JP2018034250A - Gripping device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for preventing generation of discharge between gripping means and a gripping object when the gripping means grips the gripping object without mounting an electric remover.SOLUTION: A service robot 1 comprises a hand 6 capable of gripping a gripping object Q, a gripping control part 18 capable of executing gripping operation of the hand 6 for gripping the gripping object Q by the hand 6 and a recognition part 17 capable of recognizing a seating surface P of seating the gripping object Q. The gripping control part 18 contacts the hand 6 with the seating surface P before the hand 6 contacts with the gripping object Q when executing the gripping operation of the hand 6.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、把持装置に関する。   The present invention relates to a gripping device.

特許文献１は、足部の緩衝部材に導電部材を設けることで、足部に帯電する静電気を効果的に放電して除去するようにした脚式移動ロボットを開示している。   Patent Document 1 discloses a legged mobile robot in which a conductive member is provided on a foot cushioning member to effectively discharge and remove static electricity charged on the foot.

特開２００６−０８２２００号公報JP 2006-082200 A

上記特許文献１のように足部に帯電する静電気を放電できたとしても、実際にエンドエフェクタであるハンドで物を把持する際、ハンドと物との間の電位差により、ハンドと物との間で放電が発生し、物にダメージを与える虞がある。   Even when the static electricity charged on the foot can be discharged as in Patent Document 1, when the object is actually gripped by the hand that is the end effector, the potential difference between the hand and the object causes a difference between the hand and the object. There is a risk of discharge occurring and damaging objects.

また、上記放電を防止すべく、イオナイザなどの除電装置を用いてハンドを予め除電しておくことも考えられるが、コストの側面から容易ではない。   In order to prevent the above discharge, it may be possible to remove the charge of the hand in advance using a charge removal device such as an ionizer, but this is not easy from the viewpoint of cost.

そこで、本発明の目的は、除電装置を搭載することなく、把持手段が把持対象物を把持するときに把持手段と把持対象物との間で放電が発生するのを防ぐ技術を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for preventing electric discharge from being generated between the gripping means and the gripping object when the gripping means grips the gripping object without mounting a static eliminator. is there.

本願発明の観点によれば、把持対象物を把持可能な把持手段と、前記把持手段が前記把持対象物を把持する前記把持手段の把持動作を実行可能な把持制御手段と、前記把持対象物が着座している着座面を認識可能な認識手段と、を備え、前記把持制御手段は、前記把持手段の前記把持動作を実行するとき、前記把持手段が前記把持対象物に接触する前に、前記把持手段を前記着座面に接触させる、把持装置が提供される。以上の構成によれば、前記把持手段を前記着座面に接触させることで前記把持手段と前記把持対象物が同電位となるので、前記把持手段が前記把持対象物を把持するときに前記把持手段と前記把持対象物との間で放電が発生するのを防ぐことができる。   According to an aspect of the present invention, gripping means capable of gripping a gripping object, gripping control means capable of performing a gripping operation of the gripping means with which the gripping means grips the gripping object, and the gripping object include Recognizing means capable of recognizing a seating surface being seated, and when the gripping control means performs the gripping operation of the gripping means, before the gripping means comes into contact with the gripping object, A gripping device is provided for bringing gripping means into contact with the seating surface. According to the above configuration, the gripping means and the gripping object have the same potential by bringing the gripping means into contact with the seating surface. Therefore, when the gripping means grips the gripping object, the gripping means Can be prevented from occurring between the gripping object and the gripping object.

本発明によれば、前記把持手段を前記着座面に接触させることで前記把持手段と前記把持対象物が同電位となるので、前記把持手段が前記把持対象物を把持するときに前記把持手段と前記把持対象物との間で放電が発生するのを防ぐことができる。   According to the present invention, since the gripping means and the object to be gripped have the same potential by bringing the gripping means into contact with the seating surface, when the gripping means grips the gripping object, It is possible to prevent electric discharge from occurring between the object to be grasped.

サービスロボットの把持動作を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the holding | grip operation | movement of a service robot. サービスロボットの制御回路である。It is a control circuit of a service robot. サービスロボットの制御フローである。It is a control flow of a service robot.

以下、図１から図３を参照して、移動型のサービスロボット１（把持装置）を説明する。   Hereinafter, the mobile service robot 1 (gripping device) will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図１に示すように、サービスロボット１は、着座面Ｐに着座している把持対象物Ｑを把持する把持動作を実行するロボットである。サービスロボット１は、ロボット本体２と、ヘッド３と、カメラ４（撮像手段）と、アーム５と、ハンド６（把持手段）と、複数の車輪７と、を含む。   As shown in FIG. 1, the service robot 1 is a robot that executes a gripping operation for gripping a gripping target object Q seated on a seating surface P. The service robot 1 includes a robot body 2, a head 3, a camera 4 (imaging means), an arm 5, a hand 6 (gripping means), and a plurality of wheels 7.

図２に示すように、サービスロボット１は、更に、制御回路１０と、アーム制御モータ１１と、ハンド制御モータ１２と、を含む。   As shown in FIG. 2, the service robot 1 further includes a control circuit 10, an arm control motor 11, and a hand control motor 12.

制御回路１０は、中央演算処理器としてのCPU１３（Central Processing Unit）と、読み書き自由のRAM１４（Random Access Memory）、読み出し専用のROM１5（Read Only Memory）を備えている。そして、CPU１３がROM１5に記憶されている制御プログラムを読み出して実行することで、制御プログラムは、CPU１３などのハードウェアを、カメラ制御部１６、認識部１７、把持制御部１８として機能させる。   The control circuit 10 includes a CPU 13 (Central Processing Unit) as a central processing unit, a read / write free RAM 14 (Random Access Memory), and a read-only ROM 15 (Read Only Memory). Then, the CPU 13 reads out and executes the control program stored in the ROM 15, so that the control program causes hardware such as the CPU 13 to function as the camera control unit 16, the recognition unit 17, and the grip control unit 18.

カメラ制御部１６は、カメラ４に撮像指令を出力すると共に、カメラ４から画像データを受信し、受信した画像データをRAM１４に保存する。   The camera control unit 16 outputs an imaging command to the camera 4, receives image data from the camera 4, and stores the received image data in the RAM 14.

認識部１７は、RAM１４から画像データを読み出し、読み出した画像データに基づいて、図１に示す着座面Ｐや把持対象物Ｑを認識する。   The recognition unit 17 reads image data from the RAM 14 and recognizes the seating surface P and the gripping object Q shown in FIG. 1 based on the read image data.

把持制御部１８は、アーム制御モータ１１やハンド制御モータ１２に動作指令を出力することで、アーム５及びハンド６の動作を制御する。把持制御部１８の詳細な説明は後述する。   The grip control unit 18 controls the operation of the arm 5 and the hand 6 by outputting an operation command to the arm control motor 11 and the hand control motor 12. A detailed description of the grip control unit 18 will be described later.

図１に戻り、ヘッド３は、ロボット本体２の上面２ａに水平旋回可能に固定されている。   Returning to FIG. 1, the head 3 is fixed to the upper surface 2 a of the robot body 2 so as to be able to turn horizontally.

カメラ４は、ヘッド３の側面３ａに固定されている。カメラ４は、カメラ制御部１６から出力された撮像指令に基づいて外部環境を撮像して画像データを生成し、生成した画像データをカメラ制御部１６に送信する。   The camera 4 is fixed to the side surface 3 a of the head 3. The camera 4 captures an external environment based on the imaging command output from the camera control unit 16 to generate image data, and transmits the generated image data to the camera control unit 16.

アーム５は、ロボット本体２の外周面に取り付けられている。アーム５は、２つの関節を有し、アーム制御モータ１１によって屈伸する。   The arm 5 is attached to the outer peripheral surface of the robot body 2. The arm 5 has two joints and bends and stretches by the arm control motor 11.

ハンド６は、アーム５の先端に取り付けられたエンドエフェクタであって、把持対象物Ｑを把持可能に構成されている。ハンド６は、例えば導電性樹脂によって形成されている。なお、ハンド６は、金属製であってもよい。   The hand 6 is an end effector attached to the tip of the arm 5 and is configured to be able to grip the gripping object Q. The hand 6 is made of, for example, a conductive resin. The hand 6 may be made of metal.

複数の車輪７は、ロボット本体２の底面２ｂに回転可能に固定されている。複数の車輪７は、図示しない駆動モータにより駆動される。複数の車輪７は、導電性材料で構成してもよいし、絶縁性材料で構成してもよい。サービスロボット１は、複数の車輪７を用いて移動可能である。   The plurality of wheels 7 are rotatably fixed to the bottom surface 2 b of the robot body 2. The plurality of wheels 7 are driven by a drive motor (not shown). The plurality of wheels 7 may be made of a conductive material or an insulating material. The service robot 1 can move using a plurality of wheels 7.

着座面Ｐは、好ましくは導電性であり、金属又は導電性樹脂により形成されている。   The seating surface P is preferably conductive and is made of metal or conductive resin.

次に、図３を参照して、サービスロボット１の動作を説明する。   Next, the operation of the service robot 1 will be described with reference to FIG.

先ず、把持制御部１８が、ハンド６が把持対象物Ｑを把持するハンド６の動作としての把持動作を開始すると（S100）、カメラ制御部１６がカメラ４に撮像指令を出力し、カメラ４が把持対象物Ｑを撮像して画像データを生成し、生成した画像データをカメラ制御部１６に送信する。カメラ制御部１６は受信した画像データをRAM１４に記憶する。認識部１７はRAM１４から画像データを読み出し、画像データに基づいて把持対象物Ｑを認識する（S110）。なお、認識部１７が画像データに基づいて把持対象物Ｑを認識する際の認識アルゴリズムは例えば公知のSIFT特徴量やSURF特徴量を用いたものを利用できる。また、認識部１７は、把持対象物Ｑに付されたマーカーに基づいて把持対象物Ｑを認識してもよい。   First, when the grip control unit 18 starts a gripping operation as an operation of the hand 6 in which the hand 6 grips the gripping object Q (S100), the camera control unit 16 outputs an imaging command to the camera 4, and the camera 4 The gripping object Q is imaged to generate image data, and the generated image data is transmitted to the camera control unit 16. The camera control unit 16 stores the received image data in the RAM 14. The recognition unit 17 reads the image data from the RAM 14, and recognizes the grasped object Q based on the image data (S110). Note that the recognition algorithm used when the recognition unit 17 recognizes the grasped object Q based on the image data can use, for example, a known SIFT feature value or SURF feature value. The recognition unit 17 may recognize the gripping object Q based on a marker attached to the gripping object Q.

なお、把持動作の開始（S100）に際しては、ハンド６や把持対象物Ｑはそれぞれ帯電していてもよい。具体的には、ハンド６はプラスに帯電し、把持対象物Ｑはマイナスに帯電してもよいし、ハンド６及び把持対象物Ｑが何れもプラスに帯電していてもよいし、ハンド６及び把持対象物Ｑが何れもマイナスに帯電していてもよい。また、ハンド６と把持対象物Ｑの何れか一方のみが帯電していてもよいし、ハンド６も把持対象物Ｑも帯電していなくてもよい。   At the start of the gripping operation (S100), the hand 6 and the gripping object Q may be charged. Specifically, the hand 6 may be positively charged, the gripping object Q may be negatively charged, the hand 6 and the gripping target Q may both be positively charged, Any of the gripping objects Q may be negatively charged. Further, only one of the hand 6 and the gripping target Q may be charged, or the hand 6 and the gripping target Q may not be charged.

次に、把持制御部１８は、ハンド６が把持対象物Ｑを把持する前に、ハンド６が把持対象物Ｑを把持する際にハンド６と把持対象物Ｑの間で発生する放電現象が許容されるか判断する（S120）。把持対象物Ｑが例えば電気機器や生物である場合、ハンド６が把持対象物Ｑを把持する際にハンド６と把持対象物Ｑの間で発生する放電現象は許容できない。電気機器は、例えば、テレビ、固定電話、携帯電話、冷蔵庫、パーソナルコンピュータ、オーディオ機器が挙げられる。生物は、例えば、人間やペットが挙げられる。このように放電現象が許容できない把持対象物Ｑのリストは、予めROM１5に記憶しておくとよい。また、放電現象が許容できない把持対象物Ｑのリストは、ユーザーインターフェースを介してオペレータが随時更新できるようにするとよい。   Next, the grip control unit 18 allows a discharge phenomenon that occurs between the hand 6 and the gripping object Q when the hand 6 grips the gripping object Q before the hand 6 grips the gripping object Q. It is judged whether it is done (S120). When the gripping target Q is, for example, an electric device or a living thing, a discharge phenomenon that occurs between the hand 6 and the gripping target Q when the hand 6 grips the gripping target Q is unacceptable. Examples of the electric device include a television, a fixed phone, a mobile phone, a refrigerator, a personal computer, and an audio device. Examples of living organisms include humans and pets. The list of gripping objects Q that cannot discharge as described above is preferably stored in the ROM 15 in advance. Further, it is preferable that the list of gripping objects Q that cannot permit the discharge phenomenon can be updated as needed by the operator via the user interface.

S120において、ハンド６が把持対象物Ｑを把持する際にハンド６と把持対象物Ｑの間で発生する放電現象が許容されると判断した場合は（S120:YES）、把持制御部１８は、アーム制御モータ１１及びハンド制御モータ１２を制御して、ハンド６と把持対象物Ｑとの接触を伴いつつ、ハンド６に把持対象物Ｑを把持させ（S150）、把持動作を終了する（S160）。   In S120, when it is determined that the discharge phenomenon that occurs between the hand 6 and the gripping object Q when the hand 6 grips the gripping object Q (S120: YES), the grip control unit 18 The arm control motor 11 and the hand control motor 12 are controlled to cause the hand 6 to grip the gripping object Q while being in contact with the gripping object Q (S150), and the gripping operation is terminated (S160). .

一方、S120において、ハンド６が把持対象物Ｑを把持する際にハンド６と把持対象物Ｑの間で発生する放電現象が許容されないと判断した場合は（S120:NO）、把持制御部１８は、除電動作を実行する（S130及びS140）。即ち、先ず、カメラ制御部１６がカメラ４に撮像指令を出力し、カメラ４が把持対象物Ｑの周辺環境を撮像して画像データを生成し、生成した画像データをカメラ制御部１６に送信する。カメラ制御部１６は受信した画像データをRAM１４に記憶する。認識部１７はRAM１４から画像データを読み出し、画像データに基づいて把持対象物Ｑが着座している着座面Ｐを認識する（S130）。次に、把持制御部１８は、アーム制御モータ１１を制御して、ハンド６を着座面Ｐに接触させる（S140）。ハンド６が着座面Ｐに接触するとハンド６と把持対象物Ｑが同電位となるので、ハンド６が以降の動作において把持対象物Ｑに直接接触しても、ハンド６と把持対象物Ｑとの間で放電が発生するのを防止することができる。なお、ハンド６が着座面Ｐに接触する際にハンド６と着座面Ｐとの間で放電現象が仮に発生したとしても、この放電現象がハンド６と着座面Ｐの間で発生している限りにおいては、この放電現象によって把持対象物Ｑがダメージを受けることはない。次に、把持制御部１８は、アーム制御モータ１１及びハンド制御モータ１２を制御して、ハンド６と把持対象物Ｑとの接触を伴いつつ、ハンド６に把持対象物Ｑを把持させ（S150）、把持動作を終了する（S160）。   On the other hand, when it is determined in S120 that the discharge phenomenon occurring between the hand 6 and the gripping object Q is not allowed when the hand 6 grips the gripping object Q (S120: NO), the grip control unit 18 Then, the static elimination operation is executed (S130 and S140). That is, first, the camera control unit 16 outputs an imaging command to the camera 4, the camera 4 captures the surrounding environment of the grasped object Q, generates image data, and transmits the generated image data to the camera control unit 16. . The camera control unit 16 stores the received image data in the RAM 14. The recognition unit 17 reads the image data from the RAM 14, and recognizes the seating surface P on which the grasped object Q is seated based on the image data (S130). Next, the grip control unit 18 controls the arm control motor 11 to bring the hand 6 into contact with the seating surface P (S140). When the hand 6 comes into contact with the seating surface P, the hand 6 and the grasped object Q are at the same potential. Therefore, even if the hand 6 directly contacts the grasped object Q in the subsequent operations, the hand 6 and the grasped object Q It is possible to prevent discharge from occurring between the two. Even if a discharge phenomenon occurs between the hand 6 and the seating surface P when the hand 6 contacts the seating surface P, as long as this discharge phenomenon occurs between the hand 6 and the seating surface P. In this case, the grasped object Q is not damaged by this discharge phenomenon. Next, the grip control unit 18 controls the arm control motor 11 and the hand control motor 12 to cause the hand 6 to grip the grip target object Q while being in contact with the grip target object Q (S150). The gripping operation is finished (S160).

上記実施形態は、以下のような特長を有する。   The above embodiment has the following features.

サービスロボット１（把持装置）は、把持対象物Ｑを把持可能なハンド６（把持手段）と、ハンド６が把持対象物Ｑを把持するハンド６の把持動作（S100からS160まで）を実行可能な把持制御部１８（把持制御手段）と、把持対象物Ｑが着座している着座面Ｐを認識可能な認識部１７（認識手段）と、を備える。把持制御部１８は、ハンド６の把持動作（S100からS160まで）を実行するとき、ハンド６が把持対象物Ｑに接触する（S150)前に、ハンド６を着座面Ｐに接触させる（S140）。以上の構成によれば、ハンド６を着座面Ｐに接触させることでハンド６と把持対象物Ｑが同電位となるので、ハンド６が把持対象物Ｑを把持するときにハンド６と把持対象物Ｑとの間で放電が発生するのを防ぐことができ、もって、放電現象によって把持対象物Ｑがダメージを受けることがない。   The service robot 1 (gripping device) can perform a gripping operation (from S100 to S160) of the hand 6 (gripping means) that can grip the gripping object Q and the hand 6 that grips the gripping object Q. A grip control unit 18 (grip control unit) and a recognition unit 17 (recognition unit) capable of recognizing the seating surface P on which the grip target Q is seated are provided. When performing the gripping operation (from S100 to S160) of the hand 6, the grip controller 18 brings the hand 6 into contact with the seating surface P before the hand 6 contacts the gripping object Q (S150) (S140). . According to the above configuration, since the hand 6 and the gripping object Q have the same potential by bringing the hand 6 into contact with the seating surface P, the hand 6 and the gripping object when the hand 6 grips the gripping object Q. It is possible to prevent electric discharge from occurring between the object Q and the gripping object Q is not damaged by the electric discharge phenomenon.

上記実施形態において、把持制御部１８は、ハンド６が把持対象物Ｑに接触する前に、ハンド６を着座面Ｐに接触させることとした。しかし、アーム５とハンド６が導通している場合は、把持制御部１８は、ハンド６を着座面Ｐに接触させることに代えて、アーム５を着座面Ｐに接触させることとしてもよいし、アーム５の先端に突起状に設けられてハンド６と導通している図示しない除電部を着座面Ｐに接触させることとしてもよい。   In the above embodiment, the grip control unit 18 brings the hand 6 into contact with the seating surface P before the hand 6 contacts the gripping object Q. However, when the arm 5 and the hand 6 are conductive, the grip control unit 18 may bring the arm 5 into contact with the seating surface P instead of bringing the hand 6 into contact with the seating surface P. It is good also as making the seating surface P contact the static elimination part which is provided in the front-end | tip of the arm 5 and is connected with the hand 6 and which is not illustrated.

また、上記実施形態では、認識部１７は、カメラ４から受信した画像データに基づいて把持対象物Ｑを認識することとしたが、これに代えて、ユーザーインターフェースによる入力や他のプログラムで把持すべき対象が事前に指定されている場合は、インターフェースによる入力や他のプログラムから受け取った変数に基づいて把持対象物Ｑを認識することができる。   In the above-described embodiment, the recognition unit 17 recognizes the grasped object Q based on the image data received from the camera 4. Instead, the recognition unit 17 grasps the object with an input by a user interface or another program. When a target to be processed is designated in advance, the grasped object Q can be recognized based on an input from an interface or a variable received from another program.

上述の例において、制御プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、制御プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、制御プログラムをコンピュータに供給できる。   In the above example, the control program can be stored and supplied to a computer using various types of non-transitory computer readable media. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included. The control program may be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the control program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.

１ サービスロボット
２ ロボット本体
３ ヘッド
４ カメラ
５ アーム
６ ハンド
７ 車輪
１０ 制御回路
１１ アーム制御モータ
１２ ハンド制御モータ
１６ カメラ制御部
１７ 認識部
１８ 把持制御部
Ｐ 着座面
Ｑ 把持対象物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Service robot 2 Robot main body 3 Head 4 Camera 5 Arm 6 Hand 7 Wheel 10 Control circuit 11 Arm control motor 12 Hand control motor 16 Camera control part 17 Recognition part 18 Grasping control part P Seating surface Q Grasping object

Claims (1)

把持対象物を把持可能な把持手段と、
前記把持手段が前記把持対象物を把持する前記把持手段の把持動作を実行可能な把持制御手段と、
前記把持対象物が着座している着座面を認識可能な認識手段と、
を備えた把持装置であって、
前記把持制御手段は、前記把持手段の前記把持動作を実行するとき、前記把持手段が前記把持対象物に接触する前に、前記把持手段を前記着座面に接触させる、
把持装置。 A gripping means capable of gripping a gripping object;
A gripping control means capable of executing a gripping operation of the gripping means for gripping the gripping object by the gripping means;
Recognition means capable of recognizing a seating surface on which the gripping object is seated;
A gripping device comprising:
The grip control means, when executing the grip operation of the grip means, brings the grip means into contact with the seating surface before the grip means contacts the gripping object.
Gripping device.
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