JP5253293B2 - 摩擦係数同定方法、把持制御方法、この把持制御方法を行うロボットハンド及びプログラム - Google Patents
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Description
Ft=μ・Fn ・・・(1)
であり、物体を持ち上げる条件は
Ft=mg/2 ・・・(2)
である。法線力Fnを増加させると接線力Ftが増加し、接線力Ftがmg/2以上になると、物体を持ち上げることができるようになるが、法線力Fnが大きすぎると物体をつぶしてしまう可能性があるので、法線力Fnを
Fn=mg/2μ ・・・(3)
に十分近い値に設定する。
複数の指は3本以上であってもよい。
複数の指のうちの少なくとも1本の指の駆動を停止した後、残りの指の間で物体が回転した場合には、ロボットハンドの上昇を停止させると共に下降させて物体を載置し直し、摩擦係数同定方法の各ステップをやり直してもよい。
物体の重さを検出するステップと、算出された各指と物体との間の摩擦係数と、物体の重さとから、各指が物体に加える法線力を算出するステップと、制御装置が、物体に算出された法線力を加えるように各指を駆動させるステップとを含む方法から、ロボットアームによる物体の把持を制御してもよい。
この発明に係るロボットハンドは、これらの各ステップを含む方法によって物体の把持を制御してもよい。
この発明に係るプログラムは、これらの各ステップを制御部に実行させてもよい。
図1に、この実施の形態に係るロボットハンド1の要部を示す。ロボットハンド1は、地面Gに載置された物体O(質量m)を把持するための3本の指2a,2b,2cと、指2a〜2cが共に取り付けられる共通の基部3とを備えている。指2a〜2cは基部3の底部に取り付けられており、基部3の頂部にはアーム4が取り付けられている。アーム4には駆動装置5が接続されており、駆動装置5がアーム4を駆動することによって、ロボットハンド1全体が三次元的に移動する。また、駆動装置5は、ロボットハンド1の動作を制御するための制御部6に電気的に接続されており、制御部6に制御されてアーム4を駆動する。尚、駆動装置5がアーム4を駆動する駆動力から、制御部6は、ロボットハンド1が把持している物体Oの重さを検出可能になっている。また、制御部6には、後述するステップS1〜S10を実行するためのプログラムが内蔵されている。
まず、制御部6から物体Oへの移動指示が出力され、制御部6からの当該移動指示を受け取った駆動装置5は、アーム4を駆動してロボットハンド1を物体Oの位置まで移動させると共に各指2a〜2cの第二節22を物体Oに向けて変位させ、図4(a)に示されるように、物体Oを挟み込み、各指2a〜2cの第二節22が物体Oに法線力Fn1〜Fn3を加え始め(ステップS1)、法線力Fn1〜Fn3を徐々に増加させる。
Ft1+Ft2+Ft3=mg
の関係が成立すると、図4(c)に示されるように、物体Oは、ロボットハンド1によって持ち上げられる。物体Oが持ち上げられている状態で、一本の指だけが物体Oの表面に沿って滑っておらず、他の二本の指が依然として物体Oの表面に沿って滑っている場合には、物体Oが回転してしまうことがある。物体Oが回転してしまうと、正しい摩擦係数が算出できなくなってしまうので、制御部6は、力覚センサ9が物体Oの回転モーメントを検知したか否かを判定し(ステップS7)、回転モーメントが検知された場合には、制御部6は、駆動装置5によってアーム4を駆動して、物体Oを地面Gに載置し(ステップS8)、ステップS1に戻る。ステップS6において、回転モーメントが検知されない場合には、各指2a〜2cについて、滑りが止まるまで上記動作を行い、全ての指2a〜2cの駆動が停止されると(ステップS9)、全ての指2a〜2cについて、物体Oとの間の摩擦係数μ1,μ2,μ3が算出される(ステップS10)。
Ft1+Ft2+Ft3=mg
として説明したが、加速度aで物体Oを持ち上げる場合、上式を、
Ft1+Ft2+Ft3=m(g+a)
として、物体Oを持ち上げる加速度aを加味した制御を行うこともできる。
Claims (6)
- 複数の指で物体を把持して持ち上げるロボットハンドの各指と物体との間の摩擦係数同定方法であって、
前記ロボットハンドは、
前記各指に設けられ、該各指と前記物体との間に作用する力のうち、少なくとも、前記指が前記物体に加える法線力、及び前記指と前記物体との間に生じる接線力を検知する力覚センサと、
該力覚センサから前記法線力及び前記接線力を受信する制御部と
を備え、
前記摩擦係数同定方法は、
前記各指を前記物体の表面に接触させて前記物体に法線力を加え、該法線力を増加させるように駆動させるステップと、
前記力覚センサが前記法線力を検知し始めたら、該法線力を増加させながら前記ロボットハンドを上昇させて、前記各指を前記物体の表面に沿って動かすステップと、
前記各指の前記力覚センサが検知する接線力が一定となったら、接線力が一定になった指による前記法線力の増加を停止するステップと
を含み、
前記制御部は、接線力が一定となったときの法線力と、一定となった接線力とから、前記各指と前記物体との間の摩擦係数を算出する摩擦係数同定方法。 - 前記複数の指は3本以上である、請求項1に記載の摩擦係数同定方法。
- 前記複数の指のうちの少なくとも1本の指の駆動を停止した後、残りの指の間で前記物体が回転した場合には、前記ロボットハンドの上昇を停止させると共に下降させて前記物体を載置し直し、前記摩擦係数同定方法の各ステップをやり直す、請求項2に記載の摩擦係数同定方法。
- 前記物体の重さを検出するステップと、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の摩擦係数同定方法によって算出された各指と前記物体との間の摩擦係数と、前記物体の重さとから、各指が前記物体に加える法線力を算出するステップと、
前記制御装置が、前記物体に前記算出された法線力を加えるように各指を駆動させるステップと
を含む把持制御方法。 - 請求項4に記載の把持制御方法を行うロボットハンド。
- 請求項4に記載の各ステップを前記制御部に実行させるためのプログラム。
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