JP5166836B2 - Robotic manipulator - Google Patents

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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Description

本発明は、ロボット用マニピュレータに関する。   The present invention relates to a robot manipulator.

ロボット用マニピュレータは、各種産業用ロボットや人型ロボット等に組み付けられて様々な分野で利用されている。ロボット用マニピュレータは、所定の形状を有する物体を所定の方向から把持するものが主流であった。近年、ロボット用マニピュレータは、多指ロボットハンドを有するものが開発され、多自由度を有する多指ロボットハンドにより任意の形状の物体を任意の方向から把持することが可能となり、様々な作業を行うことができる。   Robot manipulators are assembled in various industrial robots, humanoid robots, and the like and used in various fields. Robot manipulators have been mainly used to grip an object having a predetermined shape from a predetermined direction. In recent years, robot manipulators having a multi-finger robot hand have been developed, and a multi-finger robot hand having multiple degrees of freedom can hold an object of any shape from any direction and perform various operations. be able to.

また、ロボット用マニピュレータには、柔軟な被覆や触覚センサ(圧力センサ)を設けたものがある。例えば、被覆としては、指先にゴム製の素材の被覆を設けたものやゴム製のグローブをはめたものがある。また、特許文献1に記載のロボットハンド用触覚センサは、多指多自由度のロボットハンドの各箇所に感圧部が設けられ、全ての感圧部が同じ感度帯になるように受ける負荷が小さい感圧部に緩衝材を貼り付けている。
特開2004−330370号公報 特開2005−349492号公報 特開2005−262411号公報 特許3183465号公報
Some robot manipulators are provided with a flexible covering and a tactile sensor (pressure sensor). For example, as the covering, there are a covering provided with a rubber material on the fingertip and a covering provided with a rubber glove. The tactile sensor for a robot hand described in Patent Document 1 is provided with a pressure-sensitive portion at each position of a multi-finger, multi-degree-of-freedom robot hand, and the load received so that all the pressure-sensitive portions are in the same sensitivity band. A cushioning material is attached to the small pressure sensitive part.
JP 2004-330370 A JP 2005-349492 A JP 2005-262411 A Japanese Patent No. 3183465

人間が手を使って作業を行う場合、指先に近い部位ほど器用に対象物を操るなどの細かい作業性が要求され、指先から離れた部位(手のひら、母指球や腕)ほど対象物をしっかりと保持するなどの安定性が要求される。対象物と接触する被覆が厚かったりあるいは柔らかかったりすると、対象物との接触面積が増えたりするので、対象物が被覆に対して滑り難くなる。そのため、被覆としては、細かい作業を行うためには薄いものや硬いものがよく、対象物を安定して保持するためには厚いものや柔らかいものがよい。また、人間の手は、細かい作業が要求される指先ほど触覚としての高い感度を有している。しかし、従来のロボット用マニピュレータでは、被覆の厚さや硬さを部位によって変えておらず、また、触覚センサの分解能を部位によって変えていない。   When humans use their hands to work, the closer to the fingertips, the finer the workability is required, such as manipulating the object dexterously, and the more remote the part (palm, thumb ball or arm) the more firmly the object. It is required to be stable. If the coating that contacts the object is thick or soft, the contact area with the object increases, so that the object is less likely to slip with respect to the coating. Therefore, the covering is preferably thin or hard for fine work, and thick or soft for holding the object stably. In addition, human hands have a higher sensitivity as a tactile sensation for fingertips that require finer work. However, in the conventional robot manipulator, the thickness and hardness of the coating are not changed depending on the part, and the resolution of the tactile sensor is not changed depending on the part.

そこで、本発明は、表面構造を部位によって最適化したロボット用マニピュレータを提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a robot manipulator whose surface structure is optimized depending on a part.

本発明に係るロボット用マニピュレータは、構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、少なくとも前記センサ部を覆う被覆材からなる被覆部とを備え、被覆部は、指先からの距離に応じて厚さ及び/又は硬さの異なった被覆材が配置されることを特徴とする。   A manipulator for a robot according to the present invention includes a sensor unit including a pressure sensor provided on a surface side of a structure unit and a covering unit including a covering material covering at least the sensor unit, and the covering unit is at a distance from a fingertip. Correspondingly, coating materials having different thicknesses and / or hardnesses are arranged.

このロボット用マニピュレータは、構造部(リンク機構、関節機構、アクチュエータ等)の表面側にセンサ部及び被覆部が設けられ、センサ部が圧力センサからなり、被覆部がセンサ部を覆う被覆材からなる。特に、この被覆部の被覆材としては、マニピュレータにおける指先からの距離に応じて厚さ及び/又は硬さが異なったものが配置される。対象物に対する作業を行う上で、指先ほど細かい作業性が求められ、指先から離れるほど保持安定性が求められる。そこで、このロボット用マニピュレータでは、指先ほど作業性に適した厚さや硬さの被覆材を配置し、指先から離れるほど安定性に適した厚さや硬さの被覆材を配置することによって、被覆部をマニピュレータにおける各部位によって最適化できる。   This robot manipulator is provided with a sensor part and a covering part on the surface side of a structure part (link mechanism, joint mechanism, actuator, etc.), the sensor part is a pressure sensor, and the covering part is a covering material that covers the sensor part. . In particular, as the covering material of the covering portion, materials having different thicknesses and / or hardnesses are arranged according to the distance from the fingertip in the manipulator. When performing work on an object, finer workability is required for the fingertip, and retention stability is required for the fingertip. Therefore, in this robot manipulator, a covering material having a thickness and hardness suitable for workability is arranged at the fingertip, and a coating material having a thickness and hardness suitable for stability is arranged as the distance from the fingertip is increased. Can be optimized by each part in the manipulator.

本発明の上記ロボット用マニピュレータでは、被覆部は、指先に近いほど薄い被覆材が配置されると好適である。このように指先に近い部位ほど薄い被覆材を配置し、指先から離れた部位ほど厚い被覆材を配置することにより、人間の皮膚に近い構造となり、指先に近いほど細かい作業が可能となり、指先から離れるほど安定して物を保持することができる。また、ロボット用マニピュレータにおいて指先から離れた部位(ロボットアームの肘部など)ほど、動作部位の等価重量が重く、周辺物体にぶつかった場合に衝撃が大きくなる虞があるので、被覆材として厚いものを設けておくことにより、構造部や周辺物体を保護でき、安全性を向上させることができる。   In the robot manipulator of the present invention, it is preferable that the covering portion is arranged such that a thinner covering material is disposed closer to the fingertip. In this way, by placing a thinner covering material closer to the fingertip and placing a thicker covering material away from the fingertip, the structure is closer to human skin, allowing closer work closer to the fingertip. A thing can be held stably, so that it leaves | separates. In addition, parts that are far from the fingertips of robot manipulators (such as the elbow of the robot arm) have a heavy equivalent weight of the action part, and there is a risk that impact will increase when they hit a surrounding object. By providing the structure, it is possible to protect the structural portion and surrounding objects and improve safety.

本発明の上記ロボット用マニピュレータでは、被覆部は、指先に近いほど硬い被覆材が配置されると好適である。このように指先に近い部位ほど硬い被覆材を配置し、指先から離れた部位ほど柔らかい被覆材を配置することにより、人間の皮膚に近い構造となり、指先に近いほど細かい作業が可能となり、指先から離れるほど安定して物を保持することができる。   In the robot manipulator according to the present invention, it is preferable that the covering portion is disposed with a hard covering material that is closer to the fingertip. By placing a harder covering material closer to the fingertip in this way and placing a softer covering material away from the fingertip, it becomes a structure close to human skin, allowing closer work closer to the fingertip, enabling fine work from the fingertip. A thing can be held stably, so that it leaves | separates.

本発明の上記ロボット用マニピュレータでは、センサ部は、覆われている被覆材の厚さが薄いほど分解能が高い圧力センサが配置されると好適である。マニピュレータが対象物に接触して作業している場合、被覆材が厚いほど、対象物から圧力センサまでの距離が長くなり、圧力センサへの力の伝達が拡散する。したがって、圧力センサの分解能としては、被覆材が厚い部位では高分解能なものは不適であり(高分解能としての能力を発揮できない)、被覆材が薄い部位では高分解能なものは適している(高分解能としての能力を発揮できる)。このように、ロボット用マニピュレータでは、被覆材の厚さに応じて分解能が異なる圧力センサを配置することによって、高価な高分解能の圧力センサと低価な低分解能の圧力センサを最適な部位に配置することができる。その結果、高精度な情報が要求される部位に対して高精度な情報を取得できるとともに、センサのコストを削減することができる。   In the robot manipulator of the present invention, it is preferable that the sensor unit is provided with a pressure sensor having a higher resolution as the covering material covered is thinner. When the manipulator is working in contact with the object, the thicker the covering material, the longer the distance from the object to the pressure sensor, and the transmission of force to the pressure sensor spreads. Therefore, as the resolution of the pressure sensor, a high-resolution part is not suitable for a thick coating material (cannot exhibit the ability as a high resolution), and a high-resolution one is suitable for a thin coating material (high resolution). Can demonstrate its ability as a resolution). In this way, in a robot manipulator, an expensive high-resolution pressure sensor and a low-cost low-resolution pressure sensor are placed at the optimal location by placing pressure sensors with different resolutions according to the thickness of the coating material. can do. As a result, high-accuracy information can be acquired for a part that requires high-accuracy information, and the cost of the sensor can be reduced.

本発明に係るロボット用マニピュレータは、構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、少なくともセンサ部を覆う被覆材からなる被覆部とを備え、センサ部は、指先からの距離に応じて分解能が異なった圧力センサが配置されることを特徴とする。   A manipulator for a robot according to the present invention includes a sensor unit including a pressure sensor provided on the surface side of a structure unit, and a coating unit including a coating material covering at least the sensor unit, and the sensor unit corresponds to a distance from a fingertip. The pressure sensors having different resolutions are arranged.

このロボット用マニピュレータでは、上記と同様に、構造部の表面側にセンサ部及び被覆部が設けられる。特に、このセンサ部の圧力センサとしては、マニピュレータにおける指先からの距離に応じて分解能が異なったものが配置される。対象物に対する作業を行う上で、指先に近いほど細かい作業性が要求されるので、その細かい作業を行うために対象物をどの程度のエリアでどの程度の強さで触っているかの高精度の情報が必要となる。しかし、指先から離れるほど、細かに作業を行わないので、高精度の情報は不要となる。このロボット用マニピュレータでは、指先に近いほど高精度な情報が得られる分解能の高い圧力センサを配置し、指先から離れるほど分解能の低い圧力センサを配置することによって、センサ部をマニピュレータにおける各部位によって最適化できる。高分解能な圧力センサほど高価であるが、必要な部位にのみ高分解能な圧力センサを配置するので、センサ部のコストを極力抑えることができる。また、高分解能な圧力センサを用いるほど電気的な処理や制御が複雑になるが、必要な部位にのみ高分解能な圧力センサを用いるので、電気的な処理や制御の負荷を極力抑えることができる。   In this robot manipulator, a sensor part and a covering part are provided on the surface side of the structure part as described above. In particular, as the pressure sensor of the sensor unit, sensors having different resolutions according to the distance from the fingertip in the manipulator are arranged. When working on the target object, the closer to the fingertip, the more detailed workability is required. Therefore, in order to perform the detailed work, the high accuracy of how much the area is touched in what area Information is needed. However, as the distance from the fingertip increases, the work is not performed in detail, so that highly accurate information is not necessary. In this robot manipulator, the closer to the fingertip, the higher the resolution of the pressure sensor that can obtain highly accurate information, and the lower the resolution, the lower the resolution, the lower the resolution of the pressure sensor. Can be A high-resolution pressure sensor is more expensive. However, since the high-resolution pressure sensor is disposed only in a necessary portion, the cost of the sensor unit can be suppressed as much as possible. In addition, electrical processing and control become more complex as a high-resolution pressure sensor is used. However, since a high-resolution pressure sensor is used only in the necessary part, the electrical processing and control load can be minimized. .

本発明の上記ロボット用マニピュレータでは、センサ部は、指先に近いほど空間の分解能が高い圧力センサが配置されると好適である。このように指先に近い部位ほど空間の分解能が高い圧力センサ(圧力を受けているエリアを高精度に検出できる圧力センサ)を配置し、指先から離れた部位ほど空間の分解能が低い圧力センサを配置することにより、人間の触覚に近くなり、指先に近い部位ほど、対象物と何処のどの程度のエリアで接触しているかの高精度な情報を検出することができ、細かい作業をするために必要な情報を得ることができる。   In the robot manipulator according to the present invention, it is preferable that the sensor unit is arranged with a pressure sensor having a higher spatial resolution as it is closer to the fingertip. In this way, a pressure sensor with a higher spatial resolution (pressure sensor that can detect the area receiving pressure with high accuracy) is placed near the fingertip, and a pressure sensor with a lower spatial resolution is placed away from the fingertip. This makes it possible to detect highly accurate information about where and where the object is in contact with the object, as it is closer to the human tactile sense and closer to the fingertip, and is necessary for detailed work. Information can be obtained.

本発明の上記ロボット用マニピュレータでは、センサ部は、指先に近いほど感度の分解能が高い圧力センサが配置されると好適である。このように指先に近い部位ほど感度の分解能が高い圧力センサ(受けている圧力の強弱を高精度に検出できる圧力センサ)を配置し、指先から離れた部位ほど感度の分解能が低い圧力センサを配置することにより、人間の触覚に近くなり、指先に近い部位ほど、どの程度の強さで接触しているかの高精度な情報を検出することができ、細かい作業をするために必要な情報を得ることができる。   In the robot manipulator according to the present invention, it is preferable that the sensor unit is arranged with a pressure sensor having higher resolution of sensitivity as it is closer to the fingertip. In this way, a pressure sensor with a higher sensitivity resolution (a pressure sensor that can detect the strength of the received pressure with high accuracy) is located closer to the fingertip, and a pressure sensor with a lower sensitivity resolution is placed closer to the fingertip. By doing so, it is possible to detect highly accurate information about how much contact is made with the part closer to the human touch and closer to the fingertip, and obtain information necessary for detailed work be able to.

本発明は、指先からの距離に応じて厚さや硬さが異なった被覆材や分解能が異なった圧力センサを配置することによって、表面構造を部位によって最適化することができ、作業性と保持安定性の両立を図ることができる。   In the present invention, the surface structure can be optimized according to the part by arranging the covering material having different thickness and hardness according to the distance from the fingertip and the pressure sensor having different resolution, and thus the workability and the holding stability are improved. The compatibility of sex can be achieved.

以下、図面を参照して、本発明に係るロボット用マニピュレータの実施の形態を説明する。   Embodiments of a robot manipulator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施の形態では、本発明に係るロボット用マニピュレータを、4指ハンドのロボット用マニピュレータに適用する。本実施の形態では、分布型圧力センサからなるセンサ部と被覆材からなる被覆部を手のひら側に設ける構成とする。本実施の形態には、4つの形態があり、第1〜第3の実施の形態がハンドに適用した形態であり、第4の実施の形態がハンド及びアームに適用した形態であり、第1の実施の形態が分布型圧力センサのセルの大きさと被覆材の厚さを変える形態であり、第2の実施の形態が分布型圧力センサのセルの大きさと被覆材の柔軟さを変える形態であり、第3の実施の形態が分布型圧力センサのセルの大きさと被覆材の厚さ及び柔軟さを変える形態であり、第4の実施の形態が分布型圧力センサのセルの大きさと被覆材の厚さを変える形態である。   In the present embodiment, the robot manipulator according to the present invention is applied to a four-fingered robot manipulator. In the present embodiment, a sensor portion made of a distributed pressure sensor and a covering portion made of a covering material are provided on the palm side. In this embodiment, there are four forms, the first to third embodiments are applied to the hand, and the fourth embodiment is applied to the hand and the arm. In the embodiment, the cell size of the distributed pressure sensor and the thickness of the covering material are changed. In the embodiment, the cell size of the distributed pressure sensor and the flexibility of the covering material are changed. In the third embodiment, the cell size of the distributed pressure sensor and the thickness and flexibility of the covering material are changed. In the fourth embodiment, the cell size and the covering material of the distributed pressure sensor are changed. It is the form which changes the thickness of the.

図1〜図4を参照して、第1の実施の形態に係るロボット用マニピュレータ1について説明する。図1は、第1及び第3の実施の形態に係るロボット用マニピュレータのハンドの側面図である。図2は、第1〜第3の実施の形態に係るロボット用マニピュレータのハンドの手のひら側から見た正面図である。図3は、第1〜第3の実施の形態に係るロボット用マニピュレータのハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。図4は、本実施の形態に係る被覆材の厚さと圧力の伝達エリアとの関係を示す側面図とセンサ部の正面図であり、(a)が被覆材が厚い場合であり、(b)が被覆材が薄い場合である。   The robot manipulator 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view of a hand of a robot manipulator according to first and third embodiments. FIG. 2 is a front view of the robot manipulator according to the first to third embodiments as viewed from the palm side of the hand. FIG. 3 is a front view of the robot manipulator according to the first to third embodiments viewed from the palm side in a state where the covering material of the hand is removed. FIG. 4 is a side view showing the relationship between the thickness of the covering material according to the present embodiment and the pressure transmission area, and a front view of the sensor unit, where (a) is a case where the covering material is thick, and (b) This is the case where the covering material is thin.

ロボット用マニピュレータ1のハンド1aは、4本の指(親指、人差指、中指、小指)を有しており、手のひら側で対象物に対して様々な作業を行う。特に、ハンド1aは、指先に近いほど細かい作業性を有するとともに手首に近いほど保持する際の安定性を有する。そのために、ハンド1aは、構造部2、センサ部3、被覆部4を備えている。   The hand 1a of the robot manipulator 1 has four fingers (thumb, forefinger, middle finger, and little finger), and performs various operations on the object on the palm side. In particular, the hand 1a has fine workability as it is closer to the fingertip, and has stability when being held as it is closer to the wrist. For this purpose, the hand 1 a includes a structure part 2, a sensor part 3, and a covering part 4.

構造部2は、リンク機構、関節機構及びアクチュエータなどからなり、表面は金属などの硬い材質で形成されている。構造部2は、親指Aの末節Aa及び基節Ac、人差指Bの末節Ba、中節Bb及び基節Bc、中指Cの末節Ca、中節Cb及び基節Cc、小指Dの末節Da、中節Db及び基節Dc、手のひらE、母指球Fから構成され、アクチュエータによって関節機構を駆動することによって各部が動作する。   The structure unit 2 includes a link mechanism, a joint mechanism, an actuator, and the like, and the surface is formed of a hard material such as metal. The structure part 2 includes the terminal node Aa and the base node Ac of the thumb A, the terminal node Ba, the middle node Bb and the base node Bc of the index finger B, the terminal node Ca of the middle finger C, the middle node Cb and the base node Cc, the terminal node Da of the little finger D, It consists of a node Db, a base node Dc, a palm E, and a thumb ball F, and each part operates by driving the joint mechanism by an actuator.

センサ部3は、構造部2の表面の手のひら側に設けられる。センサ部3は、分布型圧力センサで構成され、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球Fの各部位の表面を覆うように分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3fがそれぞれ設けられる。分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3fは、対象物がハンド1aにおける何処のどの程度のエリアで接触しているのか及び対象物がどの程度の強さの圧力で接触しているかを検出するセンサである。   The sensor unit 3 is provided on the palm side of the surface of the structure unit 2. The sensor unit 3 is composed of a distributed pressure sensor, and each part of the terminal nodes Aa, Ba, Ca, Da, the middle nodes Bb, Cb, Db, the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc, the palm E, and the thumb ball F. Distributed pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, and 3f are respectively provided so as to cover the surface. The distributed pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, and 3f indicate how and in what area the object is in contact with the hand 1a and how much pressure the object is in contact with. It is a sensor to detect.

分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3fは、複数個の圧力センサセルで構成され、指先からの距離に応じて大きさ(受圧面積)の異なる圧力センサセル3v,3w,3xがそれぞれ配置される。各圧力センサセル3v,3w,3xは、正方形であり、この正方形の面で受けた圧力をそれぞれ検出する。各分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3fでは、一定時間毎に、圧力を受けている位置とエリア(範囲)及び受けている圧力の大きさを示す圧力信号をロボットの制御装置(図示せず)に送信する。制御装置では、この各分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3fからの圧力信号に基づいてアクチュエータを制御する。   The distributed pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, and 3f are composed of a plurality of pressure sensor cells, and pressure sensor cells 3v, 3w, and 3x having different sizes (pressure receiving areas) according to the distance from the fingertip are respectively arranged. The Each pressure sensor cell 3v, 3w, 3x has a square shape, and detects the pressure received on the square surface. Each of the distributed pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, and 3f sends a pressure signal indicating the position and area (range) of receiving pressure and the magnitude of the received pressure to the robot control device (at a certain time interval). (Not shown). In the control device, the actuator is controlled based on the pressure signal from each of the distributed pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, 3f.

末節Aa,Ba,Ca,Daの分布型圧力センサ3aは、圧力センサセル3vの大きさが最も小さく、空間の分解能が最も高い(圧力を受けているエリアを高精度に検出できる)。中節Bb,Cb,Dbの分布型圧力センサ3b及び基節Ac,Bc,Cc,Dcの分布型圧力センサ3cは、圧力センサセル3wの大きさが中間であり、空間の分解能が中程度である。手のひらEの分布型圧力センサ3e及び母指球Fの分布型圧力センサ3fは、圧力センサセル3xの大きさが最も大きく、空間の分解能が最も低い。   The distributed pressure sensor 3a of the last node Aa, Ba, Ca, Da has the smallest size of the pressure sensor cell 3v and the highest spatial resolution (the area receiving pressure can be detected with high accuracy). The distributed pressure sensor 3b for the middle nodes Bb, Cb, and Db and the distributed pressure sensor 3c for the basic nodes Ac, Bc, Cc, and Dc have a medium size of the pressure sensor cell 3w and a medium spatial resolution. . The distributed pressure sensor 3e of the palm E and the distributed pressure sensor 3f of the thumb ball F have the largest size of the pressure sensor cell 3x and the lowest spatial resolution.

被覆部4は、構造部2の表面の手のひら側であり、センサ部3の上側に設けられる。被覆部4は、被覆材で構成され、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球Fの各部位の分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3fの全面を覆うように被覆材4a,4b,4c,4e,4fがそれぞれ設けられる。被覆材4a,4b,4c,4e,4fは、柔軟な材料(少なくとも構造部2よりも柔軟な材料)で形成され、例えば、シリコン材で形成される。被覆材4a,4b,4c,4e,4fは、対象物に接触したときに、対象物の大きさに応じて変形して対象物との接触面積を大きくする。ちなみに、被覆部4が無いと、対象物に対して作業を行う場合、全くの剛体同士の点接触となり、対象物を全く安定して扱えない。   The covering portion 4 is on the palm side of the surface of the structure portion 2 and is provided on the upper side of the sensor portion 3. The covering portion 4 is made of a covering material, and the distribution of each part of the terminal nodes Aa, Ba, Ca, Da, the middle nodes Bb, Cb, Db, the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc, the palm E, and the thumb ball F. Covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, and 4f are provided to cover the entire surfaces of the mold pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, and 3f, respectively. The covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, and 4f are made of a flexible material (a material that is at least softer than the structure 2), and are made of, for example, a silicon material. When the covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, and 4f come into contact with the object, they are deformed according to the size of the object to increase the contact area with the object. By the way, without the covering portion 4, when working on the object, it becomes a point contact between the rigid bodies completely, and the object cannot be handled stably.

被覆材4a,4b,4c,4e,4fは、厚さについては指先から離れるほど厚く、柔軟さについては一定である。末節Aa,Ba,Ca,Daの被覆材4a、中節Bb,Cb,Dbの被覆材4b、基節Ac,Bc,Cc,Dcの被覆材4c、手のひらE、母指球Fの被覆材4e,4fの順に厚くなる。各部位における被覆材4a,4b,4c,4e,4fにおいては、厚さが一定でもよいし、あるいは、指先から離れるほど厚くなるようにしてもよい。被覆材が薄いほど、直接的に力が作用し易くなるので、精度が要求される細かい作業(例えば、小さい物を持ったり、操ったりする作業)に適している。一方、被覆材が厚いほど、物をしっかりと保持するのに適しており、物とぶつかって衝撃を受けたときにその衝撃を吸収することができる。   The covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, and 4f are thicker as they are separated from the fingertips, and the flexibility is constant. A covering material 4a for the last nodes Aa, Ba, Ca, Da, a covering material 4b for the middle nodes Bb, Cb, Db, a covering material 4c for the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc, a covering material 4e for the palm E, and the thumb ball F. , 4f in order. The covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, and 4f at each part may have a constant thickness, or may become thicker as they are separated from the fingertips. The thinner the covering material, the easier it is for force to act directly, so it is suitable for fine work that requires high precision (for example, work that holds or manipulates small objects). On the other hand, the thicker the covering material is, the more suitable it is for holding an object firmly, and the impact can be absorbed when it hits the object and receives an impact.

図4には、任意の物体Oが被覆部4に接触したときのセンサ部3への圧力の伝達エリアを示しており、(a)が厚い被覆材(例えば、手のひらの被覆材4e)の場合であり、(b)が薄い被覆材(例えば、末節の被覆材4a)の場合である。ここでは、(a)、(b)共に、圧力センサセルとしては最もセルが小さい末節の圧力センサセル3vを配置した場合を示している。図4(a)から判るように、被覆材が厚いと、センサ部3までの距離が長くなるので、センサ部3に到達するまでに物体Oから受けた圧力が拡散する。そのため、センサ部3で受ける圧力エリアは物体Oの断面積よりもかなり大きくなり(斜線で示すセルが16個分のエリア)、小面積の圧力センサセル3vを用いてもその高い空間分解能を発揮できず、実際の物体Oよりも大きなエリアを検知してしまう。一方、図4(b)から判るように、被覆材が薄いと、センサ部3までの距離が短くなるので、センサ部3に到達するまでに物体Oから受けた圧力が殆ど拡散しない。そのため、センサ部3で受ける圧力エリアは物体Oの断面積と殆ど同程度となり(斜線で示すセルが4個分のエリア)、小面積の圧力センサセル3vを用いることによってその高い空間分解能を発揮でき、実際の物体Oと同程度のエリアを高精度に検知できる。   FIG. 4 shows a pressure transmission area to the sensor unit 3 when an arbitrary object O comes into contact with the coating unit 4, and (a) is a thick coating material (for example, a palm coating material 4 e). And (b) is a case of a thin coating material (for example, the last-layer coating material 4a). Here, both (a) and (b) show the case where the pressure sensor cell 3v of the last node having the smallest cell is arranged as the pressure sensor cell. As can be seen from FIG. 4A, when the covering material is thick, the distance to the sensor unit 3 becomes long, so that the pressure received from the object O diffuses before reaching the sensor unit 3. For this reason, the pressure area received by the sensor unit 3 is considerably larger than the cross-sectional area of the object O (the area corresponding to 16 cells indicated by oblique lines), and even when the pressure sensor cell 3v having a small area is used, the high spatial resolution can be exhibited. Instead, an area larger than the actual object O is detected. On the other hand, as can be seen from FIG. 4B, when the covering material is thin, the distance to the sensor unit 3 is shortened, so that the pressure received from the object O hardly reaches until the sensor unit 3 is reached. Therefore, the pressure area received by the sensor unit 3 is almost the same as the cross-sectional area of the object O (an area corresponding to four hatched cells), and the high spatial resolution can be exhibited by using the small area pressure sensor cell 3v. An area comparable to the actual object O can be detected with high accuracy.

ハンド1aでは、指先に近いほど被覆材が薄くなりかつ圧力センサセルが小さくなっているので、被覆材の厚さと圧力センサセルの大きさ(分布型圧力センサの空間分解能)との関係においても最適化が図られている。   In the hand 1a, the closer to the fingertip, the thinner the covering material and the smaller the pressure sensor cell. Therefore, optimization is possible in the relationship between the thickness of the covering material and the size of the pressure sensor cell (the spatial resolution of the distributed pressure sensor). It is illustrated.

このように構成したハンド1aでは、指先に近い部位ほど細かい作業が可能となり、手のひらEや母指球Fなどの指先から離れた部位ほど安定して物を保持することができる。また、このハンド1aでは、指先に近い部位ほど細かい作業に必要な精度の高い圧力情報や位置情報を取得することができる。ちなみに、指先から離れた部位では、細かい作業を行わないので、精度の高い情報は必要ないが、作業に必要な程度の情報は十分に得ることができる。   In the hand 1a configured as described above, the closer to the fingertip, the finer work is possible, and the more remote the fingertips such as the palm E and the thumb ball F, the more stable the object can be held. Further, with this hand 1a, the closer to the fingertip, the more accurate pressure information and position information necessary for fine work can be acquired. By the way, since detailed work is not performed at a part away from the fingertip, highly accurate information is not necessary, but sufficient information necessary for the work can be obtained sufficiently.

このロボット用マニピュレータ1によれば、指先からの距離が近いほど高分解能の分布型圧力センサを配置するとともに薄い被覆材を配置することにより、ハンド1aの表面構造として各部位に応じた最適化を図ることができる。その結果、指先に近い部位ほど高い作業性を得ることができ、指先から離れた部位ほど高い保持安定性を得ることができる。また、指先に近い部位ほど作業に必要な高精度な情報を得ることができ、最適化によって低分解能の分布型圧力センサ(低価なセンサ)も用いているのでコストも抑えることができる。また、必要な部位にのみ高分解能な分布型圧力センサを用いるので、電気的な処理や制御装置における負荷を抑えることができる。また、作業性と保持安定性が共に高くなるので、同じロボット用マニピュレータ1でハンド1aを用いて様々な作業を行わせることができる。   According to this robot manipulator 1, as the distance from the fingertip is closer, a high-resolution distributed pressure sensor is arranged and a thin covering material is arranged to optimize the surface structure of the hand 1 a according to each part. You can plan. As a result, it is possible to obtain higher workability as the part is closer to the fingertip, and it is possible to obtain higher holding stability as the part is farther from the fingertip. Further, the closer to the fingertip, the more accurate information necessary for the work can be obtained, and the cost can be reduced because a low-resolution distributed pressure sensor (low-cost sensor) is also used by optimization. In addition, since a high-resolution distributed pressure sensor is used only in necessary portions, it is possible to suppress the load on the electrical processing and the control device. In addition, since both workability and holding stability are enhanced, various operations can be performed using the hand 1a with the same manipulator 1 for a robot.

図2〜図5を参照して、第2の実施の形態に係るロボット用マニピュレータ11について説明する。図5は、第2の実施の形態に係るロボット用マニピュレータのハンドの側面図である。なお、ロボット用マニピュレータ11では、第1の実施の形態に係るロボット用マニピュレータ1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。   A robot manipulator 11 according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a side view of the hand of the robot manipulator according to the second embodiment. In the robot manipulator 11, the same reference numerals are given to the same components as those of the robot manipulator 1 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.

ロボット用マニピュレータ11は、ロボット用マニピュレータ1と比較すると、被覆部14の構成だけが異なる。そこで、被覆部14についてのみ説明する。   The robot manipulator 11 differs from the robot manipulator 1 only in the configuration of the covering portion 14. Therefore, only the covering portion 14 will be described.

被覆部14は、第1の実施の形態に係る被覆材4a,4b,4c,4e,4fに代わって、被覆材14a,14b,14c,14e,14fで構成される。被覆材14a,14b,14c,14e,14fは、第1の実施の形態と同様に柔軟な材料で形成されるが、部位によって柔軟さ(硬さ)が異なる。異なる柔軟さは、同一の材料で異なる柔軟さとしてもよいし、あるいは、異なる材料によって異なる柔軟さとしてもよい。   The covering portion 14 is composed of covering materials 14a, 14b, 14c, 14e, and 14f instead of the covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, and 4f according to the first embodiment. The covering materials 14a, 14b, 14c, 14e, and 14f are formed of a flexible material as in the first embodiment, but the flexibility (hardness) differs depending on the portion. The different softnesses may be different softnesses with the same material, or different softnesses with different materials.

被覆材14a,14b,14c,14e,14fは、厚さについては一定で薄く、柔軟さについては指先から離れるほど柔らかくなる。末節Aa,Ba,Ca,Daの被覆材14a、中節Bb,Cb,Dbの被覆材14b、基節Ac,Bc,Cc,Dcの被覆材14c、手のひらE、母指球Fの被覆材14e,14fの順に柔らかくなる。各部位における被覆材14a,14b,14c,14e,14fにおいては、柔軟さが一定でもよいし、あるいは、指先から離れるほど柔らかくなるようにしてもよい。被覆材が硬いほど、反力が伝わり易く、対象物と接触したときに接触面積が少なくなって物が滑り易くなるので、細かい作業に適している。一方、被覆材が柔らかいほど、物と接触したときに接触面積が増えて物が滑り難くなるので、物をしっかりと保持するのに適している。この被覆部14を備えるハンド11aでは、指先に近い部位ほど細かい作業が可能となり、手のひらEや母指球Fなどの指先から離れた部位ほど安定して物を保持することができる。   The covering materials 14a, 14b, 14c, 14e, and 14f are constant and thin with respect to thickness, and become softer with increasing flexibility away from the fingertip. A covering material 14a for the last nodes Aa, Ba, Ca, Da, a covering material 14b for the middle nodes Bb, Cb, Db, a covering material 14c for the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc, a covering material 14e for the palm E, and the thumb ball F. , 14f in order. The covering materials 14a, 14b, 14c, 14e, and 14f at the respective portions may have a constant flexibility or may become softer as they are separated from the fingertips. The harder the covering material, the easier the reaction force is transmitted, and the smaller the contact area when the object is in contact with the object, the more easily the object slips. On the other hand, the softer the covering material, the larger the contact area when it comes into contact with the object, making it difficult for the object to slip, so it is suitable for holding the object firmly. In the hand 11a including the covering portion 14, the closer to the fingertip, the finer work is possible, and the more distant from the fingertip, such as the palm E or the thumb ball F, the object can be stably held.

このロボット用マニピュレータ11によれば、指先からの距離が近いほど高分解能の分布型圧力センサを配置するとともに硬い被覆材を配置することにより、ハンド11aの表面構造として各部位に応じた最適化を図ることができる。これによって、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。   According to the manipulator 11 for the robot, the closer the distance from the fingertip, the higher the distributed pressure sensor and the hard covering material, so that the surface structure of the hand 11a can be optimized according to each part. You can plan. As a result, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

図1〜図4を参照して、第3の実施の形態に係るロボット用マニピュレータ21について説明する。なお、ロボット用マニピュレータ21では、第1の実施の形態に係るロボット用マニピュレータ1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。   A robot manipulator 21 according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. In the robot manipulator 21, the same reference numerals are given to the same components as those of the robot manipulator 1 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.

ロボット用マニピュレータ21は、ロボット用マニピュレータ1と比較すると、被覆部24の構成だけが異なる。そこで、被覆部24についてのみ説明する。   The robot manipulator 21 is different from the robot manipulator 1 only in the configuration of the covering portion 24. Therefore, only the covering portion 24 will be described.

被覆部24は、第1の実施の形態に係る被覆材4a,4b,4c,4e,4fに代わって、被覆材24a,24b,24c,24e,24fで構成される。被覆材24a,24b,24c,24e,24fは、第1の実施の形態と同様に柔軟な材料で形成されるが、部位によって厚さと柔軟さが異なる。   The covering portion 24 includes covering materials 24a, 24b, 24c, 24e, and 24f instead of the covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, and 4f according to the first embodiment. The covering materials 24a, 24b, 24c, 24e, and 24f are formed of a flexible material as in the first embodiment, but the thickness and flexibility differ depending on the part.

被覆材24a,24b,24c,24e,24fは、厚さについては指先から離れるほど厚くなり、柔軟さについては指先から離れるほど柔らかくなる。末節Aa,Ba,Ca,Daの被覆材24a、中節Bb,Cb,Dbの被覆材24b、基節Ac,Bc,Cc,Dcの被覆材24c、手のひらE、母指球Fの被覆材24e,24fの順に厚くかつ柔らかくなる。各部位における被覆材24a,24b,24c,24e,24fにおいては、厚さ及び柔軟さが一定でもよいし、あるいは、指先から離れるほど厚くなったりあるいは柔らかくなるようにしてもよい。被覆材が薄くかつ硬いほど、細かい作業に最も適している。一方、被覆材が厚くかつ柔らかいほど、物をしっかりと保持するのに最も適している。この被覆部24を備えるハンド21aでは、指先に近い部位ほど細かい作業が可能となり、手のひらEや母指球Fなどの指先から離れた部位ほど安定して物を保持することができる。   The covering materials 24a, 24b, 24c, 24e, and 24f are thicker as they are away from the fingertips, and are softer as they are away from the fingertips. The covering material 24a for the last nodes Aa, Ba, Ca, Da, the covering material 24b for the middle nodes Bb, Cb, Db, the covering material 24c for the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc, the covering material 24e for the palm E, and the thumb ball F , 24f in order of thickness and softness. The covering materials 24a, 24b, 24c, 24e, and 24f at each portion may have a constant thickness and flexibility, or may become thicker or softer as they are separated from the fingertips. The thinner and harder the coating, the most suitable for fine work. On the other hand, the thicker and softer the covering is, the most suitable for holding an object firmly. In the hand 21a provided with the covering portion 24, the closer to the fingertip, the finer work is possible, and the more distant from the fingertip such as the palm E or the thumb ball F, the more stable the object can be held.

このロボット用マニピュレータ21によれば、指先からの距離が近いほど高分解能の分布型圧力センサを配置するとともに薄くかつ硬い被覆材を配置することにより、ハンド21aの表面構造として各部位に応じた最適化を図ることができる。これによって、第1の実施の形態と同様の効果が得られ、被覆部の構成としては最も最適化が図られている。   According to this robot manipulator 21, the closer the distance from the fingertip, the higher the resolution of the distributed pressure sensor and the thinner and harder the covering material, the more optimal the surface structure of the hand 21a according to each part. Can be achieved. As a result, the same effects as those of the first embodiment are obtained, and the configuration of the covering portion is most optimized.

図6〜図8を参照して、第4の実施の形態に係るロボット用マニピュレータ31について説明する。図6は、第4の実施の形態に係るロボット用マニピュレータの側面図である。図7は、第4の実施の形態に係るロボット用マニピュレータの手のひら側から見た正面図である。図8は、第4の実施の形態に係るロボット用マニピュレータの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。ロボット用マニピュレータ31では、第1の実施の形態に係るロボット用マニピュレータ1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。   A robot manipulator 31 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a side view of the robot manipulator according to the fourth embodiment. FIG. 7 is a front view of the robot manipulator according to the fourth embodiment viewed from the palm side. FIG. 8 is a front view of the robot manipulator according to the fourth embodiment viewed from the palm side in a state where the covering material is removed. In the robot manipulator 31, the same components as those of the robot manipulator 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

ロボット用マニピュレータ31は、ロボット用マニピュレータ1と比較すると、ハンド31aだけでなく、アーム31bまで各部位の表面構造の最適化を図ったことが異なる。したがって、ロボット用マニピュレータ31では、ハンド31a及びアーム31bに対して、指先に近いほど細かい作業性を有するとともに肩に近いほど保持する際の安定性を有する。そのために、ロボット用マニピュレータ31は、構造部32、センサ部33、被覆部34を備えている。   The robot manipulator 31 is different from the robot manipulator 1 in that the surface structure of each part is optimized not only for the hand 31a but also for the arm 31b. Therefore, the robot manipulator 31 has a fine workability as it is closer to the fingertips and a stability at the time of holding the hand 31a and the arm 31b as it is closer to the shoulder. For this purpose, the robot manipulator 31 includes a structure part 32, a sensor part 33, and a covering part 34.

構造部32は、第1の実施の形態に係る構造部2と同様に、リンク機構、関節機構及びアクチュエータなどからなる。構造部32は、第1の実施の形態と同様にハンド31aの各部とアーム31bの前腕G,H、上腕Iから構成され、アクチュエータによって関節機構を駆動することによって各部が動作する。   The structure unit 32 includes a link mechanism, a joint mechanism, an actuator, and the like, like the structure unit 2 according to the first embodiment. As in the first embodiment, the structure part 32 is composed of each part of the hand 31a, the forearms G and H of the arm 31b, and the upper arm I, and each part operates by driving the joint mechanism by an actuator.

センサ部33は、構造部32の表面のハンド31aの手のひら側及びアーム31bの内側に設けられる。センサ部33は、分布型圧力センサで構成され、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球F、前腕G,H、上腕Iの各部位の表面を覆うように分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3f,3g,3h,3iがそれぞれ設けられる。分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3f,3g,3h,3iは、対象物がロボット用マニピュレータ31における何処のどの程度のエリアで接触しているのか及び対象物がどの程度の強さで接触しているかを検出するセンサである。   The sensor unit 33 is provided on the palm side of the hand 31a on the surface of the structure unit 32 and on the inner side of the arm 31b. The sensor unit 33 is composed of a distributed pressure sensor, and the terminal nodes Aa, Ba, Ca, Da, the middle nodes Bb, Cb, Db, the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc, the palm E, the thumb ball F, and the forearm G. , H, and the upper arm I are provided with distributed pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i so as to cover the surface of each part. The distributed pressure sensors 3 a, 3 b, 3 c, 3 e, 3 f, 3 g, 3 h, 3 i indicate where the object is in contact with what area of the robot manipulator 31 and how strong the object is. It is a sensor which detects whether it is touching.

分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3f,3g,3h,3iは、複数個の圧力センサセルで構成され、指先からの距離に応じて大きさの異なる圧力センサセル3v,3w,3x,3y,3zがそれぞれ配置される。末節Aa,Ba,Ca,Daの分布型圧力センサ3aの圧力センサセル3v、中節Bb,Cb,Dbの分布型圧力センサ3b及び基節Ac,Bc,Cc,Dcの分布型圧力センサ3cの圧力センサセル3w、手のひらEの分布型圧力センサ3e及び母指球Fの分布型圧力センサ3fの圧力センサセル3xは、第1の実施の形態と同じ大きさである。前腕G,Hの分布型圧力センサ3g,3hは、圧力センサセル3yが圧力センサセル3xより更に一回り大きく、空間の分解能が分布型圧力センサ3e,3fより更に低い。上腕Iの分布型圧力センサ3iは、圧力センサセル3zが圧力センサセル3yより更に一回り大きく、空間の分解能が分布型圧力センサ3g,3hより更に低い。   The distributed pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i are composed of a plurality of pressure sensor cells, and the pressure sensor cells 3v, 3w, 3x, 3y having different sizes depending on the distance from the fingertip. , 3z are arranged. Pressures of the pressure sensor cell 3v of the distributed pressure sensor 3a of the last nodes Aa, Ba, Ca, Da, the distributed pressure sensor 3b of the middle nodes Bb, Cb, Db and the distributed pressure sensor 3c of the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc The sensor cell 3w, the distributed pressure sensor 3e of the palm E, and the pressure sensor cell 3x of the distributed pressure sensor 3f of the thumb ball F are the same size as in the first embodiment. In the distributed pressure sensors 3g and 3h of the forearms G and H, the pressure sensor cell 3y is slightly larger than the pressure sensor cell 3x, and the spatial resolution is lower than that of the distributed pressure sensors 3e and 3f. In the distributed pressure sensor 3i of the upper arm I, the pressure sensor cell 3z is further larger than the pressure sensor cell 3y, and the spatial resolution is lower than that of the distributed pressure sensors 3g and 3h.

被覆部34は、構造部32の表面のハンド31aの手のひら側及びアーム31bの内側であり、センサ部33の上側に設けられる。被覆部34は、被覆材で構成され、末節Aa,Ba,Ca,Da、中節Bb,Cb,Db、基節Ac,Bc,Cc,Dc、手のひらE、母指球F、前腕G,H、上腕Iの各部位の分布型圧力センサ3a,3b,3c,3e,3f,3g,3h,3iの全面を覆うように被覆材4a,4b,4c,4e,4f,4g,4h,4iがそれぞれ設けられる。   The covering portion 34 is provided on the palm side of the hand 31 a on the surface of the structure portion 32 and the inside of the arm 31 b and on the upper side of the sensor portion 33. The covering portion 34 is made of a covering material, and the terminal nodes Aa, Ba, Ca, Da, the middle nodes Bb, Cb, Db, the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc, the palm E, the thumb ball F, the forearms G, H The covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, 4f, 4g, 4h, and 4i are provided so as to cover the entire surface of the distributed pressure sensors 3a, 3b, 3c, 3e, 3f, 3g, 3h, and 3i in each part of the upper arm I. Each is provided.

被覆材4a,4b,4c,4e,4f,4g,4h,4iは、厚さについては指先から離れるほど厚くなり、柔軟さについては一定である。末節Aa,Ba,Ca,Daの被覆材4a、中節Bb,Cb,Dbの被覆材4b、基節Ac,Bc,Cc,Dcの被覆材4c、手のひらEの被覆材4e、母指球Fの被覆材4fについては、第1の実施の形態と同じ厚さである。前腕Gの被覆材4gは手のひらEの被覆材4eより更に厚く、前腕Hの被覆材4hは前腕Gの被覆材4gより更に厚く、上腕Iの被覆材4iは前腕Hの被覆材4hより更に厚い。各部位における被覆材4a,4b,4c,4e,4f,4g,4h,4iにおいては、厚さが一定でもよいし、あるいは、指先から離れるほど厚くなるようにしてもよい。   The covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, 4f, 4g, 4h, and 4i are thicker as they are separated from the fingertips, and the flexibility is constant. A covering material 4a for the last nodes Aa, Ba, Ca, Da, a covering material 4b for the middle nodes Bb, Cb, Db, a covering material 4c for the base nodes Ac, Bc, Cc, Dc, a covering material 4e for the palm E, and a thumb ball F The covering material 4f has the same thickness as that of the first embodiment. The covering material 4g of the forearm G is thicker than the covering material 4e of the palm E, the covering material 4h of the forearm H is thicker than the covering material 4g of the forearm G, and the covering material 4i of the upper arm I is thicker than the covering material 4h of the forearm H. . The covering materials 4a, 4b, 4c, 4e, 4f, 4g, 4h, and 4i in each part may have a constant thickness, or may become thicker as they move away from the fingertips.

このように構成したロボット用マニピュレータ31では、指先に近い部位ほど細かい作業が可能となり、手のひらEや母指球F更には前腕G,Hや上腕Iなどの指先から離れた部位ほど安定して物を保持することができる。また、このロボット用マニピュレータ31では、第1の実施の形態と同様に、指先に近い部位ほど細かい作業に必要な精度の高い情報を取得することができるとともに、上腕Iまで作業に必要な程度の情報は十分に得ることができる。また、このロボット用マニピュレータ31では、指先から離れた部位ほど、動作部位の等価重量が重く、周辺物体にぶつかった場合に衝撃が大きくなる虞があるが、十分に厚い被覆材を設けているので、その衝突時の衝撃を吸収することができる。   In the robot manipulator 31 configured as described above, the closer to the fingertip, the finer the work is possible, and the more stable the part farther from the fingertip, such as the palm E, the thumb ball F, and the forearms G, H and the upper arm I. Can be held. In addition, as with the first embodiment, the robot manipulator 31 can acquire highly accurate information required for fine work as the part closer to the fingertip, and the upper arm I is necessary for work. You can get enough information. Further, in this robot manipulator 31, the part farther from the fingertip has a greater equivalent weight of the action part, and there is a possibility that the impact will increase when it hits a peripheral object, but a sufficiently thick covering material is provided. The shock at the time of the collision can be absorbed.

このロボット用マニピュレータ31によれば、指先からの距離が近いほど高分解能の分布型圧力センサを配置するとともに薄い被覆材を配置することにより、ハンド31a及びアーム31bの表面構造として各部位に応じた最適化を図ることができる。その結果、指先に近い部位ほど高い作業性を得ることができ、指先から離れた部位(アーム31bまで)ほど高い保持安定性を得ることができる。また、作業性と保持安定性が共に高くなるので、同じロボット用マニピュレータ31でハンド31a及びアーム31bを用いて様々な作業を行わせることができる。また、指先から離れる部位ほど、厚い被覆材により、ロボット用マニピュレータ31自体や周辺の物体を保護することができ、安全性を向上させることができる。   According to the manipulator 31 for the robot, as the distance from the fingertip is closer, a high-resolution distributed pressure sensor is disposed and a thin covering material is disposed, so that the surface structure of the hand 31a and the arm 31b corresponds to each part. Optimization can be achieved. As a result, higher workability can be obtained at a part closer to the fingertip, and higher holding stability can be obtained at a part away from the fingertip (up to the arm 31b). In addition, since both workability and holding stability are improved, various operations can be performed using the hand 31a and the arm 31b with the same robot manipulator 31. Moreover, the part farther from the fingertip can protect the robot manipulator 31 itself and surrounding objects with a thicker covering material, thereby improving safety.

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。   As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.

例えば、本実施の形態では4指のロボット用マニピュレータにおけるハンドの手のひら側やアームの内側にセンサ部及び被覆部を設ける構成としたが、3指や5指などの他の様々なロボット用マニピュレータに適用可能であり、また、ハンドの手の甲側や側部あるいはアームの外側や側部にセンサ部及び被覆部を設ける構成としてもよい。ただし、その場合、手先ほど動作速度は大きくなり、外界との接触・衝突時の衝撃を吸収する必要性が高くなることから、手先に行くほど、被覆の厚さは厚く、被覆は柔らかくする必要がある。例えば、手の甲に最も厚い被覆を設け、手首や前腕の外側や側部にはそれよりも薄い被覆を設け、大きな動作速度が比較的生じにくい上腕の外側や側部にはさらに薄い被覆を設ける。柔らかさを徐々に変える構成でもよい。また、作業のしやすさと接触安全性の確保を両立するために、部位に応じて被覆の厚さや硬さの設定を変えてもよい。例えば、手のひらやアームの内側など、作業のしやすさを重視すべき部位では、指先に行くほど被覆の厚さを薄くし、被覆を硬くする。一方、手の甲やアームの外側や側部など、外界との接触・衝突安全性を重視すべき部位では、手先に行くほど被覆の厚さを厚くし、かつ被覆を柔らかくする。また、肘など、特に外界と接触・衝突を生じやすい部位では、徐々に被覆の厚さを変えるのではなく、局所的に、例えば、肘の裏だけ被覆の厚さを厚くしてもよい。   For example, in the present embodiment, the sensor unit and the covering unit are provided on the palm side of the hand or the inside of the arm in the four-finger robot manipulator. However, various other robot manipulators such as three or five fingers are used. The sensor portion and the covering portion may be provided on the back side or the side portion of the hand or the outside or the side portion of the arm. However, in that case, the speed of movement increases with the hand, and the need to absorb the impact at the time of contact / collision with the outside world increases. Therefore, the closer to the hand, the thicker the coating and the softer the coating is. There is. For example, the thickest coating is provided on the back of the hand, the outer side or the side of the wrist or forearm is provided with a thinner coating, and the outer side or the side of the upper arm, which is less likely to cause a large operating speed, is provided with a thinner coating. It may be configured to gradually change the softness. In order to achieve both workability and ensuring contact safety, the thickness and hardness of the coating may be changed depending on the site. For example, in a portion where importance is placed on ease of work, such as the palm or the inside of an arm, the thickness of the coating is reduced toward the fingertip, and the coating is hardened. On the other hand, in a part where importance is placed on the safety of contact and collision with the outside world, such as the back of the hand and the outside and sides of the arm, the thickness of the covering is increased and the covering is made softer toward the hand. In addition, in a portion where contact or collision with the outside environment is likely to occur, such as an elbow, the thickness of the coating may be locally increased, for example, only on the back of the elbow, instead of gradually changing the thickness of the coating.

また、本実施の形態では分布型圧力センサとしては指先に近いほど空間の分解能が高いセンサを配置する構成としたが、指先に近いほど感度(圧力の強弱)の分解能の高いセンサを配置する構成としてもよい、あるいは、指先に近いほど感度と空間の分解能の高いセンサを配置する構成としてもよい。   In the present embodiment, the distributed pressure sensor is configured such that a sensor with higher spatial resolution is arranged closer to the fingertip. However, a sensor with higher sensitivity (pressure strength) is arranged closer to the fingertip. Alternatively, a sensor with higher sensitivity and spatial resolution may be arranged closer to the fingertip.

また、本実施の形態では指先からの距離に応じて分布型圧力センサと被覆材の両方を最適化する構成としたが、被覆材が同じ柔軟さや厚さで分布型圧力センサだけを最適化する構成としてもよいし、あるいは、分布型圧力センサが同じ分解能で被覆材だけを最適化する構成としてもよい。   In this embodiment, both the distributed pressure sensor and the covering material are optimized according to the distance from the fingertip. However, only the distributed pressure sensor is optimized with the same flexibility and thickness. Alternatively, the distributed pressure sensor may optimize only the coating material with the same resolution.

また、本実施の形態では正方形のセルからなる分布型圧力センサを適用したが、分布型圧力センサ以外の圧力センサでも適用可能であり、また、セルの形状も正方形以外の形状でもよい。   In this embodiment, a distributed pressure sensor composed of square cells is applied. However, a pressure sensor other than the distributed pressure sensor can be applied, and the shape of the cells may be other than a square.

また、第4の実施の形態では第1の実施の形態と同様に指先からの距離に応じて被覆材の厚さだけを最適化する構成としたが、被覆材の柔軟さを最適化する構成としてもよいし、あるいは、被覆材の柔軟さ及び厚さを最適化する構成としてもよい。   In the fourth embodiment, as in the first embodiment, only the thickness of the covering material is optimized according to the distance from the fingertip. However, the configuration that optimizes the flexibility of the covering material is used. Alternatively, it may be configured to optimize the flexibility and thickness of the covering material.

第1及び第3の実施の形態に係るロボット用マニピュレータのハンドの側面図である。It is a side view of the hand of the manipulator for robots concerning a 1st and 3rd embodiment. 第1〜第3の実施の形態に係るロボット用マニピュレータのハンドの手のひら側から見た正面図である。It is the front view seen from the palm side of the hand of the manipulator for robots concerning the 1st-3rd embodiment. 第1〜第3の実施の形態に係るロボット用マニピュレータのハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。It is the front view seen from the palm side in the state which took the covering material of the hand of the manipulator for robots concerning the 1st-3rd embodiment. 本実施の形態に係る被覆材の厚さと圧力の伝達エリアとの関係を示す側面図とセンサ部の正面図であり、(a)が被覆材が厚い場合であり、(b)が被覆材が薄い場合である。It is the side view and front view of a sensor part which show the relationship between the thickness of the coating | covering material which concerns on this Embodiment, and the transmission area of a pressure, (a) is a case where a coating | covering material is thick, (b) is a coating | covering material. It is a thin case. 第2の実施の形態に係るロボット用マニピュレータのハンドの側面図である。It is a side view of the hand of the manipulator for robots concerning a 2nd embodiment. 第4の実施の形態に係るロボット用マニピュレータの側面図である。It is a side view of the manipulator for robots concerning a 4th embodiment. 第4の実施の形態に係るロボット用マニピュレータの手のひら側から見た正面図である。It is the front view seen from the palm side of the manipulator for robots concerning a 4th embodiment. 第4の実施の形態に係るロボット用マニピュレータの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。It is the front view seen from the palm side in the state which took the covering material of the manipulator for robots concerning a 4th embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1,11,21,31…ロボット用マニピュレータ、1a,11a,21a,31a…ハンド、31b…アーム、2,32…構造部、3,33…センサ部、3a,3b,3c,3e,3f,3g,3h,3i…分布型圧力センサ、3v,3w,3x,3y,3z…圧力センサセル、4,14,24,34…被覆部、4a,4b,4c,4e,4f,4g,4h,4i,14a,14b,14c,14e,14f,24a,24b,24c,24e,24f…被覆材   1, 11, 21, 31 ... Manipulator for robot, 1a, 11a, 21a, 31a ... Hand, 31b ... Arm, 2, 32 ... Structure part, 3, 33 ... Sensor part, 3a, 3b, 3c, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i ... distributed pressure sensor, 3v, 3w, 3x, 3y, 3z ... pressure sensor cell, 4, 14, 24, 34 ... covering part, 4a, 4b, 4c, 4e, 4f, 4g, 4h, 4i , 14a, 14b, 14c, 14e, 14f, 24a, 24b, 24c, 24e, 24f ... coating material

Claims (5)

多自由度を有する多指ロボットハンドを有するロボット用マニピュレータであって、
構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、
少なくとも前記センサ部を覆う被覆材からなる被覆部と
を備え、
前記被覆部は、指先に近いほど薄い被覆材が配置されることを特徴とするロボット用マニピュレータ。
A robot manipulator having a multi-fingered robot hand having multiple degrees of freedom,
A sensor unit comprising a pressure sensor provided on the surface side of the structure unit;
And a covering portion made of a covering material covering at least the sensor portion,
The robotic manipulator is characterized in that the covering portion is arranged such that a thinner covering material is disposed closer to the fingertip.
前記被覆部は、指先に近いほど硬い被覆材が配置されることを特徴とする請求項1に記載するロボット用マニピュレータ。   The robot manipulator according to claim 1, wherein a harder covering material is disposed closer to the fingertip of the covering portion. 前記センサ部は、覆われている前記被覆材の厚さが薄いほど分解能が高い圧力センサが配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載するロボット用マニピュレータ。   3. The robot manipulator according to claim 1, wherein the sensor unit includes a pressure sensor having a higher resolution as the thickness of the covered covering material is thinner. 前記センサ部は、指先に近いほど空間の分解能が高い圧力センサが配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載するロボット用マニピュレータ。   The robot manipulator according to any one of claims 1 to 3, wherein a pressure sensor having a higher spatial resolution is arranged closer to the fingertip. 前記センサ部は、指先に近いほど感度の分解能が高い圧力センサが配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載するロボット用マニピュレータ。   5. The robot manipulator according to claim 1, wherein a pressure sensor having a higher resolution of sensitivity is arranged closer to the fingertip. 6.
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