JP2020138288A - ハンドの制御方法およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ドリフトを抑制しつつハンドの小型化を図ることができるハンドの制御方法およびロボットを提供すること。【解決手段】ハンドの制御方法は、導電性樹脂を備える感圧センサーからの出力に基づいてワークを把持する力を検出するハンドの制御方法であって、前記ワークを把持する把持動作を行う前に、前記感圧センサーに荷重を加える荷重印加動作を行う。また、前記導電性樹脂には、カーボンナノチューブが含有されている。また、前記ハンドは、前記ワークを把持する２本の指部を備え、前記荷重印加動作では、前記２本の指部同士を接触させることにより前記感圧センサーに荷重を加える。【選択図】図６

Description

本発明は、ハンドの制御方法およびロボットに関するものである。

例えば、特許文献１には、開閉可能な一対のフィンガーを有する把持装置が開示されている。また、一方のフィンガーには参照用感圧導電ゴムが設けられ、他方のフィンガーには外部荷重が作用する検出用感圧導電ゴムが設けられている。また、参照用感圧導電ゴムと検出用感圧導電ゴムとは、互いのクリープ特性が等しい。そして、特許文献１の把持装置は、参照用感圧導電ゴムの検出値と検出用感圧導電の検出値との差分により外部荷重を求める。このような構成によれば、検出用感圧導電ゴムのクリープ特性を補正することができ、外部荷重と検出用感圧導電ゴムの検出値とのずれを抑制することができる。

特開２０１３−１４０１３７号公報

しかしながら、特許文献１の把持装置では、クリープ特性を補正するために、参照用感圧導電ゴムを設けなければならず、把持装置の小型化を図ることが難しいという問題があった。

本発明のハンドの制御方法は、導電性樹脂を備える感圧センサーからの出力に基づいてワークを把持する力を検出するハンドの制御方法であって、
前記ワークを把持する把持動作を行う前に、前記感圧センサーに荷重を加える荷重印加動作を行うことを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係るロボットの全体構成を示す斜視図である。 図１のロボットが有するハンドを示す平面図である。 図２のハンドが有する感圧センサーを示す断面図である。 従来の問題点を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 図１のハンドの制御方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係るハンドを示す平面図である。

以下、本発明のハンドの制御方法およびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットの全体構成を示す斜視図である。図２は、図１のロボットが有するハンドを示す平面図である。図３は、図２のハンドが有する感圧センサーを示す断面図である。図４は、従来の問題点を説明するための図である。図５ないし図１６は、それぞれ、図１のハンドの制御方法を説明するための図である。このうち、図４ないし図６、図８ないし図１２は、いずれもタイムチャートである。

図１に示すロボット１は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。ロボット１は、ロボット本体２と、ロボット本体２に装着されているハンド３と、ロボット本体２の各部およびハンド３の駆動を制御する制御装置９と、を有する。なお、制御装置９は、例えば、ロボットを制御するための演算を処理するマイクロプロセッサーなどのプロセッサー、メモリ、記憶装置、で構成される演算装置と、各モーターを駆動する電流を制御する電流アンプと、周辺機器と情報をやり取りするインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、を有する。

ロボット本体２は、６軸ロボットであり、床や天井に固定されるベース２０と、ベース２０に回動自在に連結された第１アーム２１と、第１アーム２１に回動自在に連結された第２アーム２２と、第２アーム２２に回動自在に連結された第３アーム２３と、第３アーム２３に回動自在に連結された第４アーム２４と、第４アーム２４に回動自在に連結された第５アーム２５と、第５アーム２５に回動自在に連結された第６アーム２６と、を有する。そして、第６アーム２６にハンド３が装着されている。ただし、ロボット本体２の構成は、特に限定されず、例えば、アームの数は、５本以下であってもよいし、７本以上であってもよい。また、例えば、ロボット本体２は、スカラロボット、双腕ロボット等であってもよい。

図２に示すハンド３は、ワークＷを両側から挟み込んで把持する構成となっている。ハンド３は、ベース３０と、ベース３０に対してスライド可能に支持された一対のスライダー３１、３２と、スライダー３１、３２に固定された指部３３、３４と、スライダー３１、３２をベース３０に対してスライドさせるモーター３５、３６と、を有する。なお、ハンド３の構成としては、ワークＷを把持することができれば特に限定されず、例えば、指部３３、３４の一方を省略してもよいし、さらに１つ以上の指部を追加してもよい。

スライダー３１、３２は、それぞれ、スライドガイドＳＧを介してベース３０に支持され、ベース３０に対して図中の矢印方向にスライド可能である。また、スライダー３１にはモーター３５が接続されており、モーター３５の駆動によってスライダー３１がスライドする。同様に、スライダー３２にはモーター３６が接続されており、モーター３６の駆動によってスライダー３２がスライドする。なお、モーター３５、３６としては、特に限定されず、例えば、圧電素子の振動を利用した圧電モーターを用いることができる。モーター３５、３６によってスライダー３１、３２を移動させることにより、指部３３、３４でワークＷを挟み込んで把持したり、把持したワークＷをリリースしたりすることができる。

また、ハンド３は、ワークＷの把持力を検出する感圧センサー４を有する。図２に示すように、感圧センサー４は、指部３３の把持面３３１に設けられており、ワークＷを把持した際に、ワークＷと指部３３とで挟まれるようになっている。これにより、ワークＷの把持力が感圧センサー４に加わり、感圧センサー４の出力からその把持力を検出することができる。

感圧センサー４は、図３に示すように、シート状の導電性樹脂４１と、導電性樹脂４１の一方の主面４１Ａ側に配置された第１支持基板４２と、導電性樹脂４１の他方の主面４１Ｂ側に配置された第２支持基板４３と、導電性樹脂４１と第１支持基板４２との間に配置され、第１支持基板４２に支持された第１電極４４と、導電性樹脂４１と第２支持基板４３との間に配置され、第２支持基板４３に支持された第２電極４５と、を有する。第１電極４４と第２電極４５とは、導電性樹脂４１を介して電気的に接続されている。

図示しないが、導電性樹脂４１の表面には微小な凹凸が形成されており、感圧センサー４が指部３３とワークＷとに挟まれて、感圧センサー４に荷重Ｎが加わると、第１、第２電極４４、４５と導電性樹脂４１との接触面積が変化し、それに伴って第１電極４４と第２電極４５との間の抵抗値が変化する。感圧センサー４からは、第１電極４４と第２電極４５との間の抵抗値に応じた検出信号が出力され、制御装置９に入力される。そのため、制御装置９は、感圧センサー４から出力される検出信号の変化に基づいて、受けた荷重Ｎ、すなわちワークＷの把持力を検出することができる。

図３に示すように、導電性樹脂４１は、ベースとなる絶縁性の樹脂４１１と導電性材料であるカーボンナノチューブ４１２とを含む材料である感圧導電性樹脂で構成されている。このような構成によれば、容易に導電性樹脂４１をシート状に成形することができ、感圧センサー４の薄型化および軽量化を図ることができる。導電性材料としてカーボンナノチューブ４１２を用いることにより、導電性樹脂４１の体積抵抗率が温度の影響を受け難くなり、温度変化による測定値の変動を低減することができる。そのため、例えば、過度な温度補正の必要がなく、受けた荷重を精度よく検出することができる。また、導電性材料としてカーボンナノチューブ４１２を用いることにより、比較的少ない含有量で、導電性樹脂４１の抵抗値を十分に下げることができる。そのため、樹脂４１１との混練が容易となる。ただし、これに限定されず、導電性材料として、カーボンナノチューブ４１２の代わりに金属材料、特に金属フィラー、カーボンブラック、カーボンファイバー等を用いてもよく、また、これらのうちの２種以上を混合して用いてもよい。また、樹脂４１１自体が導電性を有していてもよく、この場合には、導電性材料を含んでいなくてもよい。

導電性樹脂４１の形状としては、特に限定されないが、本実施形態では、厚さが１００μｍ程度、直径が１２ｍｍ程度の円盤状となっている。また、導電性樹脂４１のヤング率としては、特に限定されないが、例えば、３ＧＰａ以上５ＧＰａ以下であることが好ましい。これにより、導電性樹脂４１が十分に硬くなり、検出可能範囲が広くなるため、より高荷重まで検出することができる。反対に、過度に硬くなるのを抑制することができ、低荷重のときに検出特性が低下することを効果的に抑制することができる。また、クリープ変形、つまり、一定の荷重下で時間とともに進行する変形を抑制することもできる。

樹脂４１１としては、特に限定されないが、本実施形態では、ＰＣ（ポリカーボネート）を用いている。これにより、安価で、取り扱い易く、樹脂４１１とカーボンナノチューブ４１２との混練も容易となる。また、導電性樹脂４１を硬くし易い。そのため、単位面積当たりの許容荷重が大きくなり、感圧センサー４の機械的強度を高めることができると共に、測定可能範囲を広く確保することもできる。また、導電性樹脂４１の経時的な変形やへたりが抑えられ、経時的な検出特性の低下や変動を抑制することができる。なお、樹脂４１としては、ＰＣに限定されず、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の各種熱可塑性樹脂を用いることできる。

図３に示すように、第１電極４４は、導電性樹脂４１の左側に位置し、第２電極４５は、導電性樹脂４１の右側に位置している。また、第１電極４４は、導電性樹脂４１の左側主面４１Ａと接合されることなく接触しており、第２電極４５は、導電性樹脂４１の右側主面４１Ｂと接合されることなく接触している。このように、第１、第２電極４４、４５を導電性樹脂４１の両主面４１Ａ、４２Ｂと接合しないことにより、荷重Ｎに応じて、第１、第２電極４４、４５と導電性樹脂４１との接触面積が変化し易くなる。

第１、第２電極４４、４５の厚さ方向からの平面視の形状としては、特に限定されないが、例えば、導電性樹脂４１よりもひと回り小さい形状とすることができ、本実施形態では、直径１０ｍｍ程度の円形となっている。なお、第１電極４４および第２電極４５の配置としては、特に限定されず、例えば、導電性樹脂４１の一方の主面側に第１電極４４および第２電極４５が互いに離間して配置されていてもよい。また、この場合には、第１電極４４および第２電極４５を互いに噛み合った櫛歯状の電極としてもよい。

第１支持基板４２には第１電極４４が設けられ、第２支持基板４３には第２電極４５が設けられている。第１支持基板４２および第２支持基板４３としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、フレキシブルプリント配線基板、リジッドプリント配線基板等の各種プリント基板を用いることができる。ただし、本実施形態では、フレキシブルプリント配線基板を用いている。また、第１支持基板４２および第２支持基板４３は、それぞれ、導電性樹脂４１の外側において、接着剤Ｄを介して互いに接合されている。

以上、ロボット１の構造的な部分について簡単に説明した。次に、制御装置９によるロボット１の制御方法について詳細に説明する。以下では、図１に示すように、ロボット１が、作業台ＴＡ１にあるワークＷを把持して作業台ＴＡ２へ搬送する搬送作業を周期的に連続して繰り返す場合について説明する。ただし、ロボット１に行わせる作業は、これに限定されない。

このような搬送作業では、制御装置９は、ロボット本体２を作業台ＴＡ１と作業台ＴＡ２との間で往復させると共に、ハンド３でワークＷを把持／リリースする把持動作Ｑ１を周期的に繰り返す。また、制御装置９は、感圧センサー４で検出されるワークＷの把持力Ｆｓが毎回、予め設定されている基準把持力Ｆａと等しくなるようにハンド３のモーター３５、３６に供給する電流値Ｉを制御する。そのため、把持動作Ｑ１を基準周期ｆで繰り返した際の把持力Ｆｓの推移は、図４に示すようになる。このように、比較的短い周期で把持動作Ｑ１を繰り返し行う場合には、感圧センサー４への荷重の印加と開放（除荷）とが比較的短い周期で切り替わるため、感圧センサー４が有する導電性樹脂４１がその間の平衡状態に維持され、感圧センサー４の検出精度が安定する。そのため、ワークＷの実際の把持力Ｆｒが基準把持力Ｆａとほぼ一致し、安定した把持動作Ｑ１を行うことができる。ここで、基準把持力Ｆａとは、ワークＷを過不足なく、適正に把持し得る把持力のことを言う。この基準把持力Ｆａは、ワークＷの重量、形状、表面の材質等や、ハンド３の諸条件から決定することができ、既知の値として制御装置９にあらかじめ記憶されている。あるいは、制御装置９により、その都度求められてもよい。

しかしながら、例えば、ロボット１の始動時、ロボット１の緊急停止後の再始動、製造ラインの遅延によるロボット１の一時的な停止後の再始動等、ｎ回目（ただし、ｎは自然数）の把持動作Ｑ１とｎ＋１回目の把持動作Ｑ１との間に比較的長い時間Ｔが生じた場合、この時間Ｔの間に導電性樹脂４１が自然状態に復帰するように変形したり、クリープ変形したりして、前述の平衡状態が崩れてしまう。そのため、図５に示すように、導電性樹脂４１が平衡状態に復帰するまでの間は、感圧センサー４の検出精度が安定せず、図５に示すように、ワークＷの実際の把持力Ｆｒが基準把持力Ｆａからずれる。つまり、ドリフトが生じる。なお、図５では、ｎ＋３回目で導電性樹脂４１が平衡状態に復帰しているが、これは一例であり、導電性樹脂４１が平衡状態に復帰するタイミングは、場合によって異なる。また、図５では、ワークＷの実際の把持力Ｆｒが基準把持力Ｆａよりも大きい側にずれているが、例えば、感圧センサー４の構成によっては、小さい側にずれる場合もある。

制御装置９は、このような時間Ｔ経過後の把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれ（ドリフト）を抑制する手段を有する。具体的には、図６に示すように、制御装置９は、時間Ｔ経過後の初めの把持動作Ｑ１、本実施形態では、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１を行う前に、感圧センサー４の導電性樹脂４１に荷重を加える荷重印加動作Ｑ２を行う。このように、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１の前に感圧センサー４に荷重を加えることにより、荷重印加動作Ｑ２を行わない場合と比べて、導電性樹脂４１の変形状態が前述した平衡状態に近づく。そのため、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれを効果的に抑制することができる。

なお、荷重印加動作Ｑ２において感圧センサー４の導電性樹脂４１に荷重を加える方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、図７に示すように、指部３３、３４を互いに接近させ、指部３３、３４の間で感圧センサー４を挟み込むことで行う。これにより、容易に導電性樹脂４１に荷重を加えることができる。ただし、これに限定されず、例えば、指部３３、３４のストロークが足りず、互いに接触させることができないような場合には、荷重印加動作Ｑ２用のダミーのワークを把持することにより、導電性樹脂４１に荷重を加えてもよい。このとき、ダミーのワークは、例えば、テーブル、壁、床、天井等の周囲の構造体に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。

また、図８に示すように、荷重印加動作Ｑ２において導電性樹脂４１に加える荷重Ｆ２は、把持動作Ｑ１でのワークＷの把持力である基準把持力Ｆａと等しいことが好ましい。これにより、把持動作Ｑ１における導電性樹脂４１の変形に似せることができ、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１の前に、導電性樹脂４１を前述の平衡状態により近づけることができる。そのため、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれをより効果的に抑制することができる。なお、荷重Ｆ２とは、実際に導電性樹脂４１に加わる荷重ではなく、感圧センサー４での検出値を言う。これにより、制御装置９によって、荷重Ｆ２を簡単に制御することができる。また、荷重Ｆ２と基準把持力Ｆａとが等しいとは、これらが一致する場合の他、技術的に許容できる若干の誤差、例えば、±５％程度の誤差を有する場合も含む意味である。

ただし、これに限定されず、例えば、図８に示すように、荷重印加動作Ｑ２において導電性樹脂４１に加える荷重Ｆ２は、基準把持力Ｆａよりも小さくてもよい。これにより、導電性樹脂４１が受けるストレスが低減され、導電性樹脂４１の経時的な変形やへたりが抑えられる。そのため、感圧センサー４の寿命を延ばすことができる。反対に、図９に示すように、荷重印加動作Ｑ２において導電性樹脂４１に加える荷重Ｆ２は、基準把持力Ｆａよりも大きくてもよい。これにより、より大きな荷重を導電性樹脂４１に加えることができるため、より短時間で、導電性樹脂４１を前述した平衡状態に近づけることができる。また、時間間隔Ｔの間に荷重印加動作Ｑ２を連続して複数回行う場合は、荷重Ｆ２を基準把持力Ｆａまで徐々に増加させてもよい。反対に、荷重Ｆ２を基準把持力Ｆａまで徐々に減少させてもよい。

また、図６に示すように、制御装置９は、時間Ｔの間に荷重印加動作Ｑ２を連続して複数回行うよう制御する。これにより、導電性樹脂４１を徐々に前述した平衡状態に近づくように変形させることができるため、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１を行う前に、導電性樹脂４１を前述の平衡状態により近づけることができる。ただし、これに限定されず、制御装置９は、荷重印加動作Ｑ２を時間Ｔの間に一度だけ行うよう制御してもよい。

また、時間Ｔの間に荷重印加動作Ｑ２を連続して複数回行う場合、制御装置９は、荷重印加動作Ｑ２を基準周期ｆで繰り返し行うよう制御する。すなわち、制御装置９は、荷重印加動作Ｑ２の繰返し周期ｆ２を把持動作Ｑ１の繰返し周期である基準周期ｆと等しくするよう制御する。より具体的には、各荷重印加動作Ｑ２で導電性樹脂４１に荷重Ｆ２を与える時間Ｔ２は、各把持動作Ｑ１でワークＷを把持する時間Ｔ１と等しく、連続する時間Ｔ２同士の間の時間Ｔ２０は、連続する時間Ｔ１同士の間の時間Ｔ１０と等しい。これにより、荷重印加動作Ｑ２を把持動作Ｑ１と同じ条件で行うことができるため、導電性樹脂４１を過不足なく変形させることができ、前述の平衡状態により近づけることができる。そのため、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれをより効果的に抑制することができる。

ただし、これに限定されず、例えば、図１０に示すように、荷重印加動作Ｑ２で導電性樹脂４１に荷重Ｆ２を加える時間Ｔ２は、把持動作Ｑ１でワークＷを把持する時間Ｔ１よりも短くてもよい。これにより、導電性樹脂４１が受けるストレスが低減され、導電性樹脂４１の経時的な変形やへたりが抑えられる。そのため、感圧センサー４の寿命を延ばすことができる。反対に、図１１に示すように、荷重印加動作Ｑ２で導電性樹脂４１に荷重Ｆ２を加える時間Ｔ２は、把持動作Ｑ１でワークＷを把持する時間Ｔ１よりも長くてもよい。これにより、荷重を導電性樹脂４１により長く加えることができるため、より短時間で、導電性樹脂４１を前述の平衡状態に近づけることができる。

また、本実施形態では、荷重印加動作Ｑ２の周期ｆ２が基準周期ｆと等しいが、これに限定されず、周期ｆ２が基準周期ｆと異なっていてもよい。すなわち、周期ｆ２が基準周期ｆよりも短くてもよいし、長くてもよい。また、荷重印加動作Ｑ２は、周期的に繰り返されなくてもよく、非周期的すなわちランダムに繰り返されてもよい。

また、図６に示すように、制御装置９は、時間Ｔ中、常に、荷重印加動作Ｑ２を基準周期ｆで繰り返し行うよう制御する。これにより、時間Ｔ中も把持動作Ｑ１と同条件で導電性樹脂４１に荷重を繰り返し加えることができるため、導電性樹脂４１を前述の平衡状態に維持し続けることができる。これにより、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１を行うまで、導電性樹脂４１を前述の平衡状態に維持することができる。そのため、時間Ｔ後の把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれをより効果的に抑制することができる。

ただし、これに限定されず、例えば、図１２に示すように、制御装置９は、ｎ回目の把持動作Ｑ１が終了してから基準時間Ｔａが経過した後に、荷重印加動作Ｑ２を行うよう制御してもよい。言い換えると、制御装置９は、把持動作Ｑ１を行わない時間が基準時間Ｔａを超えた場合に荷重印加動作Ｑ２を行うよう制御してもよい。これにより、図６に示す場合と比べて、荷重印加動作Ｑ２の回数を減らすことができるため、導電性樹脂４１が受けるストレスが低減され、導電性樹脂４１の経時的な変形やへたりが抑えられる。そのため、感圧センサー４の寿命を延ばすことができる。また、例えば、荷重印加動作Ｑ２をどのような周期で何回繰り返せば導電性樹脂４１が前述した平衡状態まで復帰するかが分かっている場合、その繰り返し回数が終了した時点で荷重印加動作Ｑ２を終了し、当該終了時刻から再び基準時間Ｔａが経過した場合には、荷重印加動作Ｑ２を再開するように構成されていてもよい。

また、前述したように、制御装置９は、感圧センサー４で検出される荷重が基準把持力Ｆａとなるようにモーター３５、３６に供給する電流値Ｉを制御する。そのため、導電性樹脂４１が平衡状態で安定している場合には抵抗値変化／荷重が一定となり、図１３に示すように、モーター３５、３６に供給する電流値Ｉがほぼ一定となる。しかしながら、導電性樹脂４１が平衡状態から乖離している場合には、導電性樹脂４１が前述の平衡状態に向けて徐々に変形するため抵抗値変化／荷重が変動し、図１４に示すように、それに応じてモーター３５、３６に供給する電流値Ｉも変動する。

そのため、制御装置９は、ｍ回目（ただし、ｍは自然数）の荷重印加動作Ｑ２においてモーター３５、３６に供給する電流値Ｉｍと、ｍ＋１回目の荷重印加動作Ｑ２においてモーター３５、３６に供給する電流値Ｉｍ＋１と、の差ΔＩがあらかじめ設定されている基準値Ｉａ以下となるまで荷重印加動作Ｑ２を繰り返し、その後にｎ＋１回目の把持動作Ｑ１を行うよう制御してもよい。これにより、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１を行う前に、導電性樹脂４１を前述の平衡状態により近づけることができる。

なお、制御装置９は、感圧センサー４での検出値を電流値Ｉにフィードバックすることなく、予め設定されている電流値Ｉと把持力Ｆｒとの関係を示すテーブルに従って、把持力Ｆｒが基準把持力Ｆａとなるように電流値Ｉを制御する場合も考えられる。この場合、導電性樹脂４１が平衡状態で安定している場合には実際の把持力Ｆｒと感圧センサー４により検出される把持力Ｆｓとがほぼ一致するため、図１５に示すように、感圧センサー４により検出される把持力Ｆｓがほぼ一定となる。しかしながら、導電性樹脂４１が平衡状態から乖離している場合には、導電性樹脂４１が前述の平衡状態に向けて徐々に変形するため、図１６に示すように、感圧センサー４により検出される把持力Ｆｓが変動する。

そのため、制御装置９は、ｍ回目（ただし、ｍは自然数）の荷重印加動作Ｑ２において感圧センサー４により検出される把持力Ｆｓｍと、ｍ＋１回目の荷重印加動作Ｑ２において感圧センサー４により検出される把持力Ｆｓｍ＋１と、の差ΔＦｓがあらかじめ設定されている基準値Ｆｓａ以下となるまで荷重印加動作Ｑ２を繰り返し、その後にｎ＋１回目の把持動作Ｑ１を行うよう制御してもよい。これにより、ｎ＋１回目の把持動作Ｑ１を行う前に、導電性樹脂４１を前述の平衡状態により近づけることができる。

以上、ロボット１およびハンド３の制御方法について説明した。前述のように、ハンド３の制御方法は、導電性樹脂４１を備える感圧センサー４からの出力に基づいてワークＷを把持する力すなわち把持力Ｆｒを検出するハンド３の制御方法である。そして、ロボット１の制御方法は、ワークＷを把持する把持動作Ｑ１を行う前に、感圧センサー４に荷重Ｆ２を加える荷重印加動作Ｑ２を行う。このように、把持動作Ｑ１の前に感圧センサー４に荷重Ｆ２を加えることにより、荷重印加動作Ｑ２を行わない場合と比べて、導電性樹脂４１が平衡状態に近づく。そのため、把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれを効果的に抑制することができ、ワークＷをあらかじめ決められた基準把持力Ｆａでより精度よく把持することができる。また、１つの感圧センサー４だけで制御可能なため、ロボット１の小型化を図ることができる。

また、前述したように、導電性樹脂４１には、カーボンナノチューブ４１２が含有されている。これにより、優れた検出特性を有する感圧センサー４となる。

また、前述したように、ハンド３は、ワークＷを把持する２本の指部３３、３４を備え、荷重印加動作Ｑ２では、２本の指部３３、３４同士を接近させることにより感圧センサー４に荷重を加える。これにより、感圧センサー４に容易に荷重を加えることができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、荷重印加動作Ｑ２で感圧センサー４に加える荷重Ｆ２は、把持動作Ｑ１での基準把持力Ｆａと等しい。これにより、荷重印加動作Ｑ２を把持動作Ｑ１に似せることができ、把持動作Ｑ１の前に、導電性樹脂４１を前述の平衡状態により近づけることができる。そのため、把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれをより効果的に抑制することができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、荷重印加動作Ｑ２で感圧センサー４に加える荷重Ｆ２は、把持動作Ｑ１での基準把持力Ｆａよりも小さくてもよい。これにより、導電性樹脂４１が受けるストレスが低減され、導電性樹脂４１の経時的な変形やへたりが抑えられる。そのため、感圧センサー４の寿命を延ばすことができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、荷重印加動作Ｑ２で感圧センサー４に加える荷重Ｆ２は、把持動作Ｑ１での基準把持力Ｆａよりも大きくてもよい。これにより、より大きな荷重を導電性樹脂４１に加えることができるため、より短時間で、導電性樹脂４１を前述した平衡状態に近づけることができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、荷重印加動作Ｑ２を連続して複数回行う。これにより、導電性樹脂４１を徐々に前述の平衡状態に近づくように変形させることができるため、把持動作Ｑ１を行う前に、導電性樹脂４１を前述の平衡状態により近づけることができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、ｍ回目における感圧センサー４からの出力値である把持力Ｆｓｍと、ｍ＋１回目における感圧センサー４からの出力値である把持力Ｆｓｍ＋１と、の差ΔＦｓが所定値以下、具体的には基準値Ｆｓａ以下となるまで荷重印加動作Ｑ２を連続して行う。これにより、把持動作Ｑ１を行う前に、導電性樹脂４１を前述の平衡状態により近づけることができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、荷重印加動作Ｑ２で感圧センサー４に荷重を加える時間Ｔ２は、把持動作Ｑ１でワークＷを把持する時間Ｔ１よりも長くてもよい。これにより、荷重を導電性樹脂４１により長く加えることができるため、より短時間で、導電性樹脂４１を前述の平衡状態に近づけることができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、荷重印加動作Ｑ２で感圧センサー４に荷重を加える時間Ｔ２は、把持動作Ｑ１でワークＷを把持する時間Ｔ１よりも短くてもよい。これにより、導電性樹脂４１が受けるストレスが低減され、導電性樹脂４１の経時的な変形やへたりが抑えられる。そのため、感圧センサー４の寿命を延ばすことができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、把持動作Ｑ１が所定周期、具体的には基準周期ｆで繰り返し行われるとき、荷重印加動作Ｑ２を基準周期ｆで繰り返し行う。これにより、荷重印加動作Ｑ２を把持動作Ｑ１と同じ条件で行うことができるため、導電性樹脂４１を過不足なく変形させることができ、前述の平衡状態により近づけることができる。そのため、把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれをより効果的に抑制することができる。

また、前述したように、ハンド３の制御方法では、荷重印加動作Ｑ２は、把持動作Ｑ１を行わない時間が基準時間Ｔａを超えた場合に行われる。これにより、荷重印加動作Ｑ２の回数を減らすことができるため、導電性樹脂４１が受けるストレスが低減され、導電性樹脂４１の経時的な変形やへたりが抑えられる。そのため、感圧センサー４の寿命を延ばすことができる。

また、前述したように、ロボット１は、導電性樹脂４１を備える感圧センサー４からの出力に基づいてワークＷを把持する力すなわち把持力Ｆｒを検出するハンド３と、ハンド３の駆動を制御する制御装置９と、を有する。そして、制御装置９は、ワークＷを把持する把持動作Ｑ１を行う前に、感圧センサー４に荷重を加える荷重印加動作Ｑ２を行う。このように、把持動作Ｑ１の前に感圧センサー４に荷重を加えることにより、荷重印加動作Ｑ２を行わない場合と比べて、導電性樹脂４１が平衡状態に近づく。そのため、把持動作Ｑ１における把持力Ｆｒと基準把持力Ｆａとのずれを効果的に抑制することができ、ワークＷをあらかじめ決められた基準把持力Ｆａでより精度よく把持することができる。また、１つの感圧センサー４だけで制御可能なため、ロボット１の小型化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
図１７は、本発明の第２実施形態に係るハンドを示す平面図である。

本実施形態は、指部３３の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１７に示すように、本実施形態の指部３３は、スライダー３１に固定された固定部３７と、固定部３７に固定された本体部３８と、を有する。また、固定部３７は、スライダー３１に固定された基部３７１と、基部３７１に接続された応力伝達部３７２と、を有する。また、応力伝達部３７２は、基部３７１と空隙を隔てて対向配置された変位部３７３と、変位部３７３の一端部と基部３７１とを接続する接続部３７４と、を有する。変位部３７３に応力が加わると、変位部３７３が接続部３７４を支点にして基部３７１に対して変位する。

また、本体部３８は、変位部３７３に固定されており、指部３４側に向けて斜めに延びている。また、本体部３８は、基部３７１と空隙を隔てて対向する基部３８１を有する。そして、基部３８１と基部３７１との間に感圧センサー４が配置されている。このような構成によれば、ワークＷを把持すると、接続部３７４を支点にして変位部３７３が矢印Ｖに示すように変位する。そのため、基部３７１と基部３８１との間の空隙Ｇのギャップが縮まり、それに伴って、感圧センサー４に応力が加わる。

以上、本発明のハンドの制御方法およびロボットについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…ロボット、２…ロボット本体、２０…ベース、２１…第１アーム、２２…第２アーム、２３…第３アーム、２４…第４アーム、２５…第５アーム、２６…第６アーム、３…ハンド、３０…ベース、３１、３２…スライダー、３３…指部、３３１…把持面、３４…指部、３５、３６…モーター、３７…固定部、３７１…基部、３７２…応力伝達部、３７３…変位部、３７４…接続部、３８…本体部、３８１…基部、４…感圧センサー、４１…導電性樹脂、４１Ａ…左側主面、４１Ｂ…右側主面、４１１…樹脂、４１２…カーボンナノチューブ、４２…第１支持基板、４３…第２支持基板、４４…第１電極、４５…第２電極、９…制御装置、Ｄ…接着剤、Ｆａ…基準把持力、Ｆｒ…把持力、Ｆｓ…把持力、Ｉ…電流値、Ｑ１…把持動作、Ｑ２…荷重印加動作、ＳＧ…スライドガイド、Ｔ…時間間隔、ＴＡ１…作業台、ＴＡ２…作業台、Ｔａ…基準時間、Ｖ…矢印、Ｗ…ワーク、ｆ…基準周期、ｆ２…周期

Claims (13)

1. 導電性樹脂を備える感圧センサーからの出力に基づいてワークを把持する力を検出するハンドの制御方法であって、
   前記ワークを把持する把持動作を行う前に、前記感圧センサーに荷重を加える荷重印加動作を行うことを特徴とするハンドの制御方法。
2. 前記導電性樹脂には、カーボンナノチューブが含有されている請求項１に記載のハンドの制御方法。
3. 前記ハンドは、前記ワークを把持する２本の指部を備え、
   前記荷重印加動作では、前記２本の指部同士を接触させることにより前記感圧センサーに前記荷重を加える請求項１または２に記載のハンドの制御方法。
4. 前記荷重印加動作で前記感圧センサーに加える荷重は、前記把持動作での基準把持力と等しい請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
5. 前記荷重印加動作で前記感圧センサーに加える荷重は、前記把持動作での基準把持力よりも小さい請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
6. 前記荷重印加動作で前記感圧センサーに加える荷重は、前記把持動作での基準把持力よりも大きい請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
7. 前記荷重印加動作を連続して複数回行う請求項１ないし６のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
8. ｍ回目（ただし、ｍは自然数）における前記感圧センサーからの出力値と、ｍ＋１回目における前記感圧センサーからの出力値と、の差が所定値以下となるまで前記荷重印加動作を連続して行う請求項１ないし７のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
9. 前記荷重印加動作で前記感圧センサーに荷重を加える時間は、前記把持動作で前記ワークを把持する時間よりも長い請求項１ないし８のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
10. 前記荷重印加動作で前記感圧センサーに荷重を加える時間は、前記把持動作で前記ワークを把持する時間よりも短い請求項１ないし８のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
11. 前記把持動作が所定周期で繰り返し行われるとき、
    前記荷重印加動作を前記所定周期で繰り返し行う請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
12. 前記荷重印加動作は、前記把持動作を行わない時間が所定時間を超えた場合に行われる請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のハンドの制御方法。
13. 導電性樹脂を備える感圧センサーからの出力に基づいてワークを把持する力を検出するハンドと、
    前記ハンドの駆動を制御する制御装置と、を有し、
    前記制御装置は、前記ワークを把持する把持動作を行う前に、前記感圧センサーに荷重を加える荷重印加動作を行うことを特徴とするロボット。

Images