JP2020093335A - Sensor mechanism for robot hand - Google Patents

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山本 健
Ken Yamamoto
健 山本
武 関根
Takeshi Sekine
武 関根
泰弘 楠瀬
Yasuhiro Kususe
泰弘 楠瀬
純也 古田
Junya Furuta
純也 古田
鈴木 陽介
Yosuke Suzuki
陽介 鈴木
宏 立矢
Hiroshi Ritsuya
宏 立矢
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Abstract

To provide a sensor mechanism for a robot hand that can detect states of contact of finger tips with both of an environment face and an object to be gripped.SOLUTION: The sensor mechanism for a robot hand according to the embodiment comprises: finger tip parts; first tactile sensors, arranged on surfaces at back sides of the finger tip parts, which detect contact force against an environment face on which an object to be gripped is placed; and second tactile sensors, arranged on surfaces at belly sides of the finger tip parts, which detect contact force against the object to be gripped.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、ロボットハンド用のセンサ機構に関するものである。 The present invention relates to a sensor mechanism for a robot hand.

従来、大量生産が主流であった工場では、単純な動作を繰り返す、すなわち一つの対象物に適した動作を行うロボットハンドが普及することで自動化が進んだ。これにより、人間が危険な作業をせずに済み人手不足に対しても貢献できていた。しかし、近年は多品種少量生産が主流になっており、限られた空間で様々な対象物に対して、把持・運搬・組立のような複数の作業が可能なロボットハンドが求められている。例えば、ロボットハンドの把持作業で問題となるのは、形状の変化するやわらかい物や小さい物をうまく把持できないことである。ここで、「やわらかい物」とは、外力を加えて変形した場合に、外力をとり除いた場合に元の形状に戻るものと戻らない物(弾性及び可塑性の物)を含む。我々人間にとってやわらかい物を把持することは非常に容易なこと(無意識に行っている)であるが、ロボットハンドがやわらかい物を傷つけずに把持することは困難である。ロボットハンドの先行技術文献としては、例えば、以下の特許文献1〜3及び非特許文献1,2がある。 Conventionally, in a factory where mass production has been mainstream, automation has advanced due to the spread of robot hands that repeat simple operations, that is, operations that are suitable for one object. As a result, human beings can contribute to the lack of manpower without doing dangerous work. However, in recent years, high-mix low-volume production has become mainstream, and there is a demand for a robot hand capable of performing a plurality of operations such as gripping, carrying, and assembling various objects in a limited space. For example, a problem in the gripping work of the robot hand is that it is difficult to grip a soft object or a small object whose shape changes. Here, the "soft material" includes a material that returns to its original shape when the external force is removed and a material that does not return (elastic and plastic material) when the external force is applied and deformed. It is very easy for us humans to grasp soft objects (it is unconsciously done), but it is difficult for robot hands to grasp soft objects without damaging them. Prior art documents of robot hands include, for example, the following patent documents 1 to 3 and non-patent documents 1 and 2.

国際公開第2009/144767号International Publication No. 2009/144767 特開2006−297542号公報JP, 2006-297542, A 特開2005−349492号公報JP, 2005-349492, A

M.Shimojo,T.Araki,S.Teshigawara,A.Ming and M. Ishikawa,“A net−structure tactile sensor covering free−form surface and ensuring high−speed response,”Proc.2007 IEEE/RSJ Int.conf.on Intelligent Robots and Systems,pp.670−675,2007.M. Shimojo, T.; Araki, S.; Teshigawara, A.; Ming and M. Ishikawa, "A net-structure tactile sensor covering free-form surface and enquiring high-speed response," Proc. 2007 IEEE/RSJ Int. conf. on Intelligent Robots and Systems, pp. 670-675, 2007. Y.Suzuki,“Multilayered Center−of−Pressure Sensor for Robot Fingertips and Adaptive Feedback Control,”IEEE Robotics and Automation Letters,Vol.2,Issue 4,pp.2180−2187,2017.Y. Suzuki, "Multilayered Center-of-Pressure Sensor for Robot Fingers and Adaptable Feedback Control," IEEE Robotics and Automation. 2, Issue 4, pp. 2180-2187, 2017.

本願出願人は、ロボットハンドでやわらかい物や小さい物等の把持対象物を高精度に把持する場合には、指先について、環境面と把持対象物の両方の接触状態を検知することが有効であるとの知見を得た。 The applicant of the present application is effective in detecting the contact state of both the environmental surface and the grasped object with respect to the fingertip when grasping a grasped object such as a soft object or a small object with high accuracy by a robot hand. I got the knowledge.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、指先について、環境面と把持対象物の両方の接触状態を検知することが可能なロボットハンド用のセンサ機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a sensor mechanism for a robot hand capable of detecting the contact state of both the environmental surface and the grasped object with respect to the fingertip.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ロボットハンド用のセンサ機構であって、指先部と、前記指先部の背側の表面に配置され、把持対象物が置かれる環境面に対する接触力を検知するための第1の触覚センサと、前記指先部の腹側の表面に配置され、前記把持対象物に対する接触力を検知するための第2の触覚センサと、を備えていてもよい。 In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object, the present invention is a sensor mechanism for a robot hand, which is arranged on a fingertip portion and a surface on the back side of the fingertip portion, and an object to be grasped is placed. A first tactile sensor for detecting a contact force with respect to an environment surface; and a second tactile sensor arranged on the ventral surface of the fingertip portion for detecting a contact force with respect to the grasped object. May be.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記指先部は、前記背側と前記腹側とで段差が形成されており、前記背側が前記腹側に比して高く形成されていてもよい。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, the fingertip may have a step formed between the back side and the abdomen side, and the back side may be formed higher than the abdomen side.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記指先部の前記段差は、二股形状により形成されていてもよい。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, the step of the fingertip portion may be formed in a bifurcated shape.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記指先部は、側面視曲線形状を呈することにしてもよい。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, the fingertip portion may have a curved shape in a side view.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第1及び第2の触覚センサは、感圧部がシート形状に形成されていてもよい。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, in the first and second tactile sensors, the pressure sensitive portion may be formed in a sheet shape.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第1及び第2の触覚センサは、抵抗式、圧電式、磁気式、静電容量式、ひずみゲージ式、超音波式、気圧式、水圧式、電荷式、水晶振動子式、又は光学式としてもよい。 According to a preferred aspect of the present invention, the first and second tactile sensors are resistance type, piezoelectric type, magnetic type, capacitance type, strain gauge type, ultrasonic type, atmospheric pressure type, hydraulic type, It may be a charge type, a crystal oscillator type, or an optical type.

本発明によれば、指先について、環境面と把持対象物の両方の接触状態を検知することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect the contact state of both the environmental surface and the grasped object for the fingertip.

図1は、本発明に係るロボットハンドの環境面へのアプローチ動作を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an approach operation of the robot hand according to the present invention to approach the environment. 図2は、本発明に係るロボットハンドの環境面上のなぞり動作を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an environmental tracing operation of the robot hand according to the present invention. 図3は、本実施の形態のロボットハンドの構成の概略を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an outline of the configuration of the robot hand according to the present embodiment. 図4は、図3のハンド部を拡大して示した図である。FIG. 4 is an enlarged view of the hand unit of FIG. 図5は、本実施の形態のロボットハンドの制御系を示すブロック構成図である。FIG. 5 is a block diagram showing the control system of the robot hand according to the present embodiment. 図6は、指先部の概略の斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view of the fingertip portion. 図7は、指先部の概略の側面図である。FIG. 7 is a schematic side view of the fingertip portion. 図8は、指先部の指先が環境面と把持対象物に接触している状態を示す概略の側面図である。FIG. 8 is a schematic side view showing a state in which the fingertip of the fingertip portion is in contact with the environment surface and the grasped object. 図9は、指の第1の関節部及び第2の関節部の関節角を説明するための模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the joint angles of the first joint portion and the second joint portion of the finger. 図10は、ロボットハンドが把持対象物を把持する際の制御部の全体動作の制御の概略を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the outline of the control of the overall operation of the control unit when the robot hand grips the grip target. 図11は、図10の環境面にアプローチする動作の詳細な内容を説明するためのフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart for explaining the detailed contents of the operation for approaching the environment side of FIG. 図12は、図10の把持対象物にアプローチする動作の詳細な内容を説明するためのフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart for explaining the detailed content of the operation of approaching the gripping target object of FIG. 10. 図13−Aは、本実施の形態の把持対象物の例を説明するための図である。FIG. 13-A is a diagram for explaining an example of a gripping target object according to the present embodiment. 図13−Bは、本実施の形態の把持対象物の例を説明するための図である。FIG. 13-B is a diagram for explaining an example of the grasped object of the present embodiment.

以下に、本発明に係るロボットハンド用のセンサ機構の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a sensor mechanism for a robot hand according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

(1.本発明の原理)
まず、図1及び図2を参照して、本発明に係るロボットハンドの原理を説明する。
(1. Principle of the present invention)
First, the principle of the robot hand according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

[1−1.背景]
物体把持・運搬を目的としたロボットハンドにおいて、開発する際に問題となるのは、周囲の環境を考慮した様々な種類の把持対象物へのアプローチ・把持方法である。この問題の解決が非常に困難であると考える要因は二つある。
[1-1. background]
In developing a robot hand for the purpose of grasping and transporting an object, what becomes a problem when developing is a method of approaching and grasping various types of grasping objects in consideration of the surrounding environment. There are two factors that make this problem very difficult to solve.

一つ目は、ロボット周囲の環境と衝突しないような把持対象物への接近・運搬・ロボットの初期位置への移動をし、さらに環境を利用した安定した把持対象物把持を可能とする、周囲の環境に応じた動作である。二つ目は、把持対象物の大きさ・形状・やわらかさに応じて適切な力かつ持ち方を判断することである。我々人間にとってこれらの動作は非常に容易なこと(無意識に行っている)であるが、ロボットが様々な把持対象物に対するアプローチ方法を判断するのは困難である。 The first is the environment that allows the robot to approach, transport, and move the robot to its initial position so that it does not collide with the surrounding environment of the robot, and that enables stable grasping of the grasped object using the environment. It is an operation according to the environment of. The second is to determine an appropriate force and holding method according to the size, shape, and softness of the grasped object. It is very easy for us humans to perform these actions (unconsciously), but it is difficult for the robot to judge how to approach various gripping objects.

本発明は、一例として3本指のロボットハンドを使用し、各指先の腹側と背側に設けた触覚センサから得られる情報に基づいて、環境面と把持対象物を同時に検知しつつ把持を行うことを目的とする。ここで、環境面は、作業台、テーブル台、ベルトコンベア等の静止している面及び動いている面を含む。各指先の腹側と背側にそれぞれ触覚センサを設け、背側では主に環境面との接触を検知し、腹側では主に把持対象物を検知することで、環境面と把持対象物の同時検知を可能にしている。 The present invention uses a three-fingered robot hand as an example, and grasps an environment surface and a grasped object at the same time based on information obtained from tactile sensors provided on the ventral and dorsal sides of each fingertip. The purpose is to do. Here, the environment surface includes a stationary surface and a moving surface such as a work table, a table table, and a belt conveyor. Tactile sensors are provided on the ventral and dorsal sides of each fingertip, the backside mainly detects contact with the environment surface, and the ventral side mainly detects the grasped object, thereby detecting the environment surface and the grasped object. It enables simultaneous detection.

これにより、本発明では、指を環境面と接触させながら動かし、同時に安定した把持対象物の把持が可能になる。本発明では、新たに開発したロボットハンド指先部用の触覚センサの構造と、これを利用した環境面上の把持対象物に対する把持制御手法の提案を行う。 Accordingly, in the present invention, the finger can be moved while being in contact with the environment surface, and at the same time, a stable gripping target object can be gripped. The present invention proposes a newly developed structure of a tactile sensor for a fingertip of a robot hand and a grip control method for a grip target on an environmental surface using the structure.

[1−2.指先部触覚センサ]
本発明のロボットハンドシステムで用いる指先部の触覚センサの構造について説明する。本触覚センサの主な特徴は、指先部表面を腹側と背側に分割して2つのシート状の触覚センサを実装していることである。なお,各触覚センサには面状の感圧部に作用する荷重分布の重心位置を算出して出力するCoP (Center of Pressure)方式(非特許文献1,2参照)を採用している。
[1-2. Fingertip tactile sensor]
The structure of the tactile sensor of the fingertip used in the robot hand system of the present invention will be described. The main feature of this tactile sensor is that the surface of the fingertip is divided into the ventral side and the dorsal side and two sheet-shaped tactile sensors are mounted. Each tactile sensor employs a CoP (Center of Pressure) method (see Non-Patent Documents 1 and 2) that calculates and outputs the position of the center of gravity of the load distribution acting on the planar pressure-sensitive portion.

ロボットハンドの指先部の寸法はロボットハンドの寸法に合わせて決定することができる。側面から見た形状は円弧を組み合わせて構成した。これはテーブル等の環境面に対して指先が滑らかに接するようにするためである。幅方向には直線的に押し出した形状であるため、指先部の表面は長方形に展開できる。これにより、フレキシブル基板上に形成する触覚センサを歪みなく実装することができる。 The size of the fingertip of the robot hand can be determined according to the size of the robot hand. The shape seen from the side was constructed by combining arcs. This is to ensure that the fingertips make smooth contact with the environment such as a table. Since the shape is extruded linearly in the width direction, the surface of the fingertip can be developed into a rectangle. Thereby, the tactile sensor formed on the flexible substrate can be mounted without distortion.

指先部に搭載したシート形状の2つの触覚センサによって環境面と環境面上の把持対象物との接触状態を検出する。2つの触覚センサは、溝内から腹側は指先部の付け根までと、背側は最も膨らんだ部分を超えた位置までの2か所に、それぞれ感圧部を有している。環境に対する指先の姿勢を適切に制御することで、環境面と把持対象物を個別にセンシング可能となる。 Two sheet-shaped tactile sensors mounted on the fingertip detect the contact state between the environmental surface and the object to be grasped on the environmental surface. The two tactile sensors have pressure-sensitive portions at two positions from inside the groove to the base of the fingertip portion on the ventral side and on the back side to a position beyond the most swollen portion. By appropriately controlling the posture of the fingertip with respect to the environment, it becomes possible to individually sense the environment surface and the grasped object.

[1−3.制御アルゴリズム]
多指ロボットハンドで環境面上にある把持対象物を把持する際、その両者に対して同時に指先が接触する状態が生じうる。特に把持対象物が小さい場合や掬い上げるような動作が必要な場合、複数の把持対象物を集めて同時に把持する場合などには、その置かれている環境との接触は避けにくい。そこで、本発明では、環境面との接触検知を目的とした指先部背側の触覚センサの出力を利用して、環境面との過剰な力での接触の回避および環境面に対する指先のなぞり動作を行う手法を実装した。
[1-3. Control algorithm]
When a multi-fingered robot hand grasps an object to be grasped on an environment surface, a state where a fingertip simultaneously contacts both of them may occur. In particular, when the object to be grasped is small or when an operation such as scooping is required, or when a plurality of objects to be grasped are collected and simultaneously grasped, it is difficult to avoid contact with the environment in which they are placed. Therefore, in the present invention, by utilizing the output of the tactile sensor on the back side of the fingertip for the purpose of detecting contact with the environmental surface, avoidance of contact with excessive force with the environmental surface and tracing operation of the fingertip with respect to the environmental surface. I implemented a method to do.

[1−3−1.環境面へのアプローチ動作]
図1は、本発明に係るロボットハンドの環境面へのアプローチ動作(背側の触覚センサの出力に基づいたフィードバック動作)を説明するための模式図である。(A)は環境面(例えば、作業台)が水平な場合、(B)は環境面が傾斜している場合である。
[1-3-1. Environmental approach operation]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an approach operation (a feedback operation based on the output of a tactile sensor on the back side) to the environmental surface of a robot hand according to the present invention. (A) is a case where the environment surface (for example, a workbench) is horizontal, and (B) is a case where the environment surface is inclined.

図1において、初期姿勢においてロボットハンド1の指先部2の最下点が背側の触覚センサで被覆した領域に含まれるように指先部2の姿勢角を調整する。アプローチ動作開始後は背側の触覚センサの出力が閾値を超えたことを検知した場合に、第2屈曲関節(指根本側)を外側に広げ第1屈曲関節(指先端側)を同じ変位角だけ内側に閉じるようにする。 In FIG. 1, the posture angle of the fingertip portion 2 is adjusted so that the lowest point of the fingertip portion 2 of the robot hand 1 is included in the area covered by the tactile sensor on the back side in the initial posture. When it is detected that the output of the dorsal tactile sensor exceeds the threshold value after the approach operation starts, the second flexion joint (finger base side) is expanded outward and the first flexion joint (finger tip side) has the same displacement angle. Just try to close it inwards.

これにより、図1(B)に示すように、環境面3に対して傾いた姿勢でアプローチしたとしても、指先部2の姿勢を一定に保ちながら、各指の指先部2の環境面との接触力が閾値以下の状態を維持し、全ての指先部が接触した際にアプローチ動作を停止することができる。 As a result, as shown in FIG. 1B, even if an approach is made in an inclined posture with respect to the environment surface 3, the posture of the fingertip portion 2 is kept constant and the environment of the fingertip portion 2 of each finger is kept constant. The contact force can be maintained below the threshold value, and the approach operation can be stopped when all the fingertips come into contact with each other.

[1−3−2.環境面上のなぞり動作]
図2は、本発明に係るロボットハンドの環境面上のなぞり動作(背側の触覚センサの出力に基づいたフィードバック動作)を説明するための模式図である。
[1-3-2. Environmental tracing operation]
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the tracing operation on the environment of the robot hand according to the present invention (feedback operation based on the output of the tactile sensor on the back side).

図2に示すように、本発明では、基本動作として指先部2の接触点が水平方向に一定速度で移動する軌道制御を行いながら、その過程で背側の触覚センサの出力値に応じて軌道の鉛直方向成分を修正することで接触力が一定の範囲に収まるようにする。この動作を用いて対向する指同士の指先間距離を狭めることで環境面上の把持対象物の把持を行う。このとき指先部2の姿勢は内側に屈曲する方向に変化するが、指先の背側の広範囲をカバーするように触覚センサが実装されているため、指先が環境面3に接触している限りは触覚センサが応答するようにした。 As shown in FIG. 2, in the present invention, as a basic operation, trajectory control is performed in which the contact point of the fingertip 2 moves horizontally at a constant speed, and in the course of that trajectory is controlled according to the output value of the tactile sensor on the back side. Correct the vertical component of so that the contact force falls within a certain range. By using this operation, the distance between the fingertips of the fingers facing each other is narrowed to grip the gripping target on the environmental surface. At this time, the posture of the fingertip portion 2 changes in the direction of bending inward, but since the tactile sensor is mounted so as to cover a wide area on the back side of the fingertip, as long as the fingertip is in contact with the environment surface 3, The tactile sensor was made to respond.

以下、本発明に係るロボットハンドを適用した実施の形態について説明する。本発明の構成要素は、本明細書の図面に一般に示してあるが、様々な構成で広く多様に配置し設計してもよいことは容易に理解できる。したがって、本発明の装置、システムおよび方法の実施形態についての以下のより詳細な説明は、特許請求の範囲に示す本発明の範囲を限定するものではなく、単に本発明の選択した実施形態の一例を示すものであって、本明細書の特許請求の範囲に示す本発明と矛盾無く装置、システムおよび方法についての選択した実施形態を単に示すものである。当業者は、特定の細目の1つ以上が無くても、または他の方法、部品、材料でも本発明を実現できることが理解できる。 Hereinafter, an embodiment to which the robot hand according to the present invention is applied will be described. Although the components of the present invention are generally shown in the drawings herein, it will be readily understood that a wide variety of arrangements and designs may be made in various configurations. Accordingly, the following more detailed description of embodiments of the apparatus, systems and methods of the present invention is not intended to limit the scope of the invention as set forth in the claims, merely an example of selected embodiments of the invention. FIG. 4 is merely a representation of selected embodiments of devices, systems and methods consistent with the invention as claimed in this specification. Those skilled in the art will understand that the invention may be practiced without one or more of the specific details or with other methods, components, materials.

(2.実施の形態)
以下、図3〜図13を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
(2. Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same constituent elements in each drawing as much as possible, and redundant description will be omitted.

[2−1.ロボットハンドの構成]
図3は、本実施の形態のロボットハンドの構成の概略を示す図である。図4は、ロボットハンドのハンド部を拡大して示した図である。図5は、本実施の形態のロボットハンドの制御系を示すブロック構成図である。
[2-1. Robot hand configuration]
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the configuration of the robot hand according to the present embodiment. FIG. 4 is an enlarged view of the hand portion of the robot hand. FIG. 5 is a block diagram showing the control system of the robot hand according to the present embodiment.

図3に示すように、本実施の形態のロボットハンド10は、大別すると、アーム部20と、ハンド部30、ベース部40と、制御部50を備えている。ベース部40は、アーム部20を装着するための部位であり、例えば、ベース台で構成することができる。ベース部40は、これに限られるものではなく、アーム部20を装着可能な構成であればよく、例えば、人型ロボットの胴部のような別の部位で構成してもよい。 As shown in FIG. 3, the robot hand 10 according to the present embodiment roughly includes an arm unit 20, a hand unit 30, a base unit 40, and a control unit 50. The base portion 40 is a portion to which the arm portion 20 is attached, and can be configured by, for example, a base stand. The base portion 40 is not limited to this, and may have any configuration as long as the arm portion 20 can be attached to the base portion 40. For example, the base portion 40 may be formed of another portion such as a torso portion of a humanoid robot.

アーム部20は、例えば、単腕ロボットアームで構成することができ、ベース部40に対して多自由度(図3に示す例では、全6自由度)を有する。アーム部20は、例えば、矢印方向に旋回可能な6つの関節部21〜26を有し、各関節部21〜26にはサーボモータ21M〜26M(図5参照)が内蔵されている。 The arm unit 20 can be composed of, for example, a single-arm robot arm, and has multiple degrees of freedom (in the example shown in FIG. 3, all six degrees of freedom) with respect to the base unit 40. The arm portion 20 has, for example, six joint portions 21 to 26 that can be swung in the direction of the arrow, and servo motors 21M to 26M (see FIG. 5) are built in each joint portion 21 to 26.

ハンド部30は、アーム部20に取り付けられ、アーム部20に対して多自由度(図3及び図4に示す例では、全8自由度)を有している。ハンド部30は、図3及び図4に示すように、環境面上の把持対象物を把持する方向で互いに対向する1本指60と、2本指70、80と、各指60,70,80が取り付けられたハンド本体31とを備えている。 The hand unit 30 is attached to the arm unit 20 and has multiple degrees of freedom with respect to the arm unit 20 (in the example shown in FIGS. 3 and 4, all eight degrees of freedom). As shown in FIGS. 3 and 4, the hand unit 30 includes a single finger 60, two fingers 70, 80, and fingers 60, 70, 70, 80, which face each other in a direction of gripping a grip target on an environmental surface. And a hand body 31 to which 80 is attached.

各指60,70,80は、指先部61,71,81と、中間部62,72,82と、根元部63,73,83と、指先部61,71,81及び中間部62,72,82間に設けられた第1の関節部64,74,84と、中間部62,72,82及び根元部63,73,83間に設けられた第2の関節部65,75,85とを備えている。第1の関節部64,74,84には、サーボモータ64M,74M,84Mが内蔵されている(図5参照)。また、第2の関節部65,75,85には、サーボモータ65M,75M,85Mが内蔵されている(図5参照)。 Each finger 60, 70, 80 has a fingertip portion 61, 71, 81, an intermediate portion 62, 72, 82, a root portion 63, 73, 83, a fingertip portion 61, 71, 81 and an intermediate portion 62, 72,. The first joint portions 64, 74, 84 provided between 82 and the second joint portions 65, 75, 85 provided between the intermediate portions 62, 72, 82 and the root portions 63, 73, 83. I have it. Servo motors 64M, 74M, 84M are built in the first joint portions 64, 74, 84 (see FIG. 5). Further, servo motors 65M, 75M, 85M are built in the second joint portions 65, 75, 85 (see FIG. 5).

更に、2本指側の指70,80の根元部73,83及びハンド本体31間には第3の関節部76,86が設けられている。第3の関節部76,86には、サーボモータ76M,86Mが内蔵されている(図5参照)。例えば、把持対象物が球状のものや大きいものである場合に、第3の関節部76,86を旋回させることで、好適に把持することができる。 Further, third joints 76, 86 are provided between the bases 73, 83 of the fingers 70, 80 on the two-finger side and the hand body 31. Servo motors 76M and 86M are built in the third joint portions 76 and 86 (see FIG. 5). For example, when the object to be grasped is a spherical object or a large object, it can be suitably grasped by turning the third joint portions 76 and 86.

指60,70,80の指先部61,71,81には、それぞれ、背側に第1の触覚センサ61A、71A,81Aが配置されおり、腹側に第2の触覚センサ61B、71B,81Bが配置されている。第1の触覚センサ61A、71A,81Aは、把持対象物が置かれる環境面に対する指先部61,71,81の接触力を検知するためのものである。第2の触覚センサ61B、71B,81Bは、環境面上の把持対象物に対する指先部61,71,81の接触力を検知するためのものである。 The fingertip portions 61, 71, 81 of the fingers 60, 70, 80 are respectively provided with first tactile sensors 61A, 71A, 81A on the back side and second tactile sensors 61B, 71B, 81B on the ventral side. Are arranged. The first tactile sensors 61A, 71A, 81A are for detecting the contact force of the fingertips 61, 71, 81 with respect to the environment surface on which the object to be grasped is placed. The second tactile sensors 61B, 71B, 81B are for detecting the contact force of the fingertips 61, 71, 81 with respect to the grasped object on the environment surface.

ロボットハンド10の制御系は、図5に示すように、ロボットハンド10の全体動作を制御する制御部50と、アーム部20の各関節部21〜26のサーボモータ21M〜26Mを駆動するモータドライバ51と、ハンド部30の第1の関節部64,74,84のサーボモータ64M,74M,84M、第2の関節部65,75,85のサーボモータ65M,75M,85M、及び第3の関節部76,86のサーボモータ76M,86Mを駆動するモータドライバ52と、接触力(圧力)に応じたセンサ出力として電流値Iallを制御部50にそれぞれ出力する第1の触覚センサ61A、71A,81A及び第2の触覚センサ61B、71B,81B等を備えている。 As shown in FIG. 5, the control system of the robot hand 10 includes a control unit 50 that controls the overall operation of the robot hand 10 and a motor driver that drives the servo motors 21M to 26M of the joints 21 to 26 of the arm unit 20. 51, the servo motors 64M, 74M, 84M of the first joint portions 64, 74, 84 of the hand portion 30, the servo motors 65M, 75M, 85M of the second joint portions 65, 75, 85, and the third joints. The motor driver 52 that drives the servo motors 76M and 86M of the units 76 and 86, and the first tactile sensors 61A, 71A, and 81A that output the current value Iall to the control unit 50 as a sensor output according to the contact force (pressure), respectively. And second tactile sensors 61B, 71B, 81B and the like.

制御部50は、例えば、CPU、メモリ、ストレージ、A/D変換器、D/A変換器、電源回路等を備えている。CPUは、ストレージに格納された制御プログラムを実行して、ロボットハンド10全体の制御を行う機能を司る。また、制御部50は、電源回路を制御して、ロボットハンド10の各部に駆動電力を供給する。メモリは、キャッシュメモリやRAMで構成されており、CPUの実行プログラムの読み込み領域として、実行プログラムの処理データを書き込む作業領域として利用される書き込み可能メモリである。ストレージは、例えば、SSD、HDD、ROM等であり、制御プログラムやデータ等を記憶する機能を有する。 The control unit 50 includes, for example, a CPU, a memory, a storage, an A/D converter, a D/A converter, a power supply circuit, and the like. The CPU controls the robot hand 10 as a whole by executing a control program stored in the storage. The control unit 50 also controls the power supply circuit to supply drive power to each unit of the robot hand 10. The memory is a writable memory including a cache memory and a RAM, and is used as a read area for the CPU execution program and a work area for writing the processing data of the execution program. The storage is, for example, SSD, HDD, ROM, etc., and has a function of storing a control program, data, and the like.

制御部50は、モータドライバ51を制御して、アーム部20のサーボモータ21M〜26Mの動きを制御することにより各関節部21〜26の動作を制御し、アーム部20の全体の動きを制御する。 The control unit 50 controls the motor driver 51 to control the motions of the servomotors 21M to 26M of the arm unit 20 to control the motions of the joint units 21 to 26 and control the overall motion of the arm unit 20. To do.

また、制御部50は、モータドライバ52を制御して、ハンド部30のサーボモータ64M,74M,84Mと、65M,75M,85Mと、76M,86Mの動きを制御することにより、第1の関節部64,74,84、第2の関節部65,75,85、第3の関節部76,86の動作を制御し、ハンド部30の全体の動きを制御する。 The control unit 50 also controls the motor driver 52 to control the movements of the servo motors 64M, 74M, 84M, 65M, 75M, 85M, and 76M, 86M of the hand unit 30 to thereby control the first joint. It controls the operations of the parts 64, 74, 84, the second joint parts 65, 75, 85, and the third joint parts 76, 86, and controls the overall movement of the hand part 30.

具体的には、制御部50は、第1の触覚センサ61A、71A,81A及び第2の触覚センサ61B、71B,81Bの電流値Iallに基づいて、ハンド部30及びアーム部20の各関節角度、角速度、トルク及び経路等の最適値をリアルタイムに算出して、モータドライバ51、52を介して、アーム部20のサーボモータ21M〜26M、ハンド部30のサーボモータ64M,74M,84Mと、65M,75M,85Mと、76M,86Mに指令値を出力する。 Specifically, the control unit 50 controls each joint angle of the hand unit 30 and the arm unit 20 based on the current value Iall of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A and the second tactile sensors 61B, 71B, 81B. , The optimum values of the angular velocity, the torque, the path, etc. are calculated in real time, and the servo motors 21M to 26M of the arm unit 20 and the servo motors 64M, 74M, 84M and 65M of the hand unit 30 are calculated via the motor drivers 51 and 52. , 75M, 85M, and 76M, 86M output command values.

以下の説明では、制御部50の制御を説明する場合に、説明を簡素化するため、モータドライバ及びサーボモータを介した動作である旨の説明を省略する。 In the following description, when the control of the control unit 50 is described, the description of the operation via the motor driver and the servo motor is omitted for simplification of the description.

制御部50は、ロボットハンド10の初期姿勢において、各指60,70,80の指先部61,71,81の最下点が第1の触覚センサ61A、71A,81Aの検出可能領域に含まれるように指先部61,71,81の姿勢角を調整する。制御部50は、ロボットハンド10を下降させて環境面にアプローチする動作において、各指60,70,80の第1の触覚センサ61A、71A,81Aのセンサ出力に基づいて、各指60,70,80の指先部61,71,81の環境面に対する接触力が所定値となるように制御する。制御部50は、把持対象物にアプローチする動作において、対向する指同士の距離を狭める方向に各指60,70,80の少なくとも1本の指を環境面上で移動させ、移動の際に、移動させる指の指先部の環境面に対する接触力が所定値となるように制御する。制御部50は、各指60,70,80の少なくとも1本の指の第2の触覚センサの出力が閾値以上となった場合に、把持対象物を把持したと判断して、把持対象物を目標位置に移動させるように制御する。 In the control unit 50, in the initial posture of the robot hand 10, the lowest points of the fingertips 61, 71, 81 of the fingers 60, 70, 80 are included in the detectable areas of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A. Thus, the posture angles of the fingertips 61, 71, 81 are adjusted. The control unit 50 lowers the robot hand 10 to approach the environment surface, based on the sensor outputs of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A of the fingers 60, 70, 80, respectively. , 80 are controlled so that the contact force of the fingertip portions 61, 71, 81 with respect to the environment surface becomes a predetermined value. The control unit 50 moves at least one of the fingers 60, 70, and 80 on the environmental surface in a direction to reduce the distance between the facing fingers in the operation of approaching the grasped object, and at the time of movement, The contact force of the fingertip to be moved with respect to the environmental surface is controlled to be a predetermined value. When the output of the second tactile sensor of at least one of the fingers 60, 70, 80 is equal to or greater than the threshold value, the control unit 50 determines that the grip target is gripped, and determines the grip target. Control to move to the target position.

また、制御部50は、各指60,70,80の第1の関節部64,74,84及び第2の関節部65,75,85の関節角度を調整して、指先部61,71,81の環境面に対する接触力が所定値となるように制御することにしてもよい。 Further, the control unit 50 adjusts the joint angles of the first joint portions 64, 74, 84 and the second joint portions 65, 75, 85 of the fingers 60, 70, 80, and the fingertip portions 61, 71, The contact force of 81 with respect to the environment surface may be controlled to be a predetermined value.

[2−2.センサ機構]
つぎに、図6〜図8を参照して、ロボットハンド10のセンサ機構(第1の触覚センサ及び第2の触覚センサ)について説明する。各指先部61,71,81のセンサ機構は同様な構成であるので、指先部61を代表させて説明する。図6は、指先部の概略の斜視図、図7は、指先部の概略の側面図、図8は、指先部の指先が環境面と把持対象物に接触している状態を示す概略の側面図である。
[2-2. Sensor mechanism]
Next, the sensor mechanism (first tactile sensor and second tactile sensor) of the robot hand 10 will be described with reference to FIGS. 6 to 8. Since the sensor mechanisms of the fingertip portions 61, 71, 81 have the same configuration, the fingertip portion 61 will be described as a representative. FIG. 6 is a schematic perspective view of the fingertip portion, FIG. 7 is a schematic side view of the fingertip portion, and FIG. 8 is a schematic side view showing a state where the fingertip of the fingertip portion is in contact with the environment surface and the grasped object. It is a figure.

図6〜図8において、センサ機構は、指先部61と、指先部61の背側(指の背部)の表面に配置され、把持対象物が置かれる環境面に対する接触力を検知するための第1の触覚センサ61Aと、指先部61の腹側(指の腹部)の表面に配置され、把持対象物に対する接触力を検知するための第2の触覚センサ61Bと、を備えている。 6 to 8, the sensor mechanism is disposed on the surface of the fingertip portion 61 and the back side (back portion of the finger) of the fingertip portion 61, and is used for detecting the contact force with respect to the environment surface on which the gripping target is placed. One tactile sensor 61A and a second tactile sensor 61B that is arranged on the surface of the fingertip portion 61 on the ventral side (abdomen of the finger) and that detects the contact force with respect to the object to be grasped are provided.

指先部61は、側面視曲線形状を呈しており、腹側と背側で円弧を組み合わせた構成となっている。これにより、環境面に対して指先が滑らかに接することが可能である。また、指先部61は、先端側が二股形状61cを有しており、この二股形状61cにより、背側と腹側とで段差が形成されている。二股形状61cの両先端は、幅方向に直線状に伸長している。この段差は、背側に配置される第1の触覚センサ61Aで環境面を検出するために、背側が腹側に比して高く形成されている。これは、指先部61の姿勢角度を調整することで、背側の先端のみが環境面に接触し、腹側の先端が環境面に接触しないようにするためである。 The fingertip portion 61 has a curved shape in a side view, and has a configuration in which arcs are combined on the ventral side and the dorsal side. This allows the fingertip to make smooth contact with the environment. Further, the tip of the fingertip portion 61 has a bifurcated shape 61c, and the bifurcated shape 61c forms a step between the back side and the abdominal side. Both ends of the bifurcated shape 61c extend linearly in the width direction. This step is formed so that the back side is higher than the abdominal side because the first tactile sensor 61A arranged on the back side detects the environment surface. This is because by adjusting the posture angle of the fingertip portion 61, only the tip on the back side contacts the environment surface and the tip on the ventral side does not contact the environment surface.

第1の触覚センサ61A及び第2の触覚センサ61Bは、感圧部がシート形状に形成されており、例えば、抵抗式、圧電式、磁気式、静電容量式、ひずみゲージ式、超音波式、気圧式、水圧式、電荷式、水晶振動子式、及び光学式等の各種方式を使用することができる。第1の触覚センサ61A及び第2の触覚センサ61Bのシート形状の感圧部は、例えば、貼り付け等により指先部61に固定することができる。 In the first tactile sensor 61A and the second tactile sensor 61B, the pressure-sensitive portion is formed in a sheet shape, and for example, resistance type, piezoelectric type, magnetic type, capacitance type, strain gauge type, ultrasonic type Various types such as a pressure type, a hydraulic type, a charge type, a crystal oscillator type, and an optical type can be used. The sheet-shaped pressure sensitive portions of the first tactile sensor 61A and the second tactile sensor 61B can be fixed to the fingertip portion 61 by, for example, pasting.

第1の触覚センサ61Aのシート形状に形成された感圧部は、背側の先端部を覆うように、指先部61の二股形状61cの溝の内側から背側の最も膨らんだ部分を超えた位置まで面状に伸長している。このように、第2の触覚センサ61Bは、広範囲をカバーするように実装されているため、指先が環境面に接触している限りは接触力を検出可能である。 The sheet-shaped pressure-sensitive portion of the first tactile sensor 61A extends from the inside of the groove of the bifurcated shape 61c of the fingertip portion 61 to the most swollen portion on the back side so as to cover the tip portion on the back side. It extends planarly up to the position. As described above, the second tactile sensor 61B is mounted so as to cover a wide range, so that the contact force can be detected as long as the fingertip is in contact with the environment surface.

第2の触覚センサ41Bのシート形状に形成された感圧部は、腹側の先端部を覆うように、指先部61の二股形状61cの溝の内側から腹側の付け根の位置まで面状に伸長している。 The pressure-sensitive portion formed in the sheet shape of the second tactile sensor 41B is planar from the inside of the groove of the bifurcated shape 61c of the fingertip portion 61 to the position of the root of the ventral side so as to cover the tip of the ventral side. It is growing.

第1の触覚センサ61A及び第2の触覚センサ61Bは、感圧部に作用する荷重分布の重心位置を算出して出力するCoP(Center of Pressure)方式を採用することができる。 The first tactile sensor 61A and the second tactile sensor 61B can employ a CoP (Center of Pressure) method that calculates and outputs the position of the center of gravity of the load distribution acting on the pressure-sensitive portion.

[2−3.制御アルゴリズム]
つぎに、図9〜図12を参照して、ロボットハンド10の制御部50による制御アルゴリズムを説明する。図9は、指の第1の関節部及び第2の関節部の関節角を説明するための模式図である。図10は、ロボットハンド10が把持対象物を把持する際の制御部50の全体動作の制御の概略を説明するための図である。
[2-3. Control algorithm]
Next, a control algorithm by the control unit 50 of the robot hand 10 will be described with reference to FIGS. 9 to 12. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the joint angles of the first joint portion and the second joint portion of the finger. FIG. 10 is a diagram for explaining the outline of control of the overall operation of the control unit 50 when the robot hand 10 grips the grip target.

図9において、中間部62,72,82の中心線に対する指先部61,71,81の閉じる方向の角度(第1の関節部64,74,84の閉じる方向の回転角度)をそれぞれ関節角θ1と称する。また、根元部63,73,83の中心線に対する中間部62,72,82の開く方向の角度(第2の関節部65,75,85の開く方向の回転角度)をそれぞれ関節角θ2と称する。 In FIG. 9, the angle of the fingertip portions 61, 71, 81 in the closing direction (the rotation angle of the first joint portions 64, 74, 84 in the closing direction) with respect to the center line of the intermediate portions 62, 72, 82 is the joint angle θ1. Called. Further, the angle of the intermediate portions 62, 72, 82 in the opening direction (the rotation angle of the second joint portions 65, 75, 85 in the opening direction) with respect to the center line of the root portions 63, 73, 83 is referred to as a joint angle θ2. ..

図10を参照して、ロボットハンド10が把持対象物を把持する際の制御部50の全体動作の制御の概略を説明する。図10において、まず、ロボットハンド10の初期姿勢を調整する(ステップS1)。初期姿勢の調整では、ハンド部30の各指60,70,80の指先部61,71,81の最下点(背側の指先)が第1の触覚センサ61A,71A,81Aの検出可能領域に含まれるように姿勢角を調整する。具体的には、図9に示すように、初期姿勢では、各指60,70,80について、環境面との接触点が指先部の先端の第1の触覚センサとなり、かつ、指先部61,71,81及び中間部62,72,82が外側に屈曲するように関節角(θ1,θ2)を調節する。 With reference to FIG. 10, an outline of control of the overall operation of the control unit 50 when the robot hand 10 grips a gripping target will be described. In FIG. 10, first, the initial posture of the robot hand 10 is adjusted (step S1). In the adjustment of the initial posture, the lowest points (finger tips on the back side) of the finger tips 61, 71, 81 of the fingers 60, 70, 80 of the hand section 30 are the detectable areas of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A. Adjust the posture angle to be included in. Specifically, as shown in FIG. 9, in the initial posture, the contact point of each finger 60, 70, 80 with the environment surface becomes the first tactile sensor at the tip of the fingertip portion, and the fingertip portion 61, The joint angles (θ1, θ2) are adjusted so that 71, 81 and the intermediate portions 62, 72, 82 bend outward.

つぎに、環境面にアプローチする動作(ロボットハンド下降動作)を実行する(ステップS2)。具体的には、ロボットハンド10全体を各指60,70,80の第1の触覚センサ61A,71A,81Aのセンサ出力に基づいて、各指60,70,80の指先部61,71,81の環境面に対する接触力が所定値となるように制御する。 Next, the operation of approaching the environment (robot hand lowering operation) is executed (step S2). Specifically, based on the sensor outputs of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A of the respective fingers 60, 70, 80, the entire robot hand 10 has the fingertip portions 61, 71, 81 of the respective fingers 60, 70, 80. It is controlled so that the contact force with respect to the environment surface becomes a predetermined value.

つづいて、把持対象物にアプローチする動作を実行する(ステップS3)。具体的には、対向する指同士の距離を狭める方向に各指60,70,80を環境面上で移動させ、移動の際に、移動させる指60,70,80の指先部61,71,81の環境面に対する接触力が所定値となるようにフィードバック制御すると共に、各指60,70,80の第2の触覚センサ61B,71B,81Bの出力が閾値以上となるように制御する。各指60,70,80の第2の触覚センサ61B,71B,81Bの出力が閾値以上となった場合に、把持対象物を把持したと判断する。 Subsequently, the operation of approaching the grasped object is executed (step S3). Specifically, each of the fingers 60, 70, 80 is moved on the environment surface in a direction of reducing the distance between the facing fingers, and at the time of movement, the fingertip portions 61, 71 of the fingers 60, 70, 80 to be moved. Feedback control is performed so that the contact force of 81 with respect to the environment surface becomes a predetermined value, and output of the second tactile sensors 61B, 71B, 81B of the fingers 60, 70, 80 is controlled to be equal to or greater than a threshold value. When the outputs of the second tactile sensors 61B, 71B, 81B of the fingers 60, 70, 80 are equal to or more than the threshold value, it is determined that the grip target is gripped.

このように、環境面にアプローチする動作及び把持対象物にアプローチする動作では、過剰な力での把持対象物への接触を回避するため、指先部61,71,81の環境面に対する接触力を小さくするために、第1の触覚センサ61A,71A,81Aのセンサ出力が閾値となるようにフィードバック制御している。 As described above, in the operation of approaching the environment surface and the operation of approaching the gripping target object, in order to avoid contact with the gripping target object with an excessive force, the contact force of the fingertip portions 61, 71, 81 with respect to the environment surface is set. In order to reduce the size, feedback control is performed so that the sensor output of the first tactile sensor 61A, 71A, 81A becomes a threshold value.

最後に、ロボットハンド10全体を制御して、把持した把持対象物を目標位置に移動させる(ステップS4)。 Finally, the entire robot hand 10 is controlled to move the grasped grasped object to the target position (step S4).

[2−3−1.環境面にアプローチする動作]
図11を参照して、図10の上記S2の環境面にアプローチする動作を詳細に説明する。図11は、図10の上記S2の環境面にアプローチする動作の詳細な内容を説明するためのフローチャートである。
[2-3-1. Actions that approach the environment]
Referring to FIG. 11, the operation of approaching the environmental aspect of S2 of FIG. 10 will be described in detail. FIG. 11 is a flow chart for explaining the detailed contents of the operation for approaching the environment in S2 of FIG.

環境面にアプローチする動作では、過剰な力で指先が環境面に接触するのを回避している。ロボットハンド1の指先を環境面の方向に向けた初期姿勢とした後、ロボットハンド1全体を下降させることで、3本の指60,70,80を環境面に接触させる。 The action of approaching the environment avoids the fingertip from contacting the environment with excessive force. After the fingertips of the robot hand 1 are placed in the initial posture toward the environment surface, the entire robot hand 1 is lowered to bring the three fingers 60, 70, 80 into contact with the environment surface.

環境面は、水平な平面の場合、傾斜している場合、凹凸があり平面でない場合等がある。本実施の形態では、環境面が傾斜している場合や凹凸があり平面でない場合においても、各指60,70,80が所定の接触力で接触するように、接触時の各指60,70,80の接触力を揃えるように姿勢を個別に調整している。すなわち、環境面へのアプローチ動作中に環境面と接触する各指60,70,80の接触力を一定値に保つように制御している。 The environment surface may be a horizontal flat surface, an inclined surface, an uneven surface and a non-planar surface. In the present embodiment, the fingers 60, 70 at the time of contact are contacted so that the fingers 60, 70, 80 come into contact with each other with a predetermined contact force even when the environment surface is inclined or uneven and not flat. , 80 are adjusted individually so that the contact forces of 80 are uniform. That is, the contact force of each of the fingers 60, 70, 80 that come into contact with the environment surface during the approaching operation to the environment surface is controlled to be maintained at a constant value.

環境面へのアプローチ動作時、常時、指60,70,80毎に、指先にかかる力(接触力)に応じて第1の触覚センサ61A、71A,81Aに流れる電流値Iallと予め設定した閾値電流値Irefの差分Iall−Irefを算出している。 At the time of approaching to the environment, the current value Iall flowing through the first tactile sensors 61A, 71A, 81A and the preset threshold value are always set for each finger 60, 70, 80 according to the force (contact force) applied to the fingertip. The difference Iall-Iref of the current value Iref is calculated.

ロボットハンド10を初期姿勢の状態で下降させて、第1の触覚センサ61A,71A,81Aの電流値Iallが閾値電流値Irefとなるように、すなわち、各指60,70,80の指先部61,71,81の環境面に対する接触力が所定値となるように、各関節角(θ1,θ2)をフィードバック制御する。 The robot hand 10 is lowered in the initial posture so that the current value Iall of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A becomes the threshold current value Iref, that is, the fingertip portions 61 of the fingers 60, 70, 80. , 71, 81 are feedback-controlled so that the contact force of each of the joint angles (θ1, θ2) becomes a predetermined value.

具体的には、制御部50は、第1の触覚センサ61A,71A,81Aの電流値Iallに基づいて、目標とする関節角(θ1,θ2)をそれぞれ決め、第1の関節部64,74,84及び第2の関節部65,75,85の関節角を決定した関節角にするために角速度やトルクを計算して、その指令値を各関節部のサーボモータ64M,74M,84M及び65M,75M,85Mに出力することで、関節角を調整する。 Specifically, the control unit 50 determines the target joint angles (θ1, θ2) based on the current value Iall of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A, and the first joint units 64, 74, respectively. , 84 and the second joints 65, 75, 85, the angular velocity and torque are calculated in order to make the determined joint angles, and the command values are calculated by the servomotors 64M, 74M, 84M and 65M of the joints. , 75M, 85M to adjust the joint angle.

ここで、初期姿勢位置に誤差がない場合や環境面が水平で平らな面である場合は、全指60,70,80の指先部61,71,81が略同時に環境面に接触するが、初期姿勢位置に誤差がある場合や環境面に傾斜・凸凹がある場合には、全指60,70,80が同時に接触せずに、時間差がある場合がある。先に接触した指については、このまま下降を続けると、環境面との接触力が大きくなりすぎる。 Here, when there is no error in the initial posture position or when the environment surface is a horizontal and flat surface, the fingertip portions 61, 71, 81 of all the fingers 60, 70, 80 contact the environment surface at substantially the same time. If there is an error in the initial posture position or if there is an inclination or unevenness on the environment surface, there may be a time difference without all fingers 60, 70, 80 contacting at the same time. If the finger that comes into contact first continues to descend, the contact force with the environmental surface becomes too large.

そこで、本実施の形態では、全ての指が環境面に接触するまでロボットハンド10を下降させつつ、先に接触した指については、接触力を低減させる動作(関節角θ1を内側に閉じ,関節角θ2は外側に開く動作)を行う。 Therefore, in the present embodiment, while lowering the robot hand 10 until all the fingers come into contact with the environment surface, an operation of reducing the contact force of the finger that comes into contact first (joint angle θ1 is closed inside, The angle θ2 performs an operation of opening to the outside).

具体的には、例えば、ロボットハンド10の下降動作後、第1の触覚センサの電流値Iallが閾値電流値Irefより大きくなる(Iall−Iref>0)指(先に環境面に接触した指)がある場合には、当該指の関節角θ1,θ2に、補正量Gang(Iall−Iref)・・・(1)を加算する。ここで、Gangは実験的に決定するゲインである。 Specifically, for example, after the lowering operation of the robot hand 10, the current value Iall of the first tactile sensor becomes larger than the threshold current value Iref (Iall-Iref>0) (finger that comes into contact with the environment surface first). If there is, the correction amount Gang(Iall-Iref) (1) is added to the joint angles θ1 and θ2 of the finger. Here, Gang is a gain that is experimentally determined.

これにより、関節角θ1は内側に閉じ,関節角θ2は外側に開くことになり、指先の環境面に対する接触力を低減させる。それぞれの関節角θ1,θ2に同じ補正量を逆向きに加えているため、指と環境面との接触点が変わらない、すなわち、指先の姿勢を保持することが可能であり、指の接触力を所定値近傍で維持することが可能となる。 As a result, the joint angle θ1 is closed inward and the joint angle θ2 is opened outward, so that the contact force of the fingertip on the environmental surface is reduced. Since the same correction amount is applied in the opposite direction to each joint angle θ1 and θ2, the contact point between the finger and the environment surface does not change, that is, the posture of the fingertip can be maintained, and the contact force of the finger can be maintained. Can be maintained near a predetermined value.

全指60,70,80が接触して、第1の触覚センサ61A,71A,81Aの電流値Iallが閾値電流値Irefとなった場合には、ロボットハンド10を下降する動作を終了する。 When all the fingers 60, 70, 80 come into contact and the current value Iall of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A becomes the threshold current value Iref, the operation of lowering the robot hand 10 is terminated.

ここで、電流値Iall=閾値電流値Irefとなるのが望ましいが、電流値Iallが閾値(所定範囲)となった場合に、ロボットハンド10を下降する動作を終了することにしてもよい。例えば、閾値(所定範囲)=閾値電流値Iref±Aであり、Aは「0」が最も望ましく小さい値が望ましい。 Here, it is desirable that the current value Iall=threshold current value Iref, but the operation of lowering the robot hand 10 may be terminated when the current value Iall reaches the threshold value (predetermined range). For example, threshold value (predetermined range)=threshold current value Iref±A, and “0” is the most desirable and the smallest value of A is desirable.

つぎに、図11を参照して、上記S2の環境面にアプローチする動作の一例を説明する。図11において、ロボットハンド10を下降させる動作を開始する。第1の触覚センサの電流値が閾値(所定範囲)を越える指があるか否かを判断する(ステップS11)。第1の触覚センサの電流値が閾値(所定範囲)を越える指がない場合には(ステップS11の「NO」)、ステップS13に移行する。 Next, with reference to FIG. 11, an example of the operation of approaching the environmental aspect of S2 will be described. In FIG. 11, the operation of lowering the robot hand 10 is started. It is determined whether or not there is a finger whose current value of the first tactile sensor exceeds a threshold value (predetermined range) (step S11). When there is no finger whose current value of the first tactile sensor exceeds the threshold value (predetermined range) (“NO” in step S11), the process proceeds to step S13.

第1の触覚センサの電流値が閾値(所定範囲)を越える指がある場合には(ステップS11の「Yes」)、当該指について、第1の触覚センサの電流値が閾値(所定範囲)となるように、接触力を低減させる動作(関節角θ1,θ2に補正量Gang(Iall−Iref)を加えて、関節角θ1を内側に閉じ,関節角θ2は外側に開く動作)を行う(ステップS12)。 If there is a finger whose current value of the first tactile sensor exceeds the threshold value (predetermined range) (“Yes” in step S11), the current value of the first tactile sensor is determined to be the threshold value (predetermined range) for the finger. So as to reduce the contact force (adding the correction amount Gang(Iall-Iref) to the joint angles θ1 and θ2 to close the joint angle θ1 inside and open the joint angle θ2 outside) (step S12).

ステップS13では、全ての指60,70,80の第1の触覚センサ61A,71A,81Aの電流値が閾値(所定範囲)となったかを判断し(ステップS13)、全ての指60,70,80の第1の触覚センサ61A、71A,81Aの電流値が閾値(所定範囲)となった場合には(ステップS13の「Yes」)、ロボットハンド10を下降させる動作を終了する。 In step S13, it is determined whether or not the current values of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A of all the fingers 60, 70, 80 have reached a threshold value (predetermined range) (step S13), and all the fingers 60, 70, When the current value of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A of 80 reaches the threshold value (predetermined range) (“Yes” in step S13), the operation of lowering the robot hand 10 is ended.

他方、全ての指60,70,80の第1の触覚センサ61A、71A,81Aの電流値が閾値(所定範囲)でない場合には(ステップS13の「No」)、ステップS11に戻り、全ての指60,70,80の第1の触覚センサ61A、71A,81Aの電流値が閾値(所定範囲)となるまで同じ処理を繰り返し実行する。 On the other hand, when the current values of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A of all the fingers 60, 70, 80 are not the threshold value (predetermined range) (“No” in step S13), the process returns to step S11 and all The same process is repeatedly executed until the current values of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A of the fingers 60, 70, 80 reach the threshold value (predetermined range).

これにより、環境面が水平な場合、傾斜している場合、及び、凹凸がある場合等において、全ての指60,70,80の指先の環境面に対する接触力を所定値近傍とすることが
できる。
Thereby, when the environment surface is horizontal, inclined, or has unevenness, the contact force of the fingertips of all the fingers 60, 70, 80 on the environment surface can be made close to a predetermined value. ..

[2−3−2.把持対象物にアプローチする動作]
図12を参照して、上記S3の環境面上の把持対象物にアプローチする動作を詳細に説明する。図12は、上記S3の把持対象物にアプローチする動作の詳細な内容を説明するためのフローチャートである。
[2-3-2. Action to approach the grasped object]
Referring to FIG. 12, the operation of approaching the grasped object on the environmental surface in S3 will be described in detail. FIG. 12 is a flowchart for explaining the detailed contents of the operation of approaching the grip target in S3.

環境面上の把持対象物にアプローチする動作は、ロボットハンド10の全指60,70,80の指先が環境面に接触した後、対向する1本指60と2本指70,80同士の指先間距離を狭める方向(把持対象物を挟む方向)に、各指60,70,80を、環境面上をなぞるように水平方向に等速度で移動させる(指を閉じる)。ここでの移動は、各指60,70,80を環境面との接触力が変わらないように閉じることで,把持対象物を動かして把持する動作である。 The operation of approaching the grasped object on the environmental surface is performed by contacting the fingertips of all fingers 60, 70, 80 of the robot hand 10 with the one finger 60 and the two fingers 70, 80 facing each other after the fingertips of the robot hands 10 contact the environmental surface. The fingers 60, 70, 80 are moved at a constant speed in the horizontal direction so as to trace the environment surface (close the fingers) in the direction in which the inter-distance is reduced (the direction in which the object to be grasped is sandwiched). The movement here is an operation of moving the object to be grasped by closing each of the fingers 60, 70, 80 so that the contact force with the environment surface does not change.

把持対象物にアプローチする動作により、把持対象物を把持可能な位置まで動かしたり複数の把持対象物がひと塊となるようにかき集める。ここで、把持対象物が大きい物や固い物である場合は、指を環境面と接触させなくても把持することができるが、把持対象物が小さい場合ややわらかい場合は、指を環境面と接触させなければ同様の動作を行うことが困難である。他方、指先と環境面が強く接触すると大きな反力・摩擦力が発生するため滑らかな動作が実行できない。 By the operation of approaching the gripping target object, the gripping target object is moved to a position where it can be gripped, or a plurality of gripping target objects are gathered in a lump. Here, when the object to be grasped is a large object or a hard object, it can be grasped without contacting the finger with the environmental surface, but when the object to be grasped is small or soft, the finger is regarded as the environmental surface. It is difficult to perform the same operation without contact. On the other hand, when the fingertip and the environment surface are in strong contact with each other, a large reaction force or frictional force is generated, so that a smooth motion cannot be performed.

そこで、本実施の形態では、環境面上で指60,70,80を移動させる際に、環境面に対する接触力が所定値となるように制御している。環境面上にアプローチ動作と同様に、常時、各指60,70,80の第1の触覚センサ61A,71A,81Aの電流値Iallを検出して、閾値電流値Irefとの差分Iall−Irefをそれぞれ算出している。 Therefore, in the present embodiment, when the fingers 60, 70, 80 are moved on the environment surface, the contact force on the environment surface is controlled to be a predetermined value. Similar to the approach operation on the environment, the current value Iall of the first tactile sensors 61A, 71A, 81A of the fingers 60, 70, 80 is constantly detected, and the difference Iall-Iref from the threshold current value Iref is detected. Each is calculated.

まず、本動作における初期姿勢は各指60,70,80の指先が環境面と接触している状態であり、この状態から指60,70,80の指先が水平方向に移動する軌道を初期の目標軌道として一定速度で動かし始める。このとき,環境面に凹凸があったり、ロボットハンド10の動作にズレが生じたりした場合には接触力が変化してしまうため、それぞれの指先の目標軌道の鉛直方向成分(鉛直下方向を正とする)を補正量Ghei(Iall−Iref)で補正して鉛直方向成分を変化させ、この変化を満たすように関節角θ1,θ2を変化させる。 First, the initial posture in this operation is a state in which the fingertips of the fingers 60, 70, 80 are in contact with the environmental surface, and from this state, the initial trajectory of the horizontal movement of the fingertips of the fingers 60, 70, 80 is set. Start moving at a constant speed as the target trajectory. At this time, if the environment surface is uneven or if the operation of the robot hand 10 is misaligned, the contact force changes, so the vertical component of the target trajectory of each fingertip (vertical downward direction is normal). Is corrected by a correction amount Ghei (Iall-Iref) to change the vertical component, and the joint angles θ1 and θ2 are changed so as to satisfy this change.

具体的には、各指60,70,80について、第1の触覚センサの電流値Iallが閾値電流値Irefより大きい場合(Iall−Iref>0)は、指先の目標軌道の鉛直方向成分を補正量Ghei(Iall−Iref)で補正して、鉛直方向成分を小さくし、これを満たすようにθ1、θ2を変化させる。この動作により指先の接触力が弱まる。他方、第1の触覚センサの電流値Iallが閾値電流値Iref未満(Iall−Iref<0)の場合は、指先の目標軌道の鉛直方向成分を補正量Ghei(Iall−Iref)で補正して、鉛直方向成分を大きくし、これを満たすように関節角θ1、θ2を変化させる。この動作により指先の接触力が強まる。 Specifically, for each of the fingers 60, 70, 80, when the current value Iall of the first tactile sensor is larger than the threshold current value Iref (Iall-Iref>0), the vertical component of the target trajectory of the fingertip is corrected. The correction is made with the amount Ghei(Iall-Iref) to reduce the vertical component, and θ1 and θ2 are changed so as to satisfy this. This action weakens the contact force of the fingertip. On the other hand, when the current value Iall of the first tactile sensor is less than the threshold current value Iref (Iall-Iref<0), the vertical component of the target trajectory of the fingertip is corrected by the correction amount Ghei(Iall-Iref), The vertical component is increased, and the joint angles θ1 and θ2 are changed so as to satisfy this. This action increases the contact force of the fingertip.

このように、接触力を一定の範囲に収まるように調整しながら、把持対象物をかき集めたり対向する指同士の指先間距離を狭めて把持対象物を把持することが可能である。 As described above, while adjusting the contact force so as to be within a certain range, it is possible to scrape the gripping target object or narrow the distance between the fingertips of the opposing fingers to grip the gripping target object.

つぎに、図12を参照して、上記S3の把持対象物にアプローチする動作の一例を説明する。図12において、把持対象物にアプローチする動作を開始する。まず、第1の触覚センサの電流値≠閾値(所定範囲)となる指があるか否かを判断し(ステップS21)、第1の触覚センサの電流値≠閾値(所定範囲)となる指がない場合には(ステップS21の「No」)、ステップS25に移行する。 Next, with reference to FIG. 12, an example of the operation of approaching the grasped object in S3 will be described. In FIG. 12, the operation of approaching the grasped object is started. First, it is determined whether or not there is a finger having a current value of the first tactile sensor≠a threshold value (predetermined range) (step S21), and a finger having a current value of the first tactile sensor≠a threshold value (predetermined range) is determined. If not (“No” in step S21), the process proceeds to step S25.

第1の触覚センサの電流値≠閾値(所定範囲)となる指がある場合は(ステップS21の「Yes」)、当該指について、第1の触覚センサの電流値>閾値(所定範囲)であるか否かを判断する(ステップS22)。 When there is a finger with which the current value of the first tactile sensor is not equal to the threshold value (predetermined range) (“Yes” in step S21), the current value of the first tactile sensor is greater than the threshold value (predetermined range) for the finger. It is determined whether or not (step S22).

第1の触覚センサの電流値>閾値(所定範囲)である場合には(ステップS22の「Yes」)、当該指について、第1の触覚センサの電流値=閾値(所定範囲)となるように、指先の環境面に対する接触力を低減させる動作を行う(ステップS23)。具体的には、指先の目標軌道の鉛直方向成分を補正量Ghei(Iall−Iref)で補正して、鉛直方向成分を小さくし、これを満たすように関節角θ1、θ2を変化させる。 When the current value of the first tactile sensor>the threshold value (predetermined range) (“Yes” in step S22), the current value of the first tactile sensor=threshold value (predetermined range) for the finger. , An operation of reducing the contact force of the fingertip on the environmental surface is performed (step S23). Specifically, the vertical component of the target trajectory of the fingertip is corrected by the correction amount Ghei(Iall-Iref) to reduce the vertical component, and the joint angles θ1 and θ2 are changed so as to satisfy this.

第1の触覚センサの電流値>閾値(所定範囲)でない場合(ステップS22の「No」)、すなわち、第1の触覚センサの電流値<閾値(所定範囲)の場合には、指先の環境面に対する接触力を増加させる動作を行う(ステップS24)。具体的には、指先の目標軌道の鉛直方向成分を補正量Ghei(Iall−Iref)で補正して、鉛直方向成分を大きくし、これを満たすように関節角θ1、θ2を変化させる。 When the current value of the first tactile sensor>the threshold value (predetermined range) is not satisfied (“No” in step S22), that is, when the current value of the first tactile sensor<threshold value (predetermined range), the environmental surface of the fingertip An operation of increasing the contact force with respect to is performed (step S24). Specifically, the vertical component of the target trajectory of the fingertip is corrected by the correction amount Ghei (Iall-Iref) to increase the vertical component, and the joint angles θ1 and θ2 are changed so as to satisfy this.

ステップS25では、全ての指60,70,80の第2の触覚センサ61B,71B,81Bの電流値≧閾値となったかを判断し、全ての指60,70,80の第2の触覚センサ61B,71B,81Bの電流値≧閾値となった場合には(ステップS25の「Yes」)、把持対象物を把持したと判断して、把持対象物にアプローチする動作を終了する。 In step S25, it is determined whether or not the current value of the second tactile sensors 61B, 71B, 81B of all the fingers 60, 70, 80 is equal to or more than the threshold value, and the second tactile sensor 61B of all the fingers 60, 70, 80 is determined. , 71B, 81B when the current value≧the threshold value (“Yes” in step S25), it is determined that the gripping target object is gripped, and the operation of approaching the gripping target object ends.

他方、全ての指60,70,80の第2の触覚センサ61B,71B,81Bの電流値≧閾値(所定範囲)でない場合には(ステップS25の「No」)、ステップS21に戻り、第2の触覚センサ61B,71B,81Bの電流値≧閾値となるまで同じ処理(ステップS21〜S25)を繰り返し実行する。 On the other hand, if the current values of the second tactile sensors 61B, 71B, 81B of all the fingers 60, 70, 80 ≧threshold value (predetermined range) (“No” in step S25), the process returns to step S21 and the second The same processing (steps S21 to S25) is repeatedly executed until the current value of the tactile sensors 61B, 71B, 81B becomes equal to or more than the threshold value.

[2−3−3.変形例]
なお、上記制御アルゴリズムは、基本的な制御アルゴリズムを示したものであり、各種の変形が可能である。
[2-3-3. Modification]
The above control algorithm is a basic control algorithm, and various modifications are possible.

例えば、ロボットハンド1を3本指としているが、本発明は、これに限られるものではなく、少なくとも対向する2本の指があればよく、また、4本以上としてもよい。 For example, the robot hand 1 has three fingers, but the present invention is not limited to this, and at least two fingers that face each other may be used, and four or more fingers may be used.

また、環境面にアプローチする動作及び把持対象物にアプローチする動作では、各指の第1の触覚センサを用いることを基本としているが、把持対象物の形状やサイズによっては、タイミング(時間)を区切り、第2の触覚センサのみでこれらの動作を行ってもよい。 In addition, in the operation of approaching the environment and the operation of approaching the grasped object, the first tactile sensor of each finger is basically used, but depending on the shape and size of the grasped object, the timing (time) may be changed. These operations may be performed only by the second tactile sensor at the break.

また、把持対象物にアプローチする動作では、第2の触覚センサの出力値が0から0以上に変わった瞬間に把持対象物と接触したことを検出したり、各指の第2の触覚センサの出力値の大きさの違いから物体の傾き具合を検出してもよい。また、全指の第2の触覚センサの出力値が閾値以上となるように各指の関節角度を制御し、全指の第2の触覚センサの出力値が閾値以上となった場合に、把持対象物を目標位置に移動させることにしてもよい。 Further, in the operation of approaching the grasped object, the contact with the grasped object is detected at the moment when the output value of the second tactile sensor changes from 0 to 0 or more, or the second tactile sensor of each finger detects The degree of inclination of the object may be detected from the difference in the output value. Further, the joint angle of each finger is controlled so that the output value of the second tactile sensor of all fingers becomes equal to or more than the threshold value, and when the output value of the second tactile sensor of all fingers becomes equal to or more than the threshold value, grasping is performed. The object may be moved to the target position.

また、把持対象物にアプローチする動作では、移動させる指の本数を少なくとも1本としてもよく、また、少なくとも1本の指の第2の触覚センサの出力値が閾値以上となった場合に把持を検出することにしてもよい。例えば、スティック包装品をモデルにして把持する場合は、2本指側を先に環境面に沿わせながらスティック包装品を掻き集め、対向する1本指側は環境面に沿わせずに最後1本のスティック包装品を2本指側の腹の上に添えるというような動作を行ってもよい。 Further, in the operation of approaching the object to be grasped, the number of fingers to be moved may be at least one, and when the output value of the second tactile sensor of at least one finger is equal to or more than the threshold value, grasping is performed. You may decide to detect. For example, when gripping a stick wrapping product as a model, the stick wrapping product is scraped while the two-finger side is along the environmental surface first, and the opposite one-finger side is the last one without lining the environmental surface It is also possible to perform an operation such as sticking the stick packaged item on the belly on the two-finger side.

[2−4.把持対象物の例]
図13−A及び図13−Bは、本実施の形態の把持対象物の例を説明するための図である。本実施の形態の制御アルゴリズムを使用すると、一回の把持動作で、各種の小さい物(厚さの薄い物を含む)ややわらかい物等の単数又は複数を把持することが可能である。図13−A及び図13−Bに示す例では、本実施の形態のロボットハンド10により、小瓶、小袋、複数の小箱、ビニールボトル、三角パック、容器、ペットボトル、食品自体(唐揚げ、フライ等)等が把持可能であることを示している。
[2-4. Example of gripping target]
13-A and 13-B are diagrams for explaining an example of the grasped object of the present embodiment. By using the control algorithm of the present embodiment, it is possible to grip a single object or plural objects such as various small objects (including thin objects) and soft objects with one gripping operation. In the example shown in FIGS. 13-A and 13-B, the robot hand 10 according to the present embodiment uses the small bottle, the small bag, the plurality of small boxes, the plastic bottle, the triangular pack, the container, the PET bottle, and the food itself (fried chicken, It indicates that a fly etc.) can be gripped.

本実施の形態のロボットハンド10では、小さい物(厚さの薄い物を含む)ややわらかい物を把持する場合には、上述の環境面にアプローチする動作及び把持対象物にアプローチする動作で把持可能である。また、大きい物(厚さの厚い物を含む)を把持する場合には、把持対象物にアプローチする動作において、環境面上を指先でなぞる動作を行わなくても把持可能である(指腹のみで把持が可能である)。 With the robot hand 10 of the present embodiment, when gripping a small object (including an object having a small thickness) or a soft object, the robot hand 10 can be gripped by the operation of approaching the environmental surface and the operation of approaching the object to be gripped. Is. Further, when gripping a large object (including a thick object), it is possible to grip the object to be grasped without performing a motion of tracing the environment surface with a fingertip (only the finger pad). Can be gripped with).

以上説明したように、本実施の形態のロボットハンド用のセンサ機構によれば、指先部61と、指先部61の背側の表面に配置され、把持対象物が置かれる環境面に対する接触力を検知するための第1の触覚センサ61Aと、指先部の腹側の表面に配置され、把持対象物に対する接触力を検知するための第2の触覚センサ61Bと、を備えているので、指先について、環境面と把持対象物に対する接触力を検知することが可能となる。 As described above, according to the sensor mechanism for the robot hand of the present embodiment, the contact force with respect to the fingertip 61 and the environment surface on which the object to be grasped is placed is arranged on the back surface of the fingertip 61. Since the first tactile sensor 61A for detecting and the second tactile sensor 61B for detecting the contact force with respect to the grasped object are provided on the ventral side surface of the fingertip portion, It is possible to detect the contact force between the environment surface and the grasped object.

1 ロボットハンド
2 指先部
3 環境面
10 ロボットハンド
20 アーム部
21〜26 関節部
21M〜26M サーボモータ
30 ハンド部
40 ベース部
50 制御部
51,52 モータドライバ
60,70,80 指
61,71,81 指先部
61A,71A,81A 第1の触覚センサ
61B,71B,81B 第2の触覚センサ
62,72,82 中間部
63,73,83 根元部
64,74,84 第1の関節部
64M,74M,84M サーボモータ
65,75,85 第2の関節部
65M,75M,85M サーボモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot hand 2 Finger tip part 3 Environmental surface 10 Robot hand 20 Arm part 21-26 Joint part 21M-26M Servo motor 30 Hand part 40 Base part 50 Control part 51,52 Motor driver 60,70,80 Finger 61,71,81 Fingertip portion 61A, 71A, 81A First tactile sensor 61B, 71B, 81B Second tactile sensor 62, 72, 82 Intermediate portion 63, 73, 83 Root portion 64, 74, 84 First joint portion
64M, 74M, 84M servo motor
65,75,85 2nd joint part 65M, 75M, 85M servo motor

Claims (6)

ロボットハンド用のセンサ機構であって、
指先部と、
前記指先部の背側の表面に配置され、把持対象物が置かれる環境面に対する接触力を検知するための第1の触覚センサと、
前記指先部の腹側の表面に配置され、前記把持対象物に対する接触力を検知するための第2の触覚センサと、
を備えたことを特徴とするロボットハンド用のセンサ機構。
A sensor mechanism for a robot hand,
Fingertips,
A first tactile sensor arranged on the back surface of the fingertip portion for detecting a contact force with respect to an environment surface on which a gripping target is placed;
A second tactile sensor arranged on the ventral surface of the fingertip portion for detecting a contact force with respect to the grasped object;
A sensor mechanism for a robot hand, comprising:
前記指先部は、前記背側と前記腹側とで段差が形成されており、前記背側が前記腹側に比して高く形成されていることを特徴とする請求項1に記載のロボットハンド用のセンサ機構。 The robot hand according to claim 1, wherein the fingertip has a step formed on the back side and the abdomen side, and the back side is formed higher than the abdomen side. Sensor mechanism. 前記指先部の前記段差は、二股形状により形成されることを特徴とする請求項2に記載のロボットハンド用のセンサ機構。 The sensor mechanism for a robot hand according to claim 2, wherein the step of the fingertip portion is formed in a bifurcated shape. 前記指先部は、側面視曲線形状を呈することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のロボットハンド用のセンサ機構。 The sensor mechanism for a robot hand according to any one of claims 1 to 3, wherein the fingertip portion has a curved shape in a side view. 前記第1及び第2の触覚センサは、感圧部がシート形状に形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のロボットハンド用のセンサ機構。 The sensor mechanism for a robot hand according to claim 1, wherein the first and second tactile sensors have a pressure-sensitive portion formed in a sheet shape. 前記第1及び第2の触覚センサは、抵抗式、圧電式、磁気式、静電容量式、ひずみゲージ式、超音波式、気圧式、水圧式、電荷式、水晶振動子式、又は光学式であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のロボットハンド用のセンサ機構。 The first and second tactile sensors are resistance type, piezoelectric type, magnetic type, capacitance type, strain gauge type, ultrasonic type, atmospheric pressure type, hydraulic type, charge type, crystal oscillator type, or optical type. The sensor mechanism for a robot hand according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022030358A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 株式会社 東芝 Detection system, control method, and detection device

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