JP2019089173A - 把持システムおよび把持方法 - Google Patents
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Abstract
Description
よりもバックドライバビリティが小さい機構であって、前記把持システムが、前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に該ハンド機構を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記複数の指部のうち該対象物の把持に用いる把持用指部の先端部を該対象物に接触させた状態で、該把持用指部における前記第2駆動機構のモータを停止させたまま、該把持用指部における前記第1駆動機構のモータを前記第1関節部が屈曲する方向に回転駆動させ、それによって、該把持用指部から該対象物に対して押圧力を付与する。
小さい機構が用いられている。
以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
詳細な構成については後述する。
アーム機構3は、第1アームリンク部31、第2アームリンク部32、第3アームリンク部33、第4アームリンク部34、第5アームリンク部35、および接続部材36を備えている。そして、ハンド機構2のベース部20が、アーム機構3の第1アームリンク部31の一端側に形成された第1関節部30aに接続されている。第1関節部30aには、第1アームリンク部31に対してハンド機構2を該第1アームリンク部31の軸周りに回転させるためのモータ(図示略)が設けられている。第1アームリンク部31の他端側は、第2関節部30bで第2アームリンク部32の一端側に接続されている。第1アームリンク部31と第2アームリンク部32とはその中心軸が垂直に交わるように接続されている。そして、第2関節部30bには、第2アームリンク部32に対して、第1アームリンク部31を、その他端側を中心に該第2アームリンク部32の軸周りに回転させるためのモータ(図示略)が設けられている。また、第2アームリンク部32の他端側は、第3関節部30cで第3アームリンク部33の一端側に接続されている。第3関節部30cには、第3アームリンク部33に対して第2アームリンク部32を相対的に回転させるためのモータ(図示略)が設けられている。
次に、ハンド機構2の構成について図2から図10に基づいて説明する。図2はハンド機構2の斜視図である。図3はハンド機構2の上面図である。なお、図3において、矢印は、各指部21の回転可動範囲を示している。図2および図3に示すように、ハンド機構2においては、ベース部20に4本の指部21が、ハンド機構2の長手方向(図3において紙面に垂直な方向)の軸を中心とした円周上に、等角度間隔(すなわち90deg間隔)に配置されている。また、4本の指部21は全て同一の構造を有し且つ同一の長さである。但し、各指部21の動作は、それぞれ独立して制御される。
212、および基端部213を有している。そして、指部21の基端部213がベース部20に接続されている。ここで、基端部213は、図3において矢印で示すように、ベース部20に対して指部21の長手方向(図3において紙面に垂直な方向)の軸回りに回転可能に接続されている。また、指部21において、基端部213に第2指リンク部212の一端が接続されている。そして、この第2指リンク部212と基端部213との接続部に第2関節部23が形成されている。
次に、台座部4に内蔵された、アーム制御装置42およびハンド制御装置43の構成について図11に基づいて説明する。アーム制御装置42はロボットアーム1のアーム機構3を制御するための制御装置である。ハンド制御装置43はロボットアーム1のハンド機構2を制御するための制御装置である。図11は、アーム制御装置42およびハンド制御装置43に含まれる各機能部を示すブロック図である。
得部433を有している。これらの機能部は、ハンド制御装置43に含まれるコンピュータにおいて所定の制御プログラムが実行されることで形成される。
ここで、本実施例に係るロボットアーム1において、対象物を把持する際に行われるアプローチ動作制御および把持動作制御について図12Aから図12Dに基づいて説明する。ハンド機構2における把持用指部によって対象物を把持するためには、該把持用指部によって該対象物を挟み込む前に、該対象物が少なくとも2本の把持用指部の先端部の間に位置した状態となる所定の把持可能位置にハンド機構2を移動させる必要がある。このようにハンド機構2を所定の把持可能位置に移動させる制御をアプローチ動作制御と称する。また、ハンド機構2が所定の把持可能位置に位置決めされた後、把持用指部によって該
対象物を挟み込むための制御を把持動作制御と称する。なお、図12Aから図12Dにおいては、ハンド機構2おける第2指部21Bおよび第3指部21Cを把持用指部とする場合の動作を示している。また、図12Aから図12Dにおいては、便宜的に、ハンド機構2における第1指部21A、第2指部21B、および第3指部21Cのみを図示しており、第4指部21Dの図示を省略している。
端部が対象物10に接触している状態の第2指部21Bおよび第3指部21Cそれぞれにおいて、第1駆動機構における第1モータ51を第1関節部22が屈曲する方向に回転駆動させる。なお、このときに、第2駆動機構における第2モータ52は停止させたままとする。これにより、図12Dにおいて白抜き矢印で示すように、第2指部21Bおよび第3指部21Cから対象物10に対して押圧力が付与されることになる。その結果、第2指部21Bおよび第3指部21Cによって対象物10が把持される。
アよりもバックドライバビリティが大きく、また、減速比が低い傘歯車を用いる。これにより、指部21の先端部に何らかの外力が作用したときに、該外力による衝撃を第1関節部22の動きによって吸収し易くなる。また、第1関節部22を駆動させる際の効率を高めることができる。また、第1関節部22が大きくなってしまうことも抑制することができる。なお、第1駆動機構の歯車として傘歯車以外の歯車を用いることもできる。ただし、第1駆動機構の歯車として傘歯車を用いることで、他の種類の歯車を用いた場合に比べて、第1関節部22が大きくなってしまうことをより抑制し易くなる。
次に、本実施例に係る把持動作制御のフローについて図13に示すフローチャートに基づいて説明する。この把持動作制御のフローは、アプローチ動作制御によってハンド機構2が所定の把持可能位置に位置決めされた後、ハンド制御装置43において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。
る。一方、S106において肯定判定された場合、次にS107において、各把持用指部の第1モータ51の駆動が停止される。これにより、その時点での、各把持用指部の先端部の位置、または、各把持用指部によって対象物にかけられる圧力が維持された状態となる。そして、今回の把持動作制御が完了したことになる。なお、S107においては、各把持用指部の第1モータ51に供給する電力を、S106で肯定判定された時点の電力に維持するようにしてもよい。
なお、上記実施例では、ハンド機構2の各指部21の各関節部22、23の駆動機構としてモータおよび歯車が用いられている構成を例に挙げて説明したが、モータの回転力を関節部の回転軸に伝達する伝達機構は必ずしも歯車でなくてもよい。例えば、歯車に代えてタイミングベルトを用いてもよい。また、各関節部22、23の駆動機構として直動アクチュエータを用いてもよい。ただし、駆動機構の構成に関わらず、第2関節部23を駆動させるための第2駆動機構としては、第1関節部22を駆動させるための第1駆動機構よりもバックドライバビリティが小さい機構を用いるものとする。
Claims (5)
- 複数の指部によって対象物を把持するハンド機構を備えた把持システムであって、
前記ハンド機構の各指部には、第1関節部と、該第1関節部よりもその先端部から離れて位置する第2関節部とが形成されており、
前記ハンド機構は、各指部における前記第1関節部を駆動させる第1駆動機構と、各指部における前記第2関節部を駆動させる第2駆動機構とを有し、
前記第1駆動機構および前記第2駆動機構は、それぞれ、モータを含んで構成されており、且つ、前記第2駆動機構は前記第1駆動機構よりもバックドライバビリティが小さい機構であって、
前記把持システムが、前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に該ハンド機構を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記複数の指部のうち該対象物の把持に用いる把持用指部の先端部を該対象物に接触させた状態で、該把持用指部における前記第2駆動機構のモータを停止させたまま、該把持用指部における前記第1駆動機構のモータを前記第1関節部が屈曲する方向に回転駆動させ、それによって、該把持用指部から該対象物に対して押圧力を付与する把持システム。 - 前記第1駆動機構および前記第2駆動機構には、それぞれ、前記モータの回転力を関節部の回転軸に伝達する伝達機構として歯車を含んで構成されており、且つ、前記第2駆動機構の歯車は前記第1駆動機構の歯車よりもバックドライバビリティが小さい歯車である請求項1に記載の把持システム。
- 前記第1駆動機構の歯車としてウォームギア以外の種類の歯車が用いられており、前記第2駆動機構の歯車としてウォームギアが用いられている請求項2に記載の把持システム。
- 前記第1駆動機構の歯車として傘歯車が用いられている請求項3に記載の把持システム。
- 複数の指部を備えたハンド機構によって対象物を把持する把持方法であって、
前記ハンド機構の各指部には、第1関節部と、該第1関節部よりもその先端部から離れて位置する第2関節部とが形成されており、
前記ハンド機構は、各指部における前記第1関節部を駆動させる第1駆動機構と、各指部における前記第2関節部を駆動させる第2駆動機構とを有し、
前記第1駆動機構および前記第2駆動機構は、それぞれ、モータを含んで構成されており、且つ、前記第2駆動機構は前記第1駆動機構よりもバックドライバビリティが小さい機構であって、
前記把持方法が、
前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記複数の指部のうち該対象物の把持に用いる把持用指部の先端部を該対象物に接触させるステップと、
前記把持用指部の先端部を該対象物に接触させた状態で、該把持用指部における前記第2駆動機構のモータを停止させたまま、該把持用指部における前記第1駆動機構のモータを前記第1関節部が屈曲する方向に回転駆動させ、それによって、該把持用指部から該対象物に対して押圧力を付与するステップと、を有する把持方法。
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