JP2018089734A - Method of determining object liftability - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of determining object liftability for determining whether an object is liftable or not before lifting of the object.SOLUTION: The method of determining object liftability according to the present invention comprises a step S103 of sucking an object 18 by a suction pad 111, a step S106 of measuring, using by a force sensor 113, force added when lifting the object by sucking the object 18 by the suction pad 111, a step S109 of determining that the object 18 is liftable when a value F measured by the force sensor 113 converges to a value lower than a predetermined threshold value Fth and a step S110 of determining that the object 18 is not liftable when the value F measured by the force sensor 113 is the predetermined threshold value Fth or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、物体の持上げ可否判定方法に関するものであり、特に、物体を持上げる前に、持上げ可能かどうかの判定を行う物体の持上げ可否判定方法に関する。   The present invention relates to a method for determining whether or not an object can be lifted, and more particularly, to a method for determining whether or not an object can be lifted before it is lifted.

特許文献１には、自走可能な台車上に前後、左右、上下方向にわたる作動軸を配設し、この作動軸によって移動自在となる支持体により支持されるアームの先端に吸引装置を装備する自走式貨物搬出入機が開示されている。特許文献１には、吸引装置により貨物を持上げ保持して自走式貨物搬出入機により搬送する技術が開示されている。   In Patent Document 1, an operation shaft extending in the front-rear, left-right, and up-down directions is disposed on a self-propelled carriage, and a suction device is provided at the tip of an arm supported by a support that is movable by the operation shaft. A self-propelled cargo loading / unloading machine is disclosed. Patent Document 1 discloses a technique for lifting and holding a cargo by a suction device and transporting the cargo by a self-propelled cargo loading / unloading machine.

特開平５−１５５４３１号公報JP-A-5-155431

家庭や工場などでは、様々な種類の物体を持上げる機会がある。吸引装置を使用して物体を持上げる場合、持上げる物体の重量によっては、重量が大き過ぎて吸引装置で持上げることができないことがある。特許文献１に記載の吸引装置は、物体の持上げの可否を判定していないため、持上げる途中で物体を落としてしまうことがあり、物体へ悪影響を与える場合がある。   There are opportunities to lift various kinds of objects in homes and factories. When lifting an object using a suction device, depending on the weight of the object to be lifted, the weight may be too large to be lifted by the suction device. Since the suction device described in Patent Document 1 does not determine whether or not the object can be lifted, the object may be dropped during lifting, which may adversely affect the object.

また、工場などで使用されるロボットが吸引装置の仕組みを用いて水平面上にある物体を把持する場合、重量物や床などの持上げ不可能な物体を吸引する事がある。吸引部の圧力センサだけでは、持上げ可能な物体を吸引しているかどうかの判定が出来ない。そして、そのまま物体を持上げようとして吸引装置に負荷をかけたり、物体を少し持上げた後、物体を落とし破損させるという問題があった。   Further, when a robot used in a factory or the like grips an object on a horizontal plane using a mechanism of a suction device, an object that cannot be lifted such as a heavy object or a floor may be sucked. Whether or not the object that can be lifted is sucked cannot be determined only by the pressure sensor of the suction unit. Then, there is a problem that a load is applied to the suction device to lift the object as it is, or the object is dropped and damaged after the object is lifted a little.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、物体を持上げる前に、持上げ可能かどうかの判定を行う物体の持上げ可否判定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for determining whether or not an object can be lifted before it is lifted.

本発明は、
吸着パッドで物体を吸引するステップと、
前記吸着パッドで前記物体を吸引し上昇させていくときに加わる力を、力センサで測定するステップと、
前記力センサで測定した値が所定の閾値よりも低く収束した場合、前記物体を持上げ可能と判定するステップと、
前記力センサで測定した値が前記所定の閾値以上である場合、前記物体を持上げ不可能と判定するステップと、
を備えたことを特徴とする物体の持上げ可否判定方法である。
この可否判定方法によって、持上げ可能な物体のみを選択して持上げることができる。これにより、吸着パッドに負荷を与えたり、物体を破損させることを防止することができる。 The present invention
Sucking an object with a suction pad;
Measuring a force applied when the object is sucked and raised by the suction pad with a force sensor;
Determining that the object can be lifted when the value measured by the force sensor converges below a predetermined threshold;
Determining that the object cannot be lifted if the value measured by the force sensor is equal to or greater than the predetermined threshold;
A method for determining whether or not an object can be lifted.
By this possibility determination method, only objects that can be lifted can be selected and lifted. As a result, it is possible to prevent a load from being applied to the suction pad and damage to the object.

本発明によれば、物体を持上げる前に、持上げ可能かどうかの判定を行う物体の持上げ可否判定方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for determining whether or not an object can be lifted, which determines whether or not the object can be lifted before the object is lifted.

実施形態に係る持上げ装置を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the lifting device concerning an embodiment. 実施形態に係る持上げ装置の吸引部付近を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the suction part vicinity of the lifting device concerning an embodiment. 図２に示す部分Ｂを例示するブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a part B shown in FIG. 2. 実施形態に係る持上げ装置の持上げ可否判定方法を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the lifting propriety determination method of the lifting apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る持上げ装置を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the lifting device concerning an embodiment. （Ａ）は、実施形態の比較例に係る持上げ装置を例示する斜視図である。（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す部分Ｃを例示するブロック図である。FIG. 5A is a perspective view illustrating a lifting device according to a comparative example of the embodiment. FIG. 6B is a block diagram illustrating a portion C illustrated in FIG. 物体の上昇距離に対する力センサの値を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the value of the force sensor with respect to the rising distance of an object.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary for the sake of clarity.

［実施形態］
先ず、実施形態に係る持上げ装置の構成について説明する。
図１は、実施形態に係る持上げ装置を例示する斜視図である。
図２は、実施形態に係る持上げ装置を例示するブロック図である。
図３は、図２に示す部分Ｂを例示するブロック図である。
図３は、実施形態に係る持上げ装置のリンクを含む部分を例示するブロック図である。
ＸＹ平面は水平面であり、＋Ｚ軸方向は鉛直方向であり、−Ｚ軸方向は、物体を持上げる方向である。＋Ｚ軸方向を、単に、Ｚ軸方向と称することもある。 [Embodiment]
First, the configuration of the lifting device according to the embodiment will be described.
FIG. 1 is a perspective view illustrating a lifting device according to an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the lifting device according to the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram illustrating part B shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a part including a link of the lifting device according to the embodiment.
The XY plane is a horizontal plane, the + Z-axis direction is a vertical direction, and the -Z-axis direction is a direction for lifting an object. The + Z-axis direction may be simply referred to as the Z-axis direction.

図１及び図２に示すように、実施形態に係る持上げ装置１０は、物体１８を持上げるための複数の爪１５ａ、爪１５ｂと、吸着パッド１１１と、物体１８に加わる力を測定するための力センサ１１３と、を有する。この例では、吸着パッド１１１は、複数の爪の一つ１５ａの一部に設けられるがこれには限定されない。吸着パッド１１１は、爪とは独立して設けられても良い。   As shown in FIGS. 1 and 2, the lifting device 10 according to the embodiment measures a plurality of claws 15 a and claw 15 b for lifting the object 18, a suction pad 111, and a force applied to the object 18. Force sensor 113. In this example, the suction pad 111 is provided on a part of one of the plurality of claws 15a, but is not limited thereto. The suction pad 111 may be provided independently of the nail.

実施形態に係る持上げ装置１０の持上げ可否判定方法は、吸着パッド１１１で物体を吸引する。吸着パッド１１１で物体１８を吸引し上昇させていくときに加わる力を、力センサ１１３で測定する。力センサ１１３で測定した値Ｆが所定の閾値Ｆｔｈよりも低く収束した場合、物体１８を持上げ可能と判定する。力センサ１１３で測定した値Ｆが所定の閾値Ｆｔｈ以上である場合、物体１８を持上げ不可能と判定する。その後、複数の爪１５ａ及び１５ｂを用いて物体１８を持上げる。
尚、複数の爪１５ａ及び１５ｂを総称して爪１５と称することもある。また、力センサ１１３で測定した値Ｆを、力センサ１１３の値Ｆと称することもある。 In the lifting determination method for the lifting device 10 according to the embodiment, an object is sucked by the suction pad 111. The force applied when the object 18 is sucked and raised by the suction pad 111 is measured by the force sensor 113. When the value F measured by the force sensor 113 converges lower than a predetermined threshold value Fth, it is determined that the object 18 can be lifted. When the value F measured by the force sensor 113 is equal to or greater than a predetermined threshold Fth, it is determined that the object 18 cannot be lifted. Thereafter, the object 18 is lifted using the plurality of claws 15a and 15b.
The plurality of claws 15a and 15b may be collectively referred to as a claw 15. Further, the value F measured by the force sensor 113 may be referred to as the value F of the force sensor 113.

実施形態に係る持上げ装置１０の持上げ可否判定方法においては、爪１５ａ及び爪１５ｂを用いて物体１８を持上げる前に、力センサ１１３の値Ｆに基づいて、吸着パッド１１１により吸引した物体１８が持上げ可能かどうかを判定する。   In the lifting determination method for the lifting device 10 according to the embodiment, the object 18 sucked by the suction pad 111 is lifted based on the value F of the force sensor 113 before the object 18 is lifted using the claws 15a and 15b. Determine if it can be lifted.

吸着パッド１１１は、例えば、ゴム材質の吸盤形である。吸着パッド１１１の吸着断面は、吸引する物体１８に応じて、平形、長円形などがある。吸着パッド１１１は、吸着する物体１８との間に吸着力を発生させ、発生させた吸着力により物体１８を吸引する。   The suction pad 111 is, for example, a rubber sucker. The suction cross section of the suction pad 111 has a flat shape, an oval shape, or the like depending on the object 18 to be sucked. The suction pad 111 generates a suction force with respect to the object 18 to be sucked, and sucks the object 18 by the generated suction force.

実施形態に係る持上げ装置１０は、さらに、吸着パッド１１１に設けられた圧力センサ１１２と、吸着パッド１１１に接続されたチューブ１１４と、チューブ１１４に接続された真空ポンプ１１６と、吸着パッド１１１に接続されたリンク１２と、を有する。力センサ１１３は、リンク１２に設けられる。
尚、力センサ１１３は、爪１５ａに設けられてもよい。力センサ１１３は、物体１８のＺ軸方向の力を測定する。 The lifting device 10 according to the embodiment is further connected to the pressure sensor 112 provided on the suction pad 111, the tube 114 connected to the suction pad 111, the vacuum pump 116 connected to the tube 114, and the suction pad 111. Link 12. The force sensor 113 is provided on the link 12.
The force sensor 113 may be provided on the claw 15a. The force sensor 113 measures the force of the object 18 in the Z-axis direction.

圧力センサ１１２は、例えば、真空圧計であり、物体１８の吸引に成功したかどうかを判定するために使用される。真空圧計は、所定の閾値と比較することにより真空状態を検知する。真空状態を検知した場合、物体１８の吸引が成功したと判定する。   The pressure sensor 112 is, for example, a vacuum manometer, and is used to determine whether or not the object 18 has been successfully sucked. The vacuum pressure gauge detects the vacuum state by comparing with a predetermined threshold value. When the vacuum state is detected, it is determined that the suction of the object 18 is successful.

真空ポンプ１１６は、チューブ１１４の一端に接続された吸気口１１７から空気を吸引し、吸引した空気を排気口１１８から排出することで真空圧を発生させる。真空ポンプ１１６が真空圧を発生させることにより、チューブ１１４を介して真空圧が吸着パッド１１１に伝わる。これにより、吸着パッド１１１は、物体１８を吸引することができる。   The vacuum pump 116 sucks air from the intake port 117 connected to one end of the tube 114 and discharges the sucked air from the exhaust port 118 to generate vacuum pressure. When the vacuum pump 116 generates a vacuum pressure, the vacuum pressure is transmitted to the suction pad 111 via the tube 114. Thereby, the suction pad 111 can suck the object 18.

リンク１２により、吸着パッド１１１を物体１８の押付け方向（＋Ｚ軸方向）、又は、その逆方向へ移動することができる。リンク１２は、例えば、ロボットアームなどのような移動することが可能な機構である。   By the link 12, the suction pad 111 can be moved in the pressing direction (+ Z-axis direction) of the object 18 or in the opposite direction. The link 12 is a movable mechanism such as a robot arm.

力センサ１１３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸方向の力を測定することができ、物体１８が接触する吸着パッド１１１の回りに掛かる力を検知することができる。また、力センサ１１３は、物体１８が接触する吸着パッド１１１の回りに掛かる力を検知することが可能な位置に設けられる。この例では、力センサ１１３は、リンク１２に設けられる。
尚、力センサ１１３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸方向の力を測定することができるので、力センサ１１３を、３軸力センサと称することもある。 The force sensor 113 can measure the forces in the three axial directions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and can detect the force applied around the suction pad 111 that the object 18 contacts. The force sensor 113 is provided at a position where the force applied around the suction pad 111 with which the object 18 contacts can be detected. In this example, the force sensor 113 is provided on the link 12.
Note that the force sensor 113 can measure forces in the three-axis directions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Therefore, the force sensor 113 may be referred to as a three-axis force sensor.

リンク１２は、図１及び図２に示したものの他に、図３に示すものがある。図３に示すリンク１２は、複数のリンク１２ａ〜１２ｃにより構成される。リンク１２ａの一端とリンク１２ｂの一端とが回転アクチュエータ１３ａにより連結される。リンク１２ｂの他端とリンク１２ｃの一端とが回転アクチュエータ１３ｂにより連結される。回転アクチュエータ１３ａと回転アクチュエータ１３ｂにより、リンク１２を介して吸着パッド１１１の位置を変化させる。リンク１２を介して、吸着パッド１１１を物体１８の押付け方向（＋Ｚ軸方向）、又は、その逆方向に移動することができる。   The link 12 is shown in FIG. 3 in addition to those shown in FIGS. The link 12 illustrated in FIG. 3 includes a plurality of links 12a to 12c. One end of the link 12a and one end of the link 12b are connected by a rotary actuator 13a. The other end of the link 12b and one end of the link 12c are connected by a rotary actuator 13b. The position of the suction pad 111 is changed via the link 12 by the rotary actuator 13a and the rotary actuator 13b. Via the link 12, the suction pad 111 can be moved in the pressing direction (+ Z-axis direction) of the object 18 or in the opposite direction.

実施形態に係る持上げ装置の動作について説明する。
図４は、実施形態に係る持上げ装置の持上げ可否判定方法を例示するフローチャートである。
図５は、実施形態に係る持上げ装置を例示するブロック図である。 The operation of the lifting device according to the embodiment will be described.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a lifting permission determination method for the lifting device according to the embodiment.
FIG. 5 is a block diagram illustrating the lifting device according to the embodiment.

図４及び図５に示すように、先ず、持上げ装置１０は、ユーザ等から物体１８の把持指令を受ける（ステップＳ１０１）。次に、吸着パッド１１１を、リンク１２を用いて吸引及び把持を行う物体１８に押付ける（ステップＳ１０２）。次に、真空ポンプ１１６を動作させ真空を発生させる。これにより、爪１５ａに設けられた吸着パッド１１１が物体１８に対して吸引を開始する（ステップＳ１０３）。
尚、物体の押付け方向を、水平面直交方向、又は、Ｚ軸方向と称することもある。 As shown in FIGS. 4 and 5, first, the lifting device 10 receives a grip command for the object 18 from a user or the like (step S101). Next, the suction pad 111 is pressed against the object 18 to be sucked and gripped using the link 12 (step S102). Next, the vacuum pump 116 is operated to generate a vacuum. Thereby, the suction pad 111 provided on the claw 15a starts to suck the object 18 (step S103).
Note that the pressing direction of the object may be referred to as a horizontal plane orthogonal direction or a Z-axis direction.

次に、物体１８の吸引に成功したかどうかを判定する（ステップＳ１０４）。吸引に成功したかどうかの判定には、以下のような２つの例がある。一つの例では、チューブ１１４内に圧力センサ１１２として真空圧計を設け、該真空圧計が真空状態を検知した場合、物体１８の吸引が成功したと判定する。   Next, it is determined whether or not the object 18 has been successfully sucked (step S104). There are the following two examples for determining whether or not the suction is successful. In one example, a vacuum pressure gauge is provided as the pressure sensor 112 in the tube 114, and when the vacuum pressure gauge detects a vacuum state, it is determined that the suction of the object 18 is successful.

別の例について説明する。
図６（Ａ）は、蛇腹部を有する持上げ装置を例示する斜視図である。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す部分Ｃを例示するブロック図である。
図６（Ａ）は吸引前を示し、図６（Ｂ）は吸引後を示す。
尚、図６（Ａ）は、後述する実施形態の比較例に係る持上げ装置を例示する斜視図でもある。 Another example will be described.
FIG. 6A is a perspective view illustrating a lifting device having a bellows part.
FIG. 6B is a block diagram illustrating a portion C illustrated in FIG.
FIG. 6A shows before suction, and FIG. 6B shows after suction.
FIG. 6A is also a perspective view illustrating a lifting device according to a comparative example of an embodiment described later.

図６（Ａ）に示すように、チューブ２１４の一部に蛇腹部２１４ｐを設ける。そして、図６（Ｂ）に示すように、吸引後、蛇腹部２１４ｐが収縮した場合、物体１８の吸引が成功したと判定する。   As shown in FIG. 6A, a bellows portion 214p is provided in a part of the tube 214. Then, as shown in FIG. 6B, when the bellows portion 214p contracts after the suction, it is determined that the suction of the object 18 is successful.

図４に戻り、実施形態に係る持上げ装置の動作についてさらに説明する。
吸着パッド１１１による物体１８の吸引が成功した場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、リンク１２を用いて吸着パッド１１１で物体１８を吸引し上昇させ、このときに加わる力を、力センサ１１３で測定する（ステップＳ１０６）。吸引が成功しなかった場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、吸引を再実行する、又は、再指令のため待機するなどを行う（ステップＳ１０５）。 Returning to FIG. 4, the operation of the lifting device according to the embodiment will be further described.
When the suction of the object 18 by the suction pad 111 is successful (step S104: Yes), the object 18 is sucked and raised by the suction pad 111 using the link 12, and the force applied at this time is measured by the force sensor 113 ( Step S106). When the suction is not successful (step S104: No), the suction is re-executed, or waiting for a re-command is performed (step S105).

次に、吸着パッド１１１が上昇する間に、力センサ１１３の値を監視し物体１８の持上げ可否判定を行う。   Next, while the suction pad 111 is raised, the value of the force sensor 113 is monitored to determine whether the object 18 can be lifted.

ここで、吸着パッド１１１で吸引した物体１８の持上げ可否判定について説明する。
ステップＳ１０２において、吸着パッド１１１の物体１８に対する押付け方向は、必ずしもＺ軸方向とは限らない。力センサ１１３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向からなる３軸方向の力の値を測定する。これら３軸方向の力の値から、物体の押付け方向（＋Ｚ軸方向）の合力を算出する。そして、この算出した合力を、力センサ１１３で測定した物体１８に加わる力とする。 Here, the determination of whether or not the object 18 sucked by the suction pad 111 can be lifted will be described.
In step S102, the pressing direction of the suction pad 111 against the object 18 is not necessarily the Z-axis direction. The force sensor 113 measures a force value in a triaxial direction including the X axis, Y axis, and Z axis directions. The resultant force in the pressing direction (+ Z-axis direction) of the object is calculated from the force values in these three axial directions. The calculated resultant force is set as a force applied to the object 18 measured by the force sensor 113.

図７は、物体の上昇距離に対する力センサの値を例示するグラフである。
図７横軸は吸着パッド１１１により吸引された物体の上昇距離Ｄを示し、縦軸は力センサ１１３の水平面直交成分（＋Ｚ軸方向）の値Ｆ、すなわち、物体１８に加わる力の測定値を示す。
図７示す１８ａのグラフは、物体１８ａを上昇させた場合のグラフである。
図７示す１８ｂのグラフは、物体１８ｂを上昇させた場合のグラフである。
図７示す１８ｃのグラフは、物体１８ｃを上昇させた場合のグラフである。 FIG. 7 is a graph illustrating the value of the force sensor with respect to the ascent distance of the object.
The horizontal axis in FIG. 7 indicates the ascent distance D of the object sucked by the suction pad 111, and the vertical axis indicates the value F of the horizontal component (+ Z axis direction) of the force sensor 113, that is, the measured value of the force applied to the object 18. Show.
The graph 18a shown in FIG. 7 is a graph when the object 18a is raised.
The graph 18b shown in FIG. 7 is a graph when the object 18b is raised.
The graph 18c shown in FIG. 7 is a graph when the object 18c is raised.

図７に示す最大力Ｆｍａｘは、吸着パッド１１１から物体１８が離れるときの力、すなわち、吸着パッド１１１が物体１８に吸引可能な最大力を示す。オフセット力σは、０よりも大きく最大力Ｆｍａｘよりも小さな値であって、最大力Ｆｍａｘまでのマージンを示す。また、後述する所定の閾値Ｆｔｈは、（Ｆｍａｘ−σ）と同じ値を示す。また、物体１８ｂの重量は、物体１８ｃよりも重い。また、物体１８ａの重量は、物体１８ｂの重量と物体１８ｃの重量との間である。また、物体１８ａ、物体１８ｂ及び物体１８ｃを、総称して物体１８と称することもある。   The maximum force Fmax shown in FIG. 7 indicates the force when the object 18 moves away from the suction pad 111, that is, the maximum force that the suction pad 111 can attract to the object 18. The offset force σ is a value larger than 0 and smaller than the maximum force Fmax, and indicates a margin up to the maximum force Fmax. In addition, a predetermined threshold value Fth described later shows the same value as (Fmax−σ). Further, the weight of the object 18b is heavier than the object 18c. The weight of the object 18a is between the weight of the object 18b and the weight of the object 18c. Further, the object 18a, the object 18b, and the object 18c may be collectively referred to as the object 18.

図７示すように、物体１８ａ、物体１８ｂ及び物体１８ｃを上昇させた場合のグラフは、上昇距離Ｄが短いときは、力センサ１１３の値Ｆが負の値になる。吸着パッド１１１を物体１８に押付けた時、物体１８からの反力を受けるため、力センサ１１３の値Ｆは負の値になる。力センサ１１３は、−Ｚ軸方向の力を受けると負の値となる。   As shown in FIG. 7, in the graph when the object 18a, the object 18b, and the object 18c are lifted, the value F of the force sensor 113 becomes a negative value when the rising distance D is short. When the suction pad 111 is pressed against the object 18, since the reaction force from the object 18 is received, the value F of the force sensor 113 becomes a negative value. The force sensor 113 takes a negative value when receiving a force in the −Z-axis direction.

物体１８ａを上昇させた場合のグラフは、物体１８ａの上昇距離Ｄが長くなるとともに、力センサ１１３の値Ｆが上昇した後、力センサ１１３の値Ｆは、（Ｆｍａｘ−σ）とゼロとの間で収束する。   In the graph when the object 18a is raised, the distance F of the object 18a is increased, and after the value F of the force sensor 113 is increased, the value F of the force sensor 113 is (Fmax−σ) and zero. Converge between.

物体１８ｂを上昇させた場合のグラフは、物体１８ｂの上昇距離Ｄが長くなるとともに、力センサ１１３の値Ｆも上昇し、力センサ１１３の値Ｆは、（Ｆｍａｘ−σ）よりも大きくなる。そして、力センサ１１３の値Ｆは、収束しない。   In the graph when the object 18b is raised, the distance D of the object 18b is increased, the value F of the force sensor 113 is also increased, and the value F of the force sensor 113 is larger than (Fmax−σ). The value F of the force sensor 113 does not converge.

物体１８が物体１８ａのように重い場合、吸着パッド１１１が物体に与える吸着力により吸着しながら上昇するので、力センサ１１３の値Ｆは正の値になる。そして、ある値を超えると吸着パッド１１１から物体１８は離れる。ある値は最大力Ｆｍａｘである。実施形態においては、力センサ１１３の値Ｆが、（Ｆｍａｘ−σ）以上で、持上げ不可能と判定する。力センサ１１３の値Ｆが、０から（Ｆｍａｘ−σ）の間で収束したら、持上げ可能と判定する。すなわち、力センサ１１３で測定した値Ｆが所定の閾値（Ｆｍａｘ−σ）よりも低く収束した場合、物体１８を持上げ可能と判定する。   When the object 18 is heavy like the object 18a, the suction pad 111 rises while being attracted by the attracting force applied to the object, so the value F of the force sensor 113 becomes a positive value. When the value exceeds a certain value, the object 18 moves away from the suction pad 111. One value is the maximum force Fmax. In the embodiment, it is determined that the value F of the force sensor 113 is not less than (Fmax−σ) and cannot be lifted. When the value F of the force sensor 113 converges between 0 and (Fmax−σ), it is determined that lifting is possible. That is, when the value F measured by the force sensor 113 converges lower than a predetermined threshold (Fmax−σ), it is determined that the object 18 can be lifted.

尚、物体１８ｃを上昇させた場合のグラフは、物体１８ｃの上昇距離Ｄが長くなるとともに、力センサ１１３の値Ｆも上昇した後、力センサ１１３の値Ｆは、ほぼ０で収束する。すなわち、吸着パッド１１１を上昇させることで、力センサ１１３の値Ｆは徐々に上昇する。そして、物体１８ｃを吸引する圧力のみで浮かせる事ができた場合、力センサ１１３の値Ｆは、ほぼ０で収束する。   In the graph when the object 18c is raised, the distance F of the force sensor 113 converges at about 0 after the distance D of the object 18c is increased and the value F of the force sensor 113 is also increased. That is, by raising the suction pad 111, the value F of the force sensor 113 gradually increases. When the object 18c can be lifted only by the suction pressure, the value F of the force sensor 113 converges at almost zero.

また、吸着パッド１１１の吸引力と物体１８ｃの重力が釣り合った場合、力センサ１１３の値Ｆは０に収束する。また、吸着パッド１１１の吸引力が物体１８ｃの重力よりも大きい場合、又は、吸着パッド１１１の吸引力の他に、引っ張り応力などが発生した場合、力センサ１１３の値Ｆは、０よりも大きな値となる。よって、力センサ１１３の値Ｆが０に収束した場合、又は、０よりも大きな値であって所定の閾値Ｆｔｈに収束した場合、物体を持上げ可能と判定してもよい。   When the suction force of the suction pad 111 and the gravity of the object 18c are balanced, the value F of the force sensor 113 converges to zero. When the suction force of the suction pad 111 is greater than the gravity of the object 18c, or when a tensile stress or the like is generated in addition to the suction force of the suction pad 111, the value F of the force sensor 113 is greater than zero. Value. Therefore, when the value F of the force sensor 113 converges to 0, or when the value F is greater than 0 and converges to a predetermined threshold value Fth, it may be determined that the object can be lifted.

図４及び図５に戻り、ステップＳ１０６において、吸着パッド１１１で物体１８を吸引し上昇させたとき、力センサ１１３の値Ｆが、０から所定の閾値Ｆｔｈの間で収束した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、物体１８を持上げ可能と判定する（ステップＳ１０９）。力センサ１１３の値Ｆが収束しない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、力センサ１１３の値Ｆが、所定の閾値Ｆｔｈ以上かどうか判定する（ステップＳ１０８）。力センサ１１３の値Ｆが、所定の閾値Ｆｔｈ以上の場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、物体１８を持上げ不可能と判定する（ステップＳ１１０）。そして、爪１５の把持切替え、又は、再指令のため待機するなどを行う（ステップＳ１１１）。
尚、爪をグリッパと称することもある。 4 and 5, when the value F of the force sensor 113 converges between 0 and a predetermined threshold value Fth when the object 18 is sucked and raised by the suction pad 111 in step S106 (step S107: Yes), it is determined that the object 18 can be lifted (step S109). When the value F of the force sensor 113 does not converge (step S107: No), it is determined whether or not the value F of the force sensor 113 is equal to or greater than a predetermined threshold Fth (step S108). When the value F of the force sensor 113 is equal to or greater than the predetermined threshold Fth (step S108: Yes), it is determined that the object 18 cannot be lifted (step S110). Then, the gripping switching of the nail 15 or waiting for re-instruction is performed (step S111).
In addition, a nail | claw may be called a gripper.

ステップＳ１０８において、力センサ１１３の値Ｆが、所定の閾値Ｆｔｈよりも低い場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０６に戻り、吸着パッド１１１をさらに上昇させる動作を行う。   In step S108, when the value F of the force sensor 113 is lower than the predetermined threshold value Fth (step S108: No), the process returns to step S106, and an operation for further raising the suction pad 111 is performed.

実施形態においては、一度、物体１８を、爪１５ａに設けられた（付属した）吸着パッド１１１で吸引し、持上げ可能かどうかを判定（判断）する。その後、持上げ可能と判定した場合、爪１５ａ及び１５ｂを使用して物体１８を持上げる。   In the embodiment, the object 18 is once sucked by the suction pad 111 provided (attached) to the nail 15a, and it is determined (determined) whether or not it can be lifted. Thereafter, when it is determined that the object can be lifted, the object 18 is lifted using the claws 15a and 15b.

実施形態によれば、吸着パッド１１１によって物体１８を吸引した後、−Ｚ軸方向に吸着パッド１１１を少しずつ動かしながら力センサ１１３の値Ｆの変化を読み取る。そして、力センサ１１３の値Ｆが所定の閾値Ｆｔｈよりも低く収束した場合、物体１８を持上げ可能と判定する。この判定によって、持上げ不可能な物体を誤って吸引した場合には、持上げ動作を中止する。これにより、吸着パッド１１１に負荷を与え、物体１８を破損させることを防止することができる。   According to the embodiment, after the object 18 is sucked by the suction pad 111, the change in the value F of the force sensor 113 is read while moving the suction pad 111 little by little in the −Z-axis direction. When the value F of the force sensor 113 converges lower than a predetermined threshold value Fth, it is determined that the object 18 can be lifted. If it is determined that an object that cannot be lifted is accidentally sucked, the lifting operation is stopped. Thereby, it can prevent that the load is given to the suction pad 111 and the object 18 is damaged.

その結果、物体を持上げる前に、持上げ可能かどうかの判定を行う物体の持上げ可否判定方法を提供することができる。   As a result, it is possible to provide a method for determining whether or not an object can be lifted, which determines whether or not the object can be lifted before it is lifted.

尚、実施形態には、以下のようなものも含まれる。
先端に吸着パッドを含む吸引機能部を備えたロボットハンドであって、吸引機能部よりもロボットハンドの根本側に、ロボットハンドが受けた力を検出するための力センサを備え、ロボットハンドが吸引する物体を吸引した状態で持上げようとした場合、力センサの値が所定値以上の力を示した場合には、吸引しての把持を中断するロボットハンド。 Note that the embodiment includes the following.
A robot hand equipped with a suction function part including a suction pad at the tip, and equipped with a force sensor for detecting the force received by the robot hand on the base side of the robot hand from the suction function part. A robot hand that interrupts the gripping by suction when the force sensor value indicates a force greater than or equal to a predetermined value when the object to be lifted is sucked.

上記のようなロボットハンドによれば、吸引対象物（物体）が途中で落下する恐れがあるほどに重い場合には、ロボットハンドの力センサに対し所定以上の力が加わることになる。そのため、当該力センサの出力値に基づき吸引した把持できる物であるか否かを判定できる。これにより、持上げ物体へ悪影響を与えることを抑制できる。   According to the robot hand as described above, when the suction target (object) is heavy enough to drop in the middle, a predetermined force or more is applied to the force sensor of the robot hand. Therefore, it can be determined whether or not the object can be grasped based on the output value of the force sensor. Thereby, it can suppress having a bad influence on the lifting object.

ここで、実施形態に係る持上げ装置の特徴を以下に示す。
・ユーザ等から物体１８の把持指令を受けて動作を開始する。
・吸着パッド１１１を物体１８に接触させ、真空ポンプ１１６により真空圧を発生させることで物体１８を吸引する。
・吸着パッド１１１を物体１８の押付け方向（＋Ｚ軸方向）、又は、その逆方向へ移動可能なロボットアームなどの移動機構（リンク１２ａ〜１２ｃ）を有する。
・物体１８の吸引に成功したかどうかを判定するための真空圧計などのセンサを有する。
・持上げ装置１０が有する力センサ１１３は、ＸＹＺの３軸方向の力を測定することができ、物体１８が接触する吸着パッド１１１の回りにかかる力を検知可能な位置に設けられる。
・移動機構によって、吸着パッド１１１を動かし、その際の力センサ１１３の値の変化を見て、吸引した物体１８を持上げ可能かどうかを判定する。 Here, the characteristics of the lifting device according to the embodiment will be described below.
The operation is started in response to a grip command for the object 18 from a user or the like.
The suction pad 111 is brought into contact with the object 18 and the object 18 is sucked by generating a vacuum pressure by the vacuum pump 116.
A moving mechanism (links 12a to 12c) such as a robot arm that can move the suction pad 111 in the pressing direction (+ Z axis direction) of the object 18 or in the opposite direction.
It has a sensor such as a vacuum pressure gauge for determining whether or not the object 18 has been successfully sucked.
The force sensor 113 included in the lifting device 10 can measure XYZ triaxial forces, and is provided at a position where the force applied around the suction pad 111 that the object 18 contacts can be detected.
-The suction pad 111 is moved by the moving mechanism, and a change in the value of the force sensor 113 at that time is observed to determine whether or not the sucked object 18 can be lifted.

［比較例］
次に、実施形態の比較例に係る持上げ装置について説明する。
図６（Ａ）は、実施形態の比較例に係る持上げ装置を例示する斜視図である。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す部分Ｃを例示するブロック図である。
図６（Ａ）は吸引前を示し、図６（Ｂ）は吸引後を示す。 [Comparative example]
Next, a lifting device according to a comparative example of the embodiment will be described.
FIG. 6A is a perspective view illustrating a lifting device according to a comparative example of the embodiment.
FIG. 6B is a block diagram illustrating a portion C illustrated in FIG.
FIG. 6A shows before suction, and FIG. 6B shows after suction.

図６（Ａ）に示すように、比較例に係る持上げ装置２０は、実施形態の持上げ装置１０と比べて、力センサ１１３が設けられていない。持上げ装置２０は、チューブ２１４の一部に蛇腹部２１４ｐが設けられる。持上げ装置２０は、吸着パッド２１１により物体１８を吸引したとき、負荷により蛇腹部２１４ｐが収縮（変形）したことを検出する。これにより、吸着パッド２１１が物体１８を吸引したかどうかを判定する。具体的には、図６（Ｂ）に示す吸引後の蛇腹部２１４ｐの長さＬ２が、図６（Ａ）に示す吸引前の蛇腹部２１４ｐの長さＬ１よりも短い場合、吸着パッド２１１が物体１８を吸引したと判定する。   As shown in FIG. 6A, the lifting device 20 according to the comparative example is not provided with the force sensor 113 as compared with the lifting device 10 of the embodiment. In the lifting device 20, a bellows portion 214 p is provided in a part of the tube 214. When the object 18 is sucked by the suction pad 211, the lifting device 20 detects that the bellows portion 214p contracts (deforms) due to the load. Thereby, it is determined whether or not the suction pad 211 has sucked the object 18. Specifically, when the length L2 of the bellows part 214p after suction shown in FIG. 6B is shorter than the length L1 of the bellows part 214p before suction shown in FIG. It is determined that the object 18 has been sucked.

しかしながら、持上げ装置２０は、力センサ１１３を有していないため、物体１８が持上げ可能かどうかの可否判定をすることができない。よって、物体を持上げる前に、持上げ可能かどうかの判定を行う物体の持上げ可否判定方法を提供することが難しい。   However, since the lifting device 20 does not have the force sensor 113, it cannot be determined whether or not the object 18 can be lifted. Therefore, it is difficult to provide a method for determining whether or not an object can be lifted before it is lifted.

尚、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

１０、２０…持上げ装置 １２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…リンク １３ａ、１３ｂ…回転アクチュエータ １５、１５ａ、１５ｂ…爪 １８…物体 １１１、２１１…吸着パッド １１２…圧力センサ １１３…力センサ １１４、２１４…チューブ ２１４ｐ…蛇腹部 １１６…真空ポンプ １１７…吸気口 １１８…排気口 Ｂ、Ｃ…部分 Ｄ…上昇距離 Ｆ…値 Ｆｍａｘ…最大力 Ｌ１、Ｌ２…長さ Ｘ、Ｙ、Ｚ…方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20 ... Lifting device 12, 12a, 12b, 12c ... Link 13a, 13b ... Rotary actuator 15, 15a, 15b ... Claw 18 ... Object 111, 211 ... Adsorption pad 112 ... Pressure sensor 113 ... Force sensor 114, 214 ... Tube 214p ... bellows 116 ... vacuum pump 117 ... intake port 118 ... exhaust port B, C ... part D ... ascent distance F ... value Fmax ... maximum force L1, L2 ... length X, Y, Z ... direction

Claims (1)

吸着パッドで物体を吸引するステップと、
前記吸着パッドで前記物体を吸引し上昇させていくときに加わる力を、力センサで測定するステップと、
前記力センサで測定した値が所定の閾値よりも低く収束した場合、前記物体を持上げ可能と判定するステップと、
前記力センサで測定した値が前記所定の閾値以上である場合、前記物体を持上げ不可能と判定するステップと、
を備えたことを特徴とする物体の持上げ可否判定方法。 Sucking an object with a suction pad;
Measuring a force applied when the object is sucked and raised by the suction pad with a force sensor;
Determining that the object can be lifted when the value measured by the force sensor converges below a predetermined threshold;
Determining that the object cannot be lifted if the value measured by the force sensor is equal to or greater than the predetermined threshold;
A method for determining whether or not an object can be lifted.
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