明したが、たとえば、閉じ制御を複数回実行して、取得された複数の第1エンコーダ40aの検出値の平均値を最終的な教示位置として教示制御において取得した教示位置を更新するようにしてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the
さらに、本実施の形態において、制御部100は、教示位置の未取得時の反り判定における第2モータ60aの回転変化量のしきい値と、教示位置の取得済時の反り判定における第2モータ60aの回転変化量のしきい値とを同じ値であるとして説明したが、たとえば、両者のしきい値を異なる値としてもよい。このようにすると、第1指部20aおよび第2指部20bによる把持力の調整が可能になる。なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
Further, in the present embodiment, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 ロボットハンド、10 ハンド部、20a,20b 指部、21a,21b 指先部、22a,22b 指先関節部、23a,23b 指元部、24a,24b 指元関節部、30 ベース部、40a,40b,42a,42b エンコーダ、50a,50b,60a,60b モータ、70 駆動部、80 対象物、100 制御部、102 記憶部。 1 robot hand, 10 hand part, 20a, 20b finger part, 21a, 21b fingertip part, 22a, 22b fingertip joint part, 23a, 23b fingertip part, 24a, 24b fingertip joint part, 30 base part, 40a, 40b, 42a, 42b Encoder, 50a, 50b, 60a, 60b Motor, 70 drive unit, 80 object, 100 control unit, 102 storage unit.
Claims (3)
前記複数のモータの各々の回転位置を検出する検出部と、
前記検出部によって取得された前記複数のモータの各々の前記回転位置に基づいて前記第1指部と前記第2指部の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第1指部と前記第2指部とを用いて対象物を把持して、前記対象物を把持した状態での前記複数のモータの各々の回転位置を教示位置として取得する教示制御を実行し、
前記複数のモータのうち前記第1指先部を前記第1指元部に対して可動させる第1モータ以外のモータの各々の回転位置が前記教示位置になるように前記第1モータ以外のモータを制御するとともに、前記第1モータの回転位置を前記第1指先部が前記対象物から離隔する位置になるように前記第1モータを制御する姿勢制御を実行し、
前記姿勢制御を実行した後に、前記第1指先部が前記第2指部に近づくように前記第1モータを制御する閉じ制御を実行し、
前記閉じ制御の実行中に、前記複数のモータのうち前記第1指元部を前記ベース部に対して可動させる第2モータの回転位置が、前記第1指元部を前記第2指部から離隔する方向に回転するように変化した場合に、変化が生じた時点の前記第1モータの回転位置に基づいて前記第1モータの前記教示位置を更新する、ロボットハンド。 A robot hand comprising a first finger part, a second finger part, and a base part to which the first finger part and the second finger part are connected, wherein the first finger part is a first fingertip part And the first finger part, the first finger part and the second finger part are operated by a plurality of motors,
A detection unit for detecting the rotational position of each of the plurality of motors;
A control device that controls the operation of the first finger unit and the second finger unit based on the rotational position of each of the plurality of motors acquired by the detection unit;
The controller is
A teaching control is performed in which an object is grasped using the first finger part and the second finger part, and each rotational position of the plurality of motors in a state of grasping the object is obtained as a teaching position. And
Among the plurality of motors, a motor other than the first motor is arranged such that the rotational position of each motor other than the first motor that moves the first fingertip portion relative to the first fingertip portion is the teaching position. Controlling the rotation position of the first motor and controlling the first motor so that the first fingertip portion is separated from the object;
After performing the posture control, performing a closing control for controlling the first motor so that the first fingertip portion approaches the second finger portion,
During the execution of the closing control, the rotational position of the second motor that moves the first finger base part relative to the base part among the plurality of motors is such that the first finger base part is moved from the second finger part. A robot hand that updates the teaching position of the first motor based on the rotational position of the first motor at the time when the change occurs when it changes to rotate in a separating direction.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020028970A (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | ジック アーゲー | Method and instrument for automatically detecting gripper position |
US10791583B2 (en) | 2015-04-09 | 2020-09-29 | Ntt Docomo, Inc. | User apparatus, mobile communication system and communication control method |
-
2015
- 2015-04-15 JP JP2015083409A patent/JP2016203266A/en active Pending
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